用质数编码

1999年10月,由当时年仅16岁的挪威少年乔恩·莱赫·约翰森(Jon Lech Johansen)领导的一个小组发布了DeCSS程序,旨在绕过DVD播放保护机制——内容加密系统(CSS)。CSS使用40位加密技术,并将密钥分发给授权制造商,以此限制DVD播放。由于该代码的分发受到美国《数字千年版权法案》(DMCA)的约束,属于违法行为,因此活动人士寻求将代码伪装成数学表达式的方法。


Phil Carmody 构造了一个素数,该素数经 gzip 解压缩后以二进制形式解释,包含了 DeCSS 的完整源代码。DeCSS 算法的核心可以用 TypeScript 实现如下,其中位操作直接映射扇区解密逻辑。:

function CSSdescramble(sec: Uint8Array, key: Uint8Array): void {
    let t1: number, t2: number, t3: number, t4: number, t5: number, t6: number;
    const end = 0x800;

    t1 = (key[0] ^ sec[0x54]) | 0x100;
    t2 = key[1] ^ sec[0x55];

    const keyView = new DataView(key.buffer, key.byteOffset);
    const secView = new DataView(sec.buffer, sec.byteOffset);

    t3 = (keyView.getUint32(2, true) ^ secView.getUint32(0x56, true)) >>> 0;
    t4 = t3 & 7;
    t3 = (t3 * 2 + 8 - t4) >>> 0;

    let offset = 0x80;
    t5 = 0;

    while (offset < end) {
        t4 = CSStab2[t2] ^ CSStab3[t1];
        t2 = t1 >>> 1;
        t1 = ((t1 & 1) << 8) ^ t4;
        t4 = CSStab5[t4];
        t6 = (((((((t3 >>> 3) ^ t3) >>> 1) ^ t3) >>> 8) ^ t3) >>> 5) & 0xff;
        t3 = (((t3 << 8) >>> 0) | t6) >>> 0;
        t6 = CSStab4[t6];
        t5 += t6 + t4;

        sec[offset] = CSStab1[sec[offset]] ^ (t5 & 0xff);
        t5 >>>= 8;
        offset++;
    }
}

素数生成器的原理是将整个源代码解释为一个单一的整数。由于任何给定的文件都不一定是素数,因此需要人为地添加额外的字节(填充)。填充字节会在一个循环中递增,直到通过诸如Miller-Rabin 素数检验之类的素数测试确认该数字为素数为止。以下生成器使用上述 DeCSS 代码,并搜索对应的素数表示形式。:

import { isPrime } from 'crypto-utils-lib'; // Hypothetical library for primality testing

async function generateIllegalPrime(code: string): Promise<bigint | null> {
    const encoder = new TextEncoder();
    const bytes = encoder.encode(code);

    let hexBase = Array.from(bytes)
        .map(b => b.toString(16).padStart(2, '0'))
        .join('');

    // Start bei 1, da 0x00 immer gerade und damit keine Primzahl ist
    for (let i = 1; i < 256; i++) {
        const candidateHex = hexBase + i.toString(16).padStart(2, '0');
        const candidateInt = BigInt('0x' + candidateHex);

        if (await isPrime(candidateInt)) {
            return candidateInt;
        }
    }
    return null;
}

const source = `void CSSdescramble(unsigned char *sec, unsigned char *key) { ... }`;
generateIllegalPrime(source).then(p => console.log(p));

素数技巧从未引发过单独的诉讼,也无需如此。尽管卡莫迪最初的素数有1401位,但它太小,无法跻身当时最大素数排行榜的前列。后来,他人为地用空字节填充,创造了一个1905位的版本,使其在ECPP排名中位列第十。这一成功证明了审查纯数学是不可能的,因为这个数字完全凭借其数学特性赢得了排名。

背部