大自然萬物均有其內(nèi)在的規(guī)律。這規(guī)律，便是密碼?？茖W(xué)賦予人類的使命是探索、認(rèn)知、破解自然萬物的密碼。然而在現(xiàn)代社會(huì)中，人類本身卻被各種密碼所包圍。人類的種種活動(dòng)需通過編織各種密碼方能完成。沒有密碼，人類甚至無法相互識(shí)別。人類利用科學(xué)手段化繁為簡地認(rèn)知世界，但在自己的世界中卻陷入了自己編織的復(fù)雜萬變的密碼之網(wǎng)。

生物密碼：奧妙無窮 受用無限 李 興

世界上萬事萬物都有密碼，有血有肉和擁有豐富神經(jīng)與情感的生物就會(huì)有更多更為復(fù)雜的密碼。了解、破譯生物密碼，并按密碼規(guī)律認(rèn)識(shí)和改造自然，創(chuàng)造產(chǎn)品，將使人類受用無窮。

遺傳密碼的本質(zhì)

所有的生物包括動(dòng)植物，都有遺傳物質(zhì)，而遺傳物質(zhì)中就包含了豐富多彩的遺傳信息。人的遺傳物質(zhì)就是細(xì)胞核，在人身上表現(xiàn)為23對(duì)(46條)染色體，其中22對(duì)是常染色體，另一對(duì)是性染色體，男性的性染色體為Y染色體，女性為x染色體?？梢哉f生命的所有信息和密碼都貯藏在這23對(duì)染色體中。因此染色體(細(xì)胞核)就是產(chǎn)生一切東西的“道”和生產(chǎn)一切物質(zhì)的玄而又玄的眾妙之門。 任何一條染色體如果把它牽拉開，是一種具有多種形態(tài)的多核苷酸鏈，多核苷酸又是由單核酸組成的。每個(gè)單核苷酸又由磷酸、戊糖(又稱為五碳糖)和堿基組成。這幾種物質(zhì)都由一定的方式和分子鍵連接在一起。人體核酸中的堿基有四種，即胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)、腺嘌呤(A)和鳥嘌呤(G)，而且它們之間的排列方式只能是下面幾種：A-T、G-C、T-A和C-G。

通常情況是磷酸、戊糖和堿基共同形成核苷酸鏈，磷酸和戊糖排在鏈的外側(cè)，堿基則以上述變換的組合方式排列在核苷酸鏈的內(nèi)側(cè)，然后整個(gè)核苷酸呈現(xiàn)兩條雙螺旋的結(jié)構(gòu)，中間由堿基結(jié)合纏結(jié)在一起，就是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。發(fā)現(xiàn)這一核苷酸雙螺旋結(jié)構(gòu)密碼的沃森和克里克也因此而獲得1953年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 平常所說的基因就是一段包含了某種遺傳密碼的DNA片斷，而基因組就是人的染色體上的所有基因。人類基因組也指人的所有DNA或所有染色體上的基因，也就是人的所有遺傳信息或密碼。

人的遺傳物質(zhì)還包括核糖核酸(RNA)，它們?cè)谏漠a(chǎn)生和遺傳物質(zhì)的傳遞中也起到重要的作用。一般情況RNA的組成與DNA大致相同，但是其戊糖不同于DNA的脫氧核糖，而是核糖。此外RNA中的堿基是胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)、腺嘌呤(A)和鳥嘌呤(G)，即將DNA中的胸腺嘧啶(T)換成了尿嘧啶(U)。RNA一般位于細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，它的功能是從DNA中轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)移遺傳信息并合成蛋白質(zhì)。因此RNA的功能是幫助DNA并以DNA的遺傳信息為基礎(chǔ)，合成具有各種形狀和各式功能的蛋白質(zhì)，從而復(fù)制、保持、傳遞遺傳信息，使生命延綿不絕。今天破譯人類基因組的科學(xué)家對(duì)人的23對(duì)染色體中的所有DNA的30億個(gè)堿基對(duì)的排列組合作了測序，也就是知道了在正常情況下它們是怎樣排列的。這是破譯生命密碼的第一步。

遺傳密碼的操作

每個(gè)具體的人都與他人是不一樣的，包括相貌、膚色、身高、性格，而且每個(gè)人都會(huì)得各種疾病，并且有體強(qiáng)體弱之分，所有這些主要都是因?yàn)閴A基密碼的排序不同造成的，這種不同也稱為單核苷酸或堿基多態(tài)性(SNP)。人與人、人與動(dòng)物、動(dòng)物與動(dòng)物有時(shí)的基因差異并非很大，例如人與黑猩猩的基因差異只有約2％，人與人之間的基因差異只有0.1％，也就是說每一千個(gè)堿基對(duì)才有一個(gè)有差異。

但正是這種單核苷酸多態(tài)性奠定了一個(gè)人不同于他人的基礎(chǔ)。因此知道了堿基的排序，也即密碼，就可能知道生命的本質(zhì)和其他秘密，包括疾病產(chǎn)生的原因、人可能長多高、可以活多長時(shí)間等，也能找到治療和預(yù)防疾病的方法。

遺傳密碼是一組規(guī)則，將DNA序列與蛋白質(zhì)序列對(duì)應(yīng)起來，并且用于蛋白質(zhì)合成。幾乎所有的生物都使用同樣的遺傳密碼，稱為標(biāo)準(zhǔn)遺傳密碼，但是也有少數(shù)生物使用一些稍微改變的遺傳密碼。

