主题：【原创】被征服的谜――ENIGMA的故事（二）：ENIGMA横空出世（上） -- 1001n

二、ENIGMA横空出世（上）

让密码学家很恼火的数学家就这样一个个击破了传统的加密方法。如上文所说，甚至连一个聪明的普鲁士少校都能找出多表替换法的缺陷。这个事实给了我们两个启示：第一，没有哪种“绝对安全”的密码是不会被攻破的，这只是个时间问题；第二，破译密码看来只要够聪明就成，单枪匹马也可以挑战密码的权威――不是么？那些加密方式也无非是一个个单枪匹马的人具体研究出来的啊。。

在古典密码时代，以上两个启示真是启发了许多人。以至于很多人认为，其实再聪明的人，他设计的密码也会被另外的人攻破――他们的观点其实还是有道理的，只是他们没想到的是，这个“能攻破的人”不再是单数，而是复数；不仅一个人不再可能靠自己的能力攻破，甚至倾全国之人力物力也未必能很快奏效。

他们没想到，因为他们没见过非人工编码的加密方式。而这个非人工，说的就是机器。

从第一艘蒸汽船“真的”开始在河流里航行开始，人们就渐渐发现，以人的力气，根本无法与机器对抗。随着机器的不断进步，人们又渐渐发现，不要说人的力气，就连人的灵巧准确，也根本无法与机器对抗。再后来发展到工人集体大规模捣毁机器的时候，人们唯一还能自豪的就是，我们有智慧，而机器没有。

而密码编码解码这个东西，自然更是人类智慧的结晶，机器怎么能做的到？

事实说明了一切。

――机器不仅能做到，而且一出手就改变了密码学整个的面貌！

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第一个接受花环的Arthur Scherbius同志就这样当仁不让地站在了时代的最前端。

1878年，一个普通的年份――普法战争刚刚结束七年，俄土战争刚结束半年，离第一次世界大战还有三十六年。往远了说，在这一年里，中国和日本前后脚诞生了两个娃娃，日后都成了陆军上将，还都跟孙中山有过点关系。他们是谁呢？

答案揭晓了：一个叫陈炯明，一个叫松井石根；一个帮过孙中山后来又要杀孙中山，创立了中国致公党，最后客死香港；一个支持并响应孙中山的革命，后来直接指挥侵华战争，最后在南京巢鸭监狱被绞死，灵位进了靖国神社。

而在这一年的10月20日，在遥远的欧洲，在德国Frankfurt-am-Main的一个小商人家，也有一个娃娃诞生了。没错，这就是Arthur Scherbius同志，一个看上去和其他同龄孩子没有任何区别的普通小孩，也是一样长大了，读书了。

非要区别的话，就是后来他在慕尼黑技术学院（Technical College in Munich）读的是电力专业，并在1904年，以一篇《Proposal for the Construction of an Indirect Water Turbine Governor（关于间接水涡轮调节器构造的建议）》的论文获得了汉诺威技术学院（Technical College in Hanover）的工程学博士学位。

这时候，他还没满26岁。

Arthur Scherbius同志在一战之前及一战中间究竟做了什么，我确实还不是很清楚。清楚的是，在一战即将结束的1918年2月23日，他为自己设计的一种密码机器申请了专利。同年，他和他的朋友一起开了一家公司，开始出售这种机器。

ENIGMA。

之所以取名为Enigma，我猜当时Arthur Scherbius同志对这机器肯定也是很自豪，甚至是自负的。实话说，他的这项发明的确使加密产生了巨大的飞跃，他的自豪甚至自负是绝对有道理的。因为ENIGMA，人类终于迈入了非手工编码的时代。而且，ENIGMA的起点之高，完全不是蹒跚学步的水平，而是个一出生就已经具有了强大战斗力的勇士！

