🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Mật Mã Từ Cổ Điển Đến Lượng Tử Ebooks Nhóm Zalo Mật Mã THE CODE BOOK. Tác giả Simon Singh Copyright © 1999 By Simon Singh BIỂU GHI BIÊN MỤC TRƯỚC XUẤT BẢN DO THƯ VIỆN KHTH TP.HCM THỰC HIỆN General Sciences Library Cataloging-in-Publication Data Singh, Simon Mật mã - Từ cổ điển đến lượng tử / Simon Singh; ng. d. Phạm Văn Thiều, Phạm Thu Hằng. Tái bản lần thứ 4 - T.P. Hồ Chí Minh : Trẻ, 2014. 552 tr. ; 20 cm. Nguyên bản: The Code Book 1. Mật mã. I. Phạm Văn Thiều d. II. Phạm Thu Hằng d. III. Ts. IV. Ts: The Code Book. Ebook miễn phí tại : www.Sachvui.Com Table of Contents Mật Mã M ở đ ầ u 1 Bản mật mã của Nữ hoàng Mary xứ Scotland Sự tiến hóa của thư từ bí mật Các nhà phân tích mã ả Rập Phân tích một văn bản mật mã Phục hưng ở phương Tây Âm mưu Babington 2 Le chiffre indéchiffrable[1] Từ sự lãng quên Vigenère đến Người Đeo Mặt Nạ Sắt Phòng Đen Babbage và Mật mã Vigenère Từ Cột nhắn tin đến Kho báu bí mật 3 Cơ giới hóa việc giữ bí mật Báu vật của Khoa học mật mã Sự phát triển của Máy mã - Từ Đĩa mã hóa đến máy Enigma 4 Công phá Enigma Con ngỗng không bao giờ kêu quạc quạc Đánh cắp sổ mã Các nhà giải mã vô danh 5 Rào cản ngôn ngữ Giải mã những ngôn ngữ đã biến mất và văn tự cổ Bí mật của Linear B Các âm tiết nối Một sự lạc hướng vô nghĩa 6 Alice và Bob ra công khai Thánh nhân đãi kẻ khù khờ Sự ra đời của Mật mã chìa khóa công khai Các số nguyên tố bước ra sân khấu Câu chuyện khác về Mật mã chìa khóa công khai 7 Riêng tư tốt đẹp Mã hóa trên diện rộng... hay không? Sự phục hồi của Zimmermann 8 Bước nhảy lượng tử vào tương lai Tương lai của giải mã Mật mã lượng tử Một thách thức giải mã: Mười bước tiến đến 15 ngàn đôla Các quy tắc tranh giải chính thức đối với người đăng ký ở Mỹ và Canada Bước 1: Mật mã thay thế đơn giản dùng một bảng chữ cái Bước 2: Mật mã dịch chuyển Caesar Bước 3: Mật mã dùng một bảng chữ cái kết hợp với các từ đồng âm Bước 4: Mật mã Vigenère Bước 5 Bước 6 Bước 7 Bước 8 Bước 9 Bước 10 thư ngắn: thư dài: Phụ Lục Phụ Lục A Phụ Lục B Phụ Lục C Phụ Lục D Phụ Lục E Phụ Lục F Phụ Lục G Phụ Lục H Phụ Lục I Phụ Lục J Các trang WEB tham khảo MẬT MÃ Sự thôi thúc khám phá những bí mật đã ăn sâu vào bản chất của con người; ngay cả bộ não ít tò mò nhất cũng bị kích thích trước hứa hẹn sẽ được chia sẻ những thông tin bị che giấu từ người khác. Một số người đủ may mắn tìm được một công việc mà bản thân nó đã là nhằm khám phá những điều bí ẩn, còn hầu hết chúng ta buộc phải làm thăng hoa những thôi thúc đó bằng việc ngồi giải những trò chơi ô chữ do con người nghĩ ra để giải trí mà thôi. Những câu chuyện trinh thám hay trò chơi ô chữ nhằm làm thỏa mãn cho đại đa số, còn việc giải những bản mật mã thì có lẽ chỉ dành cho một số ít người theo đuổi. John Chadwick Giải mã Linear B M Ở Đ Ầ U Trong hàng ngàn năm, vua chúa cũng như các tướng lĩnh đều dựa vào mạng lưới thông tin liên lạc hiệu quả để cai trị đất nước và chỉ huy quân đội của mình. Đồng thời, tất cả họ đều ý thức được những hậu quả của việc để lọt thông tin của mình vào tay đối phương, để lộ những bí mật quý giá cho các nước thù địch cũng như hậu quả của sự phản bội cung cấp thông tin sống còn cho các lực lượng đối kháng. Chính nỗi lo sợ bị kẻ thù xem trộm đã thúc đẩy sự ra đời và phát triển của mật mã: đó là những kỹ thuật nhằm che giấu, ngụy trang thông tin, khiến cho chỉ những người cần được nhận mới có thể đọc được. Mong muốn giữ bí mật đã khiến các quốc gia thiết lập những cơ quan mật mã, có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho thông tin liên lạc bằng việc phát minh và sử dụng những mật mã tốt nhất có thể được. Trong khi đó, những người phá mã của đối phương cũng lại cố gắng để giải mã và đánh cắp những bí mật. Người giải mã là những nhà “giả kim thuật” về ngôn ngữ, một nhóm người bí ẩn chuyên tìm cách phỏng đoán những từ ngữ có nghĩa từ những ký hiệu vô nghĩa. Lịch sử của mật mã là câu chuyện về cuộc chiến kéo dài hàng thế kỷ giữa người lập mã và người giải mã, một cuộc chạy đua vũ khí trí tuệ đã có tác động rất to lớn đến tiến trình của lịch sử. Khi viết cuốn Mật mã này, tôi có hai mục đích chính. Một là nhằm phác họa sự tiến hóa của mật mã. Từ tiến hóa dùng ở đây là hoàn toàn thích hợp vì sự phát triển của mật mã cũng có thể coi là một cuộc đấu tranh tiến hóa. Một mật mã luôn bị người phá mã tấn công. Khi người phá mã đã tìm ra một vũ khí mới để phát hiện điểm yếu của một mật mã thì mật mã đó không còn hữu dụng nữa. Khi đó, hoặc nó sẽ bị xóa sổ hoặc nó sẽ được cải tiến thành một loại mật mã mới, mạnh hơn. Đến lượt mình, mật mã mới này chỉ phát triển mạnh mẽ cho tới khi người phá mã lại xác định được điểm yếu của nó, và cứ tiếp tục mãi như vậy. Điều này cũng tương tự như tình huống đối mặt với một giống vi khuẩn gây bệnh chẳng hạn. Vi khuẩn sống, phát triển mạnh và tồn tại cho đến khi bác sĩ tìm ra chất kháng sinh làm lộ ra những điểm yếu của vi khuẩn và tiêu diệt nó. Vi khuẩn buộc phải tiến hóa và lừa lại kháng sinh, và nếu thành công thì chúng sẽ lại phát triển mạnh mẽ và tái xác lập trở lại. Vi khuẩn liên tục bị buộc phải tiến hóa để sống sót trước sự tấn công dữ dội của các loại kháng sinh mới. Cuộc chiến liên miên giữa người lập mã và người phá mã đã thúc đẩy hàng loạt những đột phá khoa học đáng kể. Người lập mật mã đã liên tục cố gắng xây dựng những loại mã mạnh hơn bao giờ hết để bảo vệ thông tin, trong khi những người phá mã cũng lại kiên trì tìm ra những phương pháp mạnh hơn nữa để phá vỡ chúng. Trong những cố gắng nhằm phá vỡ và bảo vệ thông tin bí mật, cả hai phía đã phải huy động nhiều lĩnh vực chuyên môn và công nghệ khác nhau, từ toán học cho tới ngôn ngữ học, từ lý thuyết thông tin cho đến lý thuyết lượng tử. Đổi lại, những người lập mã và phá mã cũng đã làm giàu thêm cho những lĩnh vực này và thành quả của họ đã đẩy nhanh tốc độ phát triển công nghệ, mà đáng kể nhất là trong lĩnh vực máy tính hiện đại. Lịch sử được phân đoạn theo các loại mật mã. Chúng đã quyết định kết cục của các cuộc chiến và dẫn đến cái chết của nhiều vị vua chúa và nữ hoàng. Chính vì vậy mà tôi có thể sử dụng những câu chuyện về các âm mưu chính trị và những truyền thuyết về cuộc sống và cái chết để minh họa cho những bước ngoặt quan trọng trong quá trình tiến hóa của mật mã. Lịch sử mật mã phong phú một cách kỳ lạ khiến tôi buộc phải bỏ bớt đi rất nhiều câu chuyện hấp dẫn. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm những câu chuyện hoặc những người phá mã mà bạn ưa thích, tôi xin giới thiệu với các bạn một danh sách ở phần đọc thêm, nhằm giúp cho những ai muốn tìm hiểu vấn đề này một cách chi tiết hơn. Sau khi đã bàn luận về sự tiến hóa của mật mã và những tác động của nó đến lịch sử, mục đích thứ hai của cuốn sách là nhằm chứng minh chủ đề này ngày nay còn trở nên hợp thời hơn bao giờ hết. Vì thông tin trở thành một loại hàng hóa có giá trị ngày một gia tăng và vì cuộc cách mạng về truyền thông làm thay đổi cả xã hội nên quá trình mã hóa thông tin sẽ đóng một vị trí ngày càng quan trọng trong đời sống hằng ngày của chúng ta. Ngày nay, các cuộc gọi điện thoại của chúng ta đều qua vệ tinh và các thư điện tử (e mail) đi qua nhiều máy tính khác nhau, đồng thời cả hai loại giao tiếp này đều có thể bị nghe hoặc xem trộm khá dễ dàng, do vậy có nguy cơ làm tổn hại đến những bí mật riêng tư của chúng ta. Cũng tương tự như vậy, vì ngày càng có nhiều hoạt động kinh doanh được thực hiện qua Internet, nên sự bảo mật phải được thực hiện để bảo vệ cho các công ty và khách hàng của họ. Mã hóa là cách duy nhất để bảo vệ những bí mật riêng tư của chúng ta và bảo đảm cho sự thành công của thị trường kỹ thuật số. Nghệ thuật truyền thông bí mật, hay nói cách khác là khoa học mật mã, sẽ cung cấp cả khóa lẫn chìa khóa của Thời đại Thông tin. Tuy nhiên, nhu cầu ngày một tăng của xã hội đối với khoa học mật mã lại mâu thuẫn với yêu cầu tuân thủ luật pháp và bí mật quốc gia. Trong nhiều thập kỷ, cảnh sát và các cơ quan tình báo đã sử dụng biện pháp nghe trộm để thu thập chứng cứ chống lại bọn khủng bố và các tập đoàn tội phạm có tổ chức, song sự phát triển của những mã cực mạnh ngày nay đang đe dọa sẽ làm mất đi giá trị của việc nghe trộm đó. Khi chúng ta đang bước vào thế kỷ 21, những người theo chủ nghĩa tự do cá nhân đang gây sức ép cho việc sử dụng rộng rãi mã hóa để bảo vệ bí mật cá nhân. Đấu tranh cùng với họ là các doanh nhân, những người đòi hỏi phải mã hóa mạnh để bảo vệ bí mật giao dịch trong một thế giới phát triển chóng mặt của thương mại điện tử. Trong khi đó, các lực lượng luật pháp và trật tự lại vận động chính phủ hạn chế việc sử dụng mã hóa. Câu hỏi đặt ra là, chúng ta đánh giá cao việc nào hơn - bí mật riêng tư của chúng ta hay một lực lượng cảnh sát có hiệu quả? Hay cần phải có một sự thỏa hiệp? Mặc dù mã hóa ngày nay có ảnh hưởng rất lớn đến các hoạt động dân sự, thì cũng cần lưu ý rằng mã hóa trong quân sự cũng vẫn là một lĩnh vực quan trọng. Người ta cho rằng Thế chiến thứ I là cuộc chiến tranh của các nhà hóa học, bởi vì khí mù tạt và clo lần đầu tiên được sử dụng, còn Thế chiến thứ II là chiến tranh của các nhà vật lý, vì bom nguyên tử đã được thả xuống. Tương tự, người ta cho rằng Thế chiến thứ III sẽ là cuộc chiến tranh của các nhà toán học bởi vì các nhà toán học sẽ điều khiển loại vũ khí vĩ đại tiếp theo của chiến tranh - đó là thông tin. Các nhà toán học là những người chịu trách nhiệm phát triển các loại mã mà ngày nay đang được sử dụng để bảo vệ thông tin quân sự. Không có gì đáng ngạc nhiên khi chính các nhà toán học cũng lại là những người tiên phong trong cuộc chiến phá các loại mật mã đó. Trong khi mô tả sự tiến hóa của mật mã và tác động của chúng đến lịch sử, tôi cũng tự cho phép mình đi lạc đề một chút. Chương 5 mô tả việc giải mã những văn bản cổ khác nhau, trong đó có bản Linear B và chữ viết tượng hình cổ Ai Cập. Về mặt kỹ thuật, mã hóa liên quan đến những cách truyền thông tin được thiết kế một cách cẩn trọng nhằm giữ bí mật đối với kẻ thù, trong khi đó thì những văn bản của các nền văn minh cổ đại lại hoàn toàn không có ý định viết ra để cho không ai có thể đọc được: đó chỉ đơn giản là do chúng ta đã mất khả năng diễn giải chúng mà thôi. Tuy nhiên, những kỹ năng cần thiết để khám phá ý nghĩa của những văn bản khảo cổ học cũng có quan hệ rất gần gũi với nghệ thuật giải mã. Ngay từ khi đọc cuốn Giải mã Linear B của John Chadwick mô tả quá trình đọc một văn bản cổ được tìm thấy ở Địa Trung hải, tôi đã bị cuốn hút bởi thành quả trí tuệ đáng kinh ngạc của những người đã giải mã được các văn bản của tổ tiên chúng ta, nhờ đó chúng ta mới biết được nền văn minh, tôn giáo và cuộc sống hằng ngày của họ. Đối với những người ưa chính xác, tôi xin được thứ lỗi vì tựa đề của cuốn sách. Mật mã ở đây không chỉ nói riêng về mã từ (code). Thuật ngữ “mã từ” hàm ý một dạng truyền thông bí mật rất cụ thể, một dạng mã đã lụi tàn qua nhiều thế kỷ sử dụng. Ở mã từ, một từ hay một cụm từ được thay thế bởi một từ, một con số hay một ký hiệu. Chẳng hạn, các điệp viên đều có bí danh, tức là các từ được sử dụng thay cho tên thật nhằm che giấu nhân dạng của mình. Tương tự, cụm từ Attack at dawn (Tấn công vào lúc bình minh) có thể được thay thế bằng một từ mã là Jupiter, và từ này sẽ được gửi cho người chỉ huy trận đánh như một cách gây khó khăn cho đối phương. Nếu sở chỉ huy và viên tướng ngoài mặt trận đã thống nhất về mật mã trước đó, thì nghĩa của Jupiter là rất rõ ràng đối với người nhận, nhưng sẽ chẳng có nghĩa gì với đối phương khi chặn bắt được nó. Một cách tạo mã khác là mã thay thế chữ cái (cipher), đây là một kỹ thuật thực hiện ở mức độ cơ bản hơn, bằng cách thay thế các chữ cái chứ không phải là cả một từ hoặc cụm từ. Ví dụ, mỗi chữ cái trong một cụm từ có thể được thay thế bằng chữ cái tiếp theo trong bảng chữ cái, chẳng hạn như A được thay bằng B, B bằng C, v.v... Như vậy thì Attack at dawn sẽ trở thành Buubdl bu ebxo. Mã chữ cái đóng vai trò không thể thiếu trong khoa học mã hóa và vì vậy lẽ ra tên cuốn sách này phải là Mã từ và mã chữ cái mới phải. Tuy nhiên, tôi đã bỏ qua sự quá chi li đó cho ngắn gọn hơn. Trước khi kết thúc phần giới thiệu, tôi phải lưu ý đến một vấn đề mà bất kỳ tác giả nào viết về vấn đề khoa học mật mã cũng gặp phải: đó là khoa học giữ bí mật, nhìn chung là một môn khoa học bí mật. Rất nhiều nhân vật trong cuốn sách này chưa bao giờ có được sự công nhận thành quả lúc sinh thời, vì những đóng góp đó không được công chúng biết đến rộng rãi, khi những phát minh của họ vẫn còn có giá trị quân sự hay ngoại giao. Trong khi tìm kiếm tư liệu để viết cuốn sách này, tôi đã được nói chuyện với nhiều chuyên gia thuộc Tổng hành dinh Thông tin Liên lạc của Chính phủ Anh (GCHQ), họ đã tiết lộ nhiều chi tiết về một nghiên cứu khác thường đã được thực hiện trong những năm 1970, chỉ vừa mới được loại khỏi danh mục bí mật. Chính nhờ sự công bố này mà ba trong số những nhà khoa học mật mã vĩ đại nhất trên thế giới đã có được sự công nhận mà họ xứng đáng được hưởng. Tuy nhiên, sự tiết lộ này cũng chỉ có tác dụng nhắc nhở tôi rằng vẫn có những công trình lớn lao hơn đang được xúc tiến mà trong đó không một nhà văn khoa học nào kể cả tôi ý thức được. Các tổ chức như GCHQ và Cơ quan An ninh Quốc gia Mỹ vẫn không ngừng tiến hành những nghiên cứu bí mật về khoa học mật mã, có nghĩa là những khám phá của họ vẫn bí mật và những cá nhân làm ra chúng vẫn còn vô danh. Mặc cho những vấn đề bí mật của chính phủ và những nghiên cứu còn đang được giữ kín, tôi vẫn dành chương cuối cùng trong cuốn sách này để dự đoán về tương lai của mật mã. Xét cho cùng, thì chương này là một cố gắng để xem xem liệu chúng ta có thể dự đoán ai sẽ chiến thắng trong cuộc đấu tranh tiến hóa giữa người tạo mã và người phá mã không. Liệu người lập mật mã có thiết kế được loại mã không thể phá được và thành công trong cuộc tìm kiếm cách giữ bí mật tuyệt đối của mình hay không? Hay những người phá mã sẽ chế tạo được một cỗ máy có thể giải mã bất kỳ thông tin nào? Hãy luôn nhớ rằng một số trong nhiều bộ não vĩ đại nhất hiện đang làm việc ở những phòng thí nghiệm bí mật, và họ nhận được những khoản tài trợ nghiên cứu khổng lồ, nên hiển nhiên là một vài tuyên bố của tôi trong chương cuối cũng có thể không chính xác. Chẳng hạn, tôi cho rằng các máy tính lượng tử - những máy tính có tiềm năng phá được tất cả loại mã đang dùng hiện nay - hiện vẫn đang ở trong một giai đoạn cực kỳ sơ khai, song cũng có thể có ai đó đã chế tạo được một cái rồi cũng nên. Những người duy nhất có thể chỉ ra sai lầm của tôi cũng lại chính là những người không được quyền tự do tiết lộ chúng. 