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楊義先趣談科學(xué)叢書密碼簡史――穿越遠古 展望未來

楊義先趣談科學(xué)叢書密碼簡史――穿越遠古 展望未來

作者：楊義先
出版社：電子工業(yè)出版社出版時間：2020-11-01
開本： 其他 頁數(shù)： 388
本類榜單：科普讀物銷量榜
中 圖 價:¥73.3(7.4折) 定價  ¥99.0 登錄后可看到會員價
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楊義先趣談科學(xué)叢書密碼簡史――穿越遠古 展望未來 版權(quán)信息

  • ISBN：9787121398711
  • 條形碼：9787121398711 ; 978-7-121-39871-1
  • 裝幀：一般純質(zhì)紙
  • 冊數(shù)：暫無
  • 重量：暫無
  • 所屬分類：>

楊義先趣談科學(xué)叢書密碼簡史――穿越遠古 展望未來 本書特色

適讀人群 ：本書是科學(xué)普及圖書，高中以上文化的人都可以閱讀！睹艽a簡史》出自信息安全領(lǐng)域知名專家、北京郵電大學(xué)教授、暢銷書《安全簡史》《安全通論》《黑客心理學(xué)》《博弈系統(tǒng)論》作者楊義先和鈕心忻。 本書是一部關(guān)于密碼的科普著作，既介紹了從古到今的各種有重大影響的通信密碼知識、技術(shù)、人物、事件及歷史，還展望了量子密碼、抗量子密碼、量子計算機和DNA計算機等未來密碼。 本書既適合大眾閱讀，也適合信息安全及密碼等領(lǐng)域的專業(yè)人士閱讀和參考。

楊義先趣談科學(xué)叢書密碼簡史――穿越遠古 展望未來 內(nèi)容簡介

在人類的歷史長河中，密碼始終給人一種神秘的印象。在相當(dāng)長的時期內(nèi)，密碼與政治和軍事斗爭密不可分，無論是在古代戰(zhàn)場，還是在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，密碼都扮演著重要的角色，是交戰(zhàn)雙方加密、破譯、傳遞、獲取情報的重要手段，也因此成為許多影視劇特別是諜戰(zhàn)劇中的重要元素。在當(dāng)前信息網(wǎng)絡(luò)時代，密碼被廣泛地應(yīng)用于政治、經(jīng)濟、社會各個方面，密碼不僅是維護網(wǎng)絡(luò)空間安全的重要法寶，也是構(gòu)筑網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)免疫體系和網(wǎng)絡(luò)信任體系的基石。甚至可以說，密碼直接關(guān)系國家政治安全、經(jīng)濟安全、國防安全和信息安全，不僅是保護國家和人民根本利益的戰(zhàn)略性資源，還是實現(xiàn)國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化的重要支撐。 本書是一部關(guān)于密碼的科普著作。讀者不但能從書中了解到外國古典密碼、中國古典密碼、近代密碼、一戰(zhàn)密碼、機械密碼、二戰(zhàn)密碼、現(xiàn)代密碼等通信密碼的前世今生，更能站在符號系統(tǒng)的全新高度，向前回顧密碼對人類"占據(jù)并穩(wěn)居生物鏈很好”所做出的巨大貢獻，向后展望量子密碼、抗量子密碼、量子計算機和DNA計算機等未來密碼；不但讓讀者體會密碼破譯的精彩游戲，還提醒了密碼研究的兩個重要方向，即"抗DNA計算密碼”和針對特定人或事的密碼"通用”破譯系統(tǒng)。