ENIGMA的构造之精巧，思路之诡异，的确让每个稍微仔细思考过它原理的人大为叹服。限于篇幅，这里就不过分详细介绍了，只是尽可能用文字描述一下，也是对自己纯文字表达能力的一个挑战吧：）

1、想象两副键盘，第一副键盘用来输入，我们称为1，第二副键盘每个键位都可以发光，用来显示，称为2；

2、在键盘1上输入A，记为1A；如果第二副键盘上显示某个字母，比如F，我们就记为2F；

3、把1和2直接连接好，设置为每个字母一一对应后，则1A-2A；

4、在1和2之间增加一个纵向的转盘3（你可以把它想象成一个立着的硬币），转盘3边缘上刻着从A到Z的26个字母；这样，1和2之间不再直接对应，而靠穿过3的“轴”连接；

5、转盘3可以旋转，而描述3当前的位置的时候，就用某个处于一定位置――比如正上方的字母――来表示，例如，现在位置是3F；

6、设想某个时刻，综合考虑1的输入、转轮2的位置和3的显示，则123的组合情况可以是这样的：1A-3H-2C；

7、输入和显示完毕一次之后，3自动开始转动一格，由3F变成3G，也就是转动一个字母的位置；

8、于是1-3和3-2的映射关系都发生变化，再次输入A，可能就是这样的：1A-3G-2D；

9、再次输入A，3再次自动转动一格，可能变成这样：1A-3H-2E；

10、再次输入A，3依然自转一格，可能变成这样：1A-3I-2F。

以上就是一个最最简化的ENIGMA的原理，不知道各位看明白没有，有一点点费脑子。。当然，主要是我描写的不好造成的。。。

从以上的描述可以看出，ENIGMA实际上有点类似上文讲过的多表替代法，也是不断改变明文和密文的字母映射关系。从这个例子可以看出，由于有了转轮3的存在，每转动一格就相当于给明文加密一次，并且每次的密钥不同，而密钥的数量就是全部字母的个数――26个。

如果ENIGMA仅仅是这样，那他实在也没有什么了不起，不过是个可以转动的机器多表替代器罢了。但是Arthur Scherbius同志的天才这才刚刚开始展现――且让我们继续描述ENIGMA：

Arthur Scherbius同志认为，一个转轮显然是不够的，于是他将转轮的数量加到3个，也都是每打一个字母就自转一格的，我们分别记为3、4、5。那么，密钥的数量就变成了26的立方，17576。

Arthur Scherbius同志认为，3、4、5不应该固定，而是可以互相换位的。比如，345，354，435，534，543，453，一共6种方式。于是，密钥数量再次膨胀为17576*6=105456。

Arthur Scherbius同志认为，这样还是不够的，但是每次增加一个轮子，只能增加26倍的密钥数量；同时，他对这个发明还不是很满意，于是天才就在多表替换的基础上突然爆发了：

Arthur Scherbius同志引进了反射板的概念。这个反射板，我们不妨把它理解为一面镜子。他把反射板插在了轮子序列的最后，让键盘2和键盘1同一端。这样，在引进反射板之前，加密路径是例如下面这样的：

1A-3F-4D-5K-2Y

引入反射板（用|表示）后，路径就变成了如下的半回路（这个拐弯可真难画啊）：

1A-3F-4D-5K-|

2Y-3F-4D-5K-|

看起来没什么，不是么？不过是把原来的走向给反射回去了，路径长了一倍而已，1A出来的结果还是2Y嘛。。，也并没有新的加密出现，因为轮子没转啊……

我开始就是这么想的，结果发现，天才就是跟我的水准不一样。Arthur Scherbius同志的这个创造，带来了一个震撼性的结果：反射板的出现，使加密的操作和解密的操作是完全一样的！

我个人觉得，无论怎么评价这个反射板的作用都不为过。历史上还从来没有出现过这样匪夷所思的邪招，靠同样的操作，就可以完成加密和解密！换言之，完全无须特别制造编码机和解码机，因为它们本身就是同一个东西！

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