想保護資訊安全，必須了解密碼學。 如果你喜歡解謎解鎖，更歡迎來到密碼學的世界！ 什麼是密碼？ 密碼是按照特定的法則編成，用於通訊的雙方轉換明文、密文的一種符號系統。作為一種資訊混淆的方法，加密的過程就是將可識別的資訊，變成不可識別的資訊。 在密碼學中，加密前的原始資訊稱為明文（Plaintext），加密後的資訊稱為密文（Ciphertext）。把明文轉換為密文的過程稱為加密（Encrypt），把密文恢復成明文的過程稱為解密（Decrypt）。大部分的加密和解密過程都涉及一個只有加密／解密雙方才知道的祕密資訊。唯有掌握了這個祕密資訊，才能正確地解密密文。密碼學中將這個祕密資訊稱為金鑰（Key）。所謂破解，或稱密碼分析（Cryptanalysis），是指在不知道金鑰的情況下，從密文中得到與明文相關的一些資訊，恢復出一部分甚至是完整的明文。 從人類的歷史來看，密碼最早是用於戰爭時的祕密通訊。出於保密的需求，每一場戰爭的背後，都有密碼的身影。可以說，密碼的戰爭決定了人類歷史的進展，而密碼學是保護資訊安全的最後防線。 本書作者為密碼學博士、阿里巴巴集團數據技術及產品部高級安全專家，他從生活中的實例出發，深入淺出地引領讀者走進精彩的密碼世界。 這本書會分享：從男女生互相告白的密碼信如何破解，到身分證號碼中隱藏的祕密，從古典密碼（西元前400年的古希臘時期開始）、電腦的編碼方式，到二次大戰時期德軍使用的恩尼格碼（Enigma）密碼，以及圖靈（Alan Turing）如何加以破解，一直到現代密碼學當中的公鑰加密、RSA數位簽章等等最新的進展。 這些進展看似零碎，但其背後所蘊含的密碼設計者與破解者的思路演進，以及所蘊含的數學原理，就讓作者娓娓道來吧！ 密碼與我們的日常生活密切相關，資安的基本素養，也必須從了解密碼學開始。當然了，加密和解謎永遠是最原始、最刺激的遊戲！ 本書特色： 1.深入淺出、循序漸進，一般中學的數學程度就能理解的密碼學。非常燒腦，但也有滿滿的收穫！ 2.密碼學的一小步，資訊安全的一大步。密碼，幾乎遍及通訊領域的每一個角落，密碼安全也關係到現代生活的各個層面——數據速朽，唯安全永恆。 3.如果你充滿好奇心、喜歡解謎解鎖，歡迎來到密碼學的世界。如果你是資安領域的學習者，可以快速找到未來行業的發展方向，少走點冤枉路。如果你關心個人隱私，也可以了解守護每個人安全的密碼之奧祕。

自序 01 「只要解出來，算你了不起」 古典密碼：高手過招的智慧博弈 1.1 換種表示：編碼 16 1.1.1　最初的編碼：摩斯電碼 18 1.1.2　摩斯電碼的困境 24 1.1.3　博多碼與ASCII碼 29 1.1.4　琳琅滿目的各國編碼標準 36 1.1.5　Unicode與UTF 38 1.1.6　Base16、Base32與Base64 41 1.2 換個位置：移位密碼 45 1.2.1　移位密碼的起源：斯巴達密碼棒 45 1.2.2　柵欄密碼 47 1.2.3　帶金鑰的柵欄移位密碼 50 1.2.4　其他移位密碼 53 1.2.5　知乎上的移位密碼破解實例 55 1.3 換種符號：代換密碼 59 1.3.1　代換密碼的起源：凱撒密碼 59 1.3.2　簡單的代換密碼 61 1.3.3　複雜的代換密碼 65 1.3.4　將字母代換成符號 68 1.3.5　代換密碼的安全性 72 1.4 密碼吧神帖的破解 78 1.4.1　第一層密碼：摩斯電碼 78 1.4.2　第二層密碼：手機鍵盤代換密碼 78 1.4.3　第三層密碼：電腦鍵盤代換密碼 80 1.4.4　第四層和第五層密碼：格柵密碼與字母逆序 81 02 「今天有小雨，無特殊情況」 戰爭密碼：生死攸關的較量 2.1 將古典進行到底：第一次世界大戰中的密碼 92 2.1.1　齊默曼電報 92 2.1.2　ADFGX密碼 96 2.1.3　ADFGVX密碼 99 2.2 維吉尼亞密碼：安全密碼設計的思路源泉 