楊義先趣談科學(xué)叢書密碼簡史――穿越遠古 展望未來 目錄

序

前言

第１章　外國古典密碼 / 1

1.1　古埃及密碼 / 1

1.2　古印度密碼 / 5

1.3　古羅馬密碼 / 7

1.4　古希臘密碼 / 11

1.5　阿拉伯密碼 / 14

第２章　中國古典密碼 / 19

2.1　商朝密碼 / 19

2.2　周朝密碼 / 27

2.3　宋元密碼 / 36

2.4　明清密碼 / 43

2.5　游戲密碼 / 48

第３章　近代密碼 / 59

3.1　專業(yè)密碼研究者 / 59

3.2　巴賓頓密碼事件 / 69

3.3　表格代換的密碼 / 78

3.4　路易十四的密碼 / 85

3.5　密碼破譯計算機 / 90

第４章　一戰(zhàn)密碼 / 99

4.1　密碼密鑰博弈 / 99

4.2　ADFGVX密碼 / 105

4.3　齊默爾曼電報 / 110

4.4　一次一密密碼 / 113

4.5　文盲密碼專家 / 116

第５章　機械密碼 / 123

5.1　杰斐遜密碼 / 123

5.2　帕特森密碼 / 131

5.3　矩陣類密碼 / 135

5.4　恩尼格瑪密碼 / 143

5.5　波蘭密碼三杰 / 152

第６章　二戰(zhàn)密碼 / 161

6.1　英德密碼戰(zhàn) / 162

6.2　美日密碼戰(zhàn) / 169

6.3　英國密碼精英 / 182

6.4　圖靈傳奇 / 189

6.5　美國密碼精英 / 195

第７章　現(xiàn)代密碼 / 207

7.1　密碼過渡 / 208

7.2　香農(nóng)外傳 / 216

7.3　對稱密碼 / 227

7.4　公鑰密碼 / 236

7.5　密碼認(rèn)證 / 245

第８章　未來密碼 / 257

8.1　密碼破譯前提 / 258

8.2　量子計算機 / 261

8.3　抗量子密碼 / 265

8.4　量子密碼 / 269

8.5　DNA計算機 / 275

第９章　漢字密碼新破譯 / 283

9.1　漢字字趣 / 283

9.2　中華文化趣迷 / 293

9.3　甲骨文預(yù)測表 / 309

9.4　漢字時光機 / 319

9.5　漢字的魅力 / 328

結(jié)語 / 345

參考文獻 / 361


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楊義先趣談科學(xué)叢書密碼簡史――穿越遠古 展望未來 節(jié)選

