密码形成一门新的学科是在20世纪70年代，这是受生产力蓬勃发展刺激和推动的结果。直接导致密码进行快速变革的，便是计算机出现以及广泛应用了。计算机和电子学时代的到来给密码设计者带来了前所未有的自由，他们可以轻易地摆脱原先用铅笔和纸进行手工设计时易犯的错误，也不用再面对用电子机械方式实现的密码机的高额费用。总之，利用电子计算机可以设计出更为复杂的密码系统。然而，快速电子计算机一方面为加密技术提供了新的概念和工具，另一方面也给破译者提供了有力武器。

2.1密码学与二战

在二十世纪二十年代，人们发明了各种机械加密设备用来自动处理加密。大多数是基于转轮的概念。1918年美国人E.H.Hebern造出了第一台转轮机，它是基于一台用有线连接改造的早期打字机来产生单字母表替代的，输出是通过原始的亮灯式指示。Arthur Scherbius于1919年设计出了历史上最著名的密码机—德国的Enigma机,。在二次世界大战期间， Enigma曾作为德国陆、海、空三军最高级密码机。Enigma机使用了3个正规轮和1个反射轮，通过密码机在战争中传递信号，有效地实现了指挥远处作战的目的。由于密码机编制出的密码具有极大的随机性，且极易变化，这使得科技相对落后的英军从1942年2月到12月都没能解读出德国潜艇发出的信号。英军也因此屡遭重创。

转轮密码机的使用虽然大大提高了密码加密速度，但由于密钥量有限，到二战中后期时，引出了一场关于加密与破译的对抗。首先是波兰人利用德军电报中前几个字母的重复出现，破解了早期的Enigma密码机，而后又将破译的方法告诉了法国人和英国人。英国人在计算机理论之父——图灵的带领下，通过寻找德国人在密钥选择上的失误，并成功夺取德军的部分密码本，获得密钥，以及进行选择明文攻击等等手段，破解出相当多非常重要的德军情报。密码机的破译，使得二战提前结束，相当于拯救了1000万人的性命。

另一方面，计算机和电子学时代的到来使得美国在1942年制造出了世界上第一台计算机。计算机与密码机相比，具有更快的计算速度，更复杂的算法。美国利用计算机轻松地破译了日本的紫密密码，使日本在中途岛海战中一败涂地。1943年,美国在计算机的帮助下，取得了战时情报，得知山本五十六将于4月18日乘中型轰炸机，由6架战斗机护航，到中途岛视察。罗斯福总统亲自做出决定截击山本，山本乘坐的飞机在去往中途岛的路上被美军击毁，山本坠机身亡，日本海军从此一蹶不振。综合两件关键性事件，可以说密码学的发展直接影响了二战的战局。

2.2现代密码学发展中的著作

1949年Shannon发表的《保密系统的信息理论》一文为私钥密码系统建立了理论基础，从此使密码学成为了一门科学。该学科里最完整的非技术性著作是Kahn编著的《破译者》。这本书回溯了密码学的历史。内容包括从大约源于4000多年前埃及人的原始的和有限的使用。

直到二十世纪两次世界大战中密码都所扮演着关键的角色。Kahn的著作完成于1963年，覆盖了历史上对当时密码学科的发展最为重要的方面。它的意义在于它不仅记述了1967年之前密码学发展的历史，而且使许多不知道密码学的人了解了密码学。

密码学历史上最突出的发展乃是1976年Diffie和Hellman发表的《密码学的新方向》一文。他们首次证明了在发送端和接收端无密钥传输的保密通信是可能的，从而开创了公钥密码学的新纪元。这篇论文引入了公钥密码学的革命性概念，并提供了一种密钥交换的创造性的方法，其安全性是基于离散对数问题的困难性。虽然在当时两位作者并没有提供公钥加密方案的实例。

2.3密码学斗争的隐蔽性

自从密码的发展进入近现代以来，密码编码和密码破译的斗争是一种特殊形式的斗争，这种斗争的一个重要特点是它的隐蔽性。无论是使用密码的一方，还是破译密码的一方，他们的工作都是在十分秘密地进行。特别是，对于他们的工作的最新进展更是严格地保密。当一方改进了自己的密码编码方法时，他不会公开所取得的这种进展；当另一方破译了对方的密码时，他也不会轻易地泄露破译的成果和使用破译所取得的情报，以便能长期地获取情报并取得更有价值的信息。所以，密码战线上的斗争是一种无形的，不分空间和时间的，隐蔽的战争。无数历史事实证明，战争的胜负在很大程度上依靠密码保密的成败。

2.4摩斯密码

摩斯密码作为一种著名有代表性的密码，相信很多人都对它比较熟悉。下面我将先从定义开始为大家介绍。

2.4.1摩斯密码的定义

摩斯密码又称摩尔斯电码，是一种时通时断的信号代码，通过不同的排列顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号。它发明于1837年，发明者有争议，是美国人塞缪尔莫尔斯或者艾尔菲德·维尔。摩尔斯电码是一种早期的数字化通信形式，但是它不同于现代只使用零和一两种状态的二进制代码，它的代码包括五种：点、划、点和划之间的停顿、每个词之间中等的停顿以及句子之间长的停顿。