一個(gè)生物體攜帶的遺傳信息，即基因組被記錄在一個(gè)DNA分子中。此分子的每個(gè)有功能的單位被稱作基因。每個(gè)基因可以轉(zhuǎn)錄為一小段對(duì)應(yīng)的信使RNA(mRNA)模板。在核糖體和轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)以及一些酶的作用下，由mRNA模板翻譯成為氨基酸組成的鏈(多肽)，然后經(jīng)過翻譯后修飾形成蛋白質(zhì)。DNA中的基因序列以及對(duì)應(yīng)的mRNA由密碼子單位組成。

也就是說，堿基不同構(gòu)成了不同的單核苷酸。而基因編碼和生成蛋白質(zhì)是由初始化密碼子(起始密碼子)開始，并且需要初始化序列誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄為mRNA并和核糖體結(jié)合。

而密碼子就是生物密碼的核心所在。信使RNA分子上的3個(gè)相鄰的堿基能決定一個(gè)氨基酸，這種決定一個(gè)氨基酸的相鄰的3個(gè)堿基就稱做一個(gè)“密碼子”，亦稱3聯(lián)體密碼。構(gòu)成RNA的堿基有四種，每3個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸。從理論上分析堿基的組合有4的3次方，即64種，64種堿基的組合即64種密碼子。仔細(xì)分析20種氨基酸的密碼子表就可以發(fā)現(xiàn)，同一種氨基酸可以由幾個(gè)不同的密碼子來決定，另外還有UAA、UAG、UGA三個(gè)密碼子不能決定任何氨基酸，是蛋白質(zhì)合成的終止密碼子。

因此，遺傳信息就是指DNA分子中基因上的脫氧核苷(堿基)排列順序。密碼子是指信使RNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰堿基的排列順序，反密碼子是指轉(zhuǎn)運(yùn)RNA上的一端的三個(gè)堿基排列順序。它們的聯(lián)系是：DNA(基因)的遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄傳遞到信使RNA上，轉(zhuǎn)運(yùn)RNA一端攜帶氨基酸，另一端反密碼子與信使RNA上的密碼子(堿基)配對(duì)。

蛋白質(zhì)的翻譯是由初始化密碼子開始，最常見的起始密碼子為AUG(同時(shí)編碼了甲硫氨酸)，CUG和UUG；在原核生物中，GUG和AUU也有起始密碼子的功能。而蛋白質(zhì)生產(chǎn)則止于終止密碼子。

其實(shí)，生物遺傳密碼很有些像人類最早發(fā)明的電報(bào)通訊密碼，即由美國的摩爾斯在1844年發(fā)明的摩爾斯電碼(Morsecode)。但是，遺傳密碼比摩爾斯密碼復(fù)雜得多?！懊艽a子”完全由起始位點(diǎn)決定。比如，一段基因序列是GGGAAACCC，如果由第一個(gè)位置開始解讀，就有3個(gè)密碼子，GGG，AAA和CCC。如果從第二位開始讀起，就會(huì)有GGA和AAC(忽略不完整的密碼子)。如果從第三位開始讀，則為GAA和ACC。這樣，每種不同的密碼解讀都能產(chǎn)生不同的氨基酸，并形成不同的蛋白質(zhì)，從而具有不同的生命功能。

掌握密碼，益處巨大

掌握和了解對(duì)于人類生存有重大作用的多種生物的遺傳密碼至關(guān)重要，其中人類三餐都離不開的水稻和小麥就是如此。在2002年，中國研究人員完成了中國雜交水稻基因組工作“框架圖”，中國雜交水稻基因組計(jì)劃目的就是揭示雜交優(yōu)勢產(chǎn)生的分子機(jī)理和遺傳密碼，為農(nóng)作物的高產(chǎn)和選優(yōu)提供理論基礎(chǔ)。

此外，我國研究人員還在秈稻和粳稻兩個(gè)水稻亞種的基因組中完整地搜索到97.7％的水稻基因。

其實(shí)，在揭示雜交水稻的基因中的全部遺傳奧秘之前，袁隆平的雜交水稻工作就涉及了部分解讀水稻基因密碼的工作，并在基因密碼與傳統(tǒng)育種的結(jié)合上取得了使水稻大幅度增產(chǎn)的成果。

1964年袁隆平率先在我國開展水稻雄性不育研究，并提出了通過選育雄性不育系、雄性不育保持系和雄性不育恢復(fù)系的“三系法”途徑來創(chuàng)造和利用水稻的雜種優(yōu)勢?！叭捣ā迸嘤s交優(yōu)質(zhì)品種的原理在于，首先要有作物的不育系、保持系和恢復(fù)系的配套。不育系自身不能產(chǎn)生有活性的花粉粒，它的繁殖是通過保持系供給花粉而實(shí)現(xiàn)的。保持系和恢復(fù)系雄性正?？捎?，分別自交可繁殖子代作物。如果將不育系和恢復(fù)系間隔種植，通過傳粉媒介，不育系從恢復(fù)系獲得花粉就能產(chǎn)生子代，這一子代便是雜交種子。這種雜交種子具有較優(yōu)秀的品質(zhì)，如高產(chǎn)和抗病等。在從三系到一系的超級(jí)雜交水稻的改良過程中，袁隆平等研究人員涉及到一些特別重要的基因，這些基因的編碼為他們培育高產(chǎn)的水稻節(jié)省了時(shí)間，體現(xiàn)了基因密碼的巨大重要性。

