隐形墨水手册:配方及历史用途
2013年6月,美国国家安全局(NSA)前外包技术员爱德华·斯诺登泄露了该局名为“棱镜”(PRISM)监听计划的机密文件,揭露了其网络监控活动的真实规模。这一连串的曝光在引发关于全球监控广泛辩论的同时,也掀起了针对数字密码学领域的大量讨论与研究。
也是在这一时期,我偶然读到两篇新闻报道。报道称美国中央情报局(CIA)解密了一批一战时期的隐形墨水配方及相关技术。[1]文中还提到,CIA之所以解密这些档案,是因为随着数字加密技术的突飞猛进,诸如隐形墨水等模拟手段已被时代淘汰,不再对国家安全构成威胁。然而,一位读者的评论引发了我的思考:这些旧技术是否真如文章所言那样过时且无害?这位读者指出,数字通信的致命软肋在于它的可检测性,即随时被拦截的可能。我开始琢磨,回归纸张与隐形墨水,或许反而是一种更为安全的选择。
隐写术(steganography)是一门将秘密消息嵌入公开信息之中的艺术与科学,其高明之处在于能将秘密消息的存在隐匿于无形。作为隐写术最古老的形式之一,隐形墨水的历史至少可以追溯到公元前四世纪。[2]制作隐形墨水的原料既可以是家里常见的柠檬汁、牛奶、淀粉、醋、氨水、漂白剂乃至体液,也可以是硫酸铁、硝酸、氯化钴、硝酸银和硫酸等较难获取的化学试剂。顾名思义,隐形墨水在通过各种显影方法被激活之前,始终隐匿不现。而密码学(cryptography)作为另一种更广为人知的秘密书写形式,则是利用数学方法打乱信息、进行加密——这意味着人们总能一眼看出那些离奇的代码是加密信息。相形之下,隐写术被称为“密码学的暗黑表亲”。这一模糊暧昧的模拟实践浸润于炼金术、魔法与神秘学之中,长期游离于大众视野之外。[3]有关模拟隐写术的资源与研究更是凤毛麟角,但这恰恰是吸引我关注的原因。
2014年,斯诺登曾提倡将数字密码学或加密技术作为应对国家层面监控的解决方案。[4]然而,对于没有计算机科学背景的人来说,想要正确且持续地部署个人数字加密,所需的技术实在过于复杂、高深。在一个离线通信机会日益稀缺的世界里,匿名已然变成奢侈品。
当我第一次了解到隐形墨水可以作为数字密码学的替代方案时,便因为这些物质开启的种种可能性兴奋不已。多年来,隐形墨水及其他模拟秘密书写形式,已成为激发好奇心与实验精神、探索另类通信方式的工具;它们也启发了少数群体及边缘社群为了应对愈演愈烈的种族主义、厌女症和法西斯主义时,所采取的种种战术性实践。接下来的内容精选了一些隐形墨水配方及其历史用途,并附有具体的配制与显影指南。这是一份邀请,邀请你亲身体验模拟隐写术、测试这些物质,并思考:在数字监控无处不在的时代,低技术实践如何仍可作为安全通信的工具。
最后,我想分享一段有关鹿特丹的历史——我的项目正是在这座城市诞生的。一战期间,鹿特丹被称为中立国荷兰的“间谍之都”。[5]在《间谍巢穴》(Spynest)一书中,荷兰历史学家埃德温·鲁伊斯(Edwin Ruis)记述了特工如何在德布姆杰斯(De Boompjes)和鹿特丹白宫等地展开行动,并常常从地下犯罪世界招募当地男女为其效力。鲁伊斯提醒我们,间谍研究本身往往充满争议且错综复杂:我们今天所知晓的间谍故事,通常来自那些因走错一步而被捕的败露者。而那些真正成功的间谍及其机密手段,他写道,将永不为历史所知。[6]
* 本文基于吴索由Onomatopee 2019年出版的《隐形书写指南》(A Cookbook of Invisible Writing)一书的导言部分删改、编辑而成。
热活化果蔬汁
埃及抄写员谢哈布·阿尔-卡尔加尚迪(Shihab al-Qalqashandi)1412年撰写的《盲人之晓》(Subh al-A'sha)是部面向秘书官的行政手册。其中一章专门讨论密码学方法,介绍如何利用特定材料隐藏字迹。书中一个配方建议在纸上用洋葱汁书写,写出的文字只有在纸张靠近火源时才会显现——这算是我接触过的一种相当标准的隐形墨水配方。
但我接下来要告诉你的配方一定会激起你的好奇心:它以柠檬为原料之一,归根结底是一种生发药剂,能在皮肤表面书写信息、促进毛发生长![7]这个绝妙配方的制作方法,是将等量的干青柠与(具有强烈泻药功效的沙漠植物)药西瓜根,放入橄榄油中煎炸,再将其捣碎,最后混入一个蛋黄。用这种混合物在任意对象上书写,字迹所在的位置便会长出毛发!这种以毛发生长作为显影机制的配方,不禁让人联想到苔藓涂鸦。这种介于游击园艺与街头涂鸦之间的艺术形式,放弃了传统喷漆罐,转而使用苔藓、酪乳和糖调制成的混合物在街头绘画。