　　密碼學(xué)的起源到底該追溯到多遠，這主要取決于將密碼學(xué)的相關(guān)定義確定得多么寬泛；當(dāng)然，這也是一個仁者見仁，智者見智的事情。但是，有兩個極端是非常明確的： 其一，本書前7章介紹的密碼，肯定是*狹義的密碼，它們的主體，特別是近代密碼、一戰(zhàn)密碼、機械密碼、二戰(zhàn)密碼和現(xiàn)代密碼等，干脆就是為保密通信而量身定制的加密和解密技巧；無論如何，它們都是正宗的密碼，所以，有關(guān)它們的簡史，將以述事、說理、講故事為主。 其二，將以全新的角度，介紹*廣義的密碼，即所有符號系統(tǒng)都是密碼，而狹義密碼，顯然也都是不同的符號系統(tǒng)；反過來，每種符號系統(tǒng)，其實也都可當(dāng)成特殊條件下的通信密碼。特別需要強調(diào)的是，語音密碼肯定是人類*早的密碼，因為在語言誕生前的人類，還不能稱為“現(xiàn)代人”；文字密碼雖然晚于語音密碼，但是，從今天的狹義密碼學(xué)角度來看，文字密碼和語音密碼可看成同一種通信密碼。具體來說，說話或?qū)懽窒喈?dāng)于加密，語音和文字就等同于密文，而聽話和讀書可以看作解密；不懂交流者的語種的人，若想試圖聽懂別人的交流，那他就相當(dāng)于破譯者等。 該前言可能是本書*有特色的部分之一，建議大家認(rèn)真閱讀。比如，對密碼專業(yè)的專家來說，建議先按正常順序閱讀一遍，然后，在讀完全書后，再回過頭來閱讀一次，以便對人類所有密碼的符號學(xué)特性有一個更深入的理解，從而有助于今后新型密碼的設(shè)計和破譯；而對普通讀者來說，如果初讀前言有困難，也可以先跳過該前言，待到讀完本書后，再將前言與*后的結(jié)語一起閱讀，從而理解整個人類密碼史的統(tǒng)一、完整和系統(tǒng)性。 密碼的起源 人類的密碼起源于語言，或者說，語言是*早的密碼。為什么會有如此之說呢？首先，人與動物的*大區(qū)別就在于人有語言，或者用專業(yè)術(shù)語來說，人能進行符號思維；所以，從認(rèn)知角度來說，沒有語言的古猿，壓根兒就不能算是人，至少不是“現(xiàn)代人”。既然不是人，當(dāng)然就談不上人類密碼了。其次，“一戰(zhàn)”和“二戰(zhàn)”的實踐已表明：語言（特別是罕見的原住民語言）確實可用作通信密碼。另外，動物的若干本能行為，如叫聲、肢體動作等，雖然是相關(guān)動物自己的密碼，但不是人類的密碼，所以不屬本書內(nèi)容范圍。當(dāng)然，在生物進化過程中，人類之所以能戰(zhàn)勝其他動物，其主要原因恐怕就是：人類能破譯動物的密碼，知道它們的某種聲音或行為的含義，從而可采取相應(yīng)的對付措施；而動物卻不能破譯人類的密碼，故只好被動挨打，任由人類宰割。這一點將在接下來的內(nèi)容中詳述。當(dāng)然，情況也有例外，比如，由于人類還未破譯新型冠狀病毒的密碼，所以，在2020年春節(jié)期間，人類一時顯得比較被動？傊，上述正反兩方面的事實，再一次表明了破譯密碼的重要性。 語言密碼不僅是所有人類密碼之源，還是使用期*長的密碼；即使到今天，幾乎所有人，每天也都仍在頻繁使用語言密碼。除非不張嘴說話，否則，即使是語言障礙者或嬰兒，他們也都在使用語言密碼，只不過一般人不能完全破譯而已。 人類是從何時開始說話的呢？這當(dāng)然不是要問“你是啥時說話”的，否則，你媽媽肯定知道準(zhǔn)確答案；而是想問，人類作為整體，何時開始使用語言的。這個問題雖無標(biāo)準(zhǔn)答案，但下列說法卻很有說服力。 從生理結(jié)構(gòu)角度來看，人類大概在30萬年前，就具備了清晰發(fā)出多音節(jié)語素的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，即喉結(jié)下移到第4至第7頸椎之間，聲帶上方有一個擴大的咽腔；在這里，人類可對想發(fā)出的各種復(fù)雜聲音進行自如的調(diào)整。據(jù)說，人類能發(fā)出超過二百種的聲音，而每種語言所用到的發(fā)聲，不過區(qū)區(qū)數(shù)十種而已，這便是許多語種聽起來完全不同的主要原因。而其他哺乳動物（包括尼安德特人）的喉結(jié)，都在更高處，都不能發(fā)出復(fù)雜的聲音，只能用口腔對聲音進行簡單調(diào)整，因此，不具備說話的生理結(jié)構(gòu)。但是，動物的這種喉部結(jié)構(gòu)卻有一個優(yōu)勢，那就是可同時進行吞咽和呼吸；人類嬰兒剛出生時，其喉結(jié)的位置跟黑猩猩差不多，但到兩歲左右時，喉結(jié)便降低到正常位置，才能發(fā)出復(fù)雜聲音。換句話說，此時的人類就已具備說話的“硬件”了。 從考古角度來看，早在25萬年前，人類的運動性語言中樞，即負(fù)責(zé)說話的所謂“布羅卡氏區(qū)”神經(jīng)中樞，就已非常發(fā)達并接近現(xiàn)代人了。換句話說，此時的人類就已擁有說話的“指揮系統(tǒng)”了。 從基因角度來看，大約在20萬年前，人類位于7號染色體上的FOXP2基因發(fā)生了一次突變，而該基因關(guān)聯(lián)著腦神經(jīng)元的語言協(xié)調(diào)功能和其他認(rèn)知功能；換句話說，此時的人類，終于擁有說話的“軟件”了？茖W(xué)家是如何發(fā)現(xiàn)FOXP2基因的這種功能的呢？原來，他們在英格蘭發(fā)現(xiàn)了幾個語言功能障礙的家族，他們說話雖沒問題，卻無法掌握語法；經(jīng)認(rèn)真篩查后發(fā)現(xiàn)，原來該家族所有成員的FOXP2基因都不正常。