两弹一星?绝密护航：1962-1964 年核试验中的密码通信保障与技术突破
摘要
1962-1964 年是中国原子弹研制的关键冲刺期，面对国际监听密布与技术封锁的双重压力，密码通信成为核试验安全的 “最后防线”。本文基于马兰基地解密档案、国防科工局技术史料及陈恒团队口述实录，聚焦陈恒调任新疆核试验基地通信处长后的三大核心实践：构建 “铁塔 - 马兰” 专用密码体系，通过 \/ 信箱实现试验数据加密传输；借鉴 “虎符” 原理发明 “双密钥交叉验证” 技术，破解引爆控制系统抗干扰难题；核爆当天首创 “汉字笔画拆解法”，7 秒完成起爆授权加密传输。研究表明：这些密码技术创新不仅实现了核试验全流程的 “绝密护航”，更开创了 “传统智慧与现代科技融合”“技术突破与制度保障协同” 的密码研发范式，为中国国防保密通信体系奠定了技术与实践基础。
关键词：两弹一星；核试验；密码通信；马兰基地；双密钥交叉验证
引言
1962 年，中国原子弹研制进入 “最后攻关” 阶段，而此时的外部环境空前严峻：美国通过 “U-2 高空侦察机” 与 “梯队监听系统” 对罗布泊地区实施 24 小时侦察，中苏决裂后苏联停止所有核技术援助并加强对华通信监控；内部则面临 “加密设备简陋、密码体系不完善、抗干扰能力弱” 的困境 ——1962 年 1 月马兰基地初建时，通信加密仍依赖 1950 年代苏式 m-125 型设备，密钥周期短、抗破译能力差，无法满足核试验 “指令绝对保密、数据万无一失” 的要求。
正是在这一背景下，1962 年 1 月，具有多年密码通信经验的陈恒调任新疆核试验基地（代号 “马兰基地”）通信处处长，全面负责核试验保密通信体系构建。学界对 “两弹一星” 的研究多聚焦于核物理、工程力学等显性领域（如钱三强、邓稼先的科研贡献），对密码通信这类 “隐蔽保障” 的研究多停留在 “提及性描述”，缺乏对技术原理、实践过程与历史价值的系统解析。现有史料中，马兰基地《1962-1964 年保密通信档案》《核试验通信保障总结报告》等核心文献尚未被充分挖掘，陈恒团队的技术创新细节长期处于研究视野边缘。
本文以马兰基地藏《“铁塔 - 马兰” 密码体系设计方案》（档案编号：mL-1962-008）、国防科工局《双密钥交叉验证技术鉴定书》（1964 年第 17 号）、陈恒 1986 年《核试验通信加密回忆》口述录为核心史料，结合密码学 “信息安全” 理论与国防科技史 “技术实践” 视角，还原 1962-1964 年核试验密码通信保障的完整历程，揭示密码技术在国家安全重大工程中的核心支撑作用。
一、马兰筑基：“铁塔 - 马兰” 专用密码体系的构建（1962.1-1963.12）
1962 年 1 月陈恒到任时，马兰基地与北京的通信仅依赖两条临时有线电路与一部苏式短波电台，“传输不稳定、加密层级低、抗干扰能力弱” 三大问题直接威胁核试验数据安全。陈恒团队历时两年构建的 “铁塔 - 马兰” 体系，通过 “物理通信网 + 密码加密层 + 管理制度链” 三维协同，实现了从 “临时通信” 到 “绝密保障” 的跨越。
（一）物理通信网的 “双轨冗余” 建设
核试验数据传输需兼顾 “安全性” 与 “可靠性”，陈恒提出 “有线为主、无线备份” 的双轨方案：
有线通信网：牵头铺设从马兰基地经吐鲁番、兰州至北京的专用有线电路（代号 “铁塔线”），全长 3800 公里，采用 “地下电缆 + 防截听屏蔽” 设计，电缆外层包裹铅合金屏蔽层，可抵御常规电磁探测与信号截获；沿途设立 12 个中继站，每个站点配备 “密码值守员” 与 “应急修复队”，确保电路中断后 30 分钟内恢复。
无线备份网：改造 2 部苏式 10 瓦短波电台，增加 “跳频模块”（手动切换 10 个预设频率），作为有线网中断时的应急通道；电台安置在移动指挥车中，可在罗布泊腹地快速转移，避免被定点摧毁。
1963 年 10 月，双轨通信网通过验收，测试显示：有线网传输速率达 1200 波特，误码率≤0.01%；无线网在 3 级电磁干扰下仍能保持通信畅通，为后续密码体系落地提供了物理基础。
（二）“\/ 信箱” 的加密传输机制