102 2.2.1　維吉尼亞密碼的發明史 102 2.2.2　維吉尼亞密碼的缺陷 107 2.2.3　維吉尼亞密碼的破解 110 2.2.4　《消失》：不能用頻率分析法攻擊的文本 115 2.3 恩尼格瑪機：第二次世界大戰德軍的密碼 119 2.3.1　恩尼格瑪機的核心：轉子 119 2.3.2　恩尼格瑪機的組成和使用方法 125 2.3.3　恩尼格瑪機的工作原理 128 2.3.4　恩尼格瑪機的破解方法 136 03 「曾愛理不理，現高攀不起」 數論基礎：密碼背後的數學原理 3.1 質數的定義：整數之間的整除關係 154 3.1.1　最簡單的運算：加、減、乘、除 154 3.1.2　加、減、乘、除引發的兩次數學危機 158 3.1.3　質數的定義 164 3.1.4　哥德巴赫猜想 164 3.2 質數的性質 170 3.2.1　質數的分布 171 3.2.2　質數螺旋與孿生質數 172 3.2.3　質數的判定 178 3.2.4　最大公因數及其應用 183 3.3 同餘算數及其性質 186 3.3.1　同餘算數 186 3.3.2　模數為2的同餘算數：電腦的基礎 187 3.3.3　模數為N的同餘算數：奇妙的互質 193 3.3.4　模數為p的同餘算數：單純許多 199 3.3.5　看似簡單卻如此困難：整數分解問題與離散對數問題 201 3.4 身份證號碼中隱藏的數學玄機 209 3.4.1　身份證號碼的出生日期碼擴展 209 3.4.2　身份證號碼的校驗方法 212 3.4.3　身份證校驗碼所蘊含的數學原理 218 3.4.4　有關身份證號碼的擴展問題 221 04 「你說你能破解，你行你上呀」 安全密碼：守護數據的科學方法 4.1 「誰來都沒用，上帝也不行」：對稱密碼 230 4.1.1　對稱密碼的基本概念 230 4.1.2　避免金鑰重複使用的另一種加密構想：滾動金鑰 234 4.1.3　一次一密：從看似不可破解到可證明不可破解 239 4.1.4　完備保密性的缺陷與計算安全性 246 4.1.5　實現計算安全性：DES與AES 248 4.2 「給我保險箱，放好撞上門」：公開金鑰密碼 253 4.2.1　信件安全傳遞問題 254 4.2.2　狄菲—赫爾曼金鑰協商協定 259 4.2.3　狄菲與赫爾曼的好幫手默克 265 4.2.4　撞門的保險箱：公開金鑰加密 271 4.2.5　RSA公鑰加密方案與ElGamal公鑰加密方案 273 4.3 「鑰匙防調包，本人簽個字」：數位簽章 278 4.3.1　威力十足的中間人攻擊 279 4.3.2　防止鑰匙或保險箱調包的數位簽章 282 4.3.3　RSA數位簽章方案 286 4.4 RSA的破解之道 291 4.4.1　質數選得足夠大，合數的質因數分解難度並不一定大 293 4.4.2　在使用RSA時，永遠不要使用相同的合數 295 4.4.3　公鑰和私鑰都不能選得特別小 296 4.4.4　RSA中的其他安全問題 298 後記 303 專有名詞、人名一覽表 305

01 「只要解出來，算你了不起」 古典密碼：高手過招的智慧博弈 2009年1月23日，農曆臘月二十八，正當網友們準備迎接春節的到來時，一位暱稱為「HighnessC」的網友於淩晨4時12分在百度「密碼吧」發布了一個帖子： 最近和一個心儀的女生告白， 誰知道她給了我一個摩斯密碼，說解出來了才答應和我約會。 可是我用盡了所有方法都解不開這個密碼。好鬱悶啊。只能向你們求救了。 ****- / *---- / ----* / ****- / ****- / *---- / ---** / *---- / ****- / *---- / -**** / ***-- / ****- / *---- / ----* / **--- / -**** / **--- / **--- / ***-- / --*** / ****- / 她唯一給我的提示就是，這是個5層加密的密碼…… 也就是說要破解了5層密碼才是答案…… 好鬱悶啊…… 救救我啊…… 求助帖很快得到了網友的熱烈回應。