比如，在“三系法”育種中，袁隆平等研究人員發(fā)現(xiàn)水稻中有一種特殊的類型，叫做光溫敏核不育水稻。意思是超過一定時(shí)間的光照或溫度可導(dǎo)致水稻不育。這個(gè)極限就是每天13小時(shí)30分鐘的自然光照。每天小于這樣的光照時(shí)間或在較低溫度下，水稻的抽穗的雄性可以生育，但超過上述的日照或溫度較高，則可使雄性花粉失去生育力。導(dǎo)致這種結(jié)果的就是光溫敏核基因。袁隆平等研究人員把這樣的雄性株與雌株雜交配育出了良種，便省去了水稻育種中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)——保持系，從三系簡化到兩系，大大節(jié)省了育種周期。而這正是了解和破譯基因密碼的功效。

密碼就是力量

對(duì)于很多生物來說，遺傳密碼不僅是自身存在、繁衍和壯大的基礎(chǔ)，而且也是它們的力量所在，是它們的武器和立于不敗之地的法寶。這在小小的微生物中尤為如此。

流感和禽流感病毒為什么對(duì)人有大殺傷力，原因就在于它們遺傳密碼重組的復(fù)雜性和密碼更改的經(jīng)常性，讓人和其他宿主不能識(shí)別它們，結(jié)果使它們侵襲成功，在獲得生存的同時(shí)造成人和其他生物的死亡。

比如，禽流感病毒屬正粘病毒科流感病毒，有甲(A)、乙(B)、丙(C)三型，其中甲型可見于人、禽和其他一些哺乳動(dòng)物中。病毒多為球形，直徑80～120毫微米，病毒表面覆蓋有兩種不同的纖突，具有抗原特性，一種是紅細(xì)胞凝集素(H)，另一種為神經(jīng)氨酸酶(N)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)禽流感病毒表面抗原有14種特異性的H和9種特異性的N。這些不同的H和N以不同的組合產(chǎn)生極為多樣的血清型毒株，它們的組合沒有固定的模式，而且抗原性與毒力無關(guān)，在抗原特性相同的病毒中有毒力強(qiáng)的毒株，也有毒力弱的毒株，從無癥狀感染到幾乎100％死亡不等。

禽流感抗原性變異頻率很高，產(chǎn)生變異的原因是，由編碼H或N蛋白的基因發(fā)生突變，一種宿主細(xì)胞感染兩種不同的禽流感病毒時(shí)，基因組片段易發(fā)生重組；來自不同宿主的禽流感病毒容易發(fā)生基因交替。由于有這些原因，變化中的禽流感也可能感染人，還可能與人的流感病毒交換基因，產(chǎn)生新的毒力很強(qiáng)的流感病毒株，就像1918年流感的致病病毒株是由人的流感病毒與豬的流感病毒交換基因片斷(遺傳密碼)的結(jié)果。這種基因的重組才使得當(dāng)時(shí)的流感有極強(qiáng)的感染性和致死性。

今天的艾滋病同樣是因?yàn)椴≡w艾滋病病毒(HIV)具有很多密碼，而且有些密碼在隨時(shí)變化，才導(dǎo)致人類對(duì)其束手無策。因?yàn)樗淖儺惷艽a可以編碼出許多新蛋白，以躲過人類研發(fā)的許多新藥，而且讓人無法提取它的蛋白抗原來研制疫苗。同時(shí)，HIV進(jìn)攻人的免疫T細(xì)胞也是靠自身和人的T細(xì)胞上的密碼得以完成的。

比如，HIV的外殼上有一種特殊的蛋白質(zhì)，實(shí)際上就是一把含有密碼的鑰匙，它要尋找人體內(nèi)特殊的T細(xì)胞，并對(duì)準(zhǔn)接頭暗號(hào)后才能進(jìn)入T細(xì)胞，完成巧妙的入侵過程，人體內(nèi)的這種特殊細(xì)胞就是CD4⁺T細(xì)胞。

生物的密碼無窮無盡，人類正在不斷地探索。只要按符合自然的方式去利用生物密碼，就會(huì)給人類帶來巨大福祉。

[責(zé)任編輯]張?zhí)锟?/p>

密碼融入現(xiàn)代生活 竇光宇

密碼是通信雙方按約定法則進(jìn)行信息特殊變換的一種重要保密手段，原本用于政治、軍事等重要領(lǐng)域。近年來，充滿神秘和玄妙的密碼，以最簡單的數(shù)字組合方式，成為現(xiàn)代生活中普遍運(yùn)用的個(gè)人信息認(rèn)證手段。而每個(gè)人的個(gè)體特征，也會(huì)在不知不覺中，隨著各式密碼的泄露而無所掩蓋。

密碼應(yīng)用逐漸擴(kuò)展

在生活中普遍使用密碼，是最近20年才陸續(xù)開始的事情?，F(xiàn)在，我國民用密碼應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域是銀行和互聯(lián)網(wǎng)。

在存折加密之前，銀行有時(shí)會(huì)要求用戶在銀行的底單上印上存款人的私章。取錢的時(shí)候帶上私章，由銀行職員核對(duì)印鑒。這種方式，可以說是最早銀行密碼的雛形。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，銀行業(yè)務(wù)實(shí)行電腦聯(lián)網(wǎng)。從那時(shí)開始，讓儲(chǔ)戶設(shè)置個(gè)人密碼便成為硬性規(guī)定。銀行密碼設(shè)定由簡到繁，現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)定為6位數(shù)。諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者費(fèi)曼曾經(jīng)推算過，要解開一個(gè)6位的密碼，理論上需要至少8000次嘗試。也就是說，只要你的銀行卡、存折的密碼不被竊取，密碼被破的可能性就很小。