那為什么又是20萬年前呢？原來，英國牛津大學(xué)遺傳學(xué)家安東尼·瑪納克等，在《自然》雜志上公布了他們的發(fā)現(xiàn)：在老鼠和所有靈長類動物身上，都有一種FOXP2基因。而在生物進化史上，當(dāng)人類、黑猩猩跟老鼠“分道揚鑣”之前的13億年中，F(xiàn)OXP2蛋白質(zhì)只改變了一個氨基酸。在人類和其他靈長類動物“分手”的400萬到600萬年間，有兩個語言基因中的氨基酸在人類身上發(fā)生了突變，并*終成為遺傳性基因；但在這同時，其他靈長類動物卻未受此影響而發(fā)生基因變化。對人類語言起決定作用的“FOXP2基因突變”，發(fā)生在12萬至20萬年前；這恰恰與智人的人口猛增時間相一致。因此，科學(xué)家猜測，正是由于人口密度的增大，才促進了語言交際能力的增強和持續(xù)發(fā)展，并*終形成語言系統(tǒng)。另外，通過分析化石和DNA，比較有說服力的觀點認(rèn)為，人類起源于東非且出現(xiàn)在20萬年前。而這又剛好與語言的產(chǎn)生時間相吻合；由此可見，沒有語言之前的類人動物，還真不是真正意義上的人。 總之，人類能熟練掌握并使用語言的時間，肯定不會早于20萬年前；但到底是哪天呢？這確實無法精確回答，畢竟，即使“軟件”、“硬件”和指揮系統(tǒng)均已萬事俱備，這也不等于人類就能用語言彼此交流信息（說話）了，因為還欠一股“東風(fēng)”。這股“東風(fēng)”就是一套語言密碼的誕生。而建立一套完整的語言符號系統(tǒng)并加以靈活運用，絕非一件簡單的事情，至少得花費數(shù)萬年時間；畢竟，在人際交流并不頻繁的智人時代，僅僅語言的約定俗成過程就會相當(dāng)漫長。那么到底花費了多長時間來創(chuàng)造語言呢？答案是：不超過12萬年。因為大約在7萬年前，人類就開始認(rèn)知革命了，而認(rèn)知的載體正是語言。 智人勝于密碼戰(zhàn) 在弱肉強食的殘酷生物演化競爭中，人類的祖先智人，為啥能戰(zhàn)勝各種猛獸，甚至戰(zhàn)勝腦容量更大的同類尼安德特人等，并*終登上生物鏈的頂端呢？需要知道僅僅在7萬年前，人類還只處于生物鏈的中下游喲。人類獲勝的秘密，肯定不是基因好，因為任何動物想要依靠基因突變的方式來達到生態(tài)鏈頂端的話，至少得花費好幾百萬年的時間；實際上，從密碼角度來看，人類獲勝的原因，可能會嚇你一跳：原來，這主要因為智人發(fā)明了一種更高級的密碼，一種其他動物完全無法破譯的密碼，即人類語言，也即人類認(rèn)知革命的主要載體！從戰(zhàn)略上來說，語言這種密碼能把許多人團結(jié)起來，為一個共同目標(biāo)而奮斗，而尼安德特人在這方面就處于下風(fēng)了。從戰(zhàn)術(shù)上來說，語言這種密碼可以現(xiàn)場靈活調(diào)動兵力，對敵人形成局部優(yōu)勢，實施各個擊破的有效打擊，若僅靠現(xiàn)場比畫或狂叫顯然會輸于語言？磥恚懊艽a勝則競爭勝”的鐵律，不但在“一戰(zhàn)”和“二戰(zhàn)”中有效，還早在生物演化中，就已多次發(fā)生過奇效了。 具體地說，大約135億年前，宇宙物質(zhì)、能量、時間、空間有了現(xiàn)在的樣子，形成了物理世界；大約在38億年前，分子結(jié)合形成了有機體這樣的精細結(jié)構(gòu)，從而出現(xiàn)了生物；大約250萬年前，類人生物出現(xiàn)了，它們就是黑猩猩和人類的共同祖先；大約200萬年前，出現(xiàn)了至少13種不同的人種，包括智人、東非的魯?shù)婪蛉、東亞的直立人、歐洲和西亞的尼安德特人等；但是，除智人外，后來其他人種先后滅絕，比如，尼安德特人的*終滅絕時間，大約在4萬年前；直到大約1萬年前，就只剩下現(xiàn)在人類的祖先智人了。這是為啥呢？原來，大約7萬年前，智人開始創(chuàng)造了一種更為復(fù)雜的密碼，一種符號系統(tǒng)；即出現(xiàn)了交談思考的新方式，采用了全新的語言來相互溝通，從而開啟了認(rèn)知革命。 智人的認(rèn)知能力突變，主要歸因于大腦內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變，即腦容量的大幅度增加。這可能是智人DNA的一些較小突變，使得大腦原先分離的兩部分連接到一起，從而產(chǎn)生了新的認(rèn)知能力。比如，60千克重的哺乳動物，其平均腦容量僅有200立方厘米；而早在250萬年前的類人動物，其腦容量就已達600立方厘米了；現(xiàn)代人的平均腦容量，更高達1200～1400立方厘米。 人類腦容量為啥要增大呢？原來，人類直立行走后，就可掃視草原，解放雙手，彼此傳遞信號，交換密碼；因而，就越來越需要發(fā)展神經(jīng)，并對手掌和手指的肌肉進行不斷修正，終于使得人類可以使用復(fù)雜工具。當(dāng)然，變大的大腦也為頸椎帶來了額外負(fù)擔(dān)，成為人類的苦惱。對于女性來說，直立行走使產(chǎn)道寬度受限，且由于嬰兒頭部逐漸變大，所以就只好進化出了更短的孕育周期，以降低生育難度；比如，相對于一出生就能奔跑的小馬來說，人類簡直就是早產(chǎn)兒。另外，為了獲得足夠的食物養(yǎng)育后代，人類就需要整個部落的協(xié)同，這又促使人類進化出了社交技巧，相同的社交技巧也可看成相同的密碼；同時，再由于嬰兒脫離子宮時進化得還不完全，這就使得人類有更強的可塑性，可以用教育和社會化等方式大加改變，包括對密碼編制和使用能力的增強等。 