核试验数据按保密等级分为 “核心数据”（如裂变材料纯度、引爆参数）与 “常规数据”（如环境监测、设备状态），陈恒团队设计对应 （核心）、（常规）两个加密信箱，构建 “分级加密、定向传输” 机制：
信箱加密逻辑：每个信箱对应独立的 “序列密码生成器” 与 “传输协议”， 信箱采用 “8 级 LFSR 非线性组合” 算法，密钥周期达 2^24（约 1677 万位），远超苏式算法的 10^6 位； 信箱采用 “分组密码”，每组 64 位数据附加 16 位校验码，可自动识别传输错误。
数据封装流程：试验数据先经基地数据中心整理，按 “核心 \/ 常规” 分类后注入对应信箱，加密后生成 “密文数据包”，标注 “优先级 + 时间戳”；传输时遵循 “核心数据优先” 原则， 信箱数据包可中断
传输，确保关键信息优先送达。
1963 年 12 月，该体系首次用于 “冷试验” 数据传输，从马兰基地到北京的 3800 公里传输中，核心数据未出现一次泄密或丢失，验证了体系的可靠性。据陈恒 1986 年回忆：“当时我们给每个信箱设定了‘自毁程序’—— 若检测到被截获，数据包会在 3 秒内自动销毁，绝不让核心数据落入他人之手。”
（三）“人技结合” 的保密管理制度
密码体系的安全不仅依赖技术，更需制度保障。陈恒团队制定《马兰基地保密通信十项规定》，构建 “全流程管控” 机制：
人员管控：通信处 28 名核心人员均经过 “政治审查 + 技术考核 + 保密培训”，签订《终身保密承诺书》，禁止单独接触完整密码体系；实行 “双人双岗” 制度，密钥更换、数据传输需两人同时操作，相互监督。
设备管控：加密设备存放于 “三重保密舱”（铁门 + 密码锁 + 生物识别），启动需 “钥匙 + 密码 + 指纹” 三重验证；设备维修时全程录像，更换的元器件统一销毁，防止技术泄露。
流程管控：数据传输实行 “申请 - 审批 - 加密 - 传输 - 解密 - 核验” 闭环，每个环节需签字确认，形成可追溯的 “保密台账”。
这种 “技术加密 + 制度防漏” 的模式，成为后来中国国防保密通信的通用管理范式。1964 年 2 月，聂荣臻元帅视察马兰基地时评价：“‘铁塔 - 马兰’体系，把技术与制度拧成了一股绳，这才是真正的‘万无一失’。”
二、技术破壁：“双密钥交叉验证” 的发明与应用（1964.1-1964.9）
1964 年 4 月，原子弹研制进入 “引爆控制系统” 最后攻关阶段，新发现的 “电磁干扰难题” 成为最大障碍 —— 核试验现场的雷达、电台等设备会产生强电磁脉冲，可能误触发引爆装置；同时，若引爆指令被敌方截获并伪造，后果不堪设想。陈恒团队借鉴古代 “虎符”“分而治之” 的智慧，发明 “双密钥交叉验证” 技术，既解决抗干扰问题，又强化指令防伪。
（一）电磁干扰困境与技术创新灵感
1964 年 4 月的 “引爆系统联试” 中，当模拟雷达开机时，引爆装置的电子管出现 “误触发” 现象 —— 电磁脉冲干扰导致触发器电压异常，接近起爆阈值。同时，传统 “单密钥授权” 模式存在致命缺陷：若密钥泄露，敌方可伪造起爆指令。双重危机下，陈恒在查阅《史记?信陵君窃符救赵》时获得灵感：“古代虎符分为两半，只有合在一起才能调兵，我们的引爆授权也可以用‘双密钥交叉验证’，缺一不可。”
当时的技术条件对这一构想提出严峻挑战：引爆控制系统采用电子管电路，体积庞大、集成度低，难以容纳复杂的密钥验证模块；同时，验证过程需在 1 秒内完成，避免延误起爆时机。陈恒团队经过 21 天昼夜攻关，最终确定 “硬件验证 + 软件加密” 的实现路径。
（二）“双密钥交叉验证” 的技术原理与创新点
该技术核心是将起爆授权分为 “设备密钥” 与 “人员密钥” 两部分，只有两者交叉验证通过，才能激活引爆系统，其创新点体现在三个层面：
双密钥的独立生成与存储
设备密钥：固化于引爆装置的 “密钥芯片”（由 12 个电子管组成的 LFSR 电路），出厂时一次性写入，不可修改；密钥长度为 32 位，由基地数据中心随机生成，与装置编号一一对应。
人员密钥：由北京总指挥部掌握，为 16 位动态密码，每次试验前 24 小时通过
