Nhật ký Yale: Giải mã Enigma

Estimated read time 11 min read
Tuần này khoa toán có một buổi chuyện trò đặc biệt quan trọng. Khách mời là David Saltman, giám đốc của một trong ba TT nghiên cứu và điều tra của IDA ( Institute for Defence Analysis ), một dạng CIA công nghê của chính phủ nước nhà. Bác Saltman rất lâu rồi làm tiến sỹ toán tại Yale, và đi dậy học một thời hạn khá dài. Trong một ngày đẹp trời, niềm tin ái quốc nổi lên, bác đầu quân cho IDA. Thật ra ở IDA các nhân viên cũng làm toán, nhưng làm toán gì thì cóc được nói ra ngoài. Cũng như ca sĩ sáng tác nhạc chỉ được hát cho nhau nghe .
Vì không được nói cái bác đang làm, bác nói về cái ngừoi khác làm. Cụ thể là chương trình giải thuật Enigma .
Enigma quá nổi tiếng, nó là máy mã hóa của Đức trong thế chiến thứ hai. Để buổi chuyện trò thêm xôm, bác S. đem đến một máy Enigma xịn, gia tài của IDA, nặng như cùm. Quá trình giải thuật Enigma bạn chắc đã xem qua bộ phim The Immitation Game gần đây, với anh Benedict Cumberbatch đẹp giai và cô Keira Knightley eo thon. Phim kể về khu công trình của Alan Turing, nhà toán học lừng lẫy người Anh, và nhóm của anh, đã phá mã Enigma thành công xuất sắc. Theo giới sử học Anh-Mỹ, khu công trình này đã giúp kết thúc cuộc chiến tranh sớm hai năm, và tránh được cái chết cho hàng triệu người .
Chỉ có điều, Turing không phải người đầu tiên làm được điều đó.