大約7萬年前，繼**次走出非洲被滅后，智人第二次走出了非洲；這一次，他們不但把尼安德特人和其他人類趕出了中東，甚至還趕出了世界，使得自己的領(lǐng)地逐漸到達歐洲和東亞。大約4.5萬年前，他們越過海洋，抵達澳大利亞。大約3萬年前，他們發(fā)明了船、油燈、弓箭、針等；同時，也有確切證據(jù)證明，人類當(dāng)時還創(chuàng)造了另一種符號系統(tǒng)——宗教，用專業(yè)術(shù)語來說，宗教其實是一種“互為實體”的虛構(gòu)；此外，商業(yè)和社會分層也開始出現(xiàn)，不同群體所使用的密碼也開始細分。直到農(nóng)業(yè)革命前夕，地球上已有500萬～800萬名狩獵采集者，幾千個獨立部落，形成了很多不同的語言和文化等密碼，這也是認(rèn)知革命的重要成就。 復(fù)雜語言、社交能力、虛構(gòu)故事，是認(rèn)知革命的三個重要維度，也是智人能征服世界并成為頂端動物的*關(guān)鍵步驟，它甚至是一條分界線，標(biāo)志著人類的正式誕生。因為在認(rèn)知革命之前，智人其實只是一種普通動物，所有發(fā)生在智人身上的故事，都可照搬其他生物模型和理論；然而自從認(rèn)知革命以后，若仍限于生物學(xué)角度那就不夠了，還得再考慮各種虛構(gòu)故事，特別是編制人為密碼的故事；實際上，只有建構(gòu)歷史的敘述，才能為智人做過并依舊在做的事情作出解釋。 認(rèn)知革命的核心，顯然是復(fù)雜語言。因為語言這種密碼使得智人能傳達更多的身邊環(huán)境信息，比如，智人語言具有更強的靈活性，而其他動物的“語言”，只能傳達單一信息；智人語言可通過簡單詞語的重組，產(chǎn)生無數(shù)有意義的句子，讓智人可以傳遞更多更詳細的信息，規(guī)劃并執(zhí)行更復(fù)雜的計劃，如躲開獅子、獵捕野牛等；而這又催生了另一個密碼副產(chǎn)品，即讓智人學(xué)會了社交。社交能力使得整個群體更趨于穩(wěn)定，使得智人能組織更大、更有凝聚力的社會團體，并讓智人學(xué)會了更多的協(xié)作；而協(xié)作就是智人強大起來的關(guān)鍵秘訣。社交為啥能使一個族群穩(wěn)定和協(xié)作呢？因為社交可讓智人相互信任，而信任的基礎(chǔ)就是相互了解，語言的不斷溝通就是智人相互了解的過程。比如，社交讓彼此知道誰更強壯，誰值得相信，誰會耍賴，誰更聰明，誰有啥八卦新聞等。關(guān)于這些信息，智人都可在采集打獵或飯后，通過各種社交活動而獲得。當(dāng)然，單憑社交能力還不足把智人推上頂端，因為社交造成的協(xié)作能力也有局限性；比如，它只能維持*多150人的穩(wěn)定和有效協(xié)作，因為人數(shù)太多，密碼信息將無法分享到整個族群，信任的基礎(chǔ)也就缺失了。這時想象力就出場了。 想象力的作用是什么呢？嘿嘿，就是虛構(gòu)故事，它能讓智人說出不存在的事物，還能促進社會行為的快速創(chuàng)新等。別小看了智人虛構(gòu)故事的能力，它可是智人*終稱霸全球的秘訣喲。設(shè)想一下，猴子在碰到老虎來襲時，也許只能發(fā)出“有老虎，快跑”的信息，但智人卻可以說“那頭老虎是部落的守護神”。今天我們都知道，所謂守護神，其實壓根兒就不存在；但只要讓部落成員都相信了同一守護神，那么，這個部落就能因共同的信仰，而團結(jié)協(xié)作；這就突破了“社交理論”的150人界限，因為不論多少人，只要大家相信的東西都一樣，他們就擁有了相互信任的基礎(chǔ)，就可以協(xié)作。比如，所謂的宗教、國家、公司等概念，其實都是專業(yè)術(shù)語稱之為“互為實體”的虛構(gòu)想象，但它們卻能將數(shù)千到數(shù)十億的各類人群團結(jié)起來，朝著同一個目標(biāo)努力。 總之，認(rèn)知革命的發(fā)生，讓智人產(chǎn)生了全新的密碼溝通方式和思維模式。語言的靈活性與智人的社交行為，讓智人獲得了更多密碼信息，更好的信任基礎(chǔ)，學(xué)會了協(xié)作。而以虛構(gòu)故事為代表的想象力，特別是大家一起想象的能力，讓智人可以共同編制一些虛構(gòu)故事，從而使得智人彼此間不但能靈活合作，還能與許多陌生人進行大規(guī)模合作，這種合作所產(chǎn)生的力量是如此之大，以至*終讓智人統(tǒng)治了世界。 既然以語言為代表的符號密碼，對人類有如此重大的貢獻；那么下面將從密碼學(xué)的角度來介紹一些符號知識。 符號的密碼功能 什么是符號呢？簡單地說，符號就是代表某種事物的其他事物。若用學(xué)術(shù)語言來說，符號就是外在形體與內(nèi)容含義之間的某種對應(yīng)關(guān)系，即符號形體所代表的思想感情或意義。在符號系統(tǒng)中，由形體和內(nèi)容構(gòu)成的對應(yīng)關(guān)系，就好比是一張紙的正反兩面，形體和內(nèi)容處在不可分離的統(tǒng)一體中，雖然它們可以看起來完全不同。比如，在語言符號系統(tǒng)中，“形體”就是語言符號的“音響形象”，內(nèi)容就是語言所表達的含義。又比如，通信密碼也可看成一種符號系統(tǒng)，只不過此時的“碼”就是“形體”，而“密”則是“意義”；而形體和內(nèi)容之間的對應(yīng)關(guān)系，就表現(xiàn)了加密和解密的過程。 符號對人類的重要性，遠遠不止幫助人類成為地球的主宰。實際上，符號化思維和符號化行為是人類*有代表性的特征。人是符號世界中的人，符號世界也是人的世界。人類生活在自己創(chuàng)造的符號世界中，并在符號世界中謀生存，求發(fā)展，搞競爭。