闲聊编码与加密

通过电报的发展史，就能看清编码与加密的大概，那么就从摩尔斯电码开始吧。

摩尔斯电码（1836年）是随着电报机（ 1835）的发明而产生的 ，结束了老式的使用马车、信鸽、烽火台等传递消息方式的历史。
它使用二元编码（有分歧），二元编码就是每一个表示位可以表示两种状态。这两种状态就是嘀（·）和嗒 （-）。

分歧解释：
维基和百度都表示摩尔斯电码为5种状态表示，
1.点（·）：1
2.划（-）：111
3.字符内部的停顿（在点和划之间）：0
4.字符之间的停顿：000
5.单词之间的停顿：0000000
但是《编码的奥秘》中表示这是二元编码，见仁见智的事。

1位二元编码可以表示2种状态，即 2^1
2位二元编码可以表示4种状态，即 2^2
3位二元编码可以表示8种状态，即 2^3
...
英文字母（不区分大小写）有26个，即需要使用 2^1 + 2^2 + 2^3 + 2^4 = 30个状态，每种状态对应一个字母，也就是需要1位+2位+3位+4位二元编码才能表示全最基本的字母，还余下4个状态。
所以可以发现图中摩尔斯点码表中嘀（·）和嗒 （-）长度最多没有超过4。
但是如果还要加上欧洲语种中的ü,ö,ä...,以及0-9的阿拉伯数字和标点符号，30个状态明显不够用，可增加至5位二元编码（62个状态）

至此，我们就可以对照摩尔斯电码表，在A地点的电报机上按出“嘀嘀嗒嗒”的声音，通过电缆把电流传输到几十公里以外的B点，B点的接收器收到“嘀嘀嗒嗒”，对照摩尔斯电码表就能解读内容。

摩尔斯这个人本来是搞美术的，在美国还颇有名气，所以他设计的摩尔斯电码在写法上多多少少流露着艺术气息，不仅如此，他的（·）和 （-）的发音时值和音乐中单附点音符的发音时值极为相似。这种音符几乎出现在已知的所有乐谱上，所以，使用摩斯电码发出的电报声很有节奏感，既让人心情愉悦，又容易识别。

摩尔斯电码随后引起了军方的关注，并在美国南北战争期间（1861~1865年）首次使用摩尔斯电码传递情报，当时的传输介质还是电线，也就是有线传输，局限性很大，想要通信必须要架设线路；同时也发现了电报容易被敌方截获的弊端，在战时以及在战后一直在改良加密方法，产生了加密电报的雏形。

摩尔斯电码的称呼逐渐变成了摩尔斯密码，加密电报的应用在二战时达到巅峰。

到了19世纪90年代，各地仍然要经过电线用来传送电报。尼古拉·特斯拉等科学家在这个时候开始研究以无线电发送电报。1895年，意大利人马可尼首次成功收发无线电电报。4年后，即1899年，他成功进行英国至法国之间的传送。1902年首次以无线电进行横越大西洋的通讯。

有确凿证据证明，马可尼和他背后的财团（包含爱迪生）利用卑劣的手段夺得特斯拉“无线电”专利。

电线换成了天线，电报终于能飞了。

1936年， 也就是英国加入二战前夕，艾伦·图灵提出了一种抽象的计算模型——图灵机。

现代计算机使用的模型继承自艾伦·图灵发明的图灵机模型，图灵机就是使用的二元编码，不知道是不是受摩尔斯电码的启发，发明目的是为了证明一个数学命题到底能不能够被证明，通俗说，就是通过对该命题进行大量的模拟计算，看看最终能不能得到真或假。