2.4.2摩斯密码的使用规则

摩尔斯码在早期无线电上举足轻重，是每个无线电通讯者所须必知的。由于通讯号技术的进步，各国已于1999年停止使用摩斯密码，但由于它所占的频宽最少，又具一种技术及艺术的特性，在实际生活中依然有着广泛的应用。它由两种基本信号和不同的间隔时间组成：短促的点信号“.”，读“滴”（Di）；保持一定时间的长信号“—”，读“嗒”（Da）。间隔时间：当表示为“滴”的时候，持续时间为一个时间单位1t；当表示为“嗒”的时候，持续时间为三个时间单位3t；在“滴”和“嗒”之间的空格时间为一个时间单位1t；在表达的字符与字符间，持续时间为三个时间单位3t；而在字与字间，间隔的时间单位为7t。1837年的摩尔斯电码是一些表示数字的点和划。数字对应单词，需要查找一本代码表才能知道每个词对应的数。因此只用一个电键可以敲击出点、划以及中间的停顿。

摩尔斯发明了电报之后，希望自己的这项技术能够有更大的发展空间。但他缺乏相关的专门技术，于是他与艾尔菲德？维尔签定了一个协议，让他帮自己制造更加实用的设备。艾尔菲德构思了一个方案，通过点、划和中间的停顿，可以让每个字符和标点符号彼此独立地发送出去。他们达成一致，同意把这种标识不同符号的方案放到摩尔斯的专利中。这就形成了现在我们所熟知的美式摩尔斯电码，它被用来传送了世界上第一条电报。

这种代码可以有多种多样的形式。它可以是电报电线里的电子脉冲，也可以是一种机械的或视觉的信号（比如闪光），亦或是可以控制的有规律的声音。比如在电影《星际穿越》里，父亲与女儿在超越时间的条件下联系时，便是用一块机械表有规则的滴答声来作为信息的载体。

2.4.3摩斯电码的分类

摩斯密码做电子脉冲的形式时，可以分做两类：美式电码和现代电码。

2.4.3.1.美式摩斯电码

作为一种实际上已经绝迹的电码，美式摩尔斯电码使用不太一样的点、划和独特地间隔来表示数字、字符和特殊符号（如下图所示）。这种摩尔斯电码的设计主要是针对地面电报务员通过电报电线传输的，而非通过无线电波。

这种古老的、交错的电码是为了配合电报务员接听方式而设计的。就像我们在抗战剧中看到的画面一般，电台的发报员手底滴滴的声音便是在使用这种美式电码最为信息载体的。这种电码不像现在可以从扬声器或者耳机中听到电码的音调，你只能从这些最早期的电报机的一个机械发生装置听到嗒嗒的声音，甚至是从发送电键（这种电键在不发送信号时被设置为被动模式，负责发声）接听。

这些报务员大多是为铁路或以后的西联电传等服务。像那时的许多年轻人一样，十几岁的爱迪生就是这样一名话务员。

2.4.3.2现代国际摩斯电码

1848年，Friedrich Clemens Gerke发明了现代国际摩尔斯电码，其首先被用在德国的汉堡和库克斯港之间的电报通信。1865年之后在少量修改之后由国际电报大会在巴黎统一标准化，后来由国际电信联盟（ITU）统一定名为国际摩尔斯电码。这样一来，摩斯电码得以在全球范围内推广。

在今天，虽然国际摩斯电码已经有了质量更高的替代品，但其依然被使用着，虽然这几乎完全成为了业余无线电爱好者的专利。在一些国家，业余无线电的一些波段仍然只为发送摩尔斯电码信号而预留。
因为摩尔斯电码只依靠一个平稳的不变调的无线电信号，所以它的无线电通讯设备比起其它方式的更简单。并 且它能在高噪声、低信号的环境中使用，这就凸显了其在战争时期广泛应用的优势。同时，由于其使用一套统一的编码语言，因此可以帮助两个母语不同，在话务通讯时会遇到巨大困难的操作者之间进行沟通。

在美国，为了获得联邦通信委员会（FCC）颁发的允许使用高频波段的业余无线电证书，必须通过每分钟五个单词（WPM）的摩尔斯码发送和接收测试，这个规定一直延续到到1991年。1999年以前，达到20WPM的熟练水平才能获得最高级别的业余无线电证书（额外类）；1999年12月13日，FCC把额外类的这项要求降低到了13WPM。

2003年世界无线电通信大会做出决定，允许各国在业余无线电执照管理中自己任选是否对摩尔斯电码进行要求。虽然在美国和加拿大还有书面上的要求，但在一些其他国家正准备彻底去除这个要求。

