战争中的密码技术

教案

战争中的密码技术

单位

编写人

适用对象网络安全与防护专业学员

编写日期2017年4月3日

教学提要

课目战争中的密码技术

目的通过授课，使本专业学员掌握密码学的基本概念，

了解战争中的一些经典密码技术，明白密码学在

现代战场中的重要性。

内容一、密码学与战争

二、密码学的基本概念

三、战争中的密码技术

重点战争中的密码技术

实施方法讲授法、问答法

教学对象网络安全与防护专业学员

时间30分钟

地点多媒体教室

要求1.集中精力，注意听讲

2.认真练习，掌握要领

教案内容备注

教学进程

教学准备

1.安装教学课件，检查运行情况，准备教学用具；

2.整理着装，报告；

3.宣布教学提要

教学实施

幻灯

战争中的密码技术

导课生活中，我们经常要用到密码来登陆qq、

email,完成网上支付、信息验证等等。战场上，密

码的身影也屡见不鲜，密码学与战争有着天然联系。

那么，战争中用到哪些密码？怎样利用密码的呢？

我们先来看一个风语者的视频，了解下纳瓦霍密码。

讲解1942年，29名印第安纳瓦霍族人被征召入

伍，因为他们的语言没有外族人能够听懂，所以美

军将他们训练成了专门的译电员，人称“风语者”。

讲解从这个短片中，我们可以看出密码对于战争

胜负有着至关重要的影响。历史上，作战情报“加

密”与成功“破译”，使战争形势大逆转的事例也

不胜枚举。

幻灯1941年5月21日，英国情报机关终于截获

并破译了希特勒给海军上将雷德尔的一份密电。从

而使号称当时世界上最厉害的一艘巨型战列舰，希

特勒的“德国海军的骄傲”一一“俾斯麦”号在首

次出航中即葬身鱼腹。

幻灯中途岛海战中，由于美国破译了日本密码，

从此，日本丧失了在太平洋战场上的制空权和制海

权。

幻灯1943年4月，美国人破译了被称为“紫密”

的日本“九七式”密码机密码，由此获得重要情报

炸死了偷袭珍珠港的元凶日本舰队总司令山本五十

六。

幻灯艾森豪威尔在总结盟军密码破译工作时说:

