家门上的锁是怎样开、怎样锁的，只要查一下说明书，谁都能知道。尽管如此，我们之所以能安心出门，并不是因为锁的原理，而是因为手中的钥匙是秘密。密码的世界里也有一条蕴含着同样想法的古老原则，那就是“柯克霍夫原则（Kerckhoffs's Principle）”。
简单来说，柯克霍夫原则指的是“密码体系即使除密钥以外的一切都被公开，也应当是安全的”这一设计原则。意思是不要试图靠隐藏方法本身来保护，而要设计成只需守住一把小巧又容易更换的密钥。
本文将依次介绍这条原则诞生的19世纪背景、为什么只隐藏密钥反而更安全、试图靠隐藏来保护却失败的案例，以及它给今天的安全设计带来的启示。
不必隐藏也安全的密码所需的条件
柯克霍夫原则从何而来？
这条原则的主人公是荷兰出身的语言学家兼密码学家奥古斯特·柯克霍夫（Auguste Kerckhoffs）。他在巴黎的一所商学院教授德语，同时研究密码，并于1883年在一份军事学术期刊上分两期发表了题为《军事密码学》（La Cryptographie Militaire）的文章。
（1）被电报改变的战场
当时随着电报的普及，战场上往来的通信大幅增加。随身携带厚厚的秘密密码本，一旦被夺走，所有通信都会暴露的风险也随之增大。柯克霍夫针对这一现实，把军事密码应具备的条件归纳为六条。
（2）六项条件中的第二条
六项条件包括：实际上必须无法破解；密钥必须不用写下来就能记住；必须一个人就能操作等。其中第二条是“体系不应要求保密，即使落入敌人手中也不会有问题”，如今人们说到柯克霍夫原则，指的正是这一条。
为什么只隐藏密钥反而更安全？
把整个密码方法都保密看起来更安全，但实际上恰恰相反。美国数学家克劳德·香农（Claude Shannon）在1949年的论文中用“敌人了解体系”这一句话重新概括了这个想法，这句话也被称为香农准则。
- 秘密终究会泄露（Inevitable Disclosure）：设备会在战场上被缴获，软件可以用分析工具拆解，人也可能被收买或受到威胁。
- 更换成本不同（Cost of Replacement）：方法一旦暴露，就得把设备和程序全部重新制作；而密钥暴露时，只要分发新的密钥就行。
- 公开带来检验（Public Scrutiny）：公开方法后，全世界的专家都会帮忙寻找弱点，经受考验时间越长的方法就越值得信赖。
美国安全研究者史蒂文·贝洛文（Steven M. Bellovin）说，他曾听美国国家安全局的一位前官员讲过，那里的基本假设是任何新设备的1号产品都会立刻落入对手国家手中。要守护的秘密越少、越简单，就越容易守住，这正是这条原则的核心。
试图靠隐藏来保护却失败的案例
依赖隐藏方法的安全通常被称为“隐匿式安全（Security through Obscurity）”。历史上有许多这种方法没能撑多久的例子。
恩尼格玛的接线
从1920年代起德军使用的恩尼格玛密码机，机器结构和每天更换的设置都是秘密。然而波兰数学家马里安·雷耶夫斯基（Marian Rejewski）在1932年底，结合法国情报机构获得的资料进行数学分析，推算出了机器内部的接线。结构暴露之后，剩下的防线就只有设置了，这也成为后来盟军破译恩尼格玛的基础。
DVD防复制装置
1990年代的DVD使用了一种以不公开的加密方法保护影像的装置。但1999年，破解这种方法的程序在互联网上传开，使它实际上失去了作用，而已经售出的无数设备中的方法也没有办法更改。
交通卡芯片
2000年代后期，世界多个城市的交通卡和门禁卡所使用的一种非接触式卡芯片，其不公开的密码被研究人员分析了出来。研究人员甚至采用剥开芯片层、用显微镜观察电路的方法查明了算法，隐藏的弱点也随之暴露。
给今天的安全设计带来的启示
现代的民用密码大多遵循柯克霍夫原则，公开其方法。
（1）通过公开竞赛选出的标准
美国国家标准与技术研究院（NIST）于1997年公开征集新的加密标准，全世界的研究人员花了几年时间攻击并检验各个候选方案。结果在2000年，两位比利时研究人员设计的方法被选中，成为今天广泛使用的高级加密标准（Advanced Encryption Standard）。
（2）把力量集中在密钥管理上
既然方法是公开的，实际的安全就取决于密钥制作、保管和更换得有多好。把密码设得长一些、各处不同，一旦怀疑泄露就立即更换，这些习惯也是同样的道理。
（3）隐藏只能作为附加手段
不特意公开方法本身并不是坏事。但它只是多重防御中的一层，绝不能成为安全的唯一依据。
自柯克霍夫写下这条原则已经过去了140多年，其间电报变成了互联网，密码本变成了计算机程序，但核心依然没变。反倒是在谁都能拆解程序的今天，这条原则显得更加迫切。
我们需要这样的态度：假定任何东西迟早都会暴露，并把系统设计成即使暴露也不会崩溃。
假定对方知道一切，只牢牢守住一把密钥，这正是打造值得信赖的安全的设计第一步。