一段時間後，網友很快分成了兩派。一部分網友的態度很悲觀，在回帖中無奈地表示「5層基本沒救了，節哀吧」。另一派網友準備迎難而上，嘗試破解這個「基本沒救」的密碼。很快，網友「PorscheL」於4時57分在6樓回帖，表示第1層密碼已經解開。但是，後面4層密碼的破解似乎困難重重，進度暫時陷入停滯狀態。 12時24分，樓主「HighnessC」從心儀的女生那裡得到了一些提示，他在12樓發帖稱： 經過昨天一晚的奮鬥， 我還是破解不了。 不過今天我死磨她，叫她給提示，她說中間有一個步驟是「替代密碼」，而密碼表則是我們人類每天都可能用到的東西。 我會再多套一點資訊的…… 希望大大幫忙解答啊…… 畢竟我也希望不要她親口說出這個密碼的答案…… 這個提示為密碼的破解帶來了巨大的幫助。16時45分，網友「片翌天使」沿著38樓網友「幻之皮卡丘」提供的思路，於83樓成功解開了第2層密碼；17時9分，網友「巨蟹座的傳說」於93樓提供了解開第3層密碼的思路；18時39分，網友「片翌天使」於158樓宣布密碼已經完全破解，並稱「樓主你好幸福哦」；20時02分，網友「片翌天使」於207樓整合了完整的解密步驟，公布了密碼破解結果。至此，經過14個小時的努力，這個5層加密的密碼終於被破解！破解結果也是皆大歡喜，密碼吧的網友見證了他們的愛情。衷心希望這一對情侶能夠在網友的見證下走到一起，共度美好的未來。 樓主「HighnessC」曾在帖子中表示，給他出這道題的女生很喜歡古典密碼。那麼古典密碼是什麼？如何破解這個5層加密的古典密碼？這個5層加密的古典密碼中又蘊含著怎樣的歷史故事呢？ 歷史上，密碼設計者和密碼破譯者曾進行過曠日持久的鬥爭。電腦誕生之前，密碼設計者用自己的聰明才智設計出了很多看似牢不可破的密碼。然而，這些密碼設計思想的背後並沒有堅實的理論基礎。在大多數情況下，密碼破譯者都能在鬥爭中大獲全勝，把這些密碼完美破解。根據這些相對簡單、但無堅實理論基礎支撐的設計思想所建構出的密碼，被稱為古典密碼（Classical Cryptography）。 電腦誕生之後，密碼設計者在數學與電腦科學領域逐漸找到了設計密碼的理論依據，最終設計出了一系列真正難以被破解的密碼。這類依據堅實理論基礎而設計出的密碼被稱為現代密碼（Modern Cryptography）。借助數學與電腦科學的強大武器，密碼設計者終於柳暗花明，在與密碼破譯者的鬥爭中打了個漂亮的勝仗。 雖然在現代通訊領域中，已不再使用古典密碼，但不能否認古典密碼在密碼學發展史上的重要作用。本章將細數古典密碼的歷史故事，為讀者拆解密碼設計者和密碼破譯者在密碼戰爭中的各種招數。在了解古典密碼的原理和設計思想後，本章將回顧網友「片翌天使」對5層密碼的破解過程，重溫誕生於「密碼吧」的愛情故事。了解了常用的古典密碼後，各位也可以建構屬於自己的密碼，用這種特殊的方式向心儀的人傳達心意。 在開啟古典密碼之旅前，首先要了解另一個概念：編碼（Code）。編碼看似密碼，但嚴格來說並不是密碼。編碼的根本目的是尋找一種方式，通過電報、電台、網路等傳輸媒介進行遠距離通訊。因此，可以把編碼看成是機器之間互相交流的「機器語言」。所謂編碼過程（Encode），就是把人類語言翻譯成機器語言。與編碼過程對應的解碼過程（Decode），就是把機器語言翻譯成人類語言。知乎上有很多利用編碼作為密碼的例子。對於這類「密碼」，只要知道編碼和解碼方式，就很容易恢復隱藏於其中的資訊。

作者：劉巍然 繪者：吳詩湄 出版社：經濟新潮社 書系：自由學習 出版日期：2023-04-06 ISBN：9786267195239 城邦書號：QD1042 規格：膠裝 / 單色 / 312頁 / 16.8cm×23cm