互聯(lián)網(wǎng)信息的防護(hù)，同樣經(jīng)過一個(gè)從簡單到逐漸成熟的過程。以電子郵箱為例，為防用戶密碼遺失，各網(wǎng)站在用戶注冊(cè)時(shí)都做好很多準(zhǔn)備，將密碼最少數(shù)位提升至6位，并提醒用戶用字母和數(shù)字組合設(shè)置密碼，或者是讓用戶自己設(shè)計(jì)忘記密碼時(shí)出現(xiàn)的問題、答案。網(wǎng)站的密碼防盜措施也都十分嚴(yán)密，保護(hù)系統(tǒng)不僅自行研發(fā)，并有專門的部門管理。

如今，我們的生活已經(jīng)完全被各種密碼所包圍。一位從事白領(lǐng)工作的陳女士，稱得上是現(xiàn)代人密碼生活的一個(gè)縮影。她每個(gè)月所發(fā)的工資，無須進(jìn)入個(gè)人腰包便由銀行轉(zhuǎn)賬，放進(jìn)一張半個(gè)巴掌大的卡片，而密碼則是打開自己小金庫的“鑰匙”。陳女士為自己的電腦加了密碼，這道密碼便是隱私，封住了她的個(gè)人世界。上網(wǎng)收發(fā)郵件、聊天、購物，注冊(cè)每一個(gè)用戶名時(shí)都需要密碼。她每天都要多次憑借密碼進(jìn)入工作平臺(tái)，處理與自己工作職責(zé)有關(guān)的各種問題。此外，她上下班駕駛私家車出入小區(qū)的門禁要輸入密碼；繳納各種費(fèi)用要輸入密碼：查詢自己手機(jī)有多少余額也要輸入密碼等等。由此看來，密碼就是人們?cè)诂F(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界哪里都離不開的通行證，就是身份認(rèn)證系統(tǒng)的核心。在一串串?dāng)?shù)字排列后，你才真正是你。當(dāng)面對(duì)提款機(jī)、電子信箱、MSN的時(shí)候，號(hào)碼對(duì)了，進(jìn)入系統(tǒng)：如果錯(cuò)了，就被拒絕。為了證明身份，我們不但要記住各種各樣的密碼，還要記住每個(gè)密碼用于什么樣的場合。另外，還必須像保護(hù)自己的眼睛一樣保護(hù)密碼。否則，你的財(cái)物或者隱私就危險(xiǎn)了。

密碼泄露令人憂慮

密碼為生活在網(wǎng)絡(luò)化世界里的人提供了安全保障，為我們的網(wǎng)上交流和交易大開方便之門，促進(jìn)了社會(huì)的進(jìn)步。令人憂慮的是，一些人往往通過誘使密碼泄露的方式來獲得他人的隱私和各種信息資料，給社會(huì)發(fā)展帶來程度不同的危害。

以人們?nèi)粘Ｊ褂玫你y行卡為例，目前的使用環(huán)境還處于只看密碼而不認(rèn)人的狀況。因此，密碼的確定難以成為保證用卡安全的“防火墻”。相反，設(shè)定密碼反倒會(huì)成為刷卡人的安全隱患。尤其是經(jīng)常在公共場合使用的信用卡，密碼使用頻率越高，泄密幾率越大。國際一家機(jī)構(gòu)曾做過統(tǒng)計(jì)，在所有銀行卡欺詐損失中，通過盜取密碼等途徑制造偽卡給持卡人帶來損失為68.94％，而銀行卡被盜用造成的損失僅占9.57％。

據(jù)有關(guān)部門研究分析，私人密碼以及各種信息被泄露主要有三種途徑：一是填寫資料時(shí)不注意。消費(fèi)者在買車、買房、買保險(xiǎn)，辦理求職就業(yè)登記、各種會(huì)員卡、優(yōu)惠卡、銀行卡，或者去醫(yī)院看病時(shí)，往往會(huì)填寫真實(shí)詳盡的個(gè)人信息或在按碼器上使用密碼。這些信息，又常因?qū)Ψ焦芾聿簧?、無意間泄露或某些人的惡意竊取而被盜用。二是受到某種利益驅(qū)使而放松警惕。三是惡意軟件的侵害。有的不良網(wǎng)站采取類似于病毒傳播的推廣方式。用戶在注冊(cè)“朋友圈”后，會(huì)在頁面的顯著位置看到通過QQ、同學(xué)錄等方式邀請(qǐng)好友的提示，以“套取”用戶的個(gè)人信息和密碼。用戶一旦填入自己的QQ號(hào)碼和密碼，就一直停留在系統(tǒng)搜索的狀態(tài)。幾個(gè)小時(shí)之后，他在同學(xué)錄班級(jí)上的所有同學(xué)的資料都會(huì)在“朋友圈”的“加朋友”欄目出現(xiàn)，而這些同學(xué)的個(gè)人資料包括手機(jī)號(hào)碼、生日等也一并轉(zhuǎn)入了網(wǎng)內(nèi)。QQ名單上的所有好友都會(huì)受到干擾。

原以為只有那些明星、老板的個(gè)人隱私會(huì)被叫賣，卻不想有一天，自己的生活也被人干擾。一次調(diào)查顯示，75.3％的人擔(dān)心自己的個(gè)人信息遭到泄露。另有42.8％的人表示對(duì)信息是否遭到泄露并不知情，對(duì)個(gè)人信息泄露而遭受騷擾時(shí)，大部分人只能表示憤怒或無奈。當(dāng)然，為了維護(hù)隱私權(quán)利，人們往往也會(huì)采取一些積極有效的辦法，在密碼設(shè)定上下功夫。例如，QQ郵箱運(yùn)營團(tuán)隊(duì)正式發(fā)布了QQ郵箱獨(dú)立密碼。這是建立在QQ密碼保護(hù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)性地保護(hù)郵件隱私不受侵犯一種方式。通過對(duì)獨(dú)立密碼的設(shè)置，可以對(duì)郵件隱私進(jìn)行不同程度的保護(hù)。