第一次世界大战期间,一批活跃于英国境内的德国间谍曾因使用柠檬汁传递秘密情报而被捕。他们被称为“柠檬汁间谍”,其中不少人最终在伦敦塔被处决。[8]1915年的“柠檬汁”事件之后,德国方面开始研发更复杂的隐写技术,包括在化学上更先进的隐形墨水。他们后来还发展出微点(microdot)技术,被认为是隐写术历史上最具创新性的发明之一。同时,各种隐写材料也被伪装进肥皂、牙膏、漱口水、香水和发蜡等日常用品之中。
制作方法
在纸上涂抹洋葱汁或柠檬、青柠、橙子等柑橘类果汁。挤压或捣碎新鲜的蔬果,获取原汁。也可以用柠檬的粉末制剂,加水稀释后使用,或瓶装的浓缩柠檬汁。
显影方法
热显影:将纸张置于受热均匀的热源上,例如电炉、电熨斗或热风枪,使墨水显影。
光显影:将纸张放在紫外线灯下观察结果。
热显影的工作原理
纸上的柠檬汁墨水在受热时会变成褐色,其碳化速度比周围的纸张更快,因为果汁中的碳基化合物被吸附到了纸张的纤维结构中。当这些化合物接触到热源时会发生分解并释放出碳,从而在纸上留下从温暖的赭石色到深褐色的痕迹。与其他一些显影方法不同,热显影法会让字迹永久显现。[9]注意不要烫伤手指,也不要烧坏你的秘密信息!
更多涂抹墨水的方法
在空马克笔中注入汁液
丝网印刷
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热活化体液
第一次世界大战期间,英国海外情报机构(即后来的军情六处)在研发化学隐形墨水时,曾尝试使用人类体液作为书写材料。相比其他试剂,任何人都不可能因仅携带或拥有此类物质而被定罪。[10]他们还发现了体液的另一个优势:它不会与当时最常用的隐形墨水显影剂——碘蒸气——发生反应。而体液的缺陷在于,它不仅对热敏感,在紫外线照射下还会显出荧光。英国审查机构曾截获数百封战俘寄出的信件,其中许多人正是利用身边随手可得的材料——牛奶、柠檬汁、明矾、尿液和唾液——书写秘密信息。这些文字记录了战俘营严酷的生存条件,也透露了营地周边的军事活动与演习情况。[11]
制作方法
使用体液:尿液、精液、血液或唾液。
显影方法
热显影:将纸张置于受热均匀的热源上,如电炉,使墨水显影。
光显影:将纸张放在紫外线灯下观察。
机械显影:用石墨粉或粉灰在字迹上摩擦。
更多涂抹墨水的方法
在空马克笔中注入汁液
丝网印刷
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机械活化的明矾加醋
在被囚禁的十九年间,苏格兰女王玛丽一世被指控策划刺杀伊丽莎白一世,以夺取英格兰王位。为了传递行动计划,她使用替换式密码,并以明矾(十二水合硫酸铝钾)书写隐形信件,再将这些信件藏入啤酒桶中,秘密运送给同谋。然而,伊丽莎白一世的首席国务卿弗朗西斯·沃尔辛厄姆爵士最终破译了这些通信,揭露了这场阴谋,玛丽也因此被处决。
吉安巴蒂斯塔·德拉·波尔塔在《自然魔法》(1558)中建议用明矾和醋在带壳的白煮蛋上书写隐形信息。他之所以设计出这一配方,是因为鸡蛋不会“被教皇的宗教裁判所拦截,没人会怀疑里面有诈”。[12]按照他的说法,当鸡蛋煮熟后,将隐形墨水涂在蛋壳表面,字迹会逐渐渗透蛋壳,最终“落”在蛋白之上。只有剥开蛋壳时,隐藏的信息才会显现。尽管我参考了克里斯蒂·马克拉奇斯(Kristie Macrakis)整理的德拉·波尔塔配方,并进行了多次调整和实验,却始终未能成功复现这一效果。或许你的运气会比我更好。下面收录的正是德拉·波尔塔的原始配方。
吉安巴蒂斯塔·德拉·波尔塔的原版配方
煮熟一颗鸡蛋,裹上蜡,用铁质尖锐物在蜡上刻字,直到字迹处的蛋壳暴露出来。把这颗鸡蛋放入混有明矾粉和五倍子粉的液体中,接着浸入烈醋里,成分便会渗透进去。剥掉蛋壳后,你就能在蛋白上看到字迹。阿大西庇阿则是这样传授的:将五倍子和明矾加醋研磨,直到像墨水一样浓稠;用它在鸡蛋上写下你想写的内容;等字迹在太阳下晒干后,浸入酸盐水中;晾干,煮熟,剥去蛋壳,就能读到字迹。但我把它放进醋里时,却什么也没做成。也许他所说的酸盐水,指的是强碱液。其原理在于:蛋壳是多孔的,有很大的孔隙,这一点显而易见,因为把它放在火旁它会出汗、冒出水珠;迎着光看,它会显得通透。因此,醋作为一种细腻且敏锐的物质,能通过孔隙渗透并使蛋壳变软;当它与明矾和五倍子混合时,便会带着这些物质的成分一同渗透,使它们显现在蛋白上;而当把它放入冷水中时,蛋壳又会凝固,恢复原本的坚硬。但请注意,鸡蛋在醋里不能呆得太久,因为醋会蚀掉整个蛋壳,让鸡蛋裸露出来,只剩下一层薄膜包裹。就算你把这时它放进冷水里,蛋壳也是无法重新长出来的。[13]