非常直观的CPU，看看运算器，控制器，存储器在哪

1939年9月1日纳粹德国入侵波兰，英法对德宣战，图灵机的研究暂时中断，直到战后才得以继续，不过也没持续多久，图灵就吃半个毒苹果自杀了。

辟谣：苹果公司的logo和图灵咬下的半个苹果没有半毛钱关系，乔布斯本人澄清。

布莱切利园就是在这个时候成为了英国最重要的加密电报破译基地，又称“X电台”。这个小圆子里聚集了当时英国最聪明的一批人，这其中就包括艾伦·图灵，堪称史上最强大的“黑客”阵容。

布莱切利园的两位核心人物。
图灵8号小屋，（计算机科学之父，人工智能之父），对计算机科学做出了决定性的贡献
魏齐曼6号小屋，开创了互联网，通讯量分析（大数据），云端技术（云存储）的先河

魏齐曼：鲜为人知的人物，遭到英美联手封杀，原因是认为其撰写的《6号小屋的故事》是泄密，抑郁而终。《模仿游戏》中有个叫休·亚历山大的人帮助图灵改造炸弹机，原型就是魏齐曼。

他们的任务，就是截获电报，破解电报，然后共享给同盟国，当然只是部分共享。

艾伦·图灵仿造1938年的波兰解密机炸弹机（Bomba）设计了新的炸弹机（Bombe），新的炸弹机是对图灵机模型的一次实践，戈登·魏齐曼对其进行了改良。战时成功破译恩尼格玛密码机（又叫英格玛密码机，能够破译一部分还要归功于英国情报部门在U型潜艇上缴获的密码机和密码本），致使大西洋战场局势发生大逆转。

电流首先从电池①流到双向开关②，再流到接线板③。接线板的作用是将键盘②与固定接口④连接起来。接下来，电流会流到固定接口④，然后流经3个（德国防卫军版）或4个（德国海军M4版和德国国防军情报局版）转子⑤，之后进入反射器⑥。反射器将电流从另一条线路向反方向导出，电流会再一次通过转子⑤和固定接口④，之后到达插孔S，又通过一条电线⑧流到插孔D，最后通过另一个双向开关⑨去点亮显示灯。

明确：
恩尼格码密码机，既不是打字机，也不是电报机，所以他没打字和发报的功能，操作员需要用笔和纸记录下密码机上显示的加密后的字母，然后再转换成摩斯电码，最后使用电报机发送出去。
接收方需要和发送方有相同密码机，相同的的转子、接线设置才能解密（对称加密），每个拥有恩尼格码的军事单位每个月都会收到所在上级的密码本，该密码本印刻了接下来一个月每天需要使用的转子、接线的配置。
密码本使用人力传递，即使盟军偶尔缴获了密码本，也只能使用最多一个月。

加密：
密码机的机械零件和电子线路就是算法，或者直接说密码机本身就是算法，而转子，和接线板的组合序列就是密钥，很明显，对于一台密码机，算法只有一个，但是有多少秘钥？
我们来算一算，以图中恩尼格码为准：

它共有5个转子，每个转子解构都不相同且都有26个拉丁字母，选取其中的3个转子使用，
接线板也有26个拉丁字母，最多能插10条连接线，每条连接线连接2个字母，已实现对调。
① 5选3，且转子结构各不相同，择有 5 * 4 * 3 = 60 种；
② 每个转子有26个拉丁字母，择有 26 * 26 * 26 = 17576种；
③ 接线板最多插10条线，且有26个拉丁字母，（实际应用一般都是把10条线插满），得：
C(20, 26) * C(2, 20) * C(2, 18) * C(2, 16) *C(2, 14) * C(2, 12) * C(2, 10) * C(2, 8) *C(2, 6) * C(2, 4) * C(2, 2)/ A(10)
或者
A(26) / A(10) / A(6) / 2^10
= 150738274937250种；

