“Người giải mã là những nhà “giả kim thuật” về ngôn ngữ, một nhóm người bí ẩn luôn tìm cách phỏng đoán những từ ngữ có nghĩa từ những ký hiệu vô nghĩa. Lịch sử của mật mã là cuộc chiến kéo dài hàng thế kỷ giữa người lập mã và người giải mã, một cuộc chạy đua vũ khí trí tuệ có tác động rất to lớn đến tiến trình của lịch sử.”

Trước khi vào vấn đề chính thì mình muốn nói vài điều:
1. Khoa học mật mã là khoa học của sự giữ bí mật, nói chung là nó bí mật nên việc có nguồn tư liệu chính xác trong một số trường hợp là rất khó.

  1. Có thể bạn sẽ gặp hai từ là “encipher” “encode” và “encrypt”. “encipher” là cách tạo mã bằng cách thay thế chữ cái này bằng chữ cái khác, “encode” là mã hóa từ (thay thế từ bằng một ký hiệu hoặc chữ cái), còn “encrypt” thì tổng quát hơn. Nhưng trong bài này mình sẽ dùng từ “mã hóa” luôn cho dễ hiểu.
  2. Kỹ thuật giấu thư và khoa học mật mã là hai ngành hoàn toàn khác nhau, mặc dù chung một mục đích.

I. Kỹ thuật giấu thư (Steganography)

Kỹ thuật giấu thư được ghi nhận vào khoảng năm 440 TCN, khi Xerxes xây dựng thành phố tại Perspolis, kinh đô mới của vương quốc ông ta, ông nhận được nhiều cống vật từ khắp mọi nơi, chỉ trừ Athen và Sparta. Để trả thù cho sự lăng nhục này, ông bí mật tập hợp một đội quân khổng lồ để bất ngờ tấn công.

Tuy nhiên, ngay tại thành phố Susa của Ba Tư, Dermatus – một người Hy Lạp bị trục xuất nhưng vẫn còn trung thành với quê hương – đã chứng kiến và quyết định báo tin cho Sparta. Để bí mật truyền tin ra ngoài, Dermatus đã viết lên một thanh gỗ, rồi phủ lớp sáp ở ngoài. Bằng cách này thanh gỗ có thể qua mắt được bọn lính gác. Cuối cùng, Gogo – vợ của Leonidas, hoàng hậu của Sparta – đã nhận được tin và tiếp tục truyền đến những người Hy Lạp khác. Xerxes đánh mất yếu tố bất ngờ, và…

Trong cuộc chiến chống Ba Tư của Hy Lạp còn ghi nhận một trường hợp khác là Histaiaeus đã cạo trọc đầu người đưa tin và viết lên da đầu rồi đợi khi tóc mọc trở lại sẽ gửi người đưa tin đi.

Ở Trung Quốc, thư được viết trên một tấm lụa mỏng, rồi cuộn lại thành một quả cầu, phủ sáp bên ngoài, người đưa tin sẽ nuốt quả cầu đó. Cái này lấy ra chắc vui.

Thế kỷ thứ nhất SCN, Pliny the Elder đã giải thích cách chế tạo mực vô hình từ cây Thithymallus, khi viết xong thì trong suốt, chỉ cần hơ nóng là có thể đọc được.

Thế kỷ 16, một nhà khoa học Ý Giovanni Porta đã dùng hỗn hợp mực (28g phèn, 0.57 lít giấm) viết lên quả trứng đã luộc kỹ và chỉ có thể đọc được khi bóc vỏ trứng ra.
Mực vô hình có khá nhiều loại như:
– Được phát hiện bởi nhiệt: nước đường, nước chanh, sữa, cobalt chloride…
– Được phát hiện bằng phản ứng hóa học.
+ CuSO4 được phát hiện bằng NaI, Na2CO3…
+ Pb(NO3)2 được phát hiện bằng NaI
+ FeSO4 được phát hiện bằng Na2S

Ngoài ra trong chiến tranh thế giới thứ 2, mã Morse còn được giấu bằng cách đan len?

Nhìn chung, kỹ thuật giấu thư rất hữu dụng, tuy nhiên nó cũng có điểm yếu là nếu bị kiểm soát kỹ thì thư sẽ dễ dàng bị phát hiện hoặc là người có kiến thức về nó sẽ dễ dàng phát hiện được thư. Dù cho có điểm yếu như vậy, nhưng kỹ thuật giấu thư và khoa học mật mã có thể bổ sung cho nhau và làm cho thông điệp trở nên an toàn hơn nhiều

II. Ars Magna – Nghệ thuật vĩ đại

Ars magna là phép đảo chữ của Anagrams (nghệ thuật đảo chữ, một cách chơi chữ). Đây là một cách mã hóa khá hay và gây khó khăn cho người nhận. Cách này có lẽ không phải là một cách truyền tin tốt, nhưng nó là một loại “mật mã tự cho phép”, nghĩa là nếu bạn đủ thông minh để giải được thì bạn xứng đáng nhận được thông điệp

*”I am lord Voldemort.”
– Tom Marvolo Riddle*

Điểm mạnh là không có cách thức giải mã nào, chỉ dựa hoàn toàn vào việc đảo thứ tự (không có quy tắc), do đó không có chìa khóa giải mã.
Điểm yếu là chỉ dành cho việc bảo vệ bí mật của mình, không thích hợp cho việc truyền tin.