1. BẢN MẬT MÃ CỦA NỮ HOÀNG MARY XỨ SCOTLAND Buổi sáng thứ bảy, ngày 15 tháng Mười năm 1586, Nữ hoàng Mary bước vào phòng xử án chật ních người tại Lâu đài Fotheringhay. Những năm tù đày và sự hành hạ của căn bệnh phong thấp đã có những ảnh hưởng nhất định nhưng trông bà vẫn rất tôn quý, điềm tĩnh và uy nghi một cách không thể phủ nhận. Được dìu bởi người thầy thuốc của mình, bà đi qua các quan tòa, các vị chức sắc và những người chứng kiến, rồi tiến đến ngai vàng được đặt ở giữa căn phòng hẹp và dài. Mary đã tưởng chiếc ngai vàng đó như là một cử chỉ tôn kính đối với bà, nhưng bà đã lầm. Ngai vàng đó tượng trưng cho Nữ hoàng Elizabeth vắng mặt, kẻ thù và cũng là người xét xử Mary. Mary đã được người ta nhã nhặn dẫn đi khỏi ngai vàng về phía đối diện của căn phòng, tới chỗ ngồi của bị cáo, một chiếc ghế bọc nhung màu đỏ thẫm. Hình 1 Nữ hoàng Mary xứ Scotland. Nữ hoàng Mary của Scotland đã bị mang ra xét xử vì mưu đồ tạo phản. Bà bị buộc tội đã âm mưu ám sát Nữ hoàng Elizabeth để cướp lấy vương miện nước Anh. Ngài Francis Walsingham, quan Thượng thư của triều đình Elizabeth, đã cho bắt những kẻ đồng phạm, lấy lời khai và đã hành quyết Nữ hoàng Mary xứ Scotland họ. Giờ đây ông ta dự định sẽ chứng minh Mary chính là chủ mưu và vì vậy bà cũng là kẻ phạm tội và cũng sẽ phải nhận án tử hình. Walsingham biết rằng trước khi có thể xử tử Mary, ông phải thuyết phục được Nữ hoàng Elizabeth về sự phạm tội của bà ta. Mặc dù Elizabeth rất khinh ghét Mary, song bà ta cũng có một số lý do để lưỡng lự trong việc xử tội chết với Mary. Thứ nhất, Mary là một Nữ hoàng của xứ Scotland và sẽ có nhiều người đặt câu hỏi liệu một tòa án Anh có thẩm quyền để xử tử một người đứng đầu một quốc gia nước ngoài hay không. Thứ hai, xử tử Mary có thể sẽ tạo ra một tiền lệ xấu - nếu nhà nước cho phép giết một Nữ hoàng thì sau này có thể những kẻ nổi loạn sẽ ít e dè hơn khi giết một người khác, ấy là Elizabeth. Thứ ba, Elizabeth và Mary là chị em họ, nên mối ràng buộc huyết thống khiến Elizabeth còn khó khăn hơn trong việc ra lệnh xử tử Mary. Tóm lại, Elizabeth sẽ chuẩn y xử tử Mary chỉ khi Walsingham có thể chứng minh được một cách chắc chắn rằng bà ta có tham gia trong âm mưu phản nghịch. Những kẻ mưu phản là một nhóm những nhà quý tộc Anh trẻ tuổi theo Thiên chúa giáo, họ dự định lật đổ Elizabeth, người theo đạo Tin lành, và để Mary, cũng theo đạo Thiên chúa, lên thay. Điều rõ ràng đối với phiên tòa là Mary đúng là thủ lĩnh của nhóm mưu phản, nhưng lại chưa có bằng chứng là bà đã chấp thuận tham gia âm mưu này. Thực tế Mary là chủ mưu. Thách thức đối với Walsingham là phải chứng minh được mối liên hệ không thể chối cãi giữa Mary và những kẻ mưu phản. Vào buổi sáng xét xử, Mary mặc một chiếc áo nhung đen sầu não, ngồi một mình trên ghế bị cáo. Trong những vụ án phản nghịch, bị cáo bị cấm không được có cố vấn và không được phép gọi nhân chứng. Tuy nhiên, cảnh ngộ của bà cũng không phải là vô vọng vì bà đã rất thận trọng đảm bảo để tất cả thư từ của bà với những kẻ mưu phản đều đã được viết bằng mật mã. Mật mã đã biến lời lẽ của bà thành dãy những ký hiệu vô nghĩa, và Mary tin rằng ngay cả khi Walsingham có bắt được những lá thư đó thì ông ta cũng chẳng hiểu được ý nghĩa của chúng. Nếu nội dung những lá thư này vẫn còn là điều bí ẩn thì chúng sẽ không thể được sử dụng làm bằng chứng chống lại bà được. Tuy nhiên, toàn bộ điều này còn tùy thuộc vào giả định rằng mật mã của bà không bị phá vỡ. Thật không may cho Mary, Walsingham không chỉ đơn thuần là một quan Thượng thư, ông ta còn là một thám tử bậc thầy của nước Anh. Ông ta đã bắt được thư từ của Mary gửi cho những kẻ mưu phản và ông biết chính xác ai là người có khả năng giải mã chúng. Thomas Phelippes là một chuyên gia hàng đầu quốc gia về việc giải mã và trong nhiều năm, ông đã giải mã được thư từ của những kẻ âm mưu chống lại Nữ hoàng Elizabeth, nhờ đó đã cung cấp những bằng chứng cần thiết để kết tội họ. Nếu ông ta có thể giải mã được những lá thư tội lỗi giữa Mary và đồng phạm thì cái chết của bà là không thể tránh khỏi. Nói cách khác, nếu mật mã của Mary đủ mạnh để che giấu được bí mật của mình thì bà sẽ có cơ may sống sót. Đây không phải là lần đầu tiên mạng sống của một người phụ thuộc vào sức mạnh của một mật mã. Sự tiến hóa của thư từ bí mật Một số bản chữ viết bí mật đầu tiên có từ thời Herodotus, mà theo nhà triết học và chính khách La mã Cicero, thì ông là “cha đẻ của lịch sử”. Trong cuốn Lịch sử, Herodotus đã ghi lại theo niên đại những xung đột giữa Hy Lạp và Ba Tư ở thế kỷ thứ 5 trước công nguyên (CN), mà ông coi như là sự đối nghịch giữa tự do và nô lệ, giữa nền độc lập của nhà nước Hy Lạp và sự áp bức của người Ba Tư. Theo Herodotus, chính nghệ thuật viết thư bí mật đã cứu người Hy Lạp thoát khỏi sự thống trị của Xerxes, Vua của các vị Vua, tên bạo chúa của người Ba Tư. Mối cừu hận kéo dài giữa Hy Lạp và Ba Tư đi đến hồi kết ngay sau khi Xerxes bắt đầu xây dựng một thành phố tại Perspolis, kinh đô mới của vương quốc ông ta. Những cống vật và quà tặng được gửi đến từ khắp mọi miền của vương quốc và những nước láng giềng, ngoại trừ Athens và Sparta. Quyết định báo thù cho sự lăng nhục này, Xerxes bắt đầu huy động lực lượng, và tuyên bố rằng “chúng ta sẽ mở rộng đế chế Ba Tư đến nơi mà biên giới của nó là bầu trời riêng của Chúa, mặt trời sẽ không bao giờ chiếu sáng trên bất kỳ miền đất nào nằm ngoài biên giới của Ba Tư”. Ông đã dành 5 năm sau đó để tập hợp một cách bí mật đội quân chiến đấu lớn nhất trong lịch sử, và sau đó, năm 480 trước CN, ông đã sẵn sàng tung ra một cuộc tấn công bất ngờ. Tuy nhiên, việc xây dựng quân đội Ba Tư đã bị Demaratus, một người Hy Lạp bị trục xuất khỏi quê hương và đang sinh sống tại thành phố Susa của người Ba Tư, chứng kiến. Mặc dù bị trục xuất song ông vẫn trung thành với đất nước Hy Lạp, ông đã quyết định gửi thư báo cho người Sparta biết về kế hoạch tấn công của Xerxes. Khó khăn là ở chỗ làm thế nào để gửi thư đi mà không bị lính gác Ba Tư chặn bắt. Herodotus viết: Vì sự nguy hiểm bị phát hiện là rất lớn, nên chỉ có một cách mà theo ông có thể làm cho bức thư lọt qua được, đó là cạo lớp sáp bên ngoài hai thanh gỗ dầy, viết trên gỗ những gì Xerxes dự định làm, rồi phủ một lớp sáp ra ngoài. Bằng cách này, những thanh gỗ, trông rõ ràng là sạch trơn, sẽ không gặp phải khó khăn gì với bọn lính gác trên suốt đường đi. Khi thông báo đến nơi, không ai đoán ra điều bí mật, cho đến khi, theo tôi hiểu, con gái của Cleomenes là Gogo, vợ của Lenoidas, đã đoán được và nói với những người khác rằng nếu cạo lớp sáp đi, họ sẽ thấy những gì viết trên gỗ phía bên dưới. Và người ta đã làm như vậy; bức thông báo lộ ra, được đọc và sau đó được chuyển tới những người Hy Lạp khác. Nhờ có sự báo trước, những người Hy Lạp đến lúc đó còn chưa phòng bị gì, giờ bắt đầu hối hả tự vũ trang. Lợi nhuận từ những mỏ bạc thuộc sở hữu của nhà nước, thường vẫn đem chia cho dân chúng thì nay được chuyển hết cho quân đội để chế tạo hai trăm tàu chiến. Xerxes đã đánh mất yếu tố sống còn là sự bất ngờ và, ngày 23 tháng Chín năm 480 trước CN, khi tàu chiến của Ba Tư tiến vào Vịnh Salamis gần Athens, thì người Hy Lạp đã sẵn sàng chống trả. Mặc dù Xerxes tin rằng ông ta đã bao vây hải quân của Hy Lạp, song người Hy Lạp đã khôn ngoan nhử cho tàu Ba Tư vào trong vịnh. Người Hy Lạp biết rằng tàu của họ, nhỏ hơn và ít hơn về số lượng, sẽ bị đập tan ngoài biển rộng, nhưng họ tin rằng bên trong ranh giới của vịnh, họ có thể thắng thế nhờ khôn ngoan hơn người Ba Tư. Vì gió đổi hướng, người Ba Tư nhận thấy họ đang bị đẩy vào vịnh và bị buộc phải chiến đấu theo những điều kiện của người Hy Lạp. Công chúa Ba Tư là Artemisia bị bao vây từ ba phía và cố gắng quay đầu ra biển nhưng lại đâm sầm vào một chiếc tàu của phía mình. Thế là cơn hoảng loạn bắt đầu. Càng lúc càng nhiều tàu Ba Tư đâm vào nhau và đúng lúc đó, người Hy Lạp tung ra một cuộc tấn công dữ dội, quyết liệt. Chỉ trong vòng một ngày, đội quân hùng hậu của Ba Tư đã bị hạ nhục. Cách thức truyền tin bí mật của Demaratus chỉ dựa trên thủ thuật che giấu thư tín một cách đơn giản. Herodotus cũng ghi lại một trường hợp khác, trong đó việc che giấu đủ hiệu quả để đảm bảo cho việc chuyển tin được an toàn. Ông đã chép lại câu chuyện về Histaiaeus, người muốn bày tỏ sự ủng hộ Aristagoras xứ Miletus nổi dậy chống lại vua Ba Tư. Để chuyển những chỉ dẫn của mình đi một cách an toàn, Histaiaeus đã cạo tóc trên đầu người đưa tin, viết lên trên da đầu ông ta rồi chờ cho đến khi tóc mọc trở lại. Đây rõ ràng là một thời kỳ lịch sử còn chấp nhận sự thiếu khẩn trương ở một mức độ nhất định. Người đưa tin tất nhiên không mang trên mình thứ gì dễ gây nghi ngờ, có thể đi lại mà không bị phiền toái gì. Khi đến nơi, ông ta lại cạo tóc của mình đi và chỉ cho người nhận những gì ghi trên đó. Truyền tin bí mật dùng cách che giấu sự hiện hữu của thư tín được gọi là kỹ thuật giấu thư (steganography - có xuất xứ từ chữ steganos trong tiếng Hy Lạp, có nghĩa là “che đậy” và graphein, có nghĩa là “viết”). Trong hai ngàn năm kể từ thời Herodotus, nhiều dạng giấu thư đã được sử dụng trên khắp thế giới. Chẳng hạn, người Trung Quốc cổ đại đã viết thư trên một tấm lụa mỏng, sau đó được cuộn thành một quả cầu nhỏ xíu, rồi phủ sáp bên ngoài. Người đưa thư sẽ nuốt quả cầu sáp đó. Ở thế kỷ 16, nhà khoa học người Italia Giovanni Porta đã mô tả cách thức giấu thư trong một quả trứng đã luộc kỹ bằng cách chế tạo ra một loại mực từ hỗn hợp gồm 28g phèn và khoảng 0,57 lít dấm và sau đó sử dụng nó để viết trên vỏ trứng. Dung dịch thấm vào trong vỏ trứng và in bức thư lên trên bề mặt của lòng trắng trứng đã đặc lại, nó chỉ có thể đọc được sau khi bóc vỏ trứng. Giấu thư cũng bao gồm cả thủ pháp viết bằng mực không nhìn thấy được. Ngay từ thế kỷ 1 sau CN, Pliny the Elder đã giải thích cách thức chế tạo “mực” vô hình làm từ cây thithymallus như thế nào. Mặc dù vẫn còn trong suốt sau khi mực khô đi, song chỉ cần hơ nóng làm cháy mực là nó sẽ đổi sang màu nâu. Rất nhiều chất lỏng hữu cơ khác cũng có tác dụng tương tự vì chúng giàu carbon và vì vậy dễ cháy. Thực tế, khi hết loại mực vô hình được chế tạo công nghiệp, nhiều điệp viên hiện đại cũng đã biết ứng phó bằng cách dùng nước tiểu của chính mình! Tuổi thọ của phương pháp giấu thư chứng tỏ rằng nó thực sự mang lại một chút an toàn, song lại có một điểm yếu rất cơ bản. Nếu người đưa tin bị khám xét gắt gao và thư tín bị phát hiện thì nội dung thông tin sẽ bị lộ ngay lập tức. Việc chặn được thông tin sẽ tức thì làm nguy hại đến sự an toàn. Một người lính gác mẫn cán khám xét bất kỳ ai đi qua biên giới, cạo bất kỳ thanh phủ sáp ong nào, hơ nóng những mẩu giấy trắng trơn, bóc vỏ trứng luộc, cạo tóc trên đầu, v.v... thì nhất định sẽ có cơ hội phát hiện được thư tín bị che giấu. Chính vì vậy, song song với việc phát triển kỹ thuật giấu thư, thì vẫn có sự tiến hóa của khoa học mật mã (cryptography - xuất xứ từ chữ kryptos, có nghĩa là “giấu kín”). Mục đích của mật mã không phải là che giấu sự tồn tại của thư tín mà là che giấu nội dung của nó, quá trình này được gọi là mã hóa. Để làm cho một bức thư trở nên không thể hiểu được, người ta mã hóa nó theo một thủ tục cụ thể đã được thỏa thuận trước giữa người gửi và người nhận. Như vậy, người nhận chỉ cần làm ngược lại thủ tục mã hóa là bức thư trở nên hiểu được. Lợi thế của việc mã hóa là nếu kẻ thù có chặn lấy được bức thư thì cũng không thể đọc được. Không biết thủ tục mã hóa, đối phương sẽ khó khăn, nếu không muốn nói là không thể, khôi phục trở lại bức thư gốc từ bức thư đã bị mã hóa. Tuy kỹ thuật giấu thư và khoa học mật mã là độc lập, song có thể sử dụng đồng thời việc mã hóa và giấu thư để đảm bảo an toàn tối đa. Chẳng hạn, vi ảnh là một dạng của kỹ thuật giấu thư đã được sử dụng phổ biến trong Thế chiến thứ II. Các điệp viên của Đức ở Mỹ Latin đã chụp thu nhỏ một trang giấy thành một chấm có đường kính nhỏ hơn 1mm, rồi sau đó giấu chấm cực nhỏ này trên dấu chấm câu của một bức thư bề ngoài vô thưởng vô phạt. Vi ảnh đầu tiên bị FBI phát hiện vào năm 1941, nhờ một lời cảnh báo rằng người Mỹ cần phải tìm cho được một chấm nhỏ sáng mờ trên bề mặt của bức thư, đấy chính là dấu hiệu có giấu phim vi ảnh. Từ đó, người Mỹ đã đọc được nội dung của hầu hết các tấm vi ảnh bắt được trừ phi các điệp viên Đức thận trọng hơn đã tăng cường biện pháp an ninh bằng cách mã hóa thư của mình trước khi thu nhỏ lại. Trong những trường hợp có sự kết hợp giữa khoa học mật mã và kỹ thuật giấu thư như vậy, người Mỹ đôi khi cũng có thể chặn và phong tỏa liên lạc nhưng không thu được thêm thông tin mới nào về hoạt động gián điệp của Đức. Là một trong hai nhánh của thông tin liên lạc bí mật, song khoa học mật mã mạnh hơn là nhờ khả năng bảo vệ thông tin không cho rơi vào tay đối phương. Bản thân mật mã có thể được chia ra làm hai nhánh, được gọi là chuyển vị và thay thế. Ở chuyển vị, các chữ cái trong thư được sắp xếp lại một cách đơn giản, tạo nên một phép đảo chữ một cách hiệu quả. Với những lá thư ngắn, chẳng hạn như chỉ gồm một từ duy nhất, thì phương pháp này không mấy an toàn, bởi vì với một số ít chữ cái thì chỉ có một số giới hạn cách sắp xếp. Chẳng hạn ba chữ cái có thể được sắp xếp lại theo 6 cách khác nhau, ví dụ: cow, cwo, ocw, owc, wco, woc. Tuy nhiên, khi số lượng chữ cái dần tăng lên thì số cách sắp xếp khả dĩ cũng tăng lên cực nhanh khiến cho không thể mò ngược trở lại thư gốc trừ phi đã biết trước chính xác quy trình mã hóa. Đối với câu: For example, consider this short sentence (Ví dụ, hãy xét câu ngắn này), nó bao gồm 35 chữ cái và vì vậy có hơn 50.000.000.000.000.000.000.000. 