人類在創(chuàng)造符號的同時，也在有選擇性地使用符號；反之亦然。因此，人也可以定義為“符號動物”。 人為啥要不斷創(chuàng)造和使用符號呢？根據(jù)馬斯洛需求理論，“人是永遠都有需求的動物”；要想滿足這些需求，人就要認(rèn)知世界，就要彼此交往；而符號便是滿足這些需求的、必不可少的工具。比如，口頭交流的需求，就催生了語言符號；記錄語言和事物的需求，就催生了文字符號；行車安全的需求，就催生了交通符號；信息保密的需求，催生了通信密碼；審美的需求，催生了藝術(shù)符號；等等？傊诟鞣N需求的推動下，人類的符號系統(tǒng)也越來越完善，比如，遠古時，人們用圖騰儀式、結(jié)繩、象形文字等*原始的符號來進行交流；如今，取而代之的早已是各種音頻、視頻等先進的多媒體符號系統(tǒng)了。人類創(chuàng)造的符號系統(tǒng)非常豐富：畫家用線條和色彩去描繪事物，音樂家用旋律和節(jié)奏去愉悅?cè)诵，建筑師用結(jié)構(gòu)去設(shè)計藍圖；至于各領(lǐng)域的科學(xué)家們，也都有自己獨特的、讓外人“談之色變”的符號系統(tǒng)；反正，語言、神話、宗教、藝術(shù)、歷史、公式等，全都是人類符號活動的產(chǎn)物。 既然符號是為滿足需求而創(chuàng)造的，那么符號就一定具有滿足需求的功能；甚至可以說，與符號功能的“實”相比，符號本身其實只是“名”而已。人類之所以要使用符號，其實是在使用符號的功能。那么，符號的功能又是什么呢？概括說來，符號的功能就是“依靠消息來傳播思想”，其核心就是認(rèn)知和交際。為突出重點，此處聚焦于符號的交際功能，即密碼功能；關(guān)于符號的認(rèn)知功能，將后移到本書結(jié)語部分。此外，關(guān)于符號的其他功能，我們就忽略不述了，有興趣的讀者可自行查閱相關(guān)書籍（如《機器文學(xué)》）；不過，建議工科學(xué)生也多多關(guān)注一下本該是文科生課程的“符號學(xué)”，相信一定會受益匪淺。比如*近，人工智能專家竟基于符號學(xué)，研發(fā)出了通用語種的翻譯軟件。若僅埋頭于具體語種，那絕對不可能創(chuàng)造出通用翻譯系統(tǒng)；只有站在更高的語言符號學(xué)巔峰，才能完成如此驚人之舉；這一點也值得密碼學(xué)家借鑒，因為從某種程度上來說，翻譯也是一種破譯。相關(guān)細節(jié)將在本書結(jié)語中再述。 在介紹密碼的交際功能前，我們再強調(diào)一下符號系統(tǒng)與密碼的等價性：一方面，任何密碼都是一種符號系統(tǒng)，無論它想多么保密，也得實現(xiàn)至少兩個人（收信方和發(fā)信方）之間的無障礙溝通和交流，即交際；另一方面，任何符號系統(tǒng)也可在特殊情況下，被當(dāng)作密碼來使用。實際上，雖然人類的主觀初衷，是借助符號載體來實現(xiàn)彼此間的信息交流，但在客觀上，在實踐中，任何符號系統(tǒng)都不可能實現(xiàn)全人類的無障礙交流；對于那些被排除在某種符號系統(tǒng)之外的群體來說，這種符號系統(tǒng)的形體便是密文，他們?nèi)粝胝莆者@種符號系統(tǒng)，就得想辦法努力破譯這種密碼。所以，符號的交際功能與密碼的交際功能幾乎是一回事，符號系統(tǒng)和密碼并無本質(zhì)區(qū)別，只是被溝通的群體規(guī)模不同而已，因此，下面將密碼的交際功能和符號的交際功能，合二為一，統(tǒng)稱為交際功能。 雖然交際并非人類獨有，比如，小鳥的歌唱、蜜蜂的舞蹈等都是交際；但是，動物間的交際只是一種低級的、淺層的、本能的行為，比如，求生、擇偶、覓食、報警等，完全不同于人類交際，因為“人在本質(zhì)上就是一種交際動物”。人的交際不可能憑空產(chǎn)生，必須借助于一定的載體，而這個載體就是符號。因此，準(zhǔn)確地說“人是運用符號進行交際的動物”，人類運用符號傳情達意，進行人際間的信息交流、共享和協(xié)調(diào)。人類交際的特點主要有四個： **，通過交際能使想象得以產(chǎn)生和延伸。借助符號這個載體進行交際時，就會想到“載體加諸感覺的印象之外的某種東西”。比如，兩個陌生人見面時，若談到“今天天氣真好”，其實此時他們并非對天氣感興趣，而是在想法聯(lián)絡(luò)感情。同一事物在符號交際過程中，將產(chǎn)生同質(zhì)的、合理的想象與延伸，比如，通過詩句“飛流直下三千尺”，你可能就會將想象延伸到李白。此外，同一種符號，在不同的時間或地點進行交際時，將會產(chǎn)生不同的想象和延伸，這是所有其他動物永遠也無法企及的；比如，同樣是前面的那句詩，若你剛好身臨一掛瀑布時，你也許會聯(lián)想到其他美景等。 第二，人類通過交際進行信息交流，實現(xiàn)信息共享，從而擴大了信息的知曉范圍。這也是信息區(qū)別于物質(zhì)的重要特性，即信息越被分享，就會變得越多。 第三，人類的交際，是協(xié)調(diào)行動的符號行為。社會就像一張網(wǎng)，人人都是網(wǎng)中的一個節(jié)點，都在這張網(wǎng)里生活，不但要處理網(wǎng)內(nèi)（社會）與網(wǎng)外（自然）的關(guān)系，還要處理各網(wǎng)結(jié)間的關(guān)系，通過相互溝通、理解和協(xié)調(diào)等符號行為，建立一個和諧穩(wěn)定的社會。