Chuyện của Saltman hướng về một nhóm nhà toán học người Balan, đứng vị trí số 1 bởi Marian Rejewski, đã phá mã Enigma thành công xuất sắc từ những năm 30 s, 10 năm trước nhóm của Tủring. Đã có những quy trình tiến độ nhóm này hoàn toàn có thể đọc được 75 % các trao đổi của quân đôi Đức, đáng tiếc khu công trình của họ không giúp cho quân đội Balan, với trang bị kém hơn hẳn và phải thụ địch từ cả hai phía, tránh khỏi thảm bại. Lịch sử, đương nhiên được viết bởi nước thắng cuộc .
Trong quy trình giải thuật, Rejewski và đồng đội có một số ít ý tưởng sáng tạo rất mưu trí. Một ví dụ là mật mã sau :
TYUE MHJU STKJ ITHY QURE XCDF ZSAI NHJM KOPH XCVB BFYT ĐHIU QPOK ÁZXD MING
CTUO OKPO ẺKGU VBGI HINU NHHJ SDAW QECU EKMH JPOY TVFG SEEG VGUI MFDX
Quá trình mã hóa dựa trên các hoán vị của 26 vần âm. Cái hiểm hóc của Enigma là mỗi lần bấm một vần âm mới trong bản tin cần chuyển, máy sẽ mã hóa chữ này bằng một hoán vị mới. Chẳng hạn thông tin ( nhậy cảm ) BEO, sẽ được mã hóa thành p ( B ) q ( E ) r ( O ), trong đó p, q, r là ba hoán vị khác nhau do máy Enigma tự làm ra vào thời gian gõ chữ .
Tất nhiên, vì sinh ra bởi máy, các hoán vị P., Q., R không phải ngẫu nhiên. Một đặc thù của Enigma, do chính sách cơ khí của nó, là toàn bộ các hoán vị do nó sinh ra gồm các cập chữ hòn đảo cho nhau, ví dụ điển hình nếu p ( B ) = G, thì p ( G ) = B, q ( E ) = A thì q ( A ) = E, r ( O ) = Y thì r ( Y ) = O vv. Vì vậy không có chữ nào được hoán vị với chính nó. Bạn hoàn toàn có thể thấy trong mật mã trên không có chữ L nào. Điều đó cho thấy năng lực rất cao là đoạn văn chưa mã hóa gồm toàn chữ L ( đương nhiên do nhân viên cấp dưới điện đài gõ chơi để thử máy ). Đoạn văn này chả có nội dung gì, nhưng một khi biết cả đoạn chưa mã hóa và đoạn đã mã hóa, thì năng lực đoán được mã là khá cao .
Các hoán vị của Enigma được biến hóa hàng ngày, bằng cách quay 3 trục trên máy. Các trục sẽ đứng vào một tổng hợp cố định và thắt chặt trong ngày. ( Trong trong thực tiễn tổng hợp này là 3 số, tôi sẽ dùng các vần âm cho dễ diễn đạt. ) Chẳng hạn các trục được xét ở vị trí RU-AB-AT thì trong ngày hôm đó máy sẽ mã hóa một kiểu, nếu hôm sau trục để theo vị trí khác, như DO-NC-ON, máy sẽ mã hóa theo kiểu khác. Trong phim The Immitation Game, nhóm của Turing phải giải thuật từng ngày, tức là họ tìm cách đoántổ hợp trục của ngày hôm đó, có ngày tìm được, có ngày không. Nhưng Keira thì hôm nào cũng xinh .
Trong một thời hạn dài, nhóm toán học Balan đoán rất thành công xuất sắc tổng hợp này. Thành công này, trớ trêu, được tạo nên bởi sự cẩn trọng của người Đức. Các anh Đức, để tăng thêm phần khó cho đối phương, quyết định hành động là mỗi thông tin gửi đi phải được dùng một tổng hợp trục khác nhau. Tổ hợp này được gửi ở đầu đoạn văn, nhân viên cấp dưới mật mã đọc nó ra bằng tổng hợp của ngày, sau đó chỉnh máy vào tổng hợp trục mới để giải thuật, giải xong lại quay máy lại vào tổng hợp của ngày như cũ. Hiển nhiên đây là một tầng bảo mật thông tin mới .
Vấn đề ở chỗ, để cho chắc ăn, người Đức gửi tổng hợp trục mới hai lần ở đầu đoạn văn, đề phòng khi thông tin bị nhiễu ( cũng như khi để số ĐT cho ai đó trên băng ghi âm, bạn nhắc lại hai lần ). Thông điệp gửi đi sẽ trông thế này
LA-UN-HA LA-UN-HA HOM NAY THONG CHE ĐAU BUNG .
Dĩ nhiên, người Balan không nhìn thấy thông điệp này, họ chỉ bắt đươc bản mã hóa thôi .
TI-PU-CV CG-ON-DF LKJ NHU TTYDF GIO LPY BGTI
Cái mà họ biết, là 12 vần âm tiên phong là mã hóa hai lần liền của cùng một tổng hợp. Nếu các hoán vị Enigma đã dùng là p_1, p_2, p_3 … …., thì có nghĩa là p_1 ( T ) = p_7 ( c ), p_2 ( I ) = p_8 ( G ) vv. Nhờ thông tin này, và một số ít kiến thức và kỹ năng về sự quản lý và vận hành của máy, và tất yếu, một phần như mong muốn, họ tìm ra được tổng hợp của ngày, và qua đó đọc hết các trao đổi của đối phương ngày hôm đó. Đáng khâm phục hơn, khác với nhóm Turing, nhóm này không có một máy Enigma nào của quân đội Đức. ( Họ biết nguyên tắc hoạt động giải trí của máy và hoàn toàn có thể có một Enigma cũ hơn ; Enigma được dùng vào mục tiêu dân sự từ những năm 1920. )
Các sáng tạo độc đáo của nhóm Balan được Turing và đồng đội sử dụng và tăng trưởng khá nhiều. nhà nước Balan bất bình vì trong bộ phim The Immitation Game ( và nhiều tư liệu khác ), chiến công của nhóm Rejewsky chỉ được nhắc rất qua loa. ( Trong phim IG chỉ có một câu thoại nhắc đến họ. ) Balan đang có một trào lưu lobby cho việc đề cao công lao của nhóm này .
Về số lượng 2 năm và mấy triệu người, mình đoán các sử gia ngây ngất men thắng lợi cũng hơi nói quá lên một chút ít. ( Tổng số thiệt hại của Anh trong cả đại chiến là 450.000 người ; của Mỹ còn ít hơn một chút ít. ) Không nhớ có chiến dịch hay trận đánh lớn nào mà việc giải thuật qua Enigma có vai trò bản lề ? Một số nhận định và đánh giá cho thấy vai trò việc giải thuật quan trọng nhất trong việc đánh đắm một số ít lớn tàu chở nguyên vật liệu của đối phương. Rommel phải chịu thất bại và rút khỏi Bắc Phi một phần vì xe tăng hết xăng .
Còn cái máy Enigma, đúng là đồ nồi đồng cối đá của Đức, sau hơn 60 năm vẫn hoạt động giải trí một cách rất ổn, bấm đâu chạy đấy .

 

Share this:

Thích bài này:

Thích

Đang tải …

You May Also Like

More From Author

+ There are no comments

Add yours