一次一密是維吉尼亞密碼的一種，當密鑰滿足以下標準時，密碼將變得不可破解。
遵循這3個規則，可以使加密的消息不被任何密碼分析員攻破。即使有無限的計算能力，密碼也始終安全。
一次一密的密鑰稱為“便簽”（pad），這是因為密鑰通常印在便簽本上，在最上面的一張紙被使用以后，會被撕下來，顯示下一個要使用的密鑰。通常，每次會生成一大串用于一次一密的密鑰，并送出便簽本，這些密鑰標記著對應的特定日期。例如，如果在10月31日收到一個來自合作者的秘密消息，則只需要查看一下一次一密的密鑰列表，就可以找到當天使用的密鑰。
為了理解一次一密不可破解的原因，先考慮普通的維吉尼亞密碼為什么容易受到攻擊。回想一下，維吉尼亞密碼破解程序是依靠分析頻率來實現的，但是如果密鑰與消息長度相同，則每個明文字母的子密鑰都不同，這就意味著每個明文字母可以以相同的概率被加密到任意密文字母。
例如，為了對消息“IF YOU WANT TO SURVIVE OUT HERE, YOU’VE GOT TO KNOW WHERE YOUR TOWEL IS”進行加密，先刪除空格和標點符號，獲得具有55個字母的純消息。使用一次一密的方式來加密此消息，需要一個長度也為55個字母的密鑰。示例密鑰使用“KCQYZHEPXAUTIQEKXEJMORETZHZTRWWQDYLBTTVEJMEDBSANYBPXQIK”對字符串進行加密，獲得密文“SHOMTDECQTILCHZSSIXGHYIKDFNNMACEWRZLGHR AQQVHZGUERPLBBQC”，如圖21-1所示。
圖21-1 使用一次一密加密示例消息
現在假設密碼分析家掌握了密文（SHOM TDEC…），他們怎么進行攻擊呢？暴力嘗試密鑰是行不通的，因為對于計算機而言它們的數量也太多了。密鑰的數量等于26的消息個數的冪次方，因此，在示例中消息有 55個字母，則總共有2655個可能密鑰，即666 091 878 431 395 624 153 823 182 526 730 590 376 250 379 528 249 805 353 030 484 209 594 19。
即使密碼分析者擁有一臺足夠強大的計算機來嘗試所有的密鑰，它仍然不能破解一次一密，因為對于任何密文，對應的所有可能明文都是等概率的。
例如，密文SHOMTDEC…可以由完全不同、只不過長度相同的明文加密得來，例如使用密鑰“ZAKAVKXOLFQDLZHWSQJBZMTWMMNAKWURWEXDCUYWKSGORGH NNEDVTCP”加密的“THE MYTH OF OSIRIS WAS OF IMPORTANCE IN ANCIENT EGYPTIAN RELIGION”，如圖21-2所示。
圖21-2 使用不同的密鑰加密不同的示例消息，但是生成與之前相同的密文
可以破解加密消息的根本原因是通常只有一個密鑰可以將密文解密成合理的英語消息。但是在前面的示例中可以看到，使用兩個非常不同的明文消息可以生成相同的密文。使用一次一密的情況下，密碼分析員無法分辨出哪個是正確的原始消息。事實上，任何正好有55個字母、是可讀英語的明文消息都可能是原始消息，僅僅因為某個密鑰能夠將密文解密為可讀英語不再意味著它就是正確的加密密鑰。
因為可能用于得到密文的任何明文是原始消息的概率都相同，所以不可能破解用一次一密加密的消息。
正如在第9章中了解到的，內置在Python中的random模塊并不會生成真正的隨機數。它們使用一種算法來計算只是看上去隨機的數字，在大多數情況下這已經足夠好了。然而，對于一次一密的工作而言，密鑰必須由一個真正的隨機源產生，否則它就會失去數學意義上完美的保密性。