000.000.000 cách sắp xếp khác nhau. Nếu một người có thể kiểm tra một cách sắp xếp trong vòng 1 giây và tất cả mọi người trên Trái đất làm việc cả đêm lẫn ngày thì phải mất một khoảng thời gian lớn gấp hàng ngàn lần tuổi của vũ trụ mới kiểm tra hết tất cả các cách sắp xếp đó. Một sự chuyển vị ngẫu nhiên các chữ cái dường như mang lại một mức độ an toàn cao hơn, vì khi bắt được, đối phương cũng khó giải mã nổi, thậm chí ngay cả một câu ngắn. Nhưng nó cũng có một điểm yếu. Chuyển vị tạo ra một phép đảo chữ khó một cách đáng kinh ngạc, và nếu các chữ cái nhảy lộn xộn ngẫu nhiên không có lý do hay theo một chu kỳ nào cả thì việc giải mã nó là không thể thực hiện được cho cả người nhận đã định lẫn kẻ thù. Để việc chuyển vị có hiệu quả, việc sắp xếp các chữ cái cần phải theo một hệ thống không phức tạp lắm, được thống nhất trước giữa người nhận và người gửi, nhưng giữ bí mật đối với kẻ thù. Chẳng hạn, học sinh ở trường đôi khi gửi thư cho nhau sử dụng cách chuyển vị theo kiểu “hàng rào”, trong đó, các chữ cái được viết luân phiên ở hàng trên và hàng dưới. Sau đó, câu tạo bởi các chữ cái ở hàng dưới được ghép vào sau câu tạo bởi các chữ cái ở hàng trên tạo thành một bức thư mã hóa hoàn chỉnh. Ví dụ: (Bí mật của mi là tù nhân của mi; nếu mi thả nó ra,mi sẽ là tù nhân cho nó) Người nhận có thể khôi phục lại bức thư bằng cách làm ngược lại quá trình trên một cách rất đơn giản. Có rất nhiều dạng chuyển vị có tính hệ thống, trong đó có cả mã hóa kiểu hàng rào ba dòng, nghĩa là bức thư được viết trên ba dòng chữ chứ không phải hai dòng như ở trên. Ngoài ra, người ta cũng có thể đổi chỗ mỗi cặp hai chữ cái, chẳng hạn như hai chữ cái đầu tiên đổi chỗ cho nhau, chữ cái thứ ba và thứ tư đổi chỗ cho nhau, v.v... Một dạng chuyển vị khác đã từng là một công cụ mã hóa sơ khai nhất trong quân đội, đó là khúc gỗ bí mật (scytale) của người Sparta, có từ thế kỷ thứ 5 trước CN. Scytale là một khúc gỗ có hình dạng và kích thước xác định được quấn quanh bằng một dải da như ở Hình 2. Người gửi viết thư theo chiều dài của khúc gỗ rồi sau đó bóc dải da ra, lúc này dải dây da chỉ mang trên nó một dãy những chữ cái vô nghĩa. Bức thư đã được mã hóa. Người mang tin sẽ chỉ mang dải dây da và, như một dạng của kỹ thuật giấu thư, người đó đôi khi có thể sử dụng nó như một cái thắt lưng với các chữ cái được giấu ở mặt sau. Để khôi phục lại bức thư, người nhận chỉ đơn giản quấn dây da đó quanh một cái scytale khác với kích thước giống như scytale của người gửi. Vào năm 404 trước CN, Lysander (người Sparta) gặp một người đưa thư, bị đánh đập và người bê bết máu, đó là người duy nhất trong số năm người còn sống sót trong cuộc hành trình đầy gian khổ trở về từ Ba Tư. Người đưa thư này đã đưa thắt lưng của mình cho Lysander, ông đã quấn nó quanh scytale của mình và biết được rằng Pharnabazus, vua xứ Ba Tư, đang có kế hoạch tấn công ông. Nhờ có scytale, Lysander đã kịp chuẩn bị và đẩy lùi được cuộc tấn công đó. Ngoài chuyển vị, một cách mã hóa khác là thay thế. Một trong những mô tả đầu tiên về mã hóa sử dụng phương pháp thay thế xuất hiện trong Kāma Sūtra, một bản viết tay ở thế kỷ 4 sau CN của nhà thông thái Bàlamôn tên là Vātsyāyana, dựa trên những Hình 2. Khi được dỡ ra từ cây scytale của người gửi, dải da có vẻ như mang một dãy những chữ cái ngẫu nhiên: S, T, S, F,... Chỉ khi quấn lại dải da quanh một cây scytale khác, có đường kính tương ứng, bức thư mới được xuất hiện trở lại. bản thảo có từ thế kỷ 4 trước CN. Kāma-Sūtra khuyên phụ nữ nên học sáu mươi tư nghệ thuật, như nấu ăn, may vá, massage, và làm nước hoa... Danh sách trên cũng bao gồm một số môn nghệ thuật ít rõ ràng hơn, như gọi hồn, chơi cờ, đóng sách và thợ mộc... Môn thứ bốn mươi lăm trong danh sách là mlecchitavikalpā, nghệ thuật viết thư bí mật, nhằm giúp người phụ nữ che giấu những quan hệ bất chính của mình. Một trong những kỹ thuật được giới thiệu là tạo những cặp chữ cái trong bảng chữ cái một cách ngẫu nhiên, rồi sau đó mỗi chữ cái trong thư sẽ được thay thế bằng chữ cùng cặp với nó. Nếu chúng ta áp dụng nguyên tắc này cho bảng chữ cái La Mã, chúng ta có thể tạo các cặp chữ cái như sau: Như vậy, thay vì viết meet at midnight (gặp nhau lúc nửa đêm), người gửi thư sẽ viết CUUZ VZ CGXSGIBZ. Cách viết thư bí mật này được gọi là mã thay thế, vì mỗi chữ cái trong văn bản thường được thay bằng một chữ cái khác, như vậy đây là một cách bổ sung cho mã chuyển vị. Trong mã chuyển vị mỗi chữ cái vẫn giữ nguyên dạng, chỉ thay đổi vị trí, còn trong mã thay thế thì các chữ cái chỉ thay đổi dạng (thành chữ cái khác), còn vị trí thì vẫn giữ nguyên. Văn bản sử dụng mật mã thay thế đầu tiên cho mục đích quân sự xuất hiện trong cuốn Chiến tranh xứ Gaul của Julius Caesar. Caesar mô tả cách ông đã gửi thư cho Cicero, người bị vây hãm và đang ngấp nghé đầu hàng như thế nào. Đó là thay các chữ cái La Mã bằng các chữ cái Hy Lạp, khiến cho kẻ thù không thể hiểu nổi. Caesar đã mô tả việc gửi thư đầy kịch tính đó như sau: Người đưa thư được chỉ thị rằng, nếu anh ta không tiến tới gần được thì hãy phóng ngọn lao, với lá thư đã được buộc chặt vào sợi dây da, vào bên trong hào quanh trại. Lo sợ gặp nguy hiểm, gã người Gaul đã phóng ngọn lao như đã được chỉ dẫn. Tình cờ, ngọn giáo cắm sâu bên trong tháp nên trong hai ngày không ai nhìn thấy nó; đến ngày thứ ba một tên lính trông thấy, bèn lấy xuống và đưa nó cho Cicero. Ông ta đọc nó và sau đó đọc lại trước buổi duyệt quân, mang lại niềm phấn chấn lớn cho cả đội quân. Caesar sử dụng mật mã thường xuyên đến nỗi Valerius Probus đã viết hẳn một chuyên luận về mật mã của ông nhưng không may là đã không còn giữ được đến ngày nay. Tuy nhiên, nhờ có cuốn Cuộc đời của Caesar LVI do Suetonius viết vào thế kỷ thứ 2 sau CN, chúng ta đã có được một sự mô tả chi tiết về một trong những dạng mật mã thay thế đã từng được Julius Caesar sử dụng. Ông đã thay thế một cách đơn giản từng chữ cái trong thư bằng một chữ cái cách đó ba vị trí trong bảng chữ cái. Các nhà mật mã học thường tư duy thông qua bảng chữ cái thường (plain alphabet), tức là bảng chữ cái để viết nên bức thư gốc và bảng chữ cái mật mã (cipher alphabet), tức là những chữ cái được thay thế cho những chữ cái thường. Khi bảng chữ cái thường được đặt bên trên bảng chữ cái mật mã, như Hình 3, thì thấy rõ là bảng chữ cái mật mã đã bị dịch đi ba vị trí, và vì vậy dạng thay thế này được gọi là mật mã dịch chuyển Caesar, hay đơn giản là mã Caesar. Mã chữ cái là bất kỳ loại mật mã thay thế nào mà trong đó, mỗi chữ cái được thay bằng một chữ cái hoặc một ký hiệu khác. (đã tới, đã thấy, đã thắng) Văn bản mật mã Y H Q L ,Y L G L ,Y L F L Hình 3. Mã Caesar áp dụng cho một bức thư ngắn. Mã Caesar dựa trên một bảng chữ cái mật mã, trong đó mỗi chữ cái dịch đi một số vị trí nhất định (trong trường hợp này là ba) so với bảng chữ cái thường. Quy ước trong mật mã học là viết bảng chữ cái thường bằng chữ thường còn bảng chữ cái mật mã viết bằng chữ in hoa. Tương tự, bức thư gốc, hay văn bản thường, được viết thường còn văn bản mật mã được viết bằng chữ in hoa. Mặc dù Suetonius chỉ nói đến sự dịch chuyển ba vị trí của Caesar, song rõ ràng là bằng cách sử dụng sự dịch chuyển bất kỳ từ 1 đến 25 vị trí, ta có thể tạo ra 25 loại mật mã khác nhau. Thực ra, nếu chúng ta không hạn chế chỉ dịch bảng chữ cái, mà cho phép bảng chữ cái mật mã là sự sắp xếp lại bất kỳ nào của bảng chữ cái thường thì chúng ta có thể tạo ra một số lượng mật mã cực kỳ lớn. Có khoảng trên 400.000.000.000.000.000.000.000.000 cách sắp xếp như vậy và đó cũng chính là số loại mật mã khác nhau. Mỗi loại mật mã có thể được xem xét thông qua phương pháp mã hóa tổng quát, được gọi là thuật toán, và một chìa khóa mã, xác định những chi tiết chính xác của một quá trình mã hóa cụ thể. Ở đây, thuật toán bao gồm cả việc thay thế một chữ cái trong bảng chữ cái thường bằng một chữ cái trong bảng chữ cái mật mã, và bảng chữ cái mật mã được phép bao gồm bất kỳ sự sắp xếp lại nào của bảng chữ cái thường. Chìa khóa mã xác định bảng chữ cái mật mã chính xác để sử dụng cho một thao tác mã hóa cụ thể. Mối quan hệ giữa thuật toán và chìa khóa mã được minh họa ở Hình 4.. Đối phương khi xem xét một bức thư mật mã chặn được có thể ngờ ngợ về thuật toán, song không biết chìa khóa mã chính xác. Ví dụ, họ có thể sẽ ngờ rằng mỗi chữ cái trong văn bản thường được thay thế bằng một chữ cái khác theo một bảng chữ cái mật mã nào đó, song họ không biết chắc chắn bảng chữ cái mật mã đã được sử dụng là như thế nào. Nếu bảng chữ cái mật mã cùng chìa khóa mã được giữ bí mật một cách nghiêm ngặt giữa người gửi và người nhận thì kẻ thù không thể giải mã được bức thư mà họ chặn bắt được. Ngược với thuật toán, chìa khóa mã có ý nghĩa là một nguyên tắc bền vững của mật mã học. Điều này đã được nhà ngôn ngữ học người Đức, Auguste Kerchhoffs phát biểu một cách dứt khoát vào năm 1883 trong cuốn La cryptographie militare (Mật mã quân sự): “Nguyên tắc Kerchhoffs: sự an toàn của một hệ thống mã hóa không phải phụ thuộc vào việc giữ bí mật thuật toán mã hóa. Độ an toàn chỉ phụ thuộc vào việc giữ bí mật chìa khóa mã”. Hình 4. Để mã hóa một bức thư thường, người gửi chuyển nó qua một thuật toán mã hóa. Thuật toán là một hệ thống mã hóa chung, và cần phải được xác định một cách chính xác bằng việc lựa chọn một chìa khóa mã. Áp dụng cả chìa khóa mã và thuật toán cho một văn bản thường, ta sẽ tạo được một bức thư mật mã, hay văn bản mật mã. Văn bản mật mã có thể bị đối phương chặn bắt được khi nó đang trên đường chuyển đến cho người nhận, song họ không thể giải mã được bức thư. Tuy nhiên, người nhận, người biết cả chìa khóa mã và thuật toán đã được người gửi sử dụng, nên có thể chuyển văn bản mật mã trở lại thành văn bản thường. Để giữ bí mật chìa khóa mã, một hệ thống mật mã an toàn phải có một số lượng chìa khóa mã tiềm tàng lớn. Chẳng hạn, nếu người gửi sử dụng mã dịch chuyển Caesar để mã hóa văn bản, thì sự mã hóa đó tương đối yếu vì chỉ có 25 chìa khóa mã tiềm tàng. Đứng ở góc độ kẻ thù, nếu họ bắt được thư và nghi ngờ thuật toán sử dụng là mã Caesar thì họ chỉ phải kiểm tra 25 khả năng. Tuy nhiên, nếu người gửi sử dụng thuật toán thay thế tổng quát hơn, cho phép bảng chữ cái mật mã là một sự sắp xếp bất kỳ của bảng chữ cái thường, thì sẽ có 400.000.000.000. 000.000.000.000.000 chìa khóa mã tiềm tàng để lựa chọn. Một trong số đó được thể hiện ở Hình 5. Ở góc độ kẻ thù, nếu bức thư bị chặn được và thuật toán cũng đã được biết thì vẫn còn một nhiệm vụ khủng khiếp nữa đó là kiểm tra tất cả các chìa khóa mã khả dĩ. Nếu một điệp viên đối phương mỗi giây đồng hồ có thể kiểm tra được một trong số 400.000.000.000.000.000. 