每個人都會扮演很多角色，也會建立多種關(guān)系，比如親人關(guān)系、師生關(guān)系等；每種關(guān)系的變化，都會直接或間接影響全網(wǎng)的秩序與和諧，因而，妥善處理人際關(guān)系，將有利于社會的健康發(fā)展。所以，作為協(xié)調(diào)行動的交際符號，大家每天都在自覺或不自覺地使用著它們。 第四，人類的交際行為是可傳授的。小鳥的歌唱只是一種本能，不需要傳授；但人類從小就被傳授了許多交際符號，比如各種禮節(jié)等。這些符號并非天生帶來的，而是需要傳授才能習(xí)得的。交際行為的習(xí)得，與學(xué)習(xí)者所處的客觀環(huán)境密切相關(guān)，這便是“近朱者赤，近墨者黑”。 在交際過程中，人人都會運用符號來傳達信息；這其實是一個從表達到理解的過程，也是一個從編碼到解碼的過程。當(dāng)編碼時，表達者把信息符號化，并呈現(xiàn)給理解者。若再細分，編碼包括制碼和發(fā)碼兩階段。其中，制碼使信息符號化，比如，唐伯虎向秋香示愛時，他可把這個信息編碼成“我愛你”三個字；而發(fā)碼則是符號形體的呈現(xiàn)，即發(fā)信人將攜有信息的符號載體，發(fā)送給收信人，以便讓對方理解并達成共識，比如，唐伯虎對秋香大聲表白：“我愛你！” 人類*重要的交際符號是語言，每種語言都有自己的一整套規(guī)則。首先，語言必須遵循大家約定的句法、語義、語用規(guī)則；其次，無論口語還是書面語，信息符號化的制碼過程和發(fā)碼過程，都必須是線性的，即按時序進行。不過，語言的制碼過程，在多數(shù)情況下，都是隱性行為，也就是說，通常在大腦中，根據(jù)經(jīng)驗和知識，根據(jù)約定的規(guī)則，進行系統(tǒng)思考、組織，從而使語言符號在大腦中以線性序列排好，以便在發(fā)碼時，也呈線性依次發(fā)送出來；當(dāng)然，有時在制碼過程中也會喃喃自語，不斷調(diào)整、修正語言符號的排列等。語言的發(fā)碼過程，則是外顯行為，人們在說出或?qū)懗鲆粋詞或一句話時，這些信息將以符號串的形式，按先后順序被發(fā)送；否則，交際就成了一團亂麻。 縱觀人類的交際工具，語言固然重要，但還有許多非語言的符號表達方式。實際上，語言符號經(jīng)常與眾多非語言符號交織在一起，以共同完成交際任務(wù)。據(jù)估計，當(dāng)兩人在交際時，約有65%的“社會含義”是通過非語言符號來傳送的。非語言符號的種類繁多，主要包括體態(tài)符號、觸覺符號、服飾符號等，這些符號和語言符號一樣，也都有各自的一套編碼規(guī)則。編碼規(guī)則不同，傳達的信息也不同，這主要取決于各種約定性，比如，民族約定性、行業(yè)約定性、地域約定性和時代約定性等。在非語言符號中，其編碼過程就不再僅限于線性了，它可以是多維的和立體的，比如，同時收發(fā)有關(guān)著裝、體態(tài)、觸覺和距離等方面的信息。 除編碼外，在符號交際過程中，還有一個解碼過程，即理解者把符號形體還原為信息的過程。解碼者必須根據(jù)編碼的符號形體，進行一定的聯(lián)想和推理，才能獲得編碼符號所指的信息；所以解碼其實是一種再創(chuàng)造過程。在對同一符號進行解碼時，不同的理解者，可能會聯(lián)想到不同的內(nèi)容。比如，對同一幅畫，不同觀眾獲得的信息當(dāng)然不同。除聯(lián)想解碼之外，還有推理解碼，此時，理解者會結(jié)合不同的符號情境，基于推理，給出符號的含義；“推理”在語言解碼中尤其重要。不同的人，對于同一個符號，當(dāng)然會有不同的推理結(jié)果，從而得出自己所理解的信息內(nèi)容，這與當(dāng)時的認(rèn)知語境密切相關(guān)。比如，主人大罵自家小狗的行為，無論語言是什么，在客人聽來，也許這都是在下逐客令。當(dāng)然，聯(lián)想解碼和推理解碼并非完全獨立：聯(lián)想中有推理，推理中也有聯(lián)想，它們相互作用。 解碼是編碼的逆過程。編碼即信息符號化，它以表達者為中心；解碼即符號信息化，它以理解者為中心；因而，編碼和解碼有時也并非完全等同，盡管解碼總是力求逼近編碼，但卻很難完全如愿；比如，除*理想的完全正確理解之外，還可能出現(xiàn)不解、別解、誤解、多解、缺解等情況。 以時間、地點、個性、心理等為代表的符號情境，在交際中也會發(fā)生重要作用。這主要包括：限制作用，即符號在編碼時所受的限制，比如，給外行講物理時，就只能使用科普語言；解釋作用，即在一定的符號情境中，對同樣的符號可以給出不同的解釋，反過來，對不同的符號也可能給出相同的解釋，比如，同樣的符號E，在英語課上它解釋為字母，在物理課上它解釋為能量符號，在數(shù)學(xué)課上它則是公式里的變量等；創(chuàng)造作用，即在符號的使用過程中，創(chuàng)造出新的符號或給舊符號賦予新含義。這種新含義起初只是臨時的，但若多次使用，就可能被固定下來。比如，某部熱門電影中一句臺詞的隱喻，可能就會成為今后賦予該臺詞的一種新含義了。當(dāng)然，在交際過程中，符號的限制作用、解釋作用和創(chuàng)造作用，也經(jīng)常共同發(fā)力。 總之，符號的交際功能，賦予了符號世界更強大的生命力。人與人之間都需要交際，符號在交際中獲得了生命；其實，符號與人一樣，也是一種社會存在，也具有社會屬性。符號現(xiàn)象從人類誕生時就已開始：*初，人類符號交往大概只是一些復(fù)雜的身姿手勢，同時伴隨面部表情和呼叫等；后來，便創(chuàng)造出了語言符號系統(tǒng)，人類才開始發(fā)生質(zhì)的飛躍。難怪，愛因斯坦會說：“要是沒有語言，我們就和其他高等動物差不多。”