Python 3.6及其后的版本有secrets模塊，它使用操作系統提供的真正的隨機數源（通常從隨機事件中收集，例如用戶兩次敲擊鍵盤之間的間隔）。secrets.randbelow()函數可以返回從0到傳遞給它的參數之間的真正隨機數，但不包括參數本身，如下所示。
>>> import secrets
>>> secrets.randbelow(10)
2
>>> secrets.randbelow(10)
0
>>> secrets.randbelow(10)
6因為secrets中的函數比random中的函數運行速度慢，所以在不需要真正隨機時，首選random中的函數。還可以使用secrets.choice()函數，該函數從傳遞給它的字符串或列表中返回隨機選擇的值，如下所示。
>>> import secrets
>>> secrets.choice('ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ')
'R'
>>> secrets.choice(['cat', 'dog', 'mouse'])
'dog'要創建長度為55個字符、真正隨機的一次一密密鑰，可以使用以下示例代碼。
>>> import secrets
>>> otp=''
>>> for i in range(55):
otp +=secrets.choice('ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ')
>>> otp
'MVOVAAYDPELIRNRUZNNQHDNSOUWWNWPJUPIUAIMKFKNHQANIIYCHHDC'使用一次一密時還有一個需要銘記在心的細節。下面研究一下為什么需要避免多次使用相同的密鑰。
兩次一密指使用相同的“一次一密”密鑰來加密兩條不同的消息。這會讓加密有弱點。
正如在之前提到的，僅僅因為一個密鑰將一次一密密文解密為可讀的英文并不意味著它是正確的密鑰。但是，如果對兩個不同的消息使用相同的密鑰，則相當于正在向黑客提供關鍵信息。使用相同的密鑰加密兩個消息時，如果黑客破解出了一個密鑰，該密鑰將第一個密文解密為可讀的英文，但是將第二個消息解密為隨機的垃圾文本，那么黑客將知道他們找到的密鑰一定不是原始密鑰。事實上，很可能只有一個密鑰將兩個消息都解密為英語，在21.2節中將會看到。
如果黑客只拿到了兩條消息之一，那么消息的加密依然安全。但是必須始終假設所有的加密消息都會被黑客或政府攔截，否則就根本不用費心去加密消息了。香農的格言很重要，應該牢記：“敵人了解這個系統！”這其中就包括所有的密文。
維吉尼亞密碼如何破解讀者已經學會了。如果現在能證明兩次一密和維吉尼亞密碼并沒有本質區別，那么就可以證明破解兩次一密也能使用與破解維吉尼亞密碼相同的技術。
為了解釋兩次一密為什么可以像維吉尼亞密碼那樣進行破解，回顧維吉尼亞密碼在加密比密鑰長的消息時是如何工作的。在加密過程中，當密鑰中的字母用盡時，回到密鑰的第一個字母并繼續加密。例如，用一個包含10個字母的密鑰“YZNMPZXYXY”加密包含20個字母的消息“BLUE IODINE INBOUND CAT”，相當于前10個字母（BLUE IODINE）用“YZNMPZXYXY”加密，然后接下來的10個字母（INBOUND CAT）也用“YZNMPZXYXY”加密。圖21-3顯示了這種回環效應。
圖21-3 維吉尼亞密碼的回環效應
對于一次一密而言，假設10個字母的消息“BLUE IODINE”是使用一次密鑰“YZNMPZXYXY”加密的。然后，加密者又使用了相同的一次密鑰“YZNMPZXYXY”加密第二個10字母消息“INBOUND CAT”，這是錯誤的，如圖21-4所示。