III. Mật mã chuyển vị

1. Ceasar Box

Viết vào hình vuông n x n theo chiều ngang, mã hóa theo chiều dọc

TRIE —> TTDGRHUPIOOHECNO
THOC
DUON
GPHO

Điểm mạnh: chỉ đối với người chưa biết loại mã này bao giờ.
Điểm yếu: gặp ai đã từng giải được thì coi như xong.

2. Scytale
Hình thức mã hóa này của người Sparta đã có từ thế kỷ thứ 5 TCN. Người tạo mã sử dụng một khúc gỗ có hình dạng xác định rồi quấn một dải dây da lên, sau đó viết lên theo chiều dọc khúc gỗ. Người đưa tin chỉ việc đem theo dải dây da có chữ đến với người nhận. Người nhận cũng cần có một khúc gỗ như vậy để giải mã

Điểm mạnh của mật mã chuyển vị là khả năng hoán vị có thể có tối đa n! cách
Điểm yếu của mật mã chuyển vị là việc bảo vệ chìa khóa (ví dụ khúc gỗ) hoặc phương thức mã hóa là cực kỳ quan trọng.

IV. Mật mã thay thế

1. Mật mã thay thế trong Karma Sutra
Mình ghép cặp ngẫu cho các chữ cái trong bảng chữ cái như sau

A-V, D-X, H-B, I-G, K-J, M-C, O-Q, R-L, S-N, U-E, W-F, Y-P, Z-T

Thì TRIETHOCDUONGPHO sẽ thành ZLGUZBQMXEQSIYBQ

Điểm mạnh là có rất nhiều cách mã hóa
Điểm yếu vẫn là chìa khóa giải mã (1 bản chữ cái ngẫu nhiên), khó nhớ được, do đó phải vận chuyển (ghi ra giấy…), mà vận chuyển tức là có khả năng bị phát hiện

2. Mật mã chuyển dịch ceasar

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V X Y Z W
Ví dụ dịch chuyển 1 thì sẽ có
W A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V X Y Z
Tương ứng A thay bằng W, B bằng A

(Cách mã hóa này có yếu điểm là chỉ có 26 cách mã hóa, chỉ cần thử hết 26 là chắc chắn sẽ giải được.)

Do đó người tạo mã đã thay đổi ngẫu nhiên bản chữ cái thứ 2 để làm khó người giải mã. Để giải quyết vấn đề nhớ được bản chữ cái để giải mã thì người ta đã sử dụng cụm tự mã hóa. Ví dụ mình sẽ sử dụng “triet hoc duong pho” làm cụm từ mã hóa. Trước tiên mình sẽ bỏ hết các chữ được lặp lại nên sẽ có:sm “TRIEHOCDUNGP”.
Và bản chữ cái thứ 2 sẽ là
T R I E H O C D U N G P Q S V X Y Z W A B F G J K L M

Điểm mạnh của mật mã thay thế khi cải tiến này là từ khóa dễ nhớ, đa dạng, do đó có vô số cách mã hóa.
Điểm yếu của nó, có một điểm yếu chung như các loại mật mã từ trước tới giờ là chìa khóa giải mã (từ khóa), nhưng nó đã được cải thiện là một từ hoặc cụm từ (có độ đa dạng lớn hơn, dễ bảo vệ hơn so với một khúc gỗ hay một con số)

Tất cả những loại mật mã trên đều là mật mã thay thế dùng một bản chữ cái, vá từng được mệnh danh là mật mã không thể phá nổi trong nhiều thế kỷ. Có thể nói cuộc chiến giữa những người tạo mã và nhửng người giải mã chính thức bắt đầu, và trong giai đoạn này, phần thắng đang nghiêng về những người tạo mã.

3. Các nhà phân tích Ả Rập

Dưới triều đại Abbasid, công thương nghiệp phát triển mạnh mẽ. Trong bối cảnh đó, các ngành khoa học và toán học cũng phát triển mạnh mẽ. Nhờ vào những điều kiện đó, cộng thêm sự phát triển rực rỡ của tôn giáo, nhiều nhà thần học đã bắt đầu nghiên cứu kinh Koran. Họ quan tâm đến câu cú, từ ngữ, và hơn hết là chữ cái. Họ phát hiện ra là trong tiếng Ả Rập, chữ a và chữ l xuất hiện nhiều nhất, và chữ j chỉ xuất hiện với tần suất 1/10. Sự quan sát có vẻ vô hại này lại chính là bước đột phá đầu tiên trong khoa học mật mã: phương pháp giải mã bằng phân tích tần suất.