楊義先趣談科學(xué)叢書密碼簡史――穿越遠古 展望未來 作者簡介

　　楊義先，北京郵電大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師、首屆長江學(xué)者特聘教授、首屆國家杰出青年基金獲得者、國家教學(xué)名師、國家教學(xué)團隊（“信息安全”）帶頭人、全國百篇優(yōu)秀博士學(xué)位論文指導(dǎo)教師、國家精品課程負(fù)責(zé)人、中國科普作家協(xié)會會員，F(xiàn)任北京郵電大學(xué)信息安全中心主任、災(zāi)備技術(shù)國家工程實驗室主任、中國密碼學(xué)會副理事長。他長期從事網(wǎng)絡(luò)與信息安全方面的科研、教學(xué)和成果轉(zhuǎn)化工作。他創(chuàng)立的網(wǎng)絡(luò)空間安全的統(tǒng)一理論“安全通論”“博弈系統(tǒng)論”，同時出版了科普作品《安全簡史》《黑客心理學(xué)》《科學(xué)家列傳》，在社會上引起了極大反響，受到讀者的喜愛，并獲得多項出版物獎項。 曾獲得榮譽：政府特殊津貼、國家有突出貢獻的中青年專家、國家有突出貢獻的中國博士學(xué)位獲得者、第四屆“中國青年科學(xué)家獎”、第四屆“中國青年科技創(chuàng)新獎”、全國優(yōu)秀科技工作者、中國科協(xié)第三屆青年科技獎、首屆茅以升北京青年科技獎、北京青年五四獎?wù)、第三屆北京十大杰出青年、“有可能影響中?1世紀(jì)的IT青年人物”。 鈕心忻，北京郵電大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，中國通信學(xué)會高級會員，中國科普作家協(xié)會會員。主要研究領(lǐng)域有：信息安全、信息隱藏與數(shù)字水印、數(shù)字內(nèi)容及其安全等。她主持完成過國家863、國家自然科學(xué)基金等多項國家科研項目。她的研究成果獲得過教育部科技進步一等獎、中國通信學(xué)會科技進步二等獎、三等獎，中國電子學(xué)會科技進步三等獎，以及原信息產(chǎn)業(yè)部科技進步三等獎等。她在包括IEEE Trans.on AES、Chinese Journal of Electronics、《電子學(xué)報》等國內(nèi)外著名學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文五十余篇，出版著作六部。

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