圖21-4 對明文進行加密時兩次一密會造成與維吉尼亞密碼相同的局面
對比圖21-3所示用維吉尼亞密碼加密的密文（ZKHQXNAGKCGMOAJMAXR）和圖21-4所示用兩次一密方式加密的密文（ZKHQXNAGKC GMOAJMAXR），發現它們是完全相同的。這意味著兩次一密具有與維吉尼亞密碼相同的屬性，因此可以使用相同的技術來破解它！
簡而言之，一次一密加密方式通過使用與消息長度相同、真正隨機且僅使用一次的密鑰，使維吉尼亞密碼變得抗黑客攻擊。當這3個條件都滿足時，一次一密就是不可破解的。但是，因為它使用起來很不方便，所以它不用于日常加密。一次一密的密鑰由人親自進行分發，通常包含一個密鑰列表。請確保它不會落入他人的手中！
本文摘自《Python密碼學編程 第2版》
本書是為對加密、破解或密碼算法抱有濃厚興趣的人士準備的。除第23章和第24章介紹的公鑰密碼算法以外，本書其余的密碼算法均有超過一個世紀的歷史，但目前的筆記本電腦有破解它們的計算能力。現在已經很少有組織或個人會使用這些密碼算法了，但通過學習這些算法，讀者能夠了解密碼算法建立的基礎，也能了解黑客破解弱密碼算法的方式。
● 注意
本書介紹的密碼算法都非常有趣，但它們實際上并不安全。切記不能使用本書中的任何加密程序去加密真實的文件。還有一個普遍的定理是，不要信任任何你自己創造出來的密碼算法。真實世界中的密碼算法是經過密碼學家多年的專業分析及設計之后才投入使用的。
本書也是為從未學習過編程的讀者準備的。它將以Python語言傳達基礎的編程理念。對于新手來說，Python是一門優秀的編程語言，擁有平緩的學習曲線，各年齡段的初學者均可以掌握，而它同時也是一種用于專業軟件開發的強大語言。Python程序可以運行在Windows、macOS、Linux系統，甚至樹莓派，下載和使用Python程序都是完全免費的。
在本書中，作者將頻繁用到“黑客”這一術語。“黑客”這個詞語有兩種定義，它可能指某個研究密碼系統（如密碼算法的原理或軟件代碼的片段）的人，這個人精通整個系統，以致他不會受到系統原則的限制，甚至可以創造性地對系統進行修改；這個詞也可能是指闖入計算機系統的不法分子，他們會侵犯人們的隱私，造成各類損失。本書采用的是第一種釋義。黑客是很“酷”的，而犯罪分子不過是一些認為搞破壞就能顯得自己高人一等的家伙罷了。
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920年9月6日，年僅16歲的鄧希賢（即鄧小平）和82名重慶留法預備學校畢業的川東子弟，沿著出川的水道乘船第一次來到上海。走出“壺中天地”，眼前是一片從未見過的十里洋場。雖然那一次僅是短暫停留，他對這座城市命運的關注卻從此開始。
從黃浦江畔登船赴法國勤工儉學到率軍南下將勝利的旗幟插遍浦江兩岸；從新中國的早期建設到金山、寶鋼的崛起；從中國的改革開放再到浦東開發建設。鄧小平與這座城市聯系在了一起。
迎戰信息時代 “計算機的普及要從娃娃做起”
中福會少年宮13樓的走廊上，至今還懸掛著一張1984年的彩色照片——身著紅格子棉襖的女孩叢霖和藍色運動上衣的男孩李勁端坐在兩臺電腦前，鄧小平爺爺站在李勁身后，雙手后背，身體微傾，目光中飽含欣慰和慈祥。而在畫面最右，一位老師正躬身探頭關注著兩個孩子。他叫王頌贊，中福會少年宮的特級教師，也是這場表演秀的設計者。
“很多媒體報道都寫‘計算機的普及要從娃娃抓起’，這是誤讀！”見到本報記者，今年63歲的王頌贊快人快語、開門見山，他從手邊拿起一張白紙，一筆一劃地寫下“計算機的普及要從娃娃做起”幾個正楷字。小平同志當年的教誨，他沒齒難忘。