密碼破解不可低估

人們使用的各種密碼，最終都要通過大型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)站來加以控制、認(rèn)證和管理。隨著信息化和數(shù)字化社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)信息安全和保密的重要性認(rèn)識(shí)不斷提高。

目前，網(wǎng)站密碼保護(hù)主要有：安全碼(注冊(cè)時(shí)生成的備份碼)、身份證、手機(jī)綁定等。而用戶希望自己的密碼不易被竊取，最簡單的方法就是使用比較復(fù)雜的密碼組合。選阿拉伯?dāng)?shù)字當(dāng)密碼，每一位上就有10種可能性，如果是四位，就有1000種可能；如果再加上26個(gè)小寫字母，26個(gè)大寫字母和各種符號(hào)，密碼的安全性就會(huì)更高。

然而，在各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上，普通密碼已經(jīng)阻擋不了黑客的進(jìn)攻。所以，在互聯(lián)網(wǎng)上每天都有大量的重要信息被轉(zhuǎn)換成一串串代碼后傳輸。如果加密方法比較好的話，即使黑客們得到了這些代碼也無濟(jì)于事。但是，采取加密方法的致命缺點(diǎn)在于“提醒”黑客，告訴他們這里正在傳輸重要的信息。這樣一來，黑客就可以更加集中火力，有的放矢地調(diào)動(dòng)若干臺(tái)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行破譯計(jì)算，產(chǎn)生出更為巨大的破壞作用。

事實(shí)證明，任何密碼都可以通過計(jì)算機(jī)的計(jì)算破譯，絕對(duì)可靠的密碼是沒有的。在國外的某網(wǎng)站上，公布了一個(gè)關(guān)于密碼破解的測試記錄。這份名日通過“暴力字母破解”方式獲取密碼的“時(shí)間列表”上顯示，現(xiàn)有技術(shù)下的加密并不保密!例如，如果你的密碼是純數(shù)字的，如6位數(shù)的銀行密碼，可以瞬間被破解；如果是8位數(shù)，則需要348分鐘；而10位的話則需要163天。要瞬間破解你的銀行密碼，一臺(tái)個(gè)人電腦就可以完成。另有資料顯示，為了破譯恐怖分子的通信，美國國家安全局研制出一種超級(jí)電子計(jì)算機(jī)，能解開普通加密系統(tǒng)的“底碼”數(shù)大約是7000萬億個(gè)。如果用普通個(gè)人電腦來查找，大概需要22652年。而用超級(jí)計(jì)算機(jī)，幾秒鐘就能試一遍。

密碼技術(shù)尚待推新

密碼理論的創(chuàng)新和現(xiàn)實(shí)變化的需要，要求密碼技術(shù)以更快地速度發(fā)展，不斷推出新的成果。

目前，128位的電子簽名和數(shù)字認(rèn)證，被視為網(wǎng)絡(luò)世界中的身份證和電子商務(wù)的保證。然而，在倫敦組織的國際監(jiān)控論壇上，高級(jí)譯碼專家在發(fā)言中警告說：數(shù)字簽名將擴(kuò)大政府跟蹤和身份盜用的可能性。這些標(biāo)識(shí)符號(hào)只會(huì)越來越危險(xiǎn)，你所做的每一件事都能被自動(dòng)跟蹤。需要記住的密碼越來越多，不安全感也在加劇。

科學(xué)家認(rèn)為，如果量子加密能夠建立起來，量子密碼很有可能是不可破譯的。也就是說，我們擁有了“終極密碼”。由于粒子的不確定性，要破譯一個(gè)經(jīng)過量子加密的密碼很有可能就意味著將宇宙中每個(gè)原子都算上數(shù)億年。

早在2004年，微軟公司總裁比爾·蓋茨便稱，目前計(jì)算機(jī)安全系統(tǒng)普遍使用的密碼、口令很快將成為過去，取而代之的，將通過生物特征識(shí)別技術(shù)和智能卡技術(shù)進(jìn)行身份認(rèn)證。生物認(rèn)證技術(shù)發(fā)展后，身份認(rèn)證將告別密碼時(shí)代。相對(duì)于密碼、鑰匙等方式，生物認(rèn)證技術(shù)使用的是臉相、指紋、虹膜、筆跡、聲紋、步態(tài)、DNA等這些人體本身特征進(jìn)行身份確認(rèn)?！?11”恐怖事件以后，由于在身份鑒別上發(fā)生了重大疏漏，使得身份認(rèn)證技術(shù)受到前所未有的重視。美國總統(tǒng)布什連續(xù)簽署了3個(gè)國家安全法案(愛國者法案、航空安全法案、邊境簽證法案)，要求2007年以前，27個(gè)免簽證國家在護(hù)照上采用生物認(rèn)證技術(shù)。

據(jù)介紹，我國在第二代身份證中預(yù)留了儲(chǔ)存生物特征的接口。與傳統(tǒng)手段相比，基于生物特征識(shí)別技術(shù)的身份鑒定有三大優(yōu)點(diǎn)：不易遺忘或丟失；不易偽造或被盜；“隨身”攜帶，隨時(shí)隨地可用。比如，在IBM的某些高端電腦上，就添加了個(gè)人指紋開機(jī)系統(tǒng)，即使電腦丟了也不用擔(dān)心泄密。