结果为 60 * 17576 * 150738274937250 = 158962555217826350000 约等于1.5万亿亿个秘钥。

这意味着，盟军截获一份电报后，需要确定是什么型号的密码机加密的（确定算法），
这个比较容易。
还要确定这封电报是用 1.5万亿亿个秘钥中的哪个秘钥加的密。并且要在一天内完成，
因为德军每天都会更换秘钥。战机转瞬即逝，如果你破译了10天前的密电，也没多大意义了。
在那个只靠好记性和烂笔头的年代，如果没有图灵的自动化计算机-炸弹机，这是不可能完成的任务。
（机器破解前还需要人工缩小检索范围）

战时也参与了Colossus巨人计算机的研制，目的为了破译洛仑兹密码机（这种密码机用于德军最高统帅部，属于恩尼格玛的升级版），英军代号“金枪鱼”，直到二战结束前夕才研制完成。利用这台机器，盟军不但破译了大量重要情报，还利用假电报成功欺骗了轴心国著名将领埃尔温·隆美尔，直接导致大西洋壁垒在盟军登陆诺曼底时被彻底击溃，缩短了战争时间。

结论：
1.称呼为摩尔斯电码或者摩尔斯密码都没有错。
2.战争是编码衍生出加密编码的重要催化器。
3.加密的本质也是编码，不过这种编码产生的目的是增加解码成本，而我们称呼的编码的目的是降低解码成本。

补充说明：

编码的鼻祖，文字。

布莱叶盲文

布莱叶6点盲文也是使用2元编码，他的每一位使用凸出的点（有利于盲人用手感知）或平滑的点来表示2种可选状态，一共6位，所以他能表示的状态总数为 2 * 2 * 2 * 2 * 2 * 2 = 2^6 = 64 种状态。
图中黑色为凸起的点，灰色为平滑的点（画出来是为了让6点更直观）。
但是实际上6点盲文可以表示更多的状态，原因是同一个码点可能会根据上下文的不同具有不同的含义，比如“ble”如果不被用作单词的一部分使用时，那他后面跟着的 原本代表A-J的码点会当做数字定义，A=>1, B=>2, C=>3 .....J=>0。

布莱叶6点盲文非常直观的向我们解释了文字的编码本质，但是这还不够，我们需要更多证据。

在上小学的时候，黑板上老师写了“blue”这个词，后面跟着汉语翻译“蓝色”。我就很诧异，为什么“blue”代表“蓝色”，而不代表“裤衩”呢？这个问题困扰了我好久，直到我看到了《编码的奥秘》其中一段才豁然开朗。

在《百年孤独》一书的开篇,马尔克斯回忆了一个时代,那时“世界一片混沌,许多事物没有名字。为了加以区别才给事物各个命名。”这些名字都是随意的,没有什么原因说明为什么不把猫称为狗或不把狗称为猫。可以说英语词汇就是一种编码。

现在的人对英语应该耳熟能详，但是把英语词汇当成一种编码你可能从没想过， 英语词汇由26个拉丁字母组成，字母是英语中的最基本单位，不可再分，他有点像数学中的质数，化学变化中的原子（原子是不能再分的一种粒子），或者生物中细胞（组成生物的基本单位），以上的这些通过不同的排列与组合，生成新的一种上层事物，而上层通过排列组合又能得到上上层事物。【基本组成单位随着人类探索一直在更新，每次更新都是一次重要的认知升级】

字母组成单词，单词组成句子，句子组成文章，文章中同一个句子位置的变化会表达不同的含义，我们称之为上下文。

英语是编码，那我们的汉字是不是呢？

英语有他们的基本组成单位，咱们汉字也有字根

js
复制
字根（集合）= { 部首，笔画 } 
部首（组成）= 笔画 + 笔画 
汉字（组成）= 笔画 | 笔画 + 笔画 |  笔画 + 部首 | 部首 + 部首

丿 + 丨 = 亻
一 + 丨 = 十
亻 + 十 = 什

通过各种特定的组合来制定我们的汉字文字系统，这本身也是一种编码系统，可以把笔画约等同于英文字母。

到这可以总结一下编码的定义：

编码是信息从一种形式或格式转换为另一种形式的过程。解码，是编码的逆过程。