那是1984年2月16日，正值元宵佳節，33歲的王頌贊一早就帶著兩個在首屆少年兒童計算機程序設計競賽中獲獎的學生來到上海展覽中心，“當時接到的命令就是去做個表演，說有一位首長要來，但是究竟是誰，什么時候來，我們都不知道。”
上午10時剛過，上海展覽中心友誼會堂一樓的展廳大門傳來了沸騰的人聲，有人在喊“鄧小平來了，鄧小平來了”。由于展臺位于展廳回旋走廊的尾端，也就是入口隔壁，王頌贊幾乎是最早得到消息的人。激動之余，他不忘和孩子們商量著要如何向鄧爺爺問好。“今天是元宵節，你們就說‘給爺爺拜個晚年，祝爺爺身體健康’。”
沒過多久，鄧爺爺就來到了他們的展臺前。敬禮，問好，坐定，按照計劃，叢霖先用單板微型計算機做了團體操隊形變換表演。接著，李勁操作一臺連接了14英寸彩色電視機顯示屏的蘋果電腦。屏幕先是打出“熱烈歡迎”的中英文字樣；很快，畫面上出現了一個方頭方腦的機器人，閃著大眼睛，唱起了“我愛北京天安門，天安門上太陽升……”歌聲剛結束，一枚鐫刻著“中國制造”的巨大火箭，呼嘯著升空，屏幕上打出幾個大字：“中國，飛向宇宙！”
整個表演一氣呵成，“有人給鄧小平遞了張椅子，讓他坐下，他馬上揮揮手，堅持要站著看完。他興致很高，也不想打斷孩子的表演。”王頌贊回憶道，設計的3分鐘表演結束，見鄧小平沒有離開的意思，李勁又用自己設計的程序和電腦下了一盤黑白棋。電腦贏了，小平笑了，他滿意地點點頭，親切地和兩個孩子握手，問了他們的名字年齡，摸了摸李勁的頭，然后轉過身，對大家說：“計算機的普及要從娃娃做起。”“他說得很響亮，但是因為說得是四川話，所以是抓起還是做起，我們也不確定。在場的報社記者都錄下來了，錄音送到中央辦公廳，第二天下發的文字材料里寫的是‘做起’。”
那一年，計算機課程首次進入上海的高中課堂，翌年成為高中階段的必修課。如今，上海的中小學校校都有電腦房，由電子閱覽室、校園網、多媒體教學設備、機器人實驗室構筑的“數字校園”正越來越多地在申城崛起。
“移動互聯時代，我們的計算機教育緊跟著國際發展的潮流，慕課、翻轉教室，我們都沒有落下。”王頌贊說根據習總書記的指示，下一步，上海將加快向具有全球影響力的科技創新中心進軍，想完成這一目標，少年兒童的計算機普及教育不能松懈。“下一個目標是讓移動互聯更有個性化，通過教育診斷，為更多的學生定制教學內容，真正地實現無墻教室。”
參觀上海大眾 “我看你們可以生產100萬輛”
1991年2月6日上午9時30分，一輛面包車在地處安亭的上海大眾桑塔納總裝車間門口悄然停下，打開車門，下車的正是鄧小平。“他老人家看上去很慈祥，也很精神。”時隔20年，時任上海汽車工業總公司總裁的陸吉安仍然清楚地記得當年的場景。讓他尤為難忘的是小平同志的兩次沉默和兩次發聲。
第一次，是在桑塔納轎車總裝車間，上海大眾總經理方宏用無不驕傲的口吻向小平同志介紹：“桑塔納轎車的年生產能力達到6萬輛。”鄧小平一直沒有開口。走過流水線，他說了這樣一句話：“我看你們的車間很空，生產線布置得很稀，我到有些國家去參觀，人家的生產線很密，說明你們還有潛力。我看你們可以生產100萬輛！”
第二次，是在發動機裝配車間，得知受限于鑄鐵技術，發動機缸體國產化有困難，小平沉默良久。看著塑料紙封裝的進口缸體，他轉向了身邊的陸吉安：“有人跟我說，在鑄鐵中加一點稀土，可以大大改善鑄鐵的機械性能。你們考慮一下，在發動機缸體國產化的過程中，能否試一試。”
高瞻遠矚、擲地有聲、明見萬里、睹始知終，陸吉安對這位領導人的崇拜溢于言表。“那時候還覺得這么一個車間，每年生產五六萬輛轎車就已經夠緊張的了，怎么可能生產100萬輛汽車呢？”
