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加密與解密的樂趣

林一平手繪之愛倫坡(左)與庫池(右)。林一平

最近我發表一篇論文,敘述軟體定義網路(Software Defined Networking)的轉置密碼 (Transposition cipher)技術。在此研究,我們實作轉置加密與解密於最先進的P4交換機,其速度為全世界最快。這篇論文受到重視,發表於IEEE的期刊。

資通訊加解密是我喜歡的題目,樂於其中,主要受到愛倫坡(Edgar Allan Poe)的影響。被蕭伯納尊崇為美國出最偉大的兩個作家之一的愛倫坡著迷於密碼學,也常將密碼的概念引入他的文章。最有名的例子是他的小說《金甲蟲》(The Gold Bug) 。

在這篇文章,愛倫坡拜訪一位朋友家。這位朋友抓了隻金色甲蟲,似乎是新品種,因此雀躍不已。這位朋友獻寶似的畫出甲蟲的樣子給愛倫坡開開眼界,突然發現了什麼,若有所悟。之後這位朋友好像發了瘋,一直神經兮兮的外出或在屋裡繞來繞去。

一個月後,他再度邀請愛倫坡到遠處的一棵大樹,樹下發現了大筆的財寶。原來朋友那天發現,畫甲蟲的那張羊皮紙上有特殊的墨水,寫下了一堆密碼。朋友解讀後認為是海盜基德船長的寶藏。在英文中,最頻繁出現的字母為e,因此故事中假設密碼出現次數最多的8為e。

其次,英文中最經常出現的字詞為the,基於8等於e的假設,又可以從密碼裡發現;48共出現了五次之多,故解讀出4等於h。根據以上的假設及英文特定的語法,終於解讀出其他密碼的意思。這個加密方法沒用到轉置密碼,相對容易破解。《金甲蟲》是最多人讀過的愛倫坡作品,亦被視為現代解謎小說的濫觴,啟發《達文西密碼》、《玫瑰之名》等創作。

愛倫坡是第一位靠創作糊口的美國作家,也因此長期陷於經濟困難與不順遂的爬紙格生涯。他曾坦承,創作《金甲蟲》純粹是為了解決飢餓問題,不過《金甲蟲》卻是最為人所知的愛倫坡作品。

愛倫坡也常常將密碼放在他的詩作中。1839年,愛倫坡在《Alexander's Weekly Messenger》雜誌向讀者下戰帖,宣稱他能破解任何讀者提出的密碼文件。一年半之後,他總共破解了100份讀者的加密文件。他又轉達一位「Mr. W. B. Tyler」所提出的兩道密碼文件,挑戰讀者來破解。這位Mr. Tyler大概就是愛倫坡本人。Mr. Tyler的第一道題於1992年被一位教授Terence Whalen破解。第二道題於2000年被一位軟體工程師Gil Broza破解,歷時超過160年。

其實好的密碼不在於將原來的碼增加額外的混淆資訊。高手反而會逆向思考,如何減少不必要的資訊。美國作家庫池(Joseph Wood Krutch)曾說:「Security depends not so much upon how much you have, as upon how much you can do without.」正是這個意思。資訊工程師只會拚命增加通訊碼的複雜度,應該好好思考庫池的話!

現為交通大學資工系終身講座教授暨華邦電子講座,曾任科技部次長,為ACM Fellow、IEEE Fellow、AAAS Fellow及IET Fellow。研究興趣為物聯網、行動計算及系統模擬,發展出一套物聯網系統IoTtalk,廣泛應用於智慧農業、智慧教育、智慧校園等領域/場域。興趣多元,喜好藝術、繪畫、寫作,遨遊於科技與人文間自得其樂,著有<閃文集>、<大橋驟雨>。