000.000.000 khả năng thì sẽ phải mất một khoảng thời gian lớn gấp 1 tỉ lần tuổi của vũ trụ mới kiểm tra được hết tất cả và giải mã được bức thư. Hình 5. Một ví dụ về thuật toán thay thế tổng quát, trong đó mỗi chữ cái trong văn bản thường được thay thế bằng một chữ cái khác theo một chìa khóa mã. Chìa khóa mã được xác định bởi bảng chữ cái mật mã, có thể là một sự sắp xếp lại bất kỳ nào của bảng chữ cái thường. Nét đẹp của dạng mật mã này là nó rất dễ thực hiện, song lại cho độ an toàn cao. Người gửi dễ dàng xác định chìa khóa mã, đơn giản chỉ bằng cách nêu ra trật tự của 26 chữ cái trong bảng chữ cái mật mã được sắp xếp lại từ bảng chữ cái thường, và do vậy kẻ thù hoàn toàn không thể kiểm tra được tất cả các chìa khóa mã khả dĩ bằng cái gọi là sự tấn công hùng hục được. Sự đơn giản của chìa khóa mã là rất quan trọng, vì người gửi và người nhận phải cho nhau biết về chìa khóa mã, và chìa khóa mã càng đơn giản thì càng ít có khả năng hiểu nhầm. Trong thực tế, một chìa khóa mã đơn giản hơn vẫn có thể có được nếu người gửi sẵn sàng chấp nhận giảm bớt đi đôi chút số chìa khóa mã khả dĩ. Thay vì sắp xếp lại một cách ngẫu nhiên bảng chữ cái thường để tạo ra bảng chữ cái mật mã, người gửi có thể lựa chọn một từ khóa mã hoặc cụm từ khóa mã. Chẳng hạn, để sử dụng JULIUS CAESAR làm một cụm từ khóa mã, hãy bắt đầu bằng việc bỏ đi các dấu cách và các chữ cái trùng nhau (JULISCAER), sau đó sử dụng nó làm thành các chữ cái đầu trong bảng chữ cái mật mã. Phần còn lại của bảng chữ cái mật mã chỉ gồm các chữ cái còn lại trong bảng chữ cái thường, theo đúng trật tự của chúng, bắt đầu từ chữ cái tiếp ngay sau chữ cái cuối cùng trong cụm từ khóa mã. Do đó, bảng chữ cái mật mã bây giờ có dạng sau: Bảng chữ cái thường a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z Bảng chữ cái mật mã J U L I S C A E R T V W X Y Z B D F G H K M N O P Q Lợi thế của việc thiết lập một bảng chữ cái mật mã theo phương pháp này là từ khóa mã hay cụm từ khóa mã rất dễ nhớ và bảng chữ cái mật mã cũng vậy. Điều này rất quan trọng vì nếu người gửi phải ghi bảng chữ cái lên một mẩu giấy thì kẻ thù có thể bắt được mẩu giấy đó, khám phá ra chìa khóa mã và nhờ nó đọc được bất kỳ thông tin nào. Tuy nhiên, nếu chìa khóa mã được ghi trong đầu thì sẽ ít khả năng bị rơi vào tay kẻ thù. Tất nhiên, số lượng các bảng chữ cái mật mã được tạo bởi cụm từ khóa mã là ít hơn số lượng các bảng chữ cái mật mã được tạo ra mà không hề có một sự hạn chế nào, song vẫn còn khá lớn và kẻ thù không thể thử tất cả các cụm từ khóa mã để giải mã bức thư được. Chính tính đơn giản và vững chắc khó phá vỡ này của mã thay thế đã khiến cho nó có vị trí thống trị trong nghệ thuật thư tín bí mật trong suốt thiên niên kỷ thứ nhất sau CN. Những người tạo mật mã có nhiệm vụ phát triển một hệ thống bảo đảm cho thông tin liên lạc được an toàn, do vậy họ không có nhu cầu phải phát triển tiếp, nếu không thấy cần thiết. Gánh nặng bây giờ đè lên vai những người phá mã, họ có nhiệm vụ phải phá cho được mã thay thế. Liệu có cách nào cho đối phương đọc được một bức thư mã hóa như thế hay không? Rất nhiều học giả cổ đại cho rằng mã thay thế là không thể phá nổi, bởi một số lượng khổng lồ các chìa khóa mã tiềm năng, và trong nhiều thế kỷ, điều này dường như là sự thật. Tuy nhiên, các nhà giải mã cuối cùng cũng đã tìm ra một phương pháp nhanh gọn cho quá trình tìm kiếm tất cả các chìa khóa mã khả dĩ một cách triệt để. Thay vì phải mất hàng tỉ năm mới phá nổi một mật mã thì với phương pháp này chỉ tính bằng phút. Khám phá này được thực hiện ở phương Đông và đòi hỏi một sự kết hợp tuyệt diệu những đóng góp của ngôn ngữ học, thống kê học và tôn giáo. Các nhà phân tích mã ả Rập Ở tuổi 40, Muhammad bắt đầu thường xuyên lui tới một cái hang nằm cô độc trên núi Hira, ngay bên ngoài thánh địa Mecca. Đó là một nơi ẩn cư, một chỗ để cầu nguyện, suy tư và chiêm nghiệm. Vào khoảng năm 610 sau CN, trong một lần đang chìm đắm trong suy tư, ông đã được tổng lãnh thiên thần Gabriel viếng thăm và tuyên bố Muhammad được phong là nhà tiên tri của Chúa. Đây là sự kiện đầu tiên trong hàng loạt những mặc khải tiếp diễn sau này cho đến khi Muhammad qua đời vào khoảng 20 năm sau đó. Những mặc khải này được nhiều người ghi chép lại trong suốt cuộc đời của Nhà tiên tri, song rất rời rạc, và được để lại cho Abū Bakr, vị vua Hồi giáo (caliph) đầu tiên, người đã tập hợp chúng lại thành một văn bản. Công việc này tiếp tục được thực hiện bởi Umar, vị vua thứ hai, và cô con gái Hafsa của ông ta và cuối cùng được Uthmān, vị vua thứ ba, hoàn tất. Mỗi một mặc khải này đều đã trở thành một chương trong 114 chương của Kinh Koran. Các vị vua cầm quyền đều có trách nhiệm thực hiện công việc của Nhà tiên tri, gìn giữ những lời giáo huấn của ông và truyền bá lời ông nói. Trong khoảng thời gian từ lúc Abū Bakr lên làm vua năm 632 cho đến khi vị vua thứ tư là Ali qua đời vào năm 661, đạo Hồi đã được truyền bá rộng rãi tới mức một nửa thế giới nằm dưới sự cai trị của người Hồi giáo. Vào năm 750, sau một thế kỷ củng cố vững chắc, sự khởi đầu của triều đại Abbasid đã báo hiệu một thời đại hoàng kim của nền văn minh Hồi giáo. Nghệ thuật và khoa học cùng song hành phát triển rực rỡ. Các nghệ nhân Hồi giáo đã để lại cho chúng ta những bức tranh tuyệt vời, những bức chạm khắc lộng lẫy, và những tấm lụa tinh xảo nhất trong lịch sử, còn di sản của các nhà khoa học Hồi giáo cũng không kém phần vĩ đại, bằng chứng là số lượng các từ Ả Rập trong hệ thống thuật ngữ của khoa học hiện đại là rất lớn, chẳng hạn như algebra (đại số học), alkaline (tính kiềm) và zenith (thiên đỉnh)... Sự giàu có của nền văn hóa Hồi giáo phần lớn là nhờ một xã hội hòa bình và thịnh vượng. Các vị vua thuộc triều đại Abbasid ít quan tâm tới việc đi chinh phục như những vị vua trước mà tập trung vào việc xây dựng một xã hội có tổ chức và hưng thịnh. Thuế khóa thấp hơn đã khuyến khích việc kinh doanh, khiến cho thương mại và công nghiệp phát triển mạnh mẽ, trong khi đó pháp luật nghiêm khắc đã làm giảm nạn tham nhũng và bảo vệ được công dân. Tất cả những điều này đều dựa trên một hệ thống cai trị hiệu quả và đến lượt mình, những người cai trị lại dựa trên một hệ thống thông tin liên lạc an toàn đạt được nhờ sử dụng mật mã. Ngoài việc mã hóa những vấn đề nhạy cảm của đất nước, những tài liệu còn lại tới nay cũng cho biết rằng quan lại cũng đã giữ bí mật được các số liệu về thuế, điều này cho thấy việc sử dụng mật mã thời đó là rộng khắp và phổ biến. Một bằng chứng nữa có được là từ những cuốn sách hướng dẫn việc cai trị, chẳng hạn như cuốn Adab al-Kutāb (Sách hướng dẫn nghề thư ký) ở thế kỷ thứ 10, trong đó cũng có những phần nói về kỹ thuật mã hóa. Những người cai trị thường sử dụng bảng chữ cái mật mã đơn giản chỉ là một sự sắp xếp lại bảng chữ cái thường như đã mô tả trước đây, song họ cũng sử dụng những bảng chữ cái mật mã có chứa một số loại ký hiệu khác. Chẳng hạn, a trong bảng chữ cái thường có thể được thay thế bằng # trong bảng chữ cái mật mã, b thay bằng +, v.v... Mã thay thế dùng một bảng chữ cái (monoalphabetic substitution cipher) là tên chung chỉ các loại mật mã thay thế mà trong đó bảng chữ cái mật mã bao gồm các chữ cái, hoặc các ký hiệu hoặc kết hợp cả hai. Tất cả các loại mật mã thay thế mà chúng ta đã gặp đến nay đều thuộc nhóm chung này. Nếu như người Ả Rập quá quen thuộc với việc sử dụng mã thay thế dùng một bảng chữ cái, thì họ lại không để lại ấn tượng đáng kể nào trong lịch sử tạo mật mã. Tuy nhiên, ngoài việc sử dụng mật mã, các học giả Ả Rập cũng đã có khả năng phá được mật mã. Và thực tế thì họ đã phát minh ra phép phân tích mã (cryptanalysis), môn khoa học có nhiệm vụ giải mã một bức thư mà không biết chìa khóa mã. Trong khi các nhà tạo mã phát triển những phương pháp mới để viết các thư tín bí mật, thì những người phân tích mã lại cố gắng tìm ra những điểm yếu trong các phương pháp này hòng đột phá vào những thư tín mật. Các nhà phân tích mã Ả Rập đã thành công trong việc tìm ra một phương pháp phá được mã thay thế dùng một bảng chữ cái, một loại mật mã đã từng được mệnh danh là không thể phá nổi trong nhiều thế kỷ. Khoa học phân tích mã không thể được phát minh nếu như xã hội chưa đạt tới một trình độ học thuật phức tạp nhất định ở một số lĩnh vực như toán học, thống kê học và ngôn ngữ học. Nền văn minh Hồi giáo đã tạo ra cái nôi lý tưởng cho khoa học phân tích mã ra đời, vì Hồi giáo đòi hỏi công lý trong tất cả mọi lĩnh vực hoạt động của con người, và để đạt được điều đó thì đòi hỏi phải có kiến thức hay ilm. Mọi người Hồi giáo đều được phép theo đuổi tri thức dưới mọi hình thức và những thành công về kinh tế của triều đại Abbasid chứng tỏ rằng các học giả đã có thời gian, tiền bạc và phương tiện vật chất cần thiết để thực hiện phận sự của mình. Họ đã nỗ lực tiếp thu kiến thức từ những nền văn minh đi trước bằng cách tiếp nhận các tài liệu của người Ai Cập, Babylon, Ấn, Trung Hoa, Ba Tư, Syri, Armenia, Hebre và La Mã và dịch chúng ra tiếng Ả Rập. Năm 815, vua al-Ma’mūn đã cho xây dựng ở Baghdad một Bait al-Hikmah (có nghĩa là “Ngôi nhà thông thái”), thực chất là một thư viện và trung tâm dịch thuật. Đồng thời với việc tiếp thu kiến thức, nền văn minh Hồi giáo cũng còn góp phần truyền bá kiến thức, bởi vì họ đã lấy được nghệ thuật làm giấy của người Trung Hoa. Sản xuất ra giấy đã làm xuất hiện nghề warraqīn, tức là “nghề cạo giấy”, thực chất đó là “những máy-photocopy-người” chuyên có nhiệm vụ sao chép lại bản thảo và đã đáp ứng được cho ngành công nghiệp xuất bản đang bùng phát lúc bấy giờ. Vào thời điểm nở rộ, hàng chục ngàn cuốn sách được xuất bản mỗi năm và chỉ riêng ở một vùng ngoại ô của thành Baghdad cũng đã có trên một trăm hiệu sách. Cùng với những cuốn sách cổ điển như Ngàn lẻ một đêm; những hiệu sách này cũng bán cả sách giáo khoa về mọi chủ đề có thể tưởng tượng ra được và đã giúp duy trì một xã hội học thức nhất trên thế giới. Ngoài sự hiểu biết sâu rộng hơn về các môn học “trần tục” ra, sự phát minh ra khoa học phân tích mã cũng còn phụ thuộc vào sự phát triển của học vấn tôn giáo. Nhiều trường thần học lớn được dựng lên ở Basra, Kufa và Baghdad, đây là nơi để các nhà thần học tiến hành nghiên cứu những mặc khải của Muhammad có trong kinh Koran. Họ rất quan tâm đến việc xác lập niên đại của những mặc khải đó, bằng cách đếm tần suất xuất hiện của các từ trong mỗi mặc khải. Lý thuyết của họ dựa trên nhận xét rằng, có những từ tương đối mới xuất hiện, do vậy nếu một mặc khải nào có chứa nhiều từ mới hơn này thì đó chính là những mặc khải có niên đại sau. Các nhà thần học cũng nghiên cứu cả cuốn Hadīth, trong đó ghi chép những lời nói hằng ngày của Nhà tiên tri. Họ cố gắng chứng minh rằng mỗi phát ngôn đó đều thực sự thuộc về Muhammad. Điều này được thực hiện bằng cách nghiên cứu nguồn gốc của các từ và cấu trúc câu, để kiểm tra xem mỗi bản chép riêng biệt có phù hợp với kiểu cách ngôn ngữ của Nhà tiên tri hay không. Điều quan trọng là các học giả tôn giáo không chỉ dừng sự nghiên cứu của họ ở cấp độ các từ. Họ còn phân tích cả từng chữ cái một và đặc biệt là họ đã khám phá ra rằng một số chữ cái thông dụng hơn những chữ cái khác. Chữ cái a và l là thông dụng nhất trong tiếng Ả Rập, một phần là vì mạo từ xác định al-, trong khi chữ cái j lại xuất hiện với tần suất khoảng 1/10. Sự quan sát bề ngoài có vẻ là vô hại này đã dẫn đến đột phá vĩ đại đầu tiên trong khoa học phân tích mã. Mặc dù chúng ta không biết ai là người đầu tiên phát hiện ra sự biến thiên trong tần suất xuất hiện của các chữ cái có thể được khai thác để phá mã, song sự mô tả được biết đến sớm nhất về kỹ thuật này là bởi nhà khoa học thế kỷ thứ 9 Abū Yūsūf Ya’qūb ibn Is-hāq ibn as-Sabbāh ibn ‘omrān ibn Ismaīl al-Kindī. Được biết đến như là “nhà hiền triết của Ả Rập”, al-Kindī là tác giả của 290 cuốn sách về y học, thiên văn học, toán học, ngôn ngữ học và âm nhạc. Chuyên luận vĩ đại nhất của ông, chỉ mới được tái khám phá vào năm 1987 tại Cục lưu trữ Sulaimaniyyah Ottoman ở Istanbul, có nhan đề Khảo cứu về giải mã các thư tín mật mã; trang đầu tiên của cuốn sách này được in lại trên Hình 6. Tuy cuốn sách có những thảo luận chi tiết về thống kê học, ngữ âm và cú pháp Ả Rập, nhưng hệ thống phân tích mã có tính cách mạng của al-Kindī chỉ được gói gọn trong hai đoạn ngắn như sau: Một cách để giải một bức thư được mã hóa, nếu chúng ta biết ngôn ngữ của nó, là tìm một văn bản thường khác, cùng loại ngôn ngữ dài đủ một trang hoặc tương đương, rồi đếm số lần xuất hiện của từng chữ cái. Chúng ta gọi chữ cái xuất hiện nhiều nhất là “thứ nhất”, chữ cái xuất hiện nhiều tiếp theo là “thứ hai”, sau đó là “thứ ba”, v.v... cho đến khi chúng ta đếm đến hết các chữ cái khác trong văn bản thường này. Sau đó, nhìn vào văn bản mật mã mà chúng ta muốn giải mã và cũng tiến hành phân loại các ký hiệu trong đó. Chúng ta tìm ký hiệu xuất hiện nhiều nhất và đổi nó thành chữ cái “thứ nhất” ở văn bản thường, ký hiệu xuất hiện nhiều tiếp theo đổi thành chữ cái “thứ hai”, v.v... cho đến khi chúng ta thay hết các chữ cái trong bản mật mã mà chúng ta muốn giải mã. Sự trình bày của al-Kindī dễ giải thích hơn với bảng chữ cái tiếng Anh. Trước hết, cần thiết phải nghiên cứu một đoạn văn bản dài bằng tiếng Anh thường, có thể là một vài đoạn, để thiết lập tần suất của mỗi chữ cái trong bảng chữ cái. Trong tiếng Anh, e là chữ cái thông dụng nhất, tiếp theo là t, a như trình bày ở Bảng 1. Sau đó, kiểm tra văn bản mật mã cần giải mã và tìm tần suất của mỗi chữ cái trong đó. Nếu chữ cái thông dụng nhất trong văn bản mật mã, chẳng hạn là J, thì gần như chắc chắn là nó đã thay thế cho chữ cái e. Và nếu chữ cái thông dụng thứ hai trong văn bản mật mã là P, thì nó có thể thay thế cho t, và cứ tiếp tục như vậy. Kỹ thuật của al-Kindī, được gọi là phân tích tần suất, cho thấy không nhất thiết phải kiểm tra từng chìa khóa mã trong số hàng tỉ chìa khóa mã khả dĩ. Thay vì, ta có thể tìm ra nội dung của thông tin