化学活化铁加单宁
关于这种墨水的最早记载可追溯至拜占庭时期的菲隆(约公元前280至前220年)。这位古希腊工程师曾提出一套向被围困城镇秘密传递情报的军事方法:“将捣碎的五倍子溶于水,在一顶新帽子或人的皮肤上书写。待字迹干透后,文字便会隐而不见。随后,用海绵蘸取绿矾(硫酸铁)涂抹其上,字迹便会重新显现。”[14]
两千年后,美国独立战争期间,美国政治家詹姆斯·杰伊再次启用了这一由单宁酸与硫酸铁构成的隐形墨水配方,秘密致信他的兄弟——美国开国元勋之一的约翰·杰伊。
事实上,数个世纪以来,西方和中东地区一直利用硫酸铁与单宁酸反应制备黑色墨水。单宁酸通常取自树木异常增生形成的组织,后者被称为瘿、五倍子、没食子或栎瘿。虽然五倍子中的单宁尤为丰富,但红茶、红葡萄酒等常见材料同样含有大量单宁。神奇的是,这种墨水的反应是可以逆序操作的:你可以先用富含单宁的液体书写,再以硫酸铁溶液激活,使隐藏的文字浮现出来;反之亦然。[15]
注释:
[1] “CIA Declassifies World War I Recipe for Invisible Ink,” Daily Mail Online, accessed 1 March 2018, http://www.dailymail.co.uk/news/article-1378741/CIA-declassifies-World-War-I-recipe-invisible-ink.html; “WWI Spy Secrets Revealed by CIA,” BBC News, accessed 1 March 2018, http://www.bbc.com/news/world-us-canada-13141473.
[2] Kristie Macrakis, Prisoners, Lovers, and Spies: The Story of Invisible Ink from Herodotus to Al-Qaeda (New Haven: Yale University Press, 2014) p. 10.
[3] Conrad Jaeger, “Learn to Safeguard Internet Privacy Like You’re 007,” Occupy.com, 24 October 2012, accessed 30 June 2018, https://www.occupy.com/article/learn-safeguard-internet-privacy-youre-007.
[7] CE Bosworth, “The Section on Codes and Their Decipherment in Qalgashandi’s Subh al-A'sha,” Journal of Semitic Studies, vol. 8, no. 1(1963) p. 23.
[8] Macrakis, Prisoners, Lovers, and Spies, p. 128.
[9] “Secret Message with Lemon Juice,” Steve Spangler Science, accessed 6 June 2016, https://www.stevespanglerscience.com/lab/experiments/secret-lemon-juice-messages/
[10] Macrakis, Prisoners, Lovers, and Spies, p. 151.
吴索出生于中国,在悉尼成长,现居鹿特丹,是一位艺术家兼教育工作者。她的创作在文字与纺织品之间穿梭,通过探索隐秘的交流方式、边缘化的身份、不可见的劳动以及秘传传统,关注不可见之物。她关注隐写术及其作为一种在压迫与暴力之下实现自我保护、求生与抵抗的实践;她围绕这一主题发展出的系列创作,被收录于由Onomatopee出版的《隐形书写指南》中。
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