熟练的爱好者和军事报务员常常可以接收（抄报）40WPM以上速度的摩尔斯码。虽然传统发报电键仍有许多爱好者在使用，但半自动和全自动的电子电键在今天使用越来越广泛。计算机软件也经常被用来生成和解码摩尔斯码电波信号。

2.4.4摩斯电码的应用举例

单单对摩斯电码的历史进行简略的讲述，我们可能对其的印象还不够深。下面我们来通过几个具体的例子来认识一下摩斯电码究竟是如何工作的。

1.摩斯密码编码简单清晰，二义性小，编码主要是由两个字符表示："."、"-"，一长一短，这在很多情况下应用很多，比如发送求救信号。电影《风声》中就是采用在衣服上缝出摩尔密码，将消息传播出去。

2.在利用摩尔密码灯光求救的时候，定义：灯光长亮为"-"，灯光短亮为"."，那么就可以通过手电筒的开关来发送各种信息，例如求救信息。如果灯光是按照“短亮暗短亮暗短亮暗长亮暗长亮暗长亮暗短亮暗短亮暗短亮”这个规律来显示的话那么它就意味是求救信号SOS。

这是因为，SOS的摩尔编码为：··· －－－ ··· ，按照上面的规定即可进行灯光编码。这个编码其实非常简单，三短、三长、三短。这是一种野外营救或者求救时用到的常识，在特殊情况下有关键作用。

3.除了灯光之外，利用声音（两种区别的声音）也可以发出求救信号。这种求救方式是我们都应该进行了解的，也许在必要的时候就可以派上用场。例如，可以用一长一短的两种声音来代替“点”与“短线”，同样可以达到传递信息的目的。

2.4.5常用的特殊符号

对于新手来讲，直接应用摩斯电码进行交流是一件比较困难的事情。其实在通讯方面，摩斯电码的应用是有许多特殊而直接的符号的，它们通常代表独特的含义。

1. AR：·—·—·（停止，消息结束）

2. AS：·—···（等待）

3. K：—·—（邀请发射信号）（一般跟随AR，表示“该你了”）

4. SK：···—·—（终止，联络结束）

5. BT：—···—（分隔符）

6. ···—·（我将重新发送最后一个单词）

7. ·· ··（同样）

8. ········（错误）

2.5公钥密码体系

1976年，当时在美国斯坦福大学的迪菲（Diffie）和赫尔曼(Hellman)两人提出了公开密钥密码的新思想（论文"New Direction in Cryptography"），把密钥分为加密的公钥和解密的私钥，这是密码学的一场革命。

二十世纪六十年代以来计算机和通信系统的普及，带动了个人对数字信息保护及各种安全服务的需求，IBM的Feistel在七十年代初期开始其工作，其研究成果被采纳成为加密非分类信息的美国联邦信息处理标准，即数据加密标准（DES）。DES至今依然是世界范围内许多金融机构进行安全电子商务的标准手段，是迄今为止世界上最为广泛使用和流行的一种分组密码算法。然而，随着计算机硬件的发展及计算能力的提高，DES已经显得不再安全。1997年7月22日电子边境基金学会（EFF）使用一台25万美金的电脑在56小时内破译了56位DES。1998年12月美国决定不再使用DES。美国国家标准技术研究所（NIST）现在已经启用了新的加密标准AES，它选用的算法是比利时的研究成果“Rijndael”。以上这两个阶段所使用的密码体制都称为是对称密码体制，因为这些体制中，加秘密钥和解秘密钥都是相同的，而进入密码学发展的第三个阶段，则出现了非对称密码体制——公钥密码体制。

公钥密码体制，简单来讲，就是指加密密钥和解密密钥不一样。在对于信息的保护过程在，只将解密密钥保密就可以的一种加密体制。不对称密码学中使用到一对公钥和私钥组合。用公钥加密的密文只能用对应私钥解密，反之，用私钥加密的密文只能用对应公钥解密。在操作过程中，人们把公钥向外界发布，让外界都知道，自己保存私钥，只有自己才能知道。如果A要发一份秘密信息给B，则A只需要得到B的公钥，然后用B的公钥加密秘密信息，此加密的信息只有B能用其保密的私钥解密。反之，B也可以用A的公钥加密保密信息给A。信息在传送过程中，即使被第三方截取，也不可能解密其内容。

2.6现代密码的“抗性”

在现代密码学中，除了信息保密外，还有另一方面的要求，即信息安全体制还要能抵抗对手的主动攻击。所谓主动攻击指的是攻击者可以在信息通道中注入他自己伪造的消息，以骗取合法接收者的相信。主动攻击还可能窜改信息，也可能冒名顶替，这就产生了现代密码学中的认证体制。该体制的目的就是保证用户收到一个信息时，他能验证消息是否来自合法的发送者，同时还能验证该信息是否被窜改。在许多场合中，如电子汇款，能对抗主动攻击的认证体制甚至比信息保密还重要。例如，在我们现在的生活中经常用支付宝或微信支付来代替以往的现金支付，在付款前，客户端通常会提示我们：输入支付密码。这就是认证的一个过程。