“它拯救了盟军千百个士兵的生命，加速了敌人的

灭亡，并迫使其最终投降。”可以说，密码让战争

改变了结局，让历史转了个弯。密码对于战争如此

重要，我们不得不重视密码技术。

幻灯密码：通信双方按约定的法则，进行信息特

殊变换的一种重要保密手段。密码作用的过程简单

概括就是，明文通过密钥加密变成密文，密文通过

密钥解密又变成了原始明文。明文：待加密的信息。

密文：加密后的信息。密钥：可分为加密密钥和解

密密钥。

幻灯密码学（在西欧语文中，源于希腊语krypl

6s“隐藏的“，和grdphein“书写”）是研究如

何隐密地传递信息的学科。研究密码变化的客观规

律，应用于编制密码以保守通信秘密的，称为编码

学；应用于破译密码以获取通信情报的，称为破译

学。

幻灯密码学可分为三个阶段。第一阶段：古典密

码时期，是从古代到十九世纪末，密码学作为一种

文字变换艺术，而不是一门科学，主要有凯撒密码

等。

第二阶段：近代密码时期，从二十世纪初到二十

世纪五十年代，它可以看作是科学密码学的前夜，

这阶段的密码技术可以说是一种艺术，是一种技巧

和经验的综合体，但还不是一种科学，密码专家常

常是凭直觉和信念来进行密码设计和分析，而不是

推理和证明。从1919年以后的几十年中，密码研究

人员设计出了各种各样采用机电技术的转轮密码机

（简称转轮机，Rotor）来取代手工编码加密方法，

实现保密通信的自动编解码。主要有ENIGMA密码机

等。

第三阶段：现代密码时期，1949年至今，它的标

志：香农(ClaudeShannon)的奠基性论文“保密

系统的通信理论”(CommunicationTheoryof

SecrecySystem)发表。从此，密码学进入了科学

的轨道。主要有DES、AES算法等。随着信息技术的

空前发展，密码学也迎来了它的辉煌时期。新的密

码技术不断涌现。例如，混沌密码、量子密码、DNA

密码等等。

过渡对密码学的基本概念有了一定的了解，下面

就是我们这节课的重点内容：在战争中的密码技术，

主要介绍凯撒密码和恩尼格码密码。

幻灯在密码学中，恺撒密码是一种最简单且最广为人

知的加密技术。在高卢战记中记载，恺撒曾用凯撒密码与

其将军们进行军事保密联系。

幻灯那什么是凯撒密码吗？凯撒密，是一种相当简单的

加密变换，他的基本思想是：通过把字母移动3位来实现

加密和解密。凯撒密表就是把明文中的每一个字母用它在

字母表上位置后面的第三个字母代替。比如，用D代a，用

E代b,...,用z代w,用A代x,用B代y,C代z。

幻灯例如，有这样一个拉丁文例子明文：veni,

vidi,vici密文：c=E(m)=YHAL,YLGL,YLFL(意思是

“我来，我见，我征服”，曾经是恺撒征服本都王法那西斯

后向罗马元老院宣告的名言）

讲解第二次世界大战是密码史上的黄金时代。

密码在战争中扮演了重要的角色。这当中，不得不

提的就是恩尼格码。

幻灯二战中，德国军队大约装备了三万台ENIGMAo

ENIGMA在纳粹德国二战初期的胜利中起到的作用是

决定性的。

幻灯它是1918年德国发明家亚瑟？谢尔比乌斯利

用电气技术发明的一种能够自动编码的机器。恩尼

格玛意为哑谜。

幻灯恩尼格码密码机的基本结构由一个键盘、若

干灯泡和一系列转轮组成。键盘一共有26个键，键

盘上方就是标示了字母的26个小灯泡。当键盘某个

键被按下时，与这个字母被加密后的密文字母所对

应的小灯泡就亮了起来。在显示器的上方是几个转

轮。

恩尼格码加密法是利用电机系统来实现多码变换

的，这种系统叫作回转轮系统。回转轮是一个圆盘,

它的两面都有电子接点，每个接点代表字母表中的

一个字母。回转轮内部有连接各接点的电线，每个

转轮是26个字母的任意组合，从这当中我们不难看

出恩尼格码利用了简单单码替换方式。数个这样的

回转轮和一个反射器组合起来就构成了强大的恩尼

格码加密机。然而要想看到它的工作方法，你需要

把一种名叫转子的电动密码转盘连接在键盘、显示

屏和电池上。你在键盘上打出普通的字母，电流就

沿着接触点流动，流到转子的另一个触点，显示屏

上相应的字母就亮灯。如果你把转子转到不同的位

置，就改变了接触点连接键盘的方式。这样打入同

一个字母，就可能产生不同的密码字母.

这就是恩尼格码机的工作原理，只不过现实中的

恩尼格码机远没有那么简单。为了让恩尼格码变得

无法破解，他们在恩尼格码机上加入了一些其它元

素：让转子旋转起来，可以互换的转子，在机器前

加入插接板，或者加入反射体等。这里我们不过多

介绍，有兴趣的同学可以自己下去研究下。

如何破解恩尼格玛密码？想要解开恩尼格码，就

必须要知道加密方的加密字母表，也就是转子的设

置。为了检测那些可能出现的转子位置，二战时期

盟军设计了一种名叫“炸弹”的机器。为了解密，

他们首先需要找到一个突破口-----个他们确信在

普通文本的信里出现的一个词或者短语，然后找到

它在密电中的对应词或者短语。这并不容易，但是

恩尼格码不能加密为本身的特性帮助了他们。译码

人把作为突破口的普通词放在密电上方，来看是否

有任何字母相同。如果有，译码人就知道这里不是

正确的位置，于是试别的地方，如此反复直到试出

正确位置。

幻灯关于恩尼格码的破译，有一个人起着关键作

用，他就是亚伦•图灵。第二次世界大战中，在破

译德国着名的“恩格玛(Enigma)”密码机密码过程

中，原本是以语言学家和人文学者为主的解码团队

中加入了数学家和科学家。电脑之父亚伦♦图灵

(AlanMathisonTuring)就是在这个时候加入了解

码队伍，发明了一套更高明的解码方法，他是帮助

英国破译恩尼格玛密码机的密码的最大功臣。波兰

沦陷后，在数学