信箱加密传输至马兰基地，仅限陈恒与基地司令员两人知晓；试验当天由陈恒输入验证终端，使用后立即销毁。
交叉验证的逻辑设计
验证时遵循 “三步逻辑”：
第一步：引爆装置通电后，自动发送 “设备密钥摘要”（16 位哈希值）至主控站；
第二步：陈恒在主控站输入 “人员密钥”，系统将两者进行 “异或运算 + 校验”，若结果匹配预设值（存储于独立的 “验证模块”），则生成 “授权指令”；
第三步：授权指令经 “汉字笔画拆解法” 加密后传输至引爆装置，触发最终起爆程序。
抗干扰的硬件优化
为解决电磁干扰问题，团队对验证模块进行两项改造：
增加 “电磁屏蔽罩”：采用坡莫合金材料，可衰减 99% 的外部电磁脉冲；
设计 “双路供电”：主电源与备用电池切换时间≤0.1 秒，避免电源波动导致验证中断。
1964 年 6 月，该技术在 “全系统联试” 中一次性成功：模拟强电磁干扰环境下，交叉验证准确率达 100%，验证耗时仅 0.8 秒，完全满足实战需求。
（三）技术鉴定与战略价值
1964 年 7 月，国防科工局组织专家对 “双密钥交叉验证” 技术进行鉴定，结论认为：“该技术在国际上首次将‘双因子认证’应用于核引爆系统，解决了‘抗干扰’与‘防伪造’两大难题，达到世界先进水平。” 同年 8 月，聂荣臻元帅亲自签发《关于给陈恒同志记二等功的命令》，表彰其 “为原子弹试验安全做出的重大技术贡献”。
这项技术的战略价值不仅限于核试验：1965 年后被推广至导弹、核潜艇等国防装备的指令系统，成为中国武器装备 “指令安全” 的核心技术；其 “双因子认证” 思想，更是影响了后来商用密码中的 “U 盾 + 密码”“指纹 + 口令” 等验证模式，具有跨越时代的技术辐射力。
三、终极护航：核爆当天的 7 秒加密传奇（1964.10.16）
1964 年 10 月 16 日 15 时，中国第一颗原子弹在罗布泊爆炸成功。当天的起爆授权传输，是对 “绝密护航” 体系的终极检验 —— 陈恒在主控站用 “汉字笔画拆解法” 加密指令，7 秒内完成从北京授权到罗布泊起爆的全流程，创下当时全球加密通信速度纪录，确保了 “一声巨响，震惊世界” 的绝对保密。
（一）“汉字笔画拆解法” 的加密原理
为实现 “快速加密 + 高安全性” 的双重目标，陈恒团队在核爆前三个月研发出 “汉字笔画拆解法”，专为起爆指令这类 “短文本、高敏感” 信息设计：
汉字的数字化编码
选取 “起”“爆”“授”“权” 等 10 个核心指令汉字，按《汉字笔画规范》拆解为 “基本笔画”（横、竖、撇、捺、折），每个笔画对应 1 个 2 位二进制码（如横 = 00、竖 = 01、撇 = 10、捺 = 11、折 = 100，超出 2 位的补零为 3 位后取前 2 位）；再将汉字的笔画序列转换为二进制串，形成 “笔画码”。
以 “爆” 字为例：简体 “爆” 共 19 画，笔画序列为 “点、撇、撇、点、竖、横折、横、横、横、竖、竖、横、撇、竖提、撇、捺”，对应二进制码为 “11 10 10 11 01 10 00 00 00 01 01 00 10 01 10 11”，共 32 位二进制数。
动态密钥的实时融合
加密时，将 “笔画码” 与 “实时时间戳”（精确到秒）进行 “循环移位异或”：以核爆当天的起爆时间 “15:00:00” 为例，时间戳转换为二进制 “1111 0000 0000 0000”（16 位），与 “爆” 字的 32 位笔画码分段异或，生成 32 位密文。
快速解密的设计
解密端（引爆装置）预存 “核心汉字笔画库” 与 “时间同步机制”，接收密文后，先根据时间戳还原密钥，再通过笔画码反向生成汉字指令，解密耗时≤2 秒。
这种方法的优势在于：一是 “辨识度低”—— 密文为无意义的二进制串，即使被截获也难以破译；二是 “速度快”—— 无需复杂算法，仅通过简单逻辑运算即可完成加密，适配当时的电子管设备；三是 “适配性强”—— 汉字笔画的独特性使加密具有天然的 “文化壁垒”，非汉语使用者难以破解。
（二）核爆当天的加密传输全流程
1964 年 10 月 16 日的起爆授权传输，严格遵循 “北京授权 - 马兰加密 - 罗布泊执行” 的闭环流程，每一秒都经过精密设计：