được mã hóa một cách đơn giản bằng cách phân tích tần suất của các ký tự trong văn bản đã mã hóa. Hình 6. Trang đầu tiên trong cuốn Về giải mã các thư tín bí mật của al Kindī, trong đó có đoạn mô tả được cho là cổ nhất về phép phân tích mã bằng tần suất. Tuy nhiên, không thể áp dụng phương pháp của al-Kindī để phân tích mã một cách vô điều kiện được, vì danh sách tần suất chuẩn ở Bảng 1 chỉ là tính trung bình, và nó không tương ứng một cách chính xác với tần suất ở mọi văn bản. Chẳng hạn, một đoạn văn ngắn sau nói về ảnh hưởng của khí quyển đối với sự di chuyển của ngựa vằn châu Phi sẽ không tuân thủ theo sự phân tích tần suất một cách giản đơn: “Các vùng ôzôn từ Zanzibar đến Zambia và Zaire làm cho ngựa vằn chạy theo những con đường zic-zắc rất kỳ cục”. Nhìn chung, những văn bản ngắn chắc chắn sẽ sai lệch đáng kể so với các tần suất chuẩn và nếu có ít hơn một trăm chữ cái thì việc giải mã sẽ rất khó khăn. Trái lại, những văn bản dài hơn thì chắc chắn sẽ tuân theo tần suất chuẩn hơn, mặc dù không phải lúc nào cũng như vậy. Năm 1969, một tác giả người Pháp tên là Georges Perec đã viết cuốn La Disparition (Sự biến mất), một cuốn tiểu thuyết dày 200 trang mà trong đó không hề có từ nào chứa chữ cái e. Đáng kể hơn nữa là tiểu thuyết gia và nhà phê bình người Anh Gilbert Adair đã thành công trong việc dịch cuốn La Disparition sang tiếng Anh mà vẫn tuân thủ việc chừa ra chữ cái e của Perec. Bản dịch có tựa đề A Void, một bản dịch rất đáng đọc (xem Phụ Lục A). Nếu toàn bộ cuốn sách trên bị mã hóa bằng mã thay thế dùng một bảng chữ cái thì một sự cố gắng ngây thơ nhằm giải mã nó sẽ gặp nhiều khó khăn do ở đây bị thiếu hoàn toàn chữ cái xuất hiện thường xuyên nhất trong bảng chữ cái tiếng Anh. Bảng 1 Bảng tần suất tương đối dựa trên các đoạn trích từ các báo và tiểu thuyết, với tổng số ký tự là 100.362. Bảng này do H. Beker và F.Piper biên soạn và được xuất bản lần đầu tiên trong cuốn Các hệ thống mật mã: Sự bảo vệ thông tin. Dưới đây tôi sẽ đưa ra một ví dụ về sự phân tích tần suất dùng để giải mã một văn bản mã hóa. Tôi đã cố gắng tránh không đưa ra quá nhiều ví dụ về phân tích mã trong cả cuốn sách, song với phân tích tần suất thì là một ngoại lệ. Một phần là do phân tích tần suất không quá khó như ta tưởng và một phần vì nó là công cụ phân tích mã rất cơ bản. Hơn nữa, ví dụ dưới đây cho phép ta hiểu rõ quy trình làm việc của nhà phân tích mã diễn ra như thế nào. Mặc dù phân tích tần suất đòi hỏi một sự suy nghĩ logic, song bạn sẽ thấy nó cũng cần mưu mẹo, trực giác, sự linh hoạt và ước đoán. Phân tích một văn bản mật mã PCQ VMJYPD LBYK LYSO KBXBJXWXV BXV ZCJPO EYPD KBXBJYUXJ LBJOO KCPK. CP LBO LBCMKXPV XPV IYJKL PYDBL, QBOP KBO BXV OPVOV LBO LXRO CI SX’XJMI, KBO JCKO XPV EYKKOV LBO DJCMPV ZOICJO BYS, KXUYPD: “DJOXL EYPD, ICJ X LBCMKXPV XPV CPO PYDBLK Y BXNO ZOOP JOACMPLYPD LC UCM LBO IXZROK CI FXKL XDOK XPV LBO RODOPVK CI XPAYOPL EYPDK. SXU Y SXEO KC ZCRV XK LC AJXNO X IXNCMJ CI UCMJ SXGOKLU?” OFYRCDMO, LXROK IJCS LBO LBCMKXPV XPV CPO PYDBLK Hãy tưởng tượng chúng ta bắt được một bức thư đã mã hóa như trên. Thách thức ở đây là phải giải mã nó. Chúng ta biết rằng văn bản này bằng tiếng Anh và nó đã được mã bằng mã thay thế dùng một bảng chữ cái, song chúng ta không biết chìa khóa mã. Kiểm tra tất cả các chìa khóa mã là điều phi thực tế, vì vậy chúng ta phải áp dụng phương pháp phân tích tần suất. Những gì dưới đây là sự hướng dẫn làm từng bước để phân tích một bản mật mã, song nếu cảm thấy tự tin thì bạn có thể bỏ qua và hãy thử tiến hành phân tích độc lập theo ý mình. Đứng trước một bức mật mã như thế này, phản ứng tức thì của bất kỳ nhà phân tích mã nào là tiến hành phân tích tần suất của tất cả các chữ cái mà kết quả được trình bày ở Bảng 2. Không có gì đáng ngạc nhiên rằng các chữ cái có tần suất rất khác nhau. Câu hỏi đặt ra là liệu chúng ta có thể xác định được các chữ cái do chúng thay thế mà chỉ dựa vào tần suất của chúng hay không? Bản mật mã ở đây tương đối ngắn, vì vậy chúng ta không thể áp dụng dập khuôn phương pháp phân tích tần suất. Sẽ thật là ngây thơ nếu cho rằng chữ cái thông dụng nhất trong bản mật mã, là chữ O, đã thay thế cho chữ cái thông dụng nhất trong tiếng Anh là chữ e, hay chữ cái thường xuất hiện thứ tám trong bản mật mã là chữ Y, đã thay thế cho chữ cái thông dụng thứ tám trong tiếng Anh là chữ h. Sự áp dụng phép phân tích tần suất một cách máy móc có thể sẽ dẫn đến những từ vô nghĩa. Ví dụ, từ đầu tiên PCQ sẽ được giải mã ra là aov. Tuy nhiên, chúng ta có thể bắt đầu bằng việc lưu ý đến ba chữ cái xuất hiện hơn ba mươi lần trong bản mật mã, đó là O, X và P. Sẽ tương đối an toàn nếu ta giả định rằng những chữ cái thông dụng nhất trong bảng mật mã có thể là những chữ thay thế cho các chữ cái thông dụng nhất trong bảng chữ cái tiếng Anh, nhưng không nhất thiết phải theo đúng thứ tự. Nói cách khác, chúng ta không chắc chắn là O = e, X = t, và P = a, nhưng chúng ta có thể đưa ra một giả định thăm dò như sau: O = e, t hoặc a, X = e, t hoặc a, P = e, t hoặc a. Bảng 2 Phân tích tần suất của bản mật mã. Để xác định rõ “hành tung” của ba chữ cái thông dụng nhất O, X và P, chúng ta cần một hình thức phân tích tần suất tinh vi hơn. Thay vì chỉ đơn giản đếm số lần xuất hiện của ba chữ cái, chúng ta tập trung vào việc tìm hiểu xem chúng xuất hiện bên cạnh tất cả các chữ cái khác thường xuyên tới mức nào. Ví dụ, chữ cái O có xuất hiện trước hay sau một vài chữ cái khác, hay nó có xu hướng chỉ đứng cạnh một số ít chữ cái đặc biệt? Trả lời câu hỏi này sẽ cho ta biết O là nguyên âm hay phụ âm. Nếu O là một nguyên âm thì nó phải đứng trước và sau hầu hết các chữ cái, còn nếu là phụ âm thì nó có xu hướng không kết hợp với nhiều chữ cái khác. Ví dụ, chữ cái e có thể đứng trước và sau mọi chữ cái, song chữ cái t lại rất ít khi thấy nó đứng trước hoặc sau các chữ cái b, d, g, j, k, m, q hay v. Bảng dưới đây chỉ lấy ra ba chữ cái thông dụng nhất trong bản mật mã là O, X và P, và số lần nó đứng trước hay sau mỗi chữ cái. Chẳng hạn, O đứng trước A một lần, nhưng không bao giờ đứng sau nó, vì vậy tổng số sẽ là 1 ở ô thứ nhất. Chữ cái O đứng cạnh hầu hết các chữ cái và chỉ có 7 chữ cái nó hoàn toàn không đứng trước lẫn đứng sau, thể hiện ở bảy số 0 ở dòng O. X cũng tương đối hòa đồng, vì nó đứng cạnh hầu hết các chữ cái trừ tám chữ cái. Tuy nhiên, chữ cái P thì rất ít thân thiện. Nó chỉ đứng cạnh vài chữ cái, chừa ra 15 chữ cái còn lại. Bằng chứng này cho thấy O và X là nguyên âm còn P là phụ âm. Giờ thì chúng ta phải tự hỏi nguyên âm nào đã được thay thế bằng O và X. Chúng có thể là e và a, hai nguyên âm thông dụng nhất trong tiếng Anh, nhưng O = e, và X = a hay O = a và X = e? Một đặc điểm thú vị trong bản mật mã là OO xuất hiện hai lần trong khi XX không xuất hiện lần nào. Vì các chữ cái ee xuất hiện nhiều hơn aa trong một văn bản thường bằng tiếng Anh. Do vậy chắc chắn là O = e và X = a. Đến đây chúng ta đã xác định được chắc chắn hai chữ cái trong bản mật mã. Kết luận X = a lại càng được củng cố bởi X có đứng một mình trong bản mật mã và a (mạo từ không xác định của tiếng Anh - ND) là một trong hai từ tiếng Anh duy nhất bao gồm một chữ cái. Chữ cái còn lại trong bản mật mã đứng một mình là Y, và dường như chắc chắn là nó thay thế cho từ có một chữ cái còn lại trong tiếng Anh, đó là từ i (đại từ nhân xưng ngôi thứ nhất trong tiếng Anh - ND). Tập trung vào các từ chỉ gồm một chữ cái là một mẹo phân tích mã chuẩn, và tôi cũng đã liệt kê nó trong danh sách các điểm đặc biệt trong phân tích mã ở Phụ Lục B. Mẹo này có tác dụng vì bản mật mã đang xét ở đây vẫn còn giữ nguyên dấu cách giữa các từ. Thường một người tạo mật mã sẽ bỏ hết các dấu cách để gây khó khăn hơn cho việc giải mã của đối phương. Tuy chúng ta có các dấu cách giữa các từ, song mẹo dưới đây cũng có tác dụng khi bản mật mã được viết thành một chuỗi ký tự duy nhất. Mẹo này cho phép xác định được chữ cái h, một khi chúng ta đã xác định được chữ cái e. Trong tiếng Anh, chữ cái h thường đứng trước e (như trong các từ the, then, they v.v...), nhưng hiếm khi đứng sau e. Bảng dưới đây cho thấy chữ cái O, mà chúng ta đã xác định là chữ cái thay thế cho e, đứng trước và sau các chữ cái khác bao nhiêu lần trong bản mật mã. Bảng này gợi ý cho ta biết B thay thế cho h, vì nó đứng trước O chín lần nhưng lại không bao giờ đứng sau o. Các chữ cái khác trong bảng không có sự mất cân đối trong quan hệ với o đến như vậy. Mỗi chữ cái trong tiếng Anh đều có đặc tính của nó, trong đó bao gồm tần suất và quan hệ giữa nó với các chữ cái khác. Chính đặc tính này cho phép chúng ta xác định được đúng một chữ cái, ngay cả khi nó bị che đậy bởi phép thay thế dùng một bảng chữ cái. Giờ chúng ta đã biết chắc chắn bốn chữ cái, O = e, X = a, Y = i và B = h và chúng ta có thể bắt đầu thay thế một số chữ cái trong bản mật mã bằng các chữ cái thường tương ứng. Tôi vẫn tuân thủ quy tắc viết các chữ cái mật mã bằng chữ in hoa còn chữ cái trong văn bản thường bằng chữ thường. Điều này giúp chúng ta phân biệt được những chữ cái đã được xác định và những chữ cái vẫn còn phải đi tìm. PCQ VMJiPD LhiK LiSe KhahJaWaV haV ZCJPe EiPD KhahJiUaJ LhJee KCPK. CP Lhe LhCMKaPV aPV IiJKL PiDhL, QheP Khe haV ePVeV Lhe LaRe CI Sa’aJMI, Khe JCKe aPV EiKKev Lhe DJCMPV ZeICJe h i S, KaUiPD: “DJeaL EiPD, ICJ a LhCMKaPV aPV CPe PiDhLK i haNe ZeeP JeACMPLiPD LC UCM Lhe IaZReK CI FaKL aDeK aPV Lhe ReDePVK CI aPAiePL EiPDK. SaU i SaEe KC ZCRV aK LC AJaNe a IaNCMJ CI UCMJ SaGeKLU?” eFiRCDMe, LaReK IJCS Lhe LhCMKaPV aPV CPe PiDhLK Bước làm đơn giản này cũng giúp chúng ta xác định được thêm các chữ cái khác, bởi vì chúng ta có thể đoán được một số từ trong bản mật mã. Chẳng hạn, từ có ba chữ cái thông dụng trong tiếng Anh là the và and, và chúng có nhiều khả năng tương ứng với -Lhe, xuất hiện sáu lần, và aPV xuất hiện năm lần. Do vậy, L có thể là t, P có thể là n và V có thể là d. Giờ thì chúng ta có thể thay các chữ cái này vào bản mật mã như sau: nCQ dMJinD thiK tiSe KhahJaWad had ZCJne EinD KhahJiUaJ thJee KCnK. Cn the thCMKand and IiJKt niDht, Qhen Khe had ended the taRe CI Sa’aJMI, Khe JCKe and EiKKed the DJCMnd ZeICJe hiS, KaUinD: “DJeat EinD, ICJ a thCMKand and Cne niDhtK i haNe Zeen JeACMntinD tC UCM the IaZReK CI FaKt aDeK and the ReDendK CI anAient EinDK. SaU i SaEe KC ZCRd aK tC AJaNe a IaNCMJ CI UCMJ SaGeKtU?” eFiRCDMe, taReK IJCS the thCMKand and Cne niDhtK Một khi một số chữ cái đã được xác định thì sự phân tích mã sẽ tiến triển rất nhanh. Chẳng hạn, từ đầu tiên của câu thứ hai là Cn. Mọi từ đều có nguyên âm trong đó, do vậy C phải là nguyên âm. Chỉ có hai nguyên âm còn chưa được xác định là u và o; u không thích hợp vì vậy C phải là o. Chúng ta cũng có từ Khe, trong đó K chỉ có thể là t hoặc s. Nhưng vì chúng ta đã biết L = t nên rõ ràng là K = s. Như vậy ta xác định được thêm hai chữ cái nữa, thay chúng vào bản mật mã, và thấy xuất hiện cụm từ thoMsand and one niDgts. Ta có thể đoán ngay rằng đây là thousand and one nights (Nghìn lẻ một đêm), và dường như chắc chắn rằng dòng cuối cùng này cho chúng ta biết đây là một đoạn trích từ truyện Nghìn lẻ một đêm. Điều đó có nghĩa là M = u, I = f, J = r, D = g, R = I, và S = m. Chúng ta có thể tiếp tục thử xác định các chữ cái khác bằng việc đoán từ, song thay vì làm như vậy, chúng ta hãy xem mình đã biết được những gì về bảng chữ cái thường và bảng chữ cái mật mã. Hai bảng chữ cái đó tạo nên chìa khóa mã và chúng được sử dụng để người mã hóa thiết lập nên sự thay thế làm xáo trộn thông tin. Nhờ xác định được những chữ cái thực trong bản mật mã, giờ đây chúng ta đã có điều kiện để tìm ra những chi tiết còn lại của bảng chữ cái đó. Tóm tắt những kết quả thu được ở trên, ta có bảng chữ cái thường và bảng chữ cái mật mã dưới đây: Bảng chữ cái thường a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z Bảng chữ cái mật mã X - - V O I D B Y - - R S P C - - J K L M - - - - - Xét dãy chữ cái VOIDBY trong bảng chữ cái mã. Dãy này gợi ý rằng người mã hóa đã lựa chọn cụm từ chìa khóa để làm cơ sở cho chìa khóa mã. Sau một số phỏng đoán cũng đủ để biết rằng cụm từ chìa khóa có thể là A VOID BY GEORGES PEREC, đã được rút ngắn thành AVOIDBYGERSPC sau khi đã loại bỏ dấu cách và các chữ cái trùng lắp. Sau đó, các chữ cái sẽ lại tuân theo trật tự của bảng chữ cái, đồng thời bỏ đi các chữ cái đã có trong cụm từ chìa khóa. Trong trường hợp cụ thể này người mã hóa đã thực hiện một bước khác với thông lệ là không bắt đầu cụm từ chìa khóa ở đầu của bảng chữ cái mật mã, mà lại bắt đầu sau đó ba chữ cái. Điều này có lẽ là bởi vì cụm từ chìa khóa mã bắt đầu bằng chữ A, và người mã hóa muốn tránh việc mã hóa a thành A. Cuối cùng, khi đã thiết lập được bảng chữ cái mật mã hoàn chỉnh, chúng ta có thể giải mã được toàn bộ bản mật mã, và việc phân tích mã đã hoàn tất. Bảng chữ cái thường a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z Bảng chữ cái mật mã X Z A V O I D B Y G E R S P C F H J K L M N Q T U Now during this time Shahrazad had borne King Shahriyar three sons. On the thousand and first night, when she had ended the tale of Ma’aruf, she rose and kissed the ground before him, saying: “Great King, for a thousand and one nights I have been