[責(zé)任編輯]龐 云

密碼與軍事 王仁國 史文海 李宏武

密碼的歷史極為久遠(yuǎn)，自誕生之日起，就為戰(zhàn)爭服務(wù)，在人類歷次戰(zhàn)爭中扮演著極其重要的角色。

古代的軍事密碼

密碼(cryptography)由明文、密文、算法和密鑰構(gòu)成。古往今來，它對(duì)國家、政府乃至私人的秘密通信起著重要的作用。人類使用密碼的歷史最早可以追溯到古巴比倫人的泥板文字。據(jù)記載，最早使用密碼的是公元前405年的古希臘斯巴達(dá)將領(lǐng)萊桑德，后來各部落之間傳遞信息時(shí)開始使用密碼，比如A部落將獸皮裹在一個(gè)木棒上，然后縱向?qū)懶畔?，B部落收到獸皮后，裹在一個(gè)和A部落所用的相同直徑的木棒上，讀取信息。公元前一世紀(jì)，古羅馬皇帝愷撒也使用過原始的密碼。當(dāng)時(shí)研究者發(fā)明了一種被稱為“愷撒密碼”的密碼形式，這種密碼運(yùn)用了替換的原則。比如傳遞“APPLE”這個(gè)信息，在密碼中，所有字母向后錯(cuò)3位，那么字母A被D代替，P同樣后推3位，以S代替。密碼接收方，只要記著這個(gè)推算的數(shù)位，就能還原“APPLE”。這是古典密碼中最簡單的一種，叫做單表密碼。之后又衍生出了多表密碼、多字母密碼。

在我國，古代的軍事密碼是隨著戰(zhàn)事而生的。據(jù)史料記載，最早制定軍隊(duì)秘密通訊暗碼的是周代著名軍事家太公望，即《封神演義》中的姜子牙。他制定的兩種軍事通訊密碼，一是陰符，二是陰書。陰符是使用者事先制造一套尺寸不等、形狀各異的“陰符”，共8種，每一種都代表一定意義，只有通訊雙方知道。也就是說把一份完整的軍事文書裁成3份，分寫在3枚竹簡上，派3個(gè)通訊員分別持這枚竹簡出發(fā)，到達(dá)目的地后，3枚簡合而為一，方知原意。中途即使其中一人或二人被捕，也不致失密。到了宋代，軍事家曾公亮發(fā)明了密碼系統(tǒng)，他收納當(dāng)時(shí)軍中常用的40個(gè)短語編成密碼本，另以沒有重復(fù)字的五言律詩一首(40個(gè)字)作為解碼“密鑰”。當(dāng)部將率部出征時(shí)，主將發(fā)給部將一本密碼本，并約好用某一首五言詩作為解碼“密鑰”。

兩次大戰(zhàn)中的密碼戰(zhàn)

直到第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束為止，所有密碼都是使用手工來編碼，二次大戰(zhàn)時(shí)有了密碼機(jī)，密碼也就進(jìn)入了機(jī)械密碼時(shí)代。

在第一次世界大戰(zhàn)之初，隱文術(shù)與密碼術(shù)同時(shí)在發(fā)揮著作用。在索姆河前線德法交界處，盡管法軍哨兵林立，對(duì)過往行人嚴(yán)加盤查，德軍還是對(duì)協(xié)約國的駐防情況了如指掌，法國情報(bào)人員都感到莫名其妙。一天，有位提籃子的德國農(nóng)婦在過邊界時(shí)受到了盤查。哨兵打開籃子，見里頭全部是煮熟的雞蛋，毫無可疑之處，便無意識(shí)地拿起一個(gè)拋向空中。農(nóng)婦慌忙把它接住。哨兵覺得這很可疑，他將雞蛋剝開，發(fā)現(xiàn)蛋白上布滿了字跡，都是英軍的詳細(xì)布防圖，還有各師旅的番號(hào)。原來，這種傳遞情報(bào)的方法是德國一位化學(xué)家提供的，其做法并不復(fù)雜，用醋酸在蛋殼上寫字，等醋酸干了后，再將雞蛋煮熟，字跡便透過蛋殼印在蛋白上，外面卻沒有任何痕跡。

第二次世界大戰(zhàn)是密碼史上的黃金時(shí)代。密碼在戰(zhàn)爭中扮演了更重要的角色。電影《風(fēng)語者》生動(dòng)再現(xiàn)了美軍二戰(zhàn)期間組織印第安人進(jìn)行的密碼戰(zhàn)。1941年12月7日，日軍襲擊珍珠港，日美太平洋戰(zhàn)爭爆發(fā)。美國在開始時(shí)作戰(zhàn)相當(dāng)被動(dòng)，很重要的原因在于他們?cè)谇閳?bào)戰(zhàn)方面比起精明的日本人要稍遜一籌，如何既快速準(zhǔn)確，又絕對(duì)保密地傳遞軍情和命令成為美軍指揮高層急需解決的大問題。一個(gè)叫菲利普·約翰遜的白人出主意，用納瓦霍語編制軍事密碼。納瓦霍人是北美印第安人的一個(gè)分支，世代居住于美國西部，現(xiàn)在人口20多萬。約翰遜的父親是傳教士，曾在納瓦霍部落長期生活，全家都能說一口流利的納瓦霍語。而在當(dāng)時(shí)，納瓦霍語對(duì)部落外的人來說，無異于“鳥語”。極具軍事頭腦的約翰遜認(rèn)為，如果用納瓦霍語編制軍事密碼，將非?？煽慷覠o法破譯。因?yàn)檫@種語言口口相傳，沒有文字，其語法、聲調(diào)、音節(jié)都非常復(fù)雜，沒有經(jīng)過專門的長期訓(xùn)練，根本不可能弄懂它的意思。另外，根據(jù)當(dāng)時(shí)的資料記載，通曉這一語言的非納瓦霍族人全球不過30人，其中沒有一個(gè)是日本人。如果能夠用納瓦霍語編成一套密碼，日軍情報(bào)部門將很難破譯美國的軍事情報(bào)。1942年初，約翰遜向太平洋兩棲艦隊(duì)的指揮官沃格爾少將提出了建議。根據(jù)他的實(shí)驗(yàn)，納瓦霍語可以在20秒鐘之內(nèi)準(zhǔn)確編碼和解碼三行以內(nèi)的英語命令，而用機(jī)器做同樣的事需要30分鐘。沃格爾少將最終采納了他的建議。同年4月，第一批29名納瓦霍士兵組成了海軍陸戰(zhàn)隊(duì)第383排，并受命編寫納瓦霍語軍事密碼。日本想盡一切辦法無法破譯納瓦霍語密碼，使得美軍在情報(bào)戰(zhàn)中搶占了先機(jī)。

現(xiàn)代密碼技術(shù)

第二次世界大戰(zhàn)中廣泛運(yùn)用的是“對(duì)稱密碼”，即用“密鑰”對(duì)消息加密。比如傳遞“orange”這個(gè)信息，原始信息orange被稱為“明文”，如果加密是O+3=R，“3”這個(gè)數(shù)字就是一個(gè)密鑰。解密就是R-3=O。這時(shí)加密和解密的密鑰如果是一樣的，就叫對(duì)稱密碼。后來發(fā)現(xiàn)這種方法有很大的缺陷。解密時(shí)需要密鑰，加密者還要把密鑰同時(shí)傳給解密者，這個(gè)傳遞的渠道被稱為“秘密信道”。上世紀(jì)五六十年代，出現(xiàn)了一種DF算法，根據(jù)其密鑰交換的思想創(chuàng)造了“非對(duì)稱密碼體系”。在這個(gè)體系中，加密的密鑰和解密的密鑰是不一樣的，這就解決了密鑰傳遞的問題。其解決的辦法是：加密和解密雙方各有不同的密鑰，稱為“密鑰對(duì)”，“密鑰對(duì)”滿足一定的數(shù)學(xué)關(guān)系。通常，計(jì)算機(jī)在有效的時(shí)間內(nèi)是解不開“密鑰對(duì)”的。“非對(duì)稱密碼體系”是現(xiàn)代密碼學(xué)一個(gè)很大的發(fā)展，一直影響到現(xiàn)在。1977年美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所(NIST)提出數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)，隨后多種密碼算法在世界各國相繼出現(xiàn)，但這些算法有些已經(jīng)遭到了破譯。值得一提的是，冷戰(zhàn)時(shí)期，蘇聯(lián)克格勃間諜沃克、惠特沃斯竊取了美國海軍通信密碼機(jī)資料、通信密鑰、通信聯(lián)絡(luò)規(guī)定等大量機(jī)密資料，長達(dá)17年之久。盡管美國人認(rèn)為他們的密碼體系是“無懈可擊”的“偉大發(fā)明”，“蘇聯(lián)人要想破譯美國密碼簡直是一種幻想”，但是克格勃把幻想變成現(xiàn)實(shí)。沃克間諜網(wǎng)獲取的機(jī)密，給蘇聯(lián)人偵聽美軍通信，破譯密碼提供了重要情報(bào)，使美國承受了巨大損失。這時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)，或許只有不以數(shù)學(xué)關(guān)系為“密鑰對(duì)”的諸如“陰符”、“陰書”等原始密碼才是最可靠的信息傳輸方式。

當(dāng)前，世界軍事領(lǐng)域的各個(gè)方面正在發(fā)生深刻變化，軍事技術(shù)革命的核心就是信息?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭對(duì)信息的依賴程度越來越高，信息技術(shù)在帶來指揮高效率和作戰(zhàn)高效益的同時(shí)，也造成了軍事系統(tǒng)的極大脆弱性，密碼在信息的整體防御中將扮演越來越重要的角色。如科索沃戰(zhàn)爭中，北約的某些通信網(wǎng)絡(luò)由于沒有嚴(yán)格的密碼隔離措施，遭到了來自全球范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)黑客攻擊，許多網(wǎng)站損失慘重。隨著信息對(duì)抗裝備的發(fā)展，國家安全更需要一個(gè)嚴(yán)密、協(xié)調(diào)的密碼防御體系。專家指出，如果說第一次世界大戰(zhàn)是化學(xué)家的戰(zhàn)爭，第二次世界大戰(zhàn)是物理學(xué)家的戰(zhàn)爭，那么未來的戰(zhàn)爭將是數(shù)學(xué)家的戰(zhàn)爭。因此，各國無不集中最好的數(shù)學(xué)家和密碼專家研究信息的加密和解密技術(shù)，這些技術(shù)往往最先應(yīng)用于軍事，目的是構(gòu)筑堅(jiān)實(shí)的信息防線，誰能在獲取、傳輸、處理和存儲(chǔ)信息方面占有優(yōu)勢，誰就能掌握戰(zhàn)爭的主動(dòng)權(quán)。美國目前在軌衛(wèi)星數(shù)量較冷戰(zhàn)前增加了近兩倍，達(dá)到200多顆，價(jià)值上千億美元，通過衛(wèi)星傳輸?shù)男畔⒊蔀槊儡姭@取信息優(yōu)勢的重要保證。為確保其信息的安全性，防止被敵方截獲，美軍在衛(wèi)星通信中除采用低截獲概率的擴(kuò)頻技術(shù)之外，還對(duì)所傳輸?shù)乃行畔⑦M(jìn)行了加密處理。在美國，密碼技術(shù)的研究及相應(yīng)設(shè)備的生產(chǎn)完全由政府來控制，對(duì)密碼技術(shù)設(shè)備和武器實(shí)行同樣的進(jìn)出口限制。