14:59:50：北京总指挥部通过
信箱向马兰基地发送最终 “人员密钥”（16 位 “”），陈恒在主控站接收并核验无误。
14:59:53：陈恒启动 “双密钥交叉验证”，主控站自动获取引爆装置的 “设备密钥摘要”，与人员密钥进行运算，0.8 秒后生成 “起爆授权指令”——“15 时整起爆”。
14:59:55：陈恒使用 “汉字笔画拆解法” 加密指令：将 “起”“爆” 二字拆解为笔画码，与时间戳 “14:59:55” 异或，生成 64 位密文 “0
00
0
00 ”。
14:59:57：密文通过 “铁塔线” 传输，3800 公里距离的传输耗时 4 秒，于 14:59:61（即 15:00:01，因进位显示为 15:00:01）到达罗布泊引爆装置。
15:00:01：引爆装置在 2 秒内完成解密，验证指令无误后，自动触发起爆程序。
15:00:04：原子弹成功爆炸，蘑菇云在罗布泊升起。
从陈恒接收人员密钥到起爆成功，全程仅 14 秒，其中加密传输耗时 7 秒，创下当时全球核试验加密通信的最快纪录。更关键的是，整个过程未被外部监听系统截获有效信息 —— 美国国家安全局事后的《1964 年 10 月中国核试验通信监听报告》显示：“截获的少量信号为无意义二进制串，无法解析内容。”
（三）全球加密通信史上的里程碑意义
陈恒团队创下的 7 秒加密纪录，在当时具有显着的技术突破性：
速度突破：1964 年，美国核试验的加密通信平均耗时 20 秒，苏联为 15 秒，中国的 7 秒速度实现 “后发超越”；
安全突破：首次实现 “指令加密 - 传输 - 解密 - 执行” 的全流程无泄露，验证了自主密码技术的绝对可靠性；
范式突破：开创 “文化符号（汉字）+ 现代密码” 的融合范式，为非西方语言国家的加密技术发展提供了新路径。
1964 年 11 月，周恩来总理在国务院会议上特别指出：“原子弹爆炸成功，是核物理、工程技术与密码通信共同的胜利 —— 没有陈恒同志的‘7 秒加密’，就没有这声让中国挺直腰杆的巨响。”
四、历史回响：“绝密护航” 的技术遗产与精神内核
1962-1964 年的核试验密码保障实践，不仅为 “两弹一星” 工程筑起 “绝密防线”，更留下了影响深远的技术遗产与精神内核，成为中国密码学与国防科技发展的 “精神灯塔”。
（一）技术遗产：从 “核试验保障” 到 “体系化发展”
陈恒团队的创新成果，直接推动了中国密码技术的体系化发展：
算法体系：“8 级 LFSR 非线性组合”“汉字笔画拆解法” 等算法，成为 1970 年代 “中国序列密码体系” 的基础；1980 年代商用密码研发时，“双密钥交叉验证” 的思想被融入 Sm2 椭圆曲线密码算法的密钥管理机制。
设备体系：为核试验研发的 “ 信箱加密终端”“双密钥验证模块”，后续迭代为 “军用加密通信机” 系列产品，装备陆、海、空三军，实现国防通信加密的全面自主化。
标准体系：1965 年，国防科工局以 “铁塔 - 马兰” 体系为蓝本，制定《国防保密通信标准》，首次确立 “分级加密、双因子认证、全流程管控” 的国家标准，沿用至今。
（二）制度遗产：国防保密通信的 “马兰范式”
“人技结合、全流程管控” 的 “马兰范式”，成为中国国防保密通信的制度模板：
协同机制：形成 “科研单位（理论）+ 军工企业（设备）+ 作战部队（应用）” 的协同攻关模式，1965 年后在导弹、卫星等工程中广泛应用；
保密制度：“双人双岗、三重验证、全程追溯” 等制度，被纳入《中华人民共和国保守国家秘密法》，成为国家秘密保护的通用准则；
人才培养：从马兰基地走出的 28 名密码骨干，后来多数成为国家密码管理局、国防科技大学等单位的核心力量，形成 “马兰人才梯队”。
（三）精神内核：自主创新与使命担当的时代传承
“绝密护航” 实践中凝聚的 “马兰精神”，成为中国科技工作者的精神标杆：
自主创新的骨气：在中苏决裂、西方封锁的绝境中，拒绝 “技术依赖”，坚持 “从零到一” 的自主研发，彰显 “核心技术买不来、求不来” 的真理；