recounting to you the fables of past ages and the legends of ancient kings. May I make so bold as to crave a favor of your majesty?” Epilogue, Tales from the Thousand and One Nights Giờ thì Shahrazad đã sinh hạ cho Đức Vua Shahriyar ba người con trai. Vào đêm thứ một ngàn lẻ một, khi nàng kết thúc câu chuyện về Ma’aruf, nàng bỗng nhổm dậy và hôn xuống nền đất trước mặt nhà vua và nói: “Thưa Đức vua vĩ đại, trong một ngàn lẻ một đêm, thần thiếp đã kể lại cho người những câu truyện ngụ ngôn xa xưa và những huyền thoại về các vị vua cổ đại. Thần thiếp có thể mạo muội thỉnh cầu người một đặc ân được không?” Đoạn kết, trích từ Nghìn lẻ một đêm Âm mưu Babington Vào ngày 24 tháng Mười một năm 1542, quân đội Anh của Vua Henry VIII đã đánh bại quân đội Scotland trong trận Solway Moss. Tưởng như Henry đã chinh phục được Scotland đến nơi và cướp ngôi từ tay Vua James V. Sau trận đánh, Vua Scotland quá sợ hãi đã suy sụp hoàn toàn cả về tinh thần lẫn thể xác và rút lui về cung điện ở Falkland. Ngay cả sự ra đời của con gái, Mary, chỉ hai tuần sau đó cũng không thể vực dậy nổi vị vua đau ốm. Cứ như thể ông chỉ đợi tin về đứa con thừa kế của mình để rồi có thể chết trong bình yên và tin rằng ông đã hoàn thành trách nhiệm của mình. Chỉ một tuần sau khi Mary chào đời, Vua James V đã băng hà ở tuổi 30. Công chúa ấu nhi đã trở thành Nữ hoàng Mary của Scotland. Mary sinh thiếu tháng và ngay từ đầu người ta đã lo là cô không thể sống nổi. Những tin đồn lan sang nước Anh cho rằng đứa bé đã chết, nhưng đó chỉ là mong ước của triều đình Anh, nơi mà người ta luôn dỏng tai chờ nghe bất kỳ tin tức nào có thể làm rối loạn Scotland. Trong thực tế, Mary nhanh chóng trở nên cứng cáp và mạnh khỏe và khi mới được 9 tháng tuổi, ngày mồng 9 tháng Chín năm 1543, cô đã lên ngôi nữ hoàng trong nhà nguyện ở Lâu đài Stirling, bao quanh là ba vị bá tước thay mặt cô cầm vương miện, vương trượng và thanh kiếm. Thực tế Nữ hoàng Mary còn quá nhỏ đã giúp Scotland tránh được sự tấn công của nước Anh. Sẽ là không hào hiệp nếu Henry VIII lại tiến hành xâm lăng đất nước của một vị vua vừa mới băng hà và giờ đây đang được cai trị bởi một nữ hoàng tuổi còn thơ ấu. Vì vậy, vua nước Anh quyết định thực hiện chính sách lợi dụng Mary với hy vọng sẽ thu xếp một cuộc hôn nhân giữa cô và con trai ông ta, Edward, nhờ đó sẽ thống nhất hai quốc gia dưới sự trị vì của dòng họ Tudor. Ông ta bắt đầu kế hoạch của mình bằng việc thả tự do cho những hoàng thân quốc thích của Scotland bị bắt làm tù binh trong trận Solway Moss, với điều kiện họ phải tham gia chiến dịch ủng hộ cho sự hợp nhất với nước Anh. Tuy nhiên, sau khi xem xét đề nghị của Henry, triều đình Scotland đã từ chối và chấp thuận cuộc hôn nhân của Mary với Francis, con trai cả của vua nước Pháp. Scotland lựa chọn liên minh với một quốc gia theo đạo Thiên chúa, một quyết định làm hài lòng mẹ của Mary, Mary xứ Guise, bởi lẽ chính cuộc hôn nhân của bà với Vua James V là nhằm củng cố mối bang giao giữa Scotland và Pháp. Mary và Fracis vẫn còn là những đứa trẻ, song kế hoạch cho tương lai là chúng sẽ lấy nhau và Francis sẽ lên ngôi vua nước Pháp cùng với Mary là hoàng hậu, nhờ vậy sẽ thống nhất được Scotland và Pháp. Đồng thời, Pháp cũng sẽ bảo vệ Scotland chống lại bất kỳ sự tấn công nào của nước Anh. Lời hứa bảo vệ được tái khẳng định, nhất là khi Henry VIII đã thực hiện chính sách ngoại giao hăm dọa nhằm thuyết phục Scotland rằng con trai ông ta mới là một chú rể xứng đáng với Nữ hoàng Mary. Quân đội của Henry đã tiến hành cướp bóc, phá hoại hoa màu, đốt cháy làng mạc và tấn công vào các thành phố và thị trấn dọc biên giới. Chính sách “tranh thủ thô bạo” như người ta vẫn gọi, vẫn tiếp tục ngay cả sau khi Henry VIII chết vào năm 1547. Dưới sự bảo hộ của con trai ông ta là Vua Edward VI (người cầu hôn), những cuộc tấn công lên đến đỉnh điểm trong trận Pinkie Cleugh khiến quân Scotland thua thảm hại. Do cuộc tàn sát này mà người ta đã quyết định, để đảm bảo an toàn, Mary phải đi Pháp, vượt ra khỏi tầm đe dọa của quân Anh, nơi cô có thể chuẩn bị cho đám cưới của mình với Francis. Ngày 7 tháng Tám năm 1548, khi mới được 6 tuổi, Mary đã phải lên thuyền dong buồm tới bến cảng Roscoff. Những năm đầu ở Pháp của Mary có thể nói là khoảng thời gian hạnh phúc nhất trong cuộc đời cô. Được bao quanh bởi sự xa hoa và an toàn, tình yêu của cô với người chồng tương lai ngày một mặn nồng. Khi cô tròn 16 tuổi, họ lấy nhau và một năm sau, Francis và Mary trở thành Vua và Hoàng hậu của nước Pháp. Tất cả dường như đã được xếp đặt cho cuộc khải hoàn trở về Scotland của cô thì đức vua, người vốn có sức khỏe yếu ớt, đã ngã bệnh trầm trọng. Căn bệnh ở trong tai mà nhà vua mắc phải khi còn nhỏ đã trở nên xấu đi, sự viêm nhiễm đã ăn sâu vào não và nhọt bắt đầu phát triển. Năm 1560, sau chưa đầy một năm lên ngôi, Francis đã qua đời và Mary trở thành quả phụ. Từ lúc này trở đi, cuộc đời Mary là cả một chuỗi những bi kịch. Năm 1561, bà trở về Scotland và nhận thấy đất nước đã đổi thay. Trong suốt thời gian dài vắng mặt, Mary càng củng cố đức tin Thiên chúa giáo của mình, trong khi thần dân Scotland lại cải sang đạo Tin lành ngày càng nhiều. Mary đối xử khoan dung với ý nguyện của đại đa số dân chúng và bước đầu đã cai trị khá thành công, nhưng vào năm 1565, Mary cưới một người họ hàng của mình là Henry Stewart, Bá tước xứ Darnley, một hành động đã dẫn tới vòng xoáy suy sụp sau này. Darnley vốn là một người đàn ông thô bạo và xấu xa. Sự tham lam quyền lực một cách tàn nhẫn của ông ta đã làm mất đi sự trung thành của giới quý tộc Scotland đối với Mary. Năm sau, chính Mary đã chứng kiến bản chất dã man kinh khủng của chồng mình khi ông ta giết chết David Riccio, viên thư ký của Mary ngay trước mắt bà. Ai ai cũng thấy rõ ràng rằng vì Scotland, cần phải loại bỏ Darnley. Các nhà lịch sử hiện vẫn còn đang tranh cãi không rõ liệu Mary hay giới quý tộc Scotland chủ mưu, chỉ biết rằng đêm ngày mồng 9 tháng Hai năm 1567, ngôi nhà Darnley bị nổ tung và khi cố vùng vẫy thoát ra, ông ta đã bị bóp cổ chết. Một điều tốt lành duy nhất có được từ cuộc hôn nhân này là James, cậu con trai thừa kế. Cuộc hôn nhân tiếp theo của Mary với James Hepburn, Bá tước thứ tư của dòng họ Bothwell, cũng chẳng tốt đẹp hơn. Mùa hè năm 1567, nhóm quý tộc Scotland theo đạo Tin lành đã hoàn toàn không còn ảo tưởng gì với vị Nữ hoàng Thiên chúa giáo của mình nữa, họ lưu đày Bothwell và bắt giam Mary, buộc bà phải từ bỏ ngai vàng cho cậu con trai mới có 14 tháng tuổi, James VI, với người em cùng cha khác mẹ với bà là Bá tước Moray làm nhiếp chính. Năm sau, Mary trốn thoát, bà bèn tập hợp lực lượng gồm 6.000 người trung thành và thực hiện nỗ lực cuối cùng nhằm đoạt lại ngai vàng. Binh lính của bà đã đối mặt với quân đội của vị nhiếp chính ở Langside, một ngôi làng nhỏ ở gần Glasgow. Mary đứng quan sát trận đánh trên đỉnh một ngọn đồi gần đó. Mặc dù đội quân của bà áp đảo về số lượng nhưng lại thiếu kỷ luật, nên bị đánh cho tan tác. Khi biết sự thất bại là không thể tránh khỏi, bà đã bỏ trốn. Lý tưởng nhất là đi về phía đông, tới bờ biển và từ đó chạy sang Pháp, nhưng nếu như vậy thì phải vượt qua vùng đất vốn trung thành với người em trai cùng cha khác mẹ với mình, vì vậy, Mary quyết định đi về phía Nam sang nước Anh, với hy vọng người chị họ của mình là Elizabeth I có thể giúp bà lẩn trốn. Nhưng sự đánh giá của Mary đã mắc sai lầm nghiêm trọng. Elizabeth chẳng mang lại điều gì cho Mary ngoại trừ một nhà tù khác. Lý do chính thức đưa ra cho sự bắt bớ này liên quan đến việc giết Darnley, nhưng lý do thực sự là ở chỗ Mary là mối đe dọa đối với Elizabeth, vì những người Thiên chúa giáo ở Anh coi Mary mới thực sự là nữ hoàng của nước Anh. Qua bà của mình, Margaret Tudor, người chị kế của vua Henry VIII, Mary thực sự có quyền lấy lại ngai vàng, nhưng đứa con sống sót cuối cùng của Henry là Elizabeth I dường như có quyền ưu tiên hơn. Tuy nhiên, theo những người Thiên chúa giáo, Elizabeth không thích hợp vì bà là con gái của Anne Boleyn, người vợ thứ hai của Henry sau khi ông ta ly dị Catherine của xứ Aragon, bất chấp cả Đức Giáo hoàng. Người Thiên chúa giáo ở Anh không chấp nhận sự ly dị này, họ không xác nhận cuộc hôn nhân sau của Henry với Anne Boleyn, và lại càng không chấp nhận Elizabeth, con gái của họ, là Nữ hoàng. Họ coi Elizabeth như là một đứa con hoang tiếm ngôi. Mary bị giam cầm ở rất nhiều lâu đài và thái ấp. Tuy Elizabeth coi bà là một nhân vật nguy hiểm nhất ở nước Anh, song rất nhiều người Anh phải thừa nhận rằng họ ngưỡng mộ lối cư xử lịch lãm, sự thông minh và vẻ đẹp tuyệt vời của bà. William Cecil, quan tể tướng của Elizabeth, đã rất có ấn tượng về “sự tiếp đãi rất quyến rũ và ngọt ngào của bà đối với tất cả các quý ông” và Nicholas White, phái viên của Cecil, cũng có nhận xét tương tự: “Bà ấy có tất cả những nét duyên dáng quyến rũ, một giọng Scotland mượt mà và một sự thông minh sâu sắc, được bao bọc bởi sự dịu dàng.” Nhưng mỗi năm qua đi, trông bà càng xanh xao, sức khỏe giảm sút và bà bắt đầu mất hy vọng. Người giám sát bà, Ngài Amyas Paulet, một người Thanh giáo, hoàn toàn dửng dưng trước sự kiều diễm của bà và đối xử với bà ngày càng khắc nghiệt. Cho đến năm 1586, sau mười tám năm giam cầm, bà đã mất tất cả đặc quyền của mình. Bà bị giam trong Lâu đài Chartley ở Staffordshire và không còn được phép đi lấy nước ở suối nước nóng Buxton, một loại nước trước đây đã giúp bà dịu bớt những cơn đau ốm thường xuyên. Trong lần cuối cùng đi đến Buxton, bà đã dùng kim cương để khắc dòng chữ sau lên một cánh cửa sổ: “Buxton, nước nóng của ngươi làm cho cái tên ngươi trở nên nổi tiếng, có lẽ ta sẽ không còn được trở lại đây nữa - Vĩnh biệt”. Có vẻ như bà đã ngờ rằng mình sẽ mất nốt cả sự tự do bé nhỏ này. Nỗi buồn của Mary càng tăng thêm bởi những hành động của cậu con trai 19 tuổi, Vua James VI của Scotland. Bà vẫn luôn hy vọng một ngày nào đó, bà sẽ trốn thoát và trở về Scotland để cùng sẻ chia quyền lực với con trai mình, đứa con mà bà đã không được gặp mặt từ lúc nó mới một tuổi. Nhưng James không có chung những tình cảm như vậy với mẹ của mình. Cậu đã được kẻ thù của Mary nuôi dưỡng và dạy dỗ rằng mẹ cậu đã giết cha của cậu để cưới người bà yêu. James khinh miệt mẹ và sợ rằng nếu trở về, bà sẽ cướp lấy ngai vàng của cậu. Sự căm thù của James đối với Mary được thấy rõ qua việc cậu không hề ngần ngại cầu hôn với Elizabeth I, người đang giam cầm mẹ cậu (và còn hơn cậu tới 30 tuổi). Nhưng Elizabeth đã từ chối lời cầu hôn này. Mary đã viết thư cho con trai mình để thuyết phục cậu nhưng thư của bà không bao giờ tới được biên giới Scotland. Tới thời kỳ này Mary bị cô lập hơn bao giờ hết: tất cả các lá thư bà gửi đi đều bị tịch thu và mọi thư tín gửi đến cho bà đều bị cai ngục giữ lại. Tinh thần của Mary xuống thấp đến cực điểm và dường như mọi hy vọng của bà đều đã tiêu tan. Chính giữa lúc tuyệt vọng và khắc nghiệt này, ngày mồng 6 tháng Một năm 1586, bà đã nhận được một gói thư đầy bất ngờ. Gói thư này là do những người ủng hộ Mary ở Âu lục gửi tới, và chúng được lén đưa vào ngục cho Mary bởi Gilbert Gifford, một người theo đạo Thiên chúa đã rời nước Anh từ năm 1577 và được đào tạo làm mục sư tại trường English College ở Roma. Trở về Anh năm 1585, với mong muốn được phục vụ Mary, ông ta ngay lập tức đã đến Sứ quán Pháp ở London, nơi mà thư tín (gửi cho Mary) ngày càng chất cao. Sứ quán Pháp biết rằng nếu họ chuyển những lá thư này bằng con đường thông thường thì Mary sẽ chẳng bao giờ nhìn thấy chúng. Tuy nhiên, Gifford khẳng định rằng ông ta có thể lén đưa gói thư này vào Lâu đài Chartley, và bảo đảm rằng ông ta giữ đúng lời hứa. Lần chuyển thư này là đầu tiên, nó mở đầu cho nhiều lần sau đó nữa, và Gifford trở thành một người đưa thư, không chỉ chuyển tin cho Mary mà còn chuyển cả thư phúc đáp của bà. Cách chuyển thư của Gifford vào Lâu đài Chartley quả là rất khôn khéo. Ông ta đưa thư cho một người sản xuất bia ở địa phương, người này gói chúng bằng một cái túi da, rồi giấu vào bên trong nắp rỗng đậy thùng bia. Người sản xuất bia chuyển thùng bia này đến Lâu đài Chartley, ở đó người hầu của Mary sẽ mở nắp ra, lấy thư và đưa cho Nữ hoàng Scotland. Quy trình này cũng rất có hiệu quả để chuyển thư từ Lâu đài Chartley ra ngoài Trong khi đó, Mary không hề biết trước rằng có một kế hoạch giải cứu bà đang được bàn bạc ở các quán trọ của London. Trung tâm của âm mưu này là Anthony Babington, tuy mới chỉ 24 tuổi nhưng đã nổi tiếng trong thành phố là một người đẹp trai, duyên dáng, dí dỏm và rất sành ăn. Điều mà rất nhiều người cùng thời hâm mộ ông không biết, đó là Babington cực kỳ căm phẫn cái guồng máy đã ngược đãi ông, gia đình ông và đức tin của ông. Những chính sách chống Thiên chúa giáo của nhà nước đã đạt đến mức độ khủng khiếp mới, các cha xứ bị buộc tội phản nghịch và bất kỳ ai bị bắt gặp chứa chấp họ đều bị trừng phạt bằng cách tra tấn, cắt xẻo các bộ phận cơ thể và mổ bụng moi ruột nếu họ vẫn còn sống. Những người Thiên chúa giáo bị cấm tụ họp và gia đình những người trung thành với Giáo hoàng bị buộc phải nộp những khoản thuế nặng nề. Sự thù hận của Babington càng tăng thêm bởi cái chết của Lãnh chúa Darcy, cụ của ông, đã bị xử chém do có liên quan đến cuộc