【加密 / 解密】凱撒大帝與希特勒的祕密

余憶童稚時，女生們很流行在上課的時候傳紙條，討論著學校中的八卦 (現在應該都是用Line傳了吧？)，當然也怕被老師發現，也怕被偷看或加上幾筆，這些中間人的忠誠度就很顯得很重要了，如果傳輸的路線經過風紀股長的眼前，或者有一個是Spy，馬上就出包被打手心了，我記得還有一個傳情書的女同學被抓到，還被當眾唸出來，真的太可怕了啊…離題了，其實網路上有許多寫得很好的加解密文章，這裡只是要簡單的記錄一下訊息傳輸資訊安全，與一些有趣的歷史過程而已…

物理防偽

明朝官銀

在中國古代的話，在官銀下方都有官方的鑄印的，是個省的稅收，財政收入，加上當時本來鑄銀本就不是一般尋常百姓能夠做到的，所以要偽造也不是件簡單的事，只有在熔化重鑄的時候動手腳，這也是「火耗」一詞的由來…

中國古代聖旨

話說中國古代的聖旨也是有防偽的，加上官印跟特殊的墨水、紙張材料，讓聖旨保存得更久，在清朝更有以滿文、漢文雙書寫的防偽措施…

宋朝交子

再說說中國的銀票，尤於是紙張，相對於銀子來說，偽造就容易的多了，在宋朝就出現世界最早正式發行的紙鈔「交子」，而假鈔也隨之誕生，而其防偽技術首先從紙張開始下手，當時選定「川紙」作為印鈔專用紙，跟一些在紙鈔上還會採用複雜的人物圖案、特殊暗記、隱密題號等，防偽的技巧其實跟現代也是有異曲同工之巧，其實之前有個以偽鈔為題材的電影 - 無雙，有空可以去看看…

物理加密

歐洲火漆

大家應該常常在古典的歐美劇中看過，用蠟封口信件的影片吧？等待凝固前緊緊蓋刻有紋章徽記等圖案的金屬印章於上，看起來很有美感…它其實叫做火漆，又稱封蠟（sealing wax）等，是歐洲傳統用於封口信件或瓶口的一種蠟材料，往往易熔化、具有黏性並且熔化後迅速凝固。主要用松脂、石蠟等加以顏料製成，它本來也是用來防偽的，到了現代也變成了只是裝飾而已…

武俠小說

一般在武俠劇，常常都會不小心發現一紙無字天書，然後用火烤一烤，紙上就會浮現出文字，這其實也是一種加密技術，利用隱型墨水 - 檸檬汁加熱碳化的特性，還有其它的配方可以使用，像之前很流行一種叫擦擦筆的筆，也是類似的原理…

電視影集

像是很古早的電視影集虎膽妙算 - Mission Impossible的磁碟自動銷毀，算是加密經典 - 『若您的手下在行動中遭逮補或殺害，本當局將會一概予以否認，本磁碟在五秒鐘後自動銷毀，祝你好運，龍頭！』，銷毀了，就什麼都看不到了嘛…

資訊加密

凱撒密碼 - Caesar ciphers

凱撒密碼是個相當簡單的加密技巧，就是將字母移動幾個位數，比如：A->D / B->E，向右移動3位；解回來時候，就是：D->A / E->B，向左移回3位… 大家也許會想說，這也太不安全了吧？不過凱撒當時大部分敵人都是目不識丁的，所以有理由相信它是安全的…

加解密的過程就如圖所示…

這裡附上簡單的Swift實現程式碼，大家可以試一下看看…

// MARK: - 常數
final class Constant: NSObject {}

    /// 凱撒密碼
    enum CaesarCiphersType {
        case encrypt    // 編碼
        case decrypt    // 解碼
    }
}

// MARK: - String (function)
extension String {

    /// [凱撒密碼 - 簡單實現](http://junkor.me/2015/02/10/Caesar-Cipher.html)
    /// - Parameters:
    ///   - plainText: [String](https://blog.csdn.net/weixin_48103837/article/details/130005832)
    ///   - function: (UInt32) -> UInt32
    /// - Returns: String
    static func _caesarCiphers(plainText: String, function: (UInt32) -> UInt32) -> String {

        let scalars = Array(plainText.unicodeScalars)
        let encrypted = scalars.map { character in
            let unicode = Unicode.Scalar(function(character.value)) ?? Unicode.Scalar(0)!
            return Character(unicode)
        }

        return String(encrypted)
    }

    /// [凱撒密碼](https://zh.wikipedia.org/zh-tw/凱撒密碼)
    /// - Parameters:
    ///   - index: 位移
    ///   - type: 編碼 / 解碼
    /// - Returns: String
    func _caesarCipher(with index: UInt32, type: Constant.CaesarCiphersType) -> String {

        switch type {
        case .encrypt: return Self._caesarCiphers(plainText: self) { $0 + index }
        case .decrypt: return Self._caesarCiphers(plainText: self) { $0 - index }
        }
    }
}

