Nghệ thuật che giấu thông điệp

• Người phụ nữ “mật mã” đầu tiên của Nam Bộ
• Giải mật tài liệu Israel và Nam Phi thử nghiệm hạt nhân năm 1979

Từ"mật mã" (cryptography) có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp, trong đó kryptós tức là "ẩn" và gráphein là "viết ra". Việc sử dụng từ "cryptography" lần đầu tiên có lẽ diễn ra trong bài diễn thuyết của Sir Thomas Browne năm 1658 có tên gọi The Garden of Cyrus: "The strange Cryptography of Gaffarel in his Starrie Booke of Heaven".

Trong suốt nhiều thế kỷ, đã có vài phương pháp được sử dụng để che giấu thông điệp, để mã hóa những thông tin nhạy cảm, những chi tiết mang tính chiến lược quan trọng.

Cây gậy mật mã là một trong những thuật toán mã hóa đầu tiên được biết tới và được mô tả trong cuốn sách "Cuộc đời các danh nhân Hy Lạp và La Mã", hay còn gọi là Tiểu sử song đôi (Las vidas paralelas) của Plutarchus, xuất bản lần đầu tiên năm 1968. Đây là một công cụ sử dụng cho một phép mã hóa chuyển vị. Nó gồm một băng giấy da quấn quanh một cây gậy hình trụ. Thông điệp được viết lên băng giấy theo hàng dọc, khi mở băng giấy ra, nó đã được mã hóa.

Người Hy Lạp cổ, đặc biệt là người Sparta, được cho là đã sử dụng gậy mật mã trong các chiến dịch quân sự. Người nhận phải sử dụng một cây gậy cùng đường kính với gậy mã hóa để giải mã thông điệp. Kiểu mã hóa này có lợi thế là nhanh và rất ít sai lầm, một yêu cầu cần thiết trên chiến trường. Tuy nhiên, nó có thể dễ dàng bị phá vỡ. Từ khi các dải giấy da gợi ý cho kiểu mã hóa này, các bản mã phải được chuyển sang một dạng khác ít gây chú ý hơn, phần nào làm giảm khả năng bị nhận diện.

Trong thời kỳ Đế chế La Mã, mật mã Caesar, còn gọi là mật mã dịch chuyển, do Julius Caesar phát triển và mở rộng. Đây là một trong những mật mã đơn giản và được biết đến nhiều nhất. Mật mã là một dạng của mật mã thay thế, trong đó mỗi ký tự trong văn bản được thay thế bằng một ký tự cách nó một đoạn trong bảng chữ cái để tạo thành bản mã. Cũng như các mật mã thay thế dùng một bảng mã khác, mật mã Caesar dễ dàng bị phá vỡ và không đáp ứng được yêu cầu an toàn thông tin trong truyền thông.

Nói riêng về mật mã Vigenère, đây là một phương pháp mã hóa văn bản bằng cách sử dụng xen kẽ một số phép mã hóa Caesar khác nhau dựa trên các chữ cái của một từ khóa. Để mã hóa, ta dùng một hình vuông Vigenère, gồm 26 hàng, mỗi hàng dịch về bên trái một bước so với hàng phía trên, tạo thành 26 bảng mã Caesar. Trong quá trình mã hóa, tùy theo từ khóa mà mỗi thời điểm ta dùng một dòng khác nhau để mã hóa văn bản.

Vào thế kỷ XI, nhà triết học người Iraq, Al-Kindi, đã đặt nền móng cho sự giải mã các thông điệp đã được mã hóa bằng phương thức phân tích tần số (frequency analysis và sau này được đổi thành cryptanalysis).

Một trong những phương pháp mã hóa cổ điển nổi tiếng nhất chính là hình vuông Polybius, hay bảng Polybius, một phát minh của nhà sử học và học giả Hy Lạp Polybius, xuất hiện từ thế kỷ II trước Công nguyên. Phương pháp này cho phép mã hóa thông điệp bằng một số ký tự ít hơn bảng chữ cái của thông điệp (thay thế mỗi từ, chữ bằng một cặp số hoặc chữ). Cụ thể, chữ A sẽ biến thành AA, B thành AB, C thành AC... Hình vuông này có thể thay đổi sự kết hợp của mỗi chữ cái 1 lần, tạo ra nhiều biến.

Vào đầu thế kỷ XX, Đại tá Fritz Nebel đã phát minh và công bố ADFGVX, dạng mở rộng của một mật mã có sớm hơn là ADFGX. ADFGVX sử dụng phương pháp chuyển vị phân đoạn kết hợp với bảng thay thế sử dụng một hình vuông Polybius. Tên của mật mã được đặt tên cho các chữ cái dùng để làm tọa độ cho bảng chữ cái: A, D, F, G, V và X. Những chữ cái này được sử dụng vì chúng rất khác nhau khi được chuyển thành mã Morse, vì vậy sẽ không gây sai sót trong quá trình truyền mã.

Đại tá Nebel thiết kế mật mã này với mong muốn xây dựng một phương pháp mã hóa đơn giản trong sử dụng nhưng vẫn bảo đảm an toàn. Quân đội Đức đã chọn phương thức này để mã hóa mọi thông tin liên lạc của họ trong suốt Thế chiến I, đặc biệt là trong các cuộc tấn công lớn năm 1918. Và người đã hóa giải ADFGVX chính là Georges Painvin.

Trong suốt bốn năm chiến tranh từ 1914 đến 1918, Georges Painvin đã giải hàng trăm mật mã của quân đội Đức, thủy quân Đức và Austria, của ngoại giao Đức… cũng như các thông tin của gián điệp Đức trên đất Pháp.

Về công việc của Painvin, người ta chỉ đưa ra một thí dụ cho công chúng biết, đó là sự kiện "Bản giải mã chiến thắng" (le Radiogramme de la Victoire), mật hiệu của quân đội Đức phát thanh ngày 1-6-1918 từ quân khu chỉ huy đến các đơn vị tiền đạo của quân Đức đóng tại khu vực Montdidier, cách Compiègne chưa tới bốn chục cây số đường bộ, và được Painvin giải vài ngày sau đó. 

Kết quả công việc này của Painvin đã đem lại thành công cho quân đội Pháp, kịp thời huy động lực lượng để đẩy lùi quân Đức trong trận chiến đấu tại khu vực Compiègne, chặn đường quân Đức tiến chiếm Paris.

Và không thể không kể đến máy Enigma, một loại máy có hệ thống đĩa quay dùng để tạo mật mã và giải mã các thông tin cơ mật. Máy Enigma đầu tiên do kỹ sư Đức Arthur Scherbius phát minh vào giai đoạn cuối của Chiến tranh thế giới thứ nhất. Enigma được cấu thành bởi ba bộ phận chính: một bàn phím để nhập bức điện, một bộ mã hóa để biến chữ cái vừa nhập thành mật mã, và một bảng gồm những bóng đèn nhấp nháy thể hiện những chữ cái được mã hóa đó. Bộ phận mã hóa gồm 3 bánh xe quay chữ có thể đổi chỗ cho nhau.

Dưới bàn phím là bảng điện chứa 6 sợi cáp. Các rotor hình thành trung tâm của một máy Enigma. Mỗi rotor là một đĩa đường kính khoảng 10 cm được làm từ cao su cứng hoặc bakelite với đồng, lò xo, các chân tiếp xúc điện sắp xếp theo một vòng tròn. Mỗi chân tiếp xúc đại diện cho bảng chữ cái, thường là 26 chữ từ A-Z. Các rotor được gắn trên một trục chính với các chân tiếp xúc vào rotor kế bên.