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数字人孔襄：直播电商启用虚拟主播带货。（via[1]）

行业动态

1、人工智能白皮书[2]

近日，中国通信院发布人工智能白皮书，白皮书围绕技术创新、工程实践、可信安全三个维度进行阐述。

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文章回顾亚马逊云 16 年来，在计算、存粹、网络、安全的技术演进。毫无疑问，AWS 开创了一个时代。

3、腾讯云 Lighthouse 轻量应用服务器[4]

Lighthouse 是一种高度集成计算、存储、网络等常用基础云服务，开箱即用的轻量应用服务器，主要面向技术能力薄弱的团队或个人。

4、性能测试工程师[5]

文章介绍性能测试工程师发展思路，工程师需要从应用架构分析入手，到广阔的基础知识面学习。InfoQ的文章，商业化味道太重，以后减少从这个网站获取信息。

本周文章：图灵机破解密码原理

1、图灵机破解密码原理[6]

二战期间，图灵成功破解德军恩格玛，间接使得二战提前结束。那么什么是恩格玛，图灵又如何破解呢？这要从恩格玛使用的替换加密原理说起。

（一）替换加密的原理及破解方法

古时候人们对文字进行加密时，会把明文中的字母按照某种配对关系替换成其他的字母，从而得到别人看不懂的密文。

加密过程中，第一行明码表中的字母分别被替换为第二行密码表中的字母。理论上讲，破解者可以用各种密码表组合来试着破解，但 26 个字母可能的排列顺序有4.03X10^26种之多，这意味人力无法简单的暴力破解。

但是，这个看似无懈可击的密码还是存在漏洞，很快有人想到可以通过语言学和统计学进行破解。

在字母语言的文字中，每一个字母在文本中出现的概率是不相同的，如果对足够的文本进行分析，就可以统计每个字母在英语文本中出现的平均频率。

下面这张图片来自维基百科，显示的是26个字母在普通的英文文本中出现的概率：

刚刚的替换加密，虽然每一个字母都替换成另一个字母，但是不改变字母的频繁。另外还有辅助手段，可以统计每个字母左右两边的字母出现频率。所以单字母替换密码很快就被破解了。

很快密码师又发明了多字母替换密码。

与单字母替换加密相比，又增加了一个密码表。第一个字母使用密码表 1 进行加密，第二个字母使用密码表 2 进行加密，第三个字母又重新使用密码表 1，第四个字母使用密码表 2，如此重复。

多字母替换密码不但可以替换掉明文中的字母，同时还可以掩盖明文中字母出现的真实频率，从而使字母频率分析方法失效。

既然可以使用两行密码表，为什么不使用更多行呢？所以出现了上面的维热纳尔方阵密码表，以方便加密者进行多字母替换。

为了方便记忆,假设选取选取了GERMANY作为关键词。也就是说,密码师将分别使用位于上面方阵中G、E、R、M、A、N、Y行的字母作为密码表对明文中的字母进行循环加密。

但是，这种方法依然有漏洞。如果密码破译者获得足够长的密文，可以寻找密文中重复出现的字母串。比如英文中的the、and会重复出现。虽然密文中这些单词6/7的机率会被替换为不同形式，但是如果两个相同单词之间所间隔的字母数刚好是7的倍数的话，他们就会被替换为相同的形式。这是因为替换第二个单词时，总数为7行的密码表刚好完成了若干个完整循环。

只要有足够长的密文，通过对重复出现的字母串进行分析，就可以确定密文使用的是7行密码表。

由于字符串重复出现的距离都是7的倍数，下一步只需要把密文中第1、8、15….位置的字母提取出来，得到第一行密码表。依然再2、8、16….得到第二行，直到提取到7行密码表。接下来只要分别进行七次字母频率分析，就可以完成破解。

现在看来，除非每加密一个字母就换一次密码表并且永不重复。虽然理论上可行，但是超过了人力所及的范围。这个时候，就靠机器登场。

（二）恩格玛机工作原理

恩格玛机主要包括四个部分：键盘（keyboard）、灯盘（lampboard）、转子（rotor）、插线板（plugboard）。

恩格玛机上每敲一个字母到键盘上，灯盘上就有一个字母亮起，代表加密后的字母。

单个转子的专用相当于单子母替换加密，恩格玛机上装有三个转子。如果只是单纯将三个转子串联，本质上还是只能提供固定不变的密码表。德国人在这三个转子后加入一个新特性：没输入一个字母第一个转子自动转动一格，第一个转完一圈后，带动第二个，第二个带动第三个，实现每加密一个字母就更换一次密码表的效果。大约有262626=17576个组合。三个转子有6种不同排列形式，所以密码的数量达到大约100000个。

恩格玛中的有个关键设备：反射器。反射器实现两个非常重要的性质：

反射器使得恩格玛机的加密过程是自反的。输入A得到G，在机器配置不变的情况下，输入G一定得到A。
一个字母加密后的输出结果不会是他自身。

上图插线板上有26个字母，如果操作员将其中两个字母连接起来，那么这两个字母在加密过程中会被互换。如图片中A和J连接起来，输入A，会被替换成J后进入转子。经过转子加密输出后再一次通过插线板，结果输出到灯盘上。结合插线板后，密码数量又增大1000亿倍。

（三）恩格玛机的破解

图灵在掌握恩格玛机加密原理后，通过一系列的计算，发现了绕开插线板干扰的方法。排除插线板干扰后，转子大概还有一百万种可能的组合，图灵机只要针对这一百万种组合进行暴力破解，就可以找到所有可能的转子设置组合。（破解原理比较复杂，这里不做展开）

所以，本质上来说，图灵机破解恩格玛机，就是基于替换加密原理开展的加解密机器和算法对抗。

References

[1] via: https://www.ywwl.com/digitalWorld.html
[2] 人工智能白皮书: http://www.caict.ac.cn/kxyj/qwfb/bps/202204/t20220412_399752.htm
[3] 亚马逊云基础架构 16 年创新史: https://www.infoq.cn/article/qo7WWdh7xPzDm76MDh9j
[4] 腾讯云 Lighthouse 轻量应用服务器: https://cloud.tencent.com/product/lighthouse
[5] 性能测试工程师: https://www.infoq.cn/article/Wp0pgQ9iOwe1iTsqTt6l
[6] 图灵机破解密码原理: https://www.zhihu.com/question/28397034

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