恩尼格瑪密碼機 - Enigma

恩尼格瑪密碼機，最著名的是二次世界大戰納粹所使用的軍用版本，算是凱撒密碼的加強版，加上以區塊來計算，比起凱撒密碼全部都單純移動同一區塊要安全的許多，但相傳它最終被艾倫·圖靈 - 人工智慧之父所被破解，也加速造成了希特勒敗北的事實，而且也間接改變了原子彈的投放對象，有關於它的相關歷史背景，大家可以去看看模仿遊戲這部電影，裡面敘述的很傳神…

加解密的過程就如圖所示…

XOR加密

算是數位時代開始的加密方式，XOR位元運算子，它的特性就是兩個值不一樣才會有輸出，XOR做兩次會回到原來的輸入值，正好適合做加解密的功能，不過正因這個『特性』，同樣的已知明文跟密文，也是可以解出密鑰的…

加解密的過程就如圖所示，它的確是超級難解的，因為原始字串多長，加/解密字串就多長，而且密鑰只用一次，就算用超級電腦算，也是要解到天荒地老啊，真的算是超完美加密，但是…有一好沒兩好，傳輸量硬生生是多了一倍…

DES - 資料加密標準（Data Encryption Standard)

由IBM於1977年發布DES，可以說是『對稱密鑰加密塊密碼演算法』的始祖，為後來的AES(進階加密標準 - Advanced Encryption Standard)打下基礎，就是『加密解密用同一個金鑰』，加上了『混淆與擴散』的工程手法，有效解決了XOR密鑰過長的問題…不過DES現在已經不是一種安全的加密方法，主要因為它使用的56位金鑰過短，有興趣的話論文在此。

非對稱加密

了解了對稱加密 - Symmetric Encryption之後，會發現它的加解密的密鑰是同一個，在廣大的網路上傳輸很容易被偷走，除非是面交，不然十分危險，所以後來才發展出了非對稱加密 - Asymmetric Encryption…

非對稱加解密的流程

主要就是把加密用的Key，複製一份給他人，也就是所謂的公鑰 - Public Key，就算公鑰被偷走也是解不開密文的，也許有人會問說，在壓縮 / 解壓縮檔案的時候，還可以讓密碼不是同一個啊？ 要了解這個神奇的過程，請參考歐拉函數與模反元素…

中間人攻擊

所謂的中間人攻擊，就有點像去7-11寄貨，中間再轉給貨運公司，再轉給送貨員，再轉給管理員，最後才轉到您的身上，雖然都打包裝箱了，但中間什麼時候會被動手腳也不知道，所以才產生了CA機構…

數位憑證頒發機構 (CA - Certificate Authority)

即然有所謂的中間人攻擊，那何不找個公正的第三方機構來當中間人呢？有點像樂透開獎時，找個律師或會計師，公正的第三方人士，共同見證一下，利用再次使用非對稱加解密的功能，做二次加解密，就算中間被中間人拿到，也是解不開的…

如果中間有任何一步不對，或者是自簽憑證 (自己當CA)，就會出現這樣子的頁面了…

後記

主要寫這篇的原因是，因為之前產生自簽憑證，或是.p12的時候，完全就是照著圖片做，雖然做出來了，能動，但完全不知道在做什麼，我想，在貼搜尋到的程式碼時，常常會有這種現象吧，所以才寫了這篇筆記，雖然有些內容理解的不是很完整、正確，但是還是增長了一些知識，正所謂『書到用時方恨少，事非經過不知難』，雖然本身IQ不高，也非名校出身，但慢慢的學習也是總有一天會學會的；這篇主要不是介紹加解密的演算法，反而注重在提升傳輸安全性的過程，一切的進步都是模仿前人的智慧，修正前者的缺點而來，絕非一蹴可及，持續學習才是硬道理…