拍板搞中外合資，將中國汽車工業帶入新時代的正是鄧小平。1978年11月9日，國家計委副主任顧明同志請示時任國家副主席的鄧小平,轎車項目是否能中外合資經營。鄧小平說：“可以，不但轎車可以，重型汽車也可以嘛。”不久，上海成立項目組，展開了與德國大眾長達6年的桑塔納項目談判。1985年3月，中德合資的上海大眾有限公司宣布誕生。轉眼又是6年，這一次來上海，鄧小平就是要親自看一看桑塔納轎車的發展如何，國產率達到多少了。
那次本來只安排了30分鐘參觀時間，小平卻待了將近一個小時。聽說國產化率已經從起初的2.7%提高到60%，部分零部件已經達到德國標準，小平連聲說“好，好”。“他說，如果不是開放，我們生產汽車還會像過去一樣用錘子敲敲打打，這是質的變化，質的變化反映在各個領域，不只是這個行業。他還說，你們還要抓緊創新，搞新產品，變換車型。”陸吉安知道，這是小平同志的殷殷期望，更是他們的奮斗目標。“我們后來才意識到，說100萬輛他老人家實際上告訴了我們中國市場需要汽車，汽車市場大得很；也告訴我們現代化汽車企業如果年產量不到100萬輛，在國際上就成不了氣候，生產成本就降不下來，競爭力也上不去。”
10時23分，鄧小平揮手離開了上海大眾，但他身后的上海汽車工業發展之車卻由此駛入了“快車道”。年產100萬輛目標在2005年業已實現，去年，上汽集團整車銷量達到510.6萬輛，同比增長13.7%，繼續保持國內汽車市場領先優勢，并以920.2億美元的合并銷售收入，第十次入選《財富》雜志世界500強，排名第85位，比上一年上升了18位。
啟動浦東開發 “什么事情總要有人試第一個”
1990年4月18日，浦東開發的序幕正式拉開。那年初次在上海與鄧小平見面的情景，時任中共上海市常委、組織部部長的趙啟正記憶猶深：“見到我們他說你們都很年輕，你們不要怕沒有經驗，努力實踐幾年就會有經驗了，就會把工作做好。”
趙啟正現在幾乎難以想象沒開發前浦東的破敗模樣。“幾乎沒一個能看上眼的建筑，當時的小陸家嘴地區有條路叫爛泥渡路，每逢暴風雨就‘水漫金山’，家里家外積水積到膝蓋。”鄧小平一直在關注著浦東的發展，好幾次跟趙啟正強調要“抓緊浦東開發，不要動搖，一直到建成”。
1991年2月18日，農歷大年初四的上午，鄧小平興致勃勃地登上了上海新錦江飯店41層的旋轉餐廳。趙啟正至今記得鄧小平的那句感慨，“要克服一個怕字，要有勇氣；什么事情總要有人試第一個，才能開拓新路。試第一個就要準備失敗，失敗也不要緊。希望上海人民思想更解放一點，膽子更大一點，步子更快一點。”
1993年12月13日，一個細雨蒙蒙的冬日，89歲的鄧小平冒雨登上了楊浦大橋。根據指示，原浦東新區副區長王安德作為后勤保障人員，坐在鄧小平后面的車上。“那天天很冷，下著雨，鄧小平還是堅持下了車，我們就留在車上待命。”王安德后來才知道，鄧小平下車后就是吟了那句：“喜看今日路，勝讀十年書。”女兒問他何以詩興大發，他說，“這是出自我內心的話。”
24年過去了，浦東新區從一片陋舍農田，發展成海外跨國公司競相投資的熱土，近萬家合資企業在這里接連誕生，“東方明珠”等一批批現代化建筑在這里拔地而起，一個新的國際經濟、金融、貿易、航運中心正在悄然形成。
1990年，作為浦東新區前身的浦東地區全年GDP為60多億元，而今年，僅一季度，浦東就實現地區生產總值1500億元。隨著中國（上海）自由貿易試驗區去年正式掛牌，浦東開發開放又啟新征程。
“開發浦東是個時代的選擇。”趙啟正說，繼國內搶購風波和西方國家制裁浪潮之后，1990年，改革開放走到十字路口，放慢速度求穩定的呼聲越來越高，但鄧小平此時卻提出要啟動浦東的開發開放。“現在國際上擔心我們會收，我們就要做幾件事情，表明我們改革開放的政策不變，而且要進一步地改革開放。”
趙啟正說，浦東是一所超級大學，而鄧小平就是學校的開創者。沒有鄧小平，就沒有浦東的今天。（王文佳）
(來源:新民晚報)