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加密与解密的乐趣

  • 林一平

林一平手绘之爱伦坡(左)与库池(右)。林一平

最近我发表一篇论文,叙述软件定义网络(Software Defined Networking)的转置口令 (Transposition cipher)技术。在此研究,我们实作转置加密与解密于最先进的P4交换机,其速度为全世界最快。这篇论文受到重视,发表于IEEE的期刊。

资通讯加解密是我喜欢的题目,乐于其中,主要受到爱伦坡(Edgar Allan Poe)的影响。被萧伯纳尊崇为美国出最伟大的两个作家之一的爱伦坡著迷于口令学,也常将口令的概念引入他的文章。最有名的例子是他的小说《金甲虫》(The Gold Bug) 。

在这篇文章,爱伦坡拜访一位朋友家。这位朋友抓了只金色甲虫,似乎是新品种,因此雀跃不已。这位朋友献宝似的画出甲虫的样子给爱伦坡开开眼界,突然发现了什么,若有所悟。之后这位朋友好像发了疯,一直神经兮兮的外出或在屋里绕来绕去。

一个月后,他再度邀请爱伦坡到远处的一棵大树,树下发现了大笔的财宝。原来朋友那天发现,画甲虫的那张羊皮纸上有特殊的墨水,写下了一堆口令。朋友解读后认为是海盗基德船长的宝藏。在英文中,最频繁出现的字母为e,因此故事中假设口令出现次数最多的8为e。

其次,英文中最经常出现的字词为the,基于8等于e的假设,又可以从口令里发现;48共出现了五次之多,故解读出4等于h。根据以上的假设及英文特定的语法,终于解读出其它口令的意思。这个加密方法没用到转置口令,相对容易破解。《金甲虫》是最多人读过的爱伦坡作品,亦被视为现代解谜小说的滥觞,启发《达文西口令》、《玫瑰之名》等创作。

爱伦坡是第一位靠创作糊口的美国作家,也因此长期陷于经济困难与不顺遂的爬纸格生涯。他曾坦承,创作《金甲虫》纯粹是为了解决饥饿问题,不过《金甲虫》却是最为人所知的爱伦坡作品。

爱伦坡也常常将口令放在他的诗作中。1839年,爱伦坡在《Alexander's Weekly Messenger》杂志向读者下战帖,宣称他能破解任何读者提出的口令文件。一年半之后,他总共破解了100份读者的加密文件。他又转达一位「Mr. W. B. Tyler」所提出的两道口令文件,挑战读者来破解。这位Mr. Tyler大概就是爱伦坡本人。Mr. Tyler的第一道题于1992年被一位教授Terence Whalen破解。第二道题于2000年被一位软件工程师Gil Broza破解,历时超过160年。

其实好的口令不在于将原来的码增加额外的混淆信息。高手反而会逆向思考,如何减少不必要的信息。美国作家库池(Joseph Wood Krutch)曾说:「Security depends not so much upon how much you have, as upon how much you can do without.」正是这个意思。信息工程师只会拚命增加通讯码的复杂度,应该好好思考库池的话!

现为交通大学资工系终身讲座教授暨华邦电子讲座,曾任科技部次长,为ACM Fellow、IEEE Fellow、AAAS Fellow及IET Fellow。研究兴趣为物联网、行动计算及系统模拟,发展出一套物联网系统IoTtalk,广泛应用于智能农业、智能教育、智能校园等领域/场域。兴趣多元,喜好艺术、绘画、写作,遨游于科技与人文间自得其乐,著有<闪文集>、<大桥骤雨>。