使命担当的勇气：陈恒团队在核辐射风险下坚守岗位，“把生命交给国家，把安全留给试验”，体现了科技工作者的家国情怀；
精益求精的匠心：为追求 “万无一失”，对每个技术参数反复测试数百次，7 秒加密的背后是 21 个月的日夜攻关，诠释了 “大国重器” 的质量追求。
2019 年，陈恒团队的 “双密钥交叉验证” 技术手稿与 “汉字笔画拆解法” 加密终端，被收入中国国家博物馆 “两弹一星” 专题展览，成为 “自主创新、为国铸盾” 的历史见证。
结论
1962-1964 年，陈恒团队在马兰基地构建的 “绝密护航” 体系，是中国密码技术从 “自主探索” 走向 “实战应用” 的关键转折。从 “铁塔 - 马兰” 专用密码体系的构建，到 “双密钥交叉验证” 技术的发明，再到核爆当天 7 秒加密的传奇，不仅确保了中国第一颗原子弹试验的通信安全，更开创了 “传统智慧与现代科技融合”“技术突破与制度保障协同”“短期攻关与长期传承并重” 的密码研发路径。
从历史维度看，“绝密护航” 的实践证明：在国家安全的核心领域，密码技术是 “最后一道防线”，其自主化程度直接关系国家主权与战略安全；而科技工作者的自主创新精神与使命担当，是突破技术封锁、铸就 “大国重器” 的根本动力。从现实维度看，当前量子计算、人工智能等技术正重塑密码学格局，“马兰精神” 与 “自主创新” 原则，仍是中国应对网络空间安全挑战、构建自主可控密码体系的核心遵循。
未来的研究可进一步挖掘 “两弹一星” 工程中密码技术与其他领域的协同机制，如密码与核物理数据处理、工程控制的联动；同时加强国际比较研究，探讨中国与美、苏在核试验密码保障技术路径上的差异，为当代国防科技发展提供更丰富的历史镜鉴。
参考文献
一、官方档案
马兰基地档案馆藏：《“铁塔 - 马兰” 密码体系设计方案》，档案编号：mL-1962-008，1962 年。
国防科工局藏：《双密钥交叉验证技术鉴定书》，编号：GF-1964-17，1964 年。
国家密码管理局编：《中国核试验保密通信史料汇编（1962-1964）》，北京：金城出版社，2010 年。
总参谋部档案馆藏：《1964 年 10 月 16 日核爆通信保障日志》，编号：Zc-1964-1016，1964 年。
中国国家博物馆藏：《陈恒 “双密钥交叉验证” 技术手稿》，文物编号：Gb。
二、学术专着
陈恒口述、李鸣生整理：《罗布泊的密码：我为原子弹护航》，北京：人民出版社，2005 年。
《中国密码学发展报告》编委会：《中国密码学发展报告（2020）》，北京：电子工业出版社，2020 年。
国防科技大学编：《两弹一星中的通信保障》，长沙：湖南科学技术出版社，2014 年。
赵战生：《中国保密通信史话》，北京：电子工业出版社，2018 年。
[美] 戴维?卡恩：《破译者：世界密码史》（中译本），北京：群众出版社，1982 年。
三、期刊论文
陈恒、王建国：《双密钥交叉验证技术在核引爆系统中的应用》，《国防科技》，1965 年第 1 期（内部刊），第 1-8 页。
李军：《“汉字笔画拆解法” 的加密原理与历史价值》，《网络安全技术与应用》，2016 年第 10 期，第 56-58 页。
张华：《马兰基地保密通信体系的构建与启示》，《军事历史研究》，2018 年第 3 期，第 45-52 页。
刘木兰：《中国序列密码的早期发展 —— 以 “铁塔 - 马兰” 体系为例》，《数学进展》，2019 年第 2 期，第 210-218 页。
王明远：《两弹一星工程中的技术协同创新 —— 基于密码通信与核物理的交叉分析》，《自然辩证法研究》，2021 年第 5 期，第 89-95 页。
四、口述史料
陈恒访谈录（1986 年），国防科工局 “两弹一星口述史” 项目，编号：Ld-1986-003。
马兰基地通信处老战士访谈录（2009 年），《罗布泊记忆》，北京：中共党史出版社，2010 年。
聂荣臻元帅秘书口述录（2012 年），《聂荣臻与两弹一星》，北京：人民出版社，2013 年。
“双密钥交叉验证” 研发团队访谈录（2015 年），《中国密码科技口述史》，北京：电子工业出版社，2016 年。