冷戰(zhàn)結(jié)束后，密碼也逐漸從單純的軍事應(yīng)用慢慢轉(zhuǎn)為商用或民用，而且已發(fā)展成為一門結(jié)合數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子與通信、微電子等技術(shù)的交叉學(xué)科，使用密碼技術(shù)不僅可以保證信息的機(jī)密性，而且可以保證信息的完整性和確定性，防止信息被篡改、偽造和假冒。量子密碼、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)密碼、混沌密碼、基因密碼等新型密碼的研究和應(yīng)用掀起了密碼民用的大潮。

[責(zé)任編輯]林 京

從密碼術(shù)的歷史來看，加密方法從一開始與數(shù)學(xué)有關(guān)。古羅馬的凱撒大帝引入著名的凱撒加密法。他把拉丁字母26個(gè)(當(dāng)時(shí)只有23個(gè))做一個(gè)變換：把A變成D，B變成E，C變成F，依此類推，最后x變成A，Y變成B，Z變成C。這樣，明文凱撒(CAESAR)加密以后就變成FDHVDU。這個(gè)密文傳到己方將領(lǐng)之后，不難將它還原成明文CAESAR。

凱撒加密法雖然簡單，已經(jīng)和數(shù)學(xué)有點(diǎn)聯(lián)系。這個(gè)聯(lián)系就是“模算術(shù)”。模算術(shù)的思想在“星期幾”的概念中反映出來，如果你只需要知道是星期幾(如上班或例會(huì))，那就不一定知道今天是哪年哪月哪日，而且如果7月2日是星期一，那么7月9日，7月16日，7月23日，7月30日都是星期一。不難看出，這些日子的差都是7的倍數(shù)。由此我們得出兩數(shù)模7相等的概念。定義兩整數(shù)a'b模7相等，如果a-b是7的倍數(shù)。記做a≡b(mod 7)，例如：

2≡9≡16≡23≡30(mod 7)。

顯然7可以推廣到任何正整數(shù)n。我們可以得到模算術(shù)的規(guī)則：

如果a≡b(mod n)

c≡d(mod n) 則a+c≡b+d(mod n)

a-c≡b-d(mod n)

ac≡bd(mod n)

這樣，凱撒的密碼也可以用數(shù)字來表示了。也就是令a＝1，b＝2，…，z＝26，那么凱撒的加密法也就是把數(shù)碼x+3(mod 26)。這里不難看出模算術(shù)的重要性，因?yàn)閍，b，…，u，v，w都沒有問題，它們的數(shù)碼仍加密后在1，2，…，26的范圍之內(nèi)，但x，y，z加密后數(shù)碼變成27，28，29，只有在模26之后，它們分別變成1，2，3才在26字母范圍之內(nèi)。這樣，在知道密鑰3之后，解碼只需進(jìn)行x．3(mod26)的運(yùn)算就可以把密文還原成明文了。

上面的例子可以推廣到密鑰為+5，+7，乃至加任何整數(shù)(除0，因?yàn)?沒有加密)，同時(shí)也可以采用把x乘k的方法，這兩個(gè)加密法結(jié)合起來，就變成“仿射加密法”，對(duì)于明文x，把它變成kx+m(mod 26)。另外一類的加密法稱為置換加密法。例如把1變成26，2變成25，3變成24，如此等等。因?yàn)?6個(gè)數(shù)的置換有261種，所以有很多加密法可供選擇，破譯起來也就困難了。不過，由于計(jì)算機(jī)的速度加快，它可以通過窮舉方法很快把它破譯，它很難非常安全，這就像銀行設(shè)定的4位密碼(口令)，只有10000種，從0000到9999，機(jī)器不到1秒鐘即可搞定，即便6位、8位也一樣，因此，要想加大密碼的安全性，還要想更為安全的加密方法。

一種方法就是每個(gè)數(shù)字都用不同密鑰加密，例如第一個(gè)數(shù)字用密鑰加3，第二個(gè)數(shù)字用密鑰加5，…。這種加密法在1917年《科學(xué)美國人》上講是不可破譯的。然而，實(shí)際加密方法都有漏洞可尋。信息論的創(chuàng)始人仙農(nóng)在1948年到1949年創(chuàng)立了編碼理論以及密碼理論的基礎(chǔ)。

密碼理論的下一個(gè)突破是1976年迪菲和海爾曼創(chuàng)立的公開密鑰體制。以前所有體制都是私密密鑰體制而且是對(duì)稱的，也就是加密和解密是同一方法(密鑰)，而且絕對(duì)不能公開。公開密鑰體制的主要特點(diǎn)是加密過程和解密過程不對(duì)稱，加密過程是極容易的問題，而解密過程極困難，因此，第三者即使知道密文和公開密鑰也很難解出來。舉例來講，當(dāng)時(shí)有人設(shè)計(jì)一個(gè)密碼，它有100位的數(shù)，它是兩個(gè)50位素?cái)?shù)的乘積。把兩數(shù)相乘極其簡單，但分解因子極難，這就保障了密碼的安全性。只是“道高一尺，魔高一丈”，10多年前100位的數(shù)分解因子不難，現(xiàn)在200位也不在話下，這就需要更多位的數(shù)字才安全。更有效的加密法用的是橢圓曲線。過去的加密方法難以實(shí)現(xiàn)的功能，現(xiàn)在可以通過橢圓曲線來實(shí)現(xiàn)。

[責(zé)任編輯]蒲 暉