Phương pháp này như sau, đầu tiên mình lập bản phân tích tần suất xuất hiện của các chữ cái trong tiếng Anh (nếu văn bản mật mã viết bằng tiếng Anh), rồi làm tương tự với văn bản mật mã. Thường thì trong tiếng Anh chữ, theo thứ tự thì chữ e, t, a có tần suất cao nhất. Và do đó có nhiều khả năng 3 chữ cái có tần suất cao nhất trong văn bản mật mã sẽ mã hóa cho 3 chữ này.

Ngoài ra, mình cũng nên để ý trong tiếng anh những từ có 1 chữ cái (a,i), 2 chữ cái (an, on ,in , at, or…), 3 chữ cái (the, and… là hay xuất hiện nhất). Mình có thể dựa vào đó để loại tìm ra những nguyên âm, có nguyên âm rồi thì rất dễ để giải mã.

(Điểm yếu của phương pháp này là đối với những văn bản ngắn thì có thể tần suất không chính xác. Nhưng dù sao đây cũng là một phương pháp mạnh mẽ để công phá mật mã thay thế bằng một bản chữ cái.)

Dưới đây là hai hình minh họa cho phương pháp này (đang dùng để phá mật mã chuyển dịch Ceasar)

Đến thời điểm này thì thế trận bắt đầu nghiêng về các nhà giải mã.

4. Âm mưu Babington

Âm mưu bắt đầu vào một buổi tối tháng 3 năm 1586, Babington và 6 người bạn tâm giao tập hợp tại một quán rượu và bắt đầu xây dựng lực lượng. Sau đó vài tháng, một kế hoạch táo bạo đã được vạch ra nhằm ám sát nữ hoàng Elizabeth, giải thoát Mary – nữ hoàng Scotland, kích động một cuộc nổi dậy. Tuy nhiên, có một vấn đề là phải cần sự đồng ý của Mary nhưng lại không có cách nào liên lạc với bà. Lúc đó Gifford đã gõ cửa nhà Babington đề nghị giúp đỡ. Babington đã mã hóa bức thư và nhờ Gifford gửi cho Mary. Gifford đã giấu thư trong nắp thùng bia để chuyển cho Mary (một hình thức giấu thư).

Xui xẻo thay, Gifford trông có vẻ là điệp viên của Mary, nhưng thực chất lại là điệp viên hai mang, phục vụ cho Walsingham – quan thượng thư tàn nhẫn và xảo quyệt của Elizabeth. Walsingham thành lập một trường mật mã ở London và tuyển Thomas Philippes – một nhà ngôn ngữ học và là một trong nhữn nhà giải mã giỏi nhất châu Âu. Do đó mọi lá thư trao đổi giữa Babington và Mary đều vào tay Walsingham.

Sau một thời gian, Philippes đã xác định được những ký tự Null (những ký tự không có nghĩa, được thêm vào để thay đổi tần suất, gây khó khăn cho các nhà giải mã) và gạt sang một bên, sau đó bằng phương pháp phân tích tần suất, ông đã giải được những bức thư của Babington và Mary

Ngày 17 tháng 7, Mary đã trả lời thư của Babington và chính thức ký vào bản án tử hình của mình.

Walsingham vẫn chưa thỏa mãn với điều đó, ông sai Philippes giả chữ viết và viết lại một bức thư cho Babington để lấy tên tất cả những người tham gia vào âm mưu đó.

Kết quả của việc đó là Babington và người của ông ta bị bắt và hành hình. “Tất cả họ đều bị chặt đầu, chỗ kín bị cắt, bị moi ruột (lúc họ) còn sống và nhìn thấy, và bị phanh thây”. Còn Mary thì bị hành quyết.

Sự việc trên đã cho thấy việc mã hóa không an toàn còn tệ hại hơn cả không mã hóa, và đó cũng là minh chứng cho sức mạnh và tầm quan trọng của ngành khoa học mật mã.

Đến lúc này thì các nhà giải mã đã có trong tay kinh nghiệm và phương pháp phân tích tần suất, đủ để họ giành phần thắng tuyệt đối trong thời kỳ này.

http://tiki.vn/khoa-hoc-kham-pha-mat-ma-tu-co-dien-den-luong-tu-p113073.html?ref=c316.c873.c3130.c3259.c879.c2766.c3133.c3327.c3452.c3141.c3328.c3535

Advertisements

About To Lich's Blog

THƯỢNG VÀNG - HẠ CÁM!
This entry was posted in Uncategorized. Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s