nổi dậy của người Thiên chúa giáo chống lại Henry VIII. Âm mưu bắt đầu vào một buổi tối tháng Ba năm 1586, khi Babington và sáu người bạn tâm giao tụ họp tại The Plough, một quán rượu bên ngoài đền Bar. Theo nhà lịch sử Philip Caraman, thì “Ông ta đã lôi kéo được rất nhiều người Thiên chúa giáo trẻ tuổi nhờ sức cuốn hút và nhân cách đặc biệt của ông, đó là những người có cùng địa vị, galăng, ưa mạo hiểm, dám đứng lên bảo vệ đức tin Thiên chúa trong những ngày tháng khó khăn; và sẵn sàng làm bất kỳ công việc khó khăn nào để phát triển sự nghiệp của Thiên chúa”. Sau đó vài tháng, một kế hoạch táo bạo đã được vạch ra nhằm giải thoát Nữ hoàng Mary của Scotland, ám sát Nữ hoàng Elizabeth và kích động một cuộc nổi dậy được hỗ trợ bởi một cuộc xâm lăng từ nước ngoài. Những kẻ âm mưu cũng đã nhất trí rằng Âm mưu Babington, đó là tên mà sau này người ta gọi cuộc âm mưu này, không thể tiến hành nếu không có sự đồng ý của Mary, nhưng khốn nỗi không có cách nào để liên lạc với bà. Thế rồi, vào ngày mồng 6 tháng Bảy năm 1586, Gifford đã đến gõ cửa nhà Babington. Ông ta chuyển tới một lá thư từ Mary, giải thích rằng bà đã nghe nói về Babington qua những người ủng hộ bà ở Paris, và mong đợi tin tức từ ông. Để đáp lại, Babington đã soạn một bức thư chi tiết, trong đó ông tóm tắt kế hoạch của mình, bao gồm cả việc viện dẫn Elizabeth bị Giáo hoàng Pius V rút phép thông công từ năm 1570, mà ông tin rằng điều này sẽ hợp pháp hóa việc ám sát bà ta. Bản thân tôi và mười quý ông khác cùng hàng trăm người theo chúng tôi sẽ tiến hành việc cứu thoát bà khỏi tay kẻ thù. Để giết chết kẻ tiếm ngôi, do bà ta đã bị rút phép thông công khiến chúng tôi không phải tuân theo bà ta nữa, đó là sáu nhà quý tộc, tất cả đều là bạn thân tín của tôi, những người đầy nhiệt huyết với đức tin Thiên chúa và phục tùng Bệ hạ, sẽ thực hiện việc hành quyết bi thảm này. Vẫn như trước đây, Gifford sử dụng mẹo đặt thư vào trong nắp thùng bia để lén đưa chúng qua mắt bọn lính gác của Mary. Đây có thể coi là một dạng giấu thư, vì lá thư đã được giấu kín. Để an toàn hơn, Babington đã mã hóa bức thư, phòng ngay cả khi nếu bị giám ngục của Mary bắt được thì nó cũng sẽ không thể bị giải mã và âm mưu không bị bại lộ. Ông đã sử dụng mật mã chữ cái, nhưng không chỉ là mã thay thế dùng một bảng chữ cái mà là một dạng hỗn hợp, như trình bày ở Hình 8. Nó bao gồm 23 ký hiệu thay thế cho các chữ cái trong bảng chữ cái (trừ j, v và w), cùng với 35 ký hiệu biểu thị cho các từ và cụm từ. Thêm vào đó, có thêm bốn ký tự không (nulls) ( ) và một ký hiệu , ám chỉ ký hiệu tiếp theo biểu thị một chữ cái kép (dowbleth). Tuy tuổi còn trẻ, thậm chí còn trẻ hơn cả Babington, nhưng Gifford đã thực hiện việc chuyển thư một cách tin cậy và khôn khéo. Những bí danh của ông, như Mr. Colerdin, Pietro và Conrnelys, đã giúp ông đi lại trong nước một cách dễ dàng mà không bị nghi ngờ, đồng thời những mối liên hệ của ông trong cộng đồng những người Thiên chúa giáo đã tạo cho ông có rất nhiều ngôi nhà có thể tá túc an toàn ở London và Lâu đài Chartley. Tuy nhiên, mỗi lần đến và đi từ Charley, Gifford đều đi đường vòng. Mặc dù Gifford bên ngoài đóng vai trò là điệp viên cho Mary song ông ta thực sự là một điệp viên hai mang. Trở lại năm 1585, trước khi quay về nước Anh, Gifford đã viết thư cho Ngài Francis Walsingham, Thượng thư của Nữ hoàng Elizabeth, đề nghị xin được phục vụ ông ta. Gifford nhận thấy rằng cái mác Thiên chúa giáo của mình sẽ là một vỏ bọc hoàn hảo để dễ dàng xâm nhập vào các âm mưu chống lại Nữ hoàng Elizabeth. Trong bức thư gửi Walsingham, ông ta viết: “Tôi đã nghe nói về công việc ngài đang làm và tôi muốn được phục vụ ngài. Tôi không hề đắn đo và cũng không sợ nguy hiểm. Tôi sẽ hoàn thành bất kỳ nhiệm vụ gì ngài yêu cầu”. Hình 8. Bảng mã hỗn hợp của Nữ hoàng Mary xứ Scotland, bao gồm một bảng chữ cái mật mã và các từ mã. Walsingham là một quan thượng thư tàn nhẫn của Elizabeth. Ông ta là một nhân vật rất xảo quyệt, một tên trùm mật thám chịu trách nhiệm về an ninh của vương quốc. Được thừa hưởng một mạng lưới điệp viên không lớn lắm, nhưng Walsingham đã nhanh chóng phát triển nó ra khắp Âu lục, nơi khởi xướng rất nhiều âm mưu chống lại Elizabeth. Sau khi Walsingham chết, người ta phát hiện ra là ông ta đã thường xuyên nhận được báo cáo từ mười hai địa điểm ở Pháp, chín ở Đức, bốn ở Italia, bốn ở Tây Ban Nha và ba ở các nước Hà Lan, Bỉ và Luxembourg cũng như có thông tin từ Constantinople, Angiêri và Tripoli. Walsingham đã tuyển Gifford làm điệp viên và thực tế, chính Walsingham là người đã yêu cầu Gifford đến Sứ quán Pháp và xin làm người đưa thư. Mỗi lần Gifford lấy được thư gửi đến hay gửi đi từ Mary, ông ta đều mang đến cho Walsingham trước tiên. Ông trùm mật thám cáo già này, trước hết, chuyển số thư tín đó tới những người chuyên làm giả của mình, phá xi gắn trên mỗi bức thư, sao lại một bản, gắn xi lại bằng một con dấu giả trước khi trả lại cho Gifford. Những lá thư trông rõ như là chưa bị bóc trộm này sau đó sẽ được gửi tới Mary hoặc cho những người nhận thư của bà, họ cũng như bà đều không hề hay biết những gì đang diễn ra. Khi Gifford đưa cho Walsingham bức thư của Babington gửi cho Mary, việc trước tiên là phải giải mã nó. Walsingham trước đây cũng đã từng biết qua mật mã khi đọc một cuốn sách do nhà toán học và nhà mật mã học người Italia Girolamo Cardano viết (nhân tiện đây cũng xin nói rằng Cardano chính là người đã đề xuất một dạng chữ viết cho người mù dựa trên việc sờ bằng ngón tay, tiền thân của chữ viết Braille). Cuốn sách của Cardano đã gây được sự quan tâm đối với Walsingham, nhưng chính việc giải mã của nhà phân tích mã người Hà lan là Philip van Marnix mới thực sự khiến ông tin vào sức mạnh của việc có một người giải mã giỏi trong tay. Năm 1577, Philip ở Tây Ban Nha đã sử dụng mật mã để liên lạc với Don John ở Áo, là anh cùng cha khác mẹ và cũng là một người theo đạo Thiên chúa, có rất nhiều quyền lực ở Hà Lan. Thư của Philip mô tả một kế hoạch xâm lược nước Anh nhưng đã bị William de Orange bắt được và chuyển nó cho Marnix, viên thư ký về mật mã của ông ta. Marnix đã giải mã được kế hoạch và William đã chuyển thông tin này cho Daniel Rogers, một điệp viên Anh đang làm việc ở Âu lục, người này đã cảnh báo cho Walsingham về ý đồ xâm lược đó. Người Anh đã tăng cường bảo vệ và chừng ấy cũng đủ để ngăn chặn nó. Giờ đây với sự nhận thức đầy đủ về giá trị của việc phân tích mã, Walsingham đã thành lập một trường mật mã ở London và tuyển Thomas Phelippes làm thư ký về mật mã cho ông ta. Đó là một người đàn ông “có vóc dáng thấp lùn, gầy nhỏ, tóc vàng sẫm và chòm râu vàng sáng, mặt rỗ do bệnh đậu mùa để lại và cận thị, trông bề ngoài ông ta khoảng 30 tuổi”. Phelippes là một nhà ngôn ngữ học, có thể nói được tiếng Pháp, Ý, Tây Ban Nha, Latin và Đức, nhưng quan trọng hơn, ông ta là một trong những nhà phân tích mã giỏi nhất châu Âu. Mỗi lần nhận được thư từ gửi đến hoặc gửi đi từ Mary là Phelippes ngốn ngấu hóa giải. Ông ta vốn là một bậc thầy về kỹ thuật phân tích tần suất và việc tìm ra lời giải chỉ còn là vấn đề thời gian. Phelippes đã xác lập tần suất của mỗi ký tự, và những giá trị giả định cho những ký tự xuất hiện thường xuyên nhất. Khi hướng này dẫn đến sự phi lý thì ông ta quay trở lại và lựa chọn hướng thay thế khác. Dần dần rồi ông ta cũng xác định được các ký tự null, một tiểu xảo trong kỹ thuật mật mã và gạt chúng sang một bên. Cuối cùng, tất cả những ký tự còn lại chỉ là một nhúm các từ mã mà nghĩa của chúng có thể đoán được từ ngữ cảnh. Khi Phelippes giải mã được bức thư của Babington gửi cho Mary, trong đó có đề xuất rõ ràng việc ám sát Elizabeth, ông ta ngay lập tức gửi bức thư đáng sợ này cho ông chủ của mình. Ngay lúc này Walsingham đã có thể bắt Babington, nhưng cái mà ông ta muốn còn lớn hơn việc xử tội chỉ một ít kẻ nổi loạn. Ông ta đợi thời cơ với hy vọng rằng Mary sẽ đáp lại và ủng hộ cho âm mưu này, nhờ đó mà có thể xử tội cả bà ta. Thực ra, Walsingham đã muốn Nữ hoàng Mary của Scotland chết từ lâu, song ông ta cũng ý thức được sự miễn cưỡng của Elizabeth trong việc trừng phạt người chị em họ của mình. Tuy nhiên, nếu ông ta có thể chứng minh rằng Mary hậu thuẫn cho một âm mưu đe dọa mạng sống của Elizabeth thì chắc chắn là Nữ hoàng sẽ cho phép xử tội kẻ thù theo Thiên chúa giáo của mình. Hy vọng của Walsingham đã sớm được đáp ứng. Ngày 17 tháng Bảy, Mary đã trả lời thư của Babington, chính thức ký vào bản án tử hình của chính bà. Bà đã viết một cách rõ ràng về “kế hoạch”, bày tỏ mối quan tâm đặc biệt đến việc bà phải được giải thoát đồng thời hoặc trước khi ám sát Elizabeth, bởi vì nếu không, tin tức có thể đến tai gã cai ngục và hắn có thể sẽ giết chết bà. Trước khi đến tay Babington, bức thư đã được đưa đến cho Phelippes như thường lệ. Vì đã giải mã được những bức thư trước nên ông ta dễ dàng giải mã được bức thư này. Đọc xong nội dung bức thư, ông ta đánh dấu trên nó ký hiệu “ ” - biểu tượng của giá treo cổ. Vậy là Walsingham đã có đủ bằng chứng cần có để bắt Mary và Babington, song ông ta vẫn chưa thỏa mãn. Để triệt phá âm mưu này một cách hoàn toàn, ông ta cần phải có tên của tất cả những người tham gia. Ông ta yêu cầu Phelippes viết giả mạo một đoạn tái bút vào thư của Mary, trong đó đề nghị Babington cung cấp tên của những người tham gia. Một trong những tài năng nữa của Phelippes đó là khả năng giả mạo chữ viết rất giỏi và người ta từng đồn rằng ông ta có thể “bắt chước chữ viết của bất kỳ ai, hệt như là chính tay người đó viết ra vậy, miễn là đã từng được nhìn qua một lần”. Hình 9 là ảnh đoạn tái bút giả mạo đã được thêm vào bức thư của Mary gửi Babington. Nó có thể được giải mã bằng cách sử dụng bảng mã hỗn hợp của Mary, như đã được trình bày ở Hình 8, để biến thành đoạn văn thường dưới đây: Ta rất muốn được biết tên và phẩm hạnh của sáu người sẽ thực hiện kế hoạch; bởi vì trên cơ sở hiểu biết về các thành viên, ta có thể cho ngươi thêm những lời khuyên cần thiết phải tuân theo, cũng như đôi lúc sẽ cho ngươi biết cụ thể phải tiến hành như thế nào. Cũng với mục đích đó, càng sớm càng tốt, nếu ngươi có thể, cho ta biết ai đã sẵn sàng và mọi người tham gia vào chuyện cơ mật này đã tiến hành đến đâu. Hình 9. Đoạn tái bút giả mạo do do Thomas Phelippes thêm vào bức thư của Mary. Mật mã của Nữ hoàng Mary xứ Scotland đã chứng minh một cách rõ ràng rằng một sự mã hóa không đủ mạnh còn tồi tệ hơn cả việc không mã hóa. Cả Mary lẫn Babington đều viết ra một cách rõ ràng những dự định của mình vì họ tin rằng sự liên lạc giữa họ là an toàn, trong khi nếu họ liên lạc một cách công khai, thì chắc rằng họ sẽ nói đến kế hoạch của mình một cách kín đáo hơn. Hơn nữa, sự tin tưởng của họ vào mật mã càng làm cho họ dễ chấp nhận sự giả mạo của Phelippes. Cả người gửi lẫn người nhận thường quá tin tưởng vào sức mạnh mật mã của họ khiến cho họ xem rằng kẻ thù không thể nhái theo mật mã và chèn thêm vào một đoạn thư giả mạo được. Sử dụng đúng một mật mã mạnh là một lợi ích rõ ràng cho người gửi và người nhận, nhưng sử dụng sai một mật mã yếu có thể gây ra một cảm giác sai lầm về độ an toàn. Ngay sau khi nhận được thư, Babington quyết định đi ra nước ngoài để tổ chức cuộc tấn công, và phải đăng ký tại văn phòng Bộ của Walsingham để được cấp hộ chiếu. Đây là thời điểm lý tưởng để bắt kẻ phản loạn, song viên công chức điều hành văn phòng, John Scudamore, lại không thể ngờ được rằng tên phản loạn đang bị truy nã ráo riết nhất của nước Anh lại đang hiện diện ngay trong văn phòng của mình. Không có sự trợ giúp nào, Scudamore mời Babington, người không hề nghi ngờ gì, ra một quán rượu gần đó, tranh thủ kéo dài thời gian để người của ông ta tập hợp thêm binh lính. Một lát sau, một mẩu giấy nhắn tin được chuyển đến quán rượu, thông báo cho Scudamore rằng đã đến lúc bắt tội phạm. Tuy nhiên, Babington đã thoáng trông thấy. Ông ta thản nhiên nói rằng mình cần phải trả tiền bia và bữa ăn, rồi đứng dậy, để lại kiếm và áo khoác trên bàn, ngụ ý rằng mình sẽ quay trở lại trong chốc lát. Nhưng thay vì làm vậy, ông lẻn ra cửa sau và trốn thoát, đầu tiên là tới rừng St. John, sau đó là tới Harrow. Ông ta làm mọi cách để cải trang, cắt tóc ngắn và đổi màu da bằng dầu hồ đào để che giấu vẻ ngoài quý tộc của mình. Ông đã thoát khỏi sự truy lùng trong 10 ngày, nhưng đến ngày 15 tháng Tám, ông cùng sáu người nữa đã bị bắt và đưa về London. Chuông nhà thờ đổ khắp thành phố đón mừng chiến thắng. Sự hành hình họ cực kỳ khủng khiếp. Theo nhà viết sử của Elizabeth là William Camden, “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”. Trong khi đó, ngày 11 tháng Tám, Nữ hoàng Mary và tùy tùng của bà được phép có một đặc ân ngoại lệ là cưỡi ngựa trên địa phận của lâu đài Chartley. Khi qua bãi săn bắn, Mary chợt trông thấy một nhóm người cưỡi ngựa đến gần và ngay lập tức nghĩ rằng đó là những người của Babington đến để cứu bà. Nhưng bà sớm nhận ra họ là những người đến để bắt bà chứ không phải đến để giải thoát cho bà. Mary bị dính líu vào Âm mưu Babington và bị xét xử theo Đạo luật về Hội đoàn, một Đạo luật của Quốc hội được thông qua năm 1584, nó được lập ra đặc biệt dành cho việc xử tội những ai có liên quan đến âm mưu chống lại Elizabeth. Phiên tòa được tổ chức tại Lâu đài Fotheringhay, một nơi lạnh lẽo, u ám nằm ở giữa vùng đầm lầy hoang vu ở Đông Anglia. Nó bắt đầu vào thứ Tư, ngày 15 tháng Mười, trước sự hiện diện của hai chánh án, bốn vị quan tòa khác, Đại Chưởng ấn, người phụ trách Quốc khố, Walsingham và rất nhiều các công tước, hiệp sĩ và nam tước. Ở cuối phòng xử án, có khoảng trống dành cho người xem, đó là những người dân địa phương và người phục vụ cho hội đồng, tất cả đều háo hức chờ xem vị nữ hoàng Scotland nhún mình cầu xin sự tha thứ và nài nỉ được sống như thế nào. Tuy nhiên, Mary vẫn giữ vẻ tôn quý và bình tĩnh trong suốt phiên tòa. Sự biện hộ duy nhất của bà là từ chối bất kỳ sự liên hệ nào với Babington. “Sao tôi lại phải chịu trách nhiệm về kế hoạch phạm tội của một số người liều mạng,” bà biện hộ, “họ dự định mà tôi không hề được biết hay tham gia vào?” Lời nói của bà chỉ có tác dụng nhỏ nhoi trước những bằng chứng chống lại bà. Mary và Babington đã dựa vào một loại mật mã để giữ bí mật cho kế hoạch của mình, song họ lại đang sống trong thời đại mà khoa mật mã đã bị suy yếu bởi những tiến bộ trong kỹ thuật phân tích mật mã. Tuy mật mã của họ đủ để bảo vệ trước những kẻ nghiệp dư nhưng hoàn toàn chẳng có một cơ may nào chống lại được một chuyên gia về phân tích tần suất. Trong phòng dành cho người xem, Phelippes ngồi lặng yên quan sát người ta đưa ra bằng chứng mà ông thu được từ những bức thư mã hóa. Phiên tòa bước sang ngày thứ hai và Mary vẫn chối không biết gì về Âm mưu Babington. Khi phiên tòa kết thúc, bà để cho các quan tòa phán quyết số phận mình, tha thứ cho họ trước quyết định không thể thay đổi được nữa. Mười ngày sau đó, Tòa án Anh (chuyên xử kín các vụ án có liên quan tới an ninh quốc gia, đã bị giải thể vào năm 1641 - ND) đã họp lại tại Westminster và kết luận Mary phạm tội “bao che và có tư tưởng hãm hại Nữ hoàng nước Anh”. Họ khuyến nghị xử tội chết và Elizabeth đã phê chuẩn bản án này. Vào ngày 8 tháng Hai năm 1587, tại Đại sảnh của Lâu đài Fotheringhay, ba trăm khán giả đã tụ tập để chứng kiến buổi xử trảm. Walsingham cương quyết làm giảm tối đa ảnh hưởng của Mary như là một người tuẫn tiết vì đạo, ông ta đã ra lệnh phải đốt cháy bệ chém, quần áo của Mary và tất cả những gì liên quan đến cuộc hành hình để tránh việc tạo ra bất kỳ một dấu tích linh thiêng nào. Ông ta cũng dự định tổ chức tang lễ thật to cho con rể mình, Ngài Philip Sidney vào tuần sau đó. Sidney, một nhân vật anh hùng và rất nổi tiếng đã chết trong trận giao tranh với những người Thiên chúa giáo ở Hà Lan và Walsingham tin rằng một lễ diễu hành hoành tráng sẽ làm át đi sự thương cảm đối với Mary. Tuy nhiên, Mary cũng xác quyết rằng vẻ ngoài cuối cùng của bà phải đầy vẻ thách thức, cơ hội để một lần nữa khẳng định đức tin của bà với Thiên chúa giáo và khích lệ những người đi theo bà. Trong khi tu viện trưởng của Peterborough đọc lời cầu nguyện, Mary nói lớn lời cầu nguyện của riêng bà cho sự cứu rỗi Nhà thờ Thiên chúa nước Anh, cho con trai bà và cho Elizabeth. Với phương châm của gia đình bà, “trong sự kết thúc chính là sự bắt đầu của ta” trong tâm trí, bà đã trấn tĩnh lại và bước lên bệ chém. Những tên đao phủ đề nghị bà nói lời tha thứ và bà đáp, “Ta rộng lòng tha thứ cho các ngươi, giờ thì ta hy vọng các ngươi hãy kết thúc tất cả những phiền muộn của ta”. Richard Wingfield, trong cuốn Thuật lại những ngày cuối cùng của Nữ hoàng Scotland, đã mô tả những khoảnh khắc cuối cùng của bà như sau: Rồi bà ngả người xuống bệ chém một cách hoàn toàn yên lặng, duỗi dài cánh tay và chân rồi kêu lớn In manus tuas domine ba hay bốn lần, và lần cuối khi một trong hai tên đao phủ giữ bà một cách nhẹ nhàng bằng một tay, thì tên kia chém hai nhát rìu mới chặt đứt đầu bà, nhưng vì còn lại một chút xương sụn nhỏ phía sau nên lúc đó bà thốt ra một âm thanh rất nhỏ nhưng vẫn không hề xê dịch phần cơ thể nào của bà khỏi chỗ bà đã nằm... Môi bà vẫn mấp máy gần 1/4 giờ sau khi đầu bà đã lìa khỏi cổ. Đoạn, một trong hai tên đao phủ trong khi tháo bít tất của bà đã nhìn thấy con chó nhỏ luồn ở dưới quần áo của bà mà y không thể bắt được nó xa rời cái cơ thể đã chết của chủ nó, nhưng rồi sau đó nó đi ra và nằm ở chỗ giữa đầu và vai của bà, một tình tiết còn truyền tụng lại mãi sau này. Hình 10. Vụ hành quyết Nữ hoàng Mary xứ Scotland. LE CHIFFRE INDÉCHIFFRABLE[1] Trong nhiều thế kỷ, mật mã thay thế đơn giản dùng một bảng chữ cái đã đủ để bảo vệ bí mật. Sự phát triển sau đó của phương pháp phân tích tần suất, đầu tiên là ở Ả Rập và sau đó là ở châu Âu, đã phá hủy sự an toàn của nó. Cuộc hành quyết bi thảm Nữ hoàng Mary xứ Scotland là một minh chứng đầy ấn tượng cho những yếu kém của mật mã thay thế dùng một bảng chữ cái, và trong trận chiến giữa các nhà lập mã và giải mã thì rõ ràng các nhà giải mã đã thắng thế. Bất kỳ ai gửi đi một bức thư mã hóa đều phải chấp nhận rằng một chuyên gia phá mã của đối phương có thể bắt được và giải mã hầu hết những bí mật quý giá của họ. Gánh nặng giờ đây rõ ràng đang đè lên vai các nhà lập mã. Họ phải tạo ra một loại mật mã mới, mạnh hơn, có thể đánh lừa được các nhà giải mã. Mặc dù loại mật mã này cho đến cuối thế kỷ 16 vẫn chưa xuất hiện, song nguồn gốc của nó đã có từ thời nhà thông thái xứ Florentine, thế kỷ 15, tên là Leon Battista Alberti. Sinh năm 1404, Alberti là một trong những nhân vật hàng đầu thời Phục hưng - ông là họa sĩ, nhà soạn nhạc, nhà thơ và triết gia, đồng thời còn là tác giả của sự phân tích khoa học đầu tiên về phối cảnh, một chuyên luận về ruồi và một bài điếu văn dành cho con chó của mình. Có lẽ ông nổi tiếng nhất là kiến trúc sư đã thiết kế Đài phun nước Trevi đầu tiên ở Rôm và viết cuốn De re aedificatoria, cuốn sách in đầu tiên về kiến trúc, tác phẩm có ảnh hưởng như là một chất xúc tác cho sự chuyển đổi từ kiến trúc Gothic sang kiến trúc Phục hưng. Vào khoảng những năm 1460, khi đang đi dạo trong khu vườn của Vatican, Alberti tình cờ gặp người bạn mình là Leonardo Dato, thư ký cho giáo hoàng, và Dato đứng tán gẫu với ông về một số khía cạnh tinh tế của khoa học mật mã. Cuộc đối thoại ngẫu nhiên đó đã thôi thúc Alberti viết một tiểu luận về đề tài này, trong đó có phác thảo một thứ mà ông cho là một dạng mật mã mới. Vào thời đó, tất cả các loại mã thay thế đều đòi hỏi cần chỉ một bảng chữ cái để giải mã mỗi bức thư. Tuy nhiên, Alberti đề xuất sử dụng hai bảng chữ cái hoặc nhiều hơn, được dùng luân phiên nhau trong quá trình mã hóa, nhờ đó việc giải mã sẽ khó khăn hơn. Chẳng hạn, ở đây chúng ta có hai bảng chữ cái mật mã và chúng ta có thể mã hóa một bức thư bằng cách thay thế luân phiên giữa chúng. Để mã hóa từ hello, chúng ta sẽ mã hóa chữ cái đầu tiên theo bảng chữ cái thứ nhất, như vậy h sẽ được thay bằng A, nhưng chúng ta sẽ mã hóa chữ cái thứ hai theo bảng mật mã thứ hai, như vậy e sẽ được thay thế bằng F. Để mã hóa chữ cái thứ ba, chúng ta lại sử dụng bảng chữ cái mật mã thứ nhất và chữ cái thứ tư bằng bảng mật mã thứ hai. Tức là chữ l thứ nhất được thay bằng P, chữ l thứ hai được thay bằng A. Và chữ cái cuối cùng, o, được thay bằng D theo bảng mật mã thứ nhất. Từ mã hóa cuối cùng được đọc là AFPAD. Lợi thế quan trọng của hệ thống mật mã Alberti là các chữ cái giống nhau trong văn bản thường không nhất thiết phải ứng với cùng một chữ cái trong văn bản mã hóa, vì vậy mỗi chữ cái l trong từ hello được mã hóa khác nhau. Tương tự, mỗi chữ cái A trong văn bản mã hóa biểu thị cho các chữ cái khác nhau trong văn bản thường, chữ đầu thay thế cho h và chữ sau cho l. Mặc dù đã tình cờ chạm được vào một đột phá quan trọng bậc nhất trong suốt hơn một ngàn năm, song Alberti lại không phát triển ý tưởng của mình thành một hệ thống mã hóa hoàn chỉnh. Nhiệm vụ này đã rơi vào tay một nhóm những trí thức khác nhau, nhưng tất cả họ đều dựa trên ý tưởng ban đầu của ông. Người đầu tiên phải kể đến là Johannes Trithemius, Cha tu viện trưởng người Đức sinh năm 1462, sau đó là Giovanni Porta, một nhà khoa học người Italia sinh năm 1535 và cuối cùng là Blaise de Vigenère, một nhà ngoại giao người Pháp, sinh năm 1523. Vigenère bắt đầu làm quen với các bài viết của Alberti, Trithemius và Porta khi ông được cử sang Rôm làm công tác ngoại giao nhiệm kỳ hai năm, lúc đó ông mới 26 tuổi. Lúc đầu, sự quan tâm của ông đến khoa học mật mã chỉ đơn thuần có tính thực hành và gắn liền với công việc ngoại giao của ông. Sau đó, vào tuổi 39, Vigenère quyết định rằng ông đã kiếm đủ tiền để có thể rời bỏ con đường công danh và tập trung vào việc nghiên cứu. Chỉ lúc đó, ông mới nghiên cứu kỹ các ý tưởng của Alberti, Trithemius và Porta, biến chúng thành một dạng mật mã mới chặt chẽ và mạnh hơn. Hình 11 Blaise de Vigenère. Mặc dù Alberti, Trithemius và Porta đều đã có những đóng góp quan trọng, song mật mã này ngày nay chỉ được gọi là mật mã Vigenère để tôn vinh người đã phát triển nó đến dạng hoàn thiện cuối cùng. Sức mạnh của mật mã Vigenère là ở chỗ nó không chỉ sử dụng một mà là 26 bảng chữ cái mật mã khác nhau để mã hóa thông tin. Bước đầu tiên trong quá trình mã hóa là vẽ một bảng gọi là hình vuông Vigenère như trình bày ở Bảng 3, trong đó bảng chữ cái thường được tiếp nối bằng 26 bảng chữ cái mật mã, mỗi bảng lại dịch chuyển đi một chữ cái so với bảng chữ cái đứng ngay trước nó. Như vậy, dòng 1 biểu thị bảng chữ cái mật mã với độ dịch chuyển Ceasar là 1, tức là nó có thể được dùng để thực hiện một mã dịch chuyển Ceasar, trong đó, mỗi chữ cái trong bảng chữ cái thường được thay thế bằng chữ cái đứng ngay sau nó. Tương tự, dòng hai biểu thị bảng chữ cái mật mã với độ dịch chuyển Ceasar là 2 và cứ tiếp tục như vậy. Dòng trên cùng của hình vuông, viết ở dạng chữ thường, biểu thị các chữ cái trong văn bản thường. Bạn có thể mã hóa mỗi chữ cái trong văn bản thường theo một trong 26 bảng chữ cái mật mã bất kỳ. Chẳng hạn, nếu sử dụng bảng mật mã số 2, thì chữ cái a được mã hóa thành C, nhưng nếu dùng bảng mật mã số 12 thì a được mã hóa thành M. Bảng 3 Hình vuông Vigenère. Nếu người gửi chỉ sử dụng một bảng chữ cái mật mã để mã hóa toàn bộ văn bản, thì đó chính là mã Ceasar đơn giản, một dạng mã hóa rất yếu, dễ dàng bị đối phương giải mã. Tuy nhiên, trong mã Vigenère, mỗi dòng trong hình vuông Vigenère (một bảng chữ cái riêng biệt) được sử dụng để mã hóa mỗi chữ cái trong văn bản. Nói cách khác, người gửi có thể mã hóa chữ cái đầu tiên theo dòng 5, chữ thứ hai theo dòng 14, chữ thứ ba theo dòng 21 v.v... Để giải mã văn bản, người nhận cần phải biết dòng nào trong hình vuông Vigenère được sử dụng để mã hóa từng chữ cái, vì vậy, phải có một hệ thống chuyển đổi giữa các dòng đã được thỏa thuận từ trước. Điều này có thể thực hiện được nhờ sử dụng một từ khóa. Để minh họa cách sử dụng từ khóa với hình vuông Vigenère để mã hóa một đoạn thư ngắn, ví dụ thông báo divert troops to east ridge (chuyển quân sang bờ phía đông), bằng cách dùng từ khóa là WHITE. Trước hết, từ khóa được viết bên trên đoạn thư và lặp lại liên tiếp cho đến khi mỗi chữ cái trong đoạn thư ứng với một chữ cái trong từ khóa. Văn bản mã hóa sau đó được thiết lập như sau. Để mã hóa chữ cái đầu tiên, chữ d, hãy xác định chữ cái của từ khóa bên trên nó, ở đây là W, và chữ cái này sẽ xác định dòng cụ thể trong hình vuông Vigenère. Dòng bắt đầu bằng chữ W là dòng 22, đây chính là bảng chữ cái mật mã sẽ được sử dụng để tìm chữ cái thay thế cho chữ d. Chúng ta hãy nhìn vào cột bắt đầu bằng chữ d, giao của cột này với dòng bắt đầu bằng chữ W, chính là chữ Z. Kết quả, chữ cái d trong văn bản thường được thay bằng chữ Z trong văn bản mã hóa. Để mã hóa chữ cái thứ hai, i, ta lặp lại quá trình trên. Chữ cái của từ khóa ở bên trên i là H, vì vậy nó sẽ được mã hóa bằng một dòng khác trong hình vuông Vigenère: dòng bắt đầu bằng chữ H (dòng 7) là một bảng mật mã mới. Để mã hóa i, ta hãy nhìn vào cột bắt đầu bằng i, giao của cột này với dòng bắt đầu bằng H, chính là chữ P. Kết quả, chữ i trong văn bản thường được thay bằng P. Mỗi chữ cái trong từ khóa đều chỉ ra một bảng chữ cái mã cụ thể trong hình vuông Vigenère và vì từ khóa gồm có năm chữ cái nên người gửi sẽ mã hóa thông tin bằng cách sử dụng quay vòng năm dòng trong hình vuông Vigenère. Chữ cái thứ năm trong đoạn thư được mã hóa theo chữ cái thứ năm trong từ khóa, tức là chữ E, nhưng để mã hóa chữ cái thứ sáu, chúng ta lại quay trở lại chữ cái đầu tiên trong từ khóa. Một từ khóa dài hơn, hay một cụm từ khóa, sẽ sử dụng nhiều dòng hơn vào quá trình mã hóa và làm tăng mức độ phức tạp của mật mã. Bảng 4 trình bày một hình vuông Vigenère, có làm nổi rõ năm dòng (tức là năm bảng chữ cái mã) được xác định nhờ từ khóa WHITE. Bảng 4 Hình vuông Vigenère với các dòng được xác định nhờ từ khóa WHITE. Việc mã hóa được thực hiện bằng việc chuyển đổi giữa 5 bảng mã đã được làm nổi rõ, xác định bởi W, H, I, T, và E. Lợi thế lớn nhất của mật mã Vigenère, đó là nó hoàn toàn an toàn trước phương pháp phân tích tần suất đã trình bày ở Chương 1. Chẳng hạn, một nhà phân tích mật mã áp dụng phép phân tích tần suất đối với một đoạn mật mã thường bắt đầu bằng việc xác định chữ cái thông dụng nhất trong đoạn đó, trong trường hợp này là chữ Z, và sau đó giả định rằng nó biểu thị cho chữ cái thông dụng nhất trong tiếng Anh, đó là chữ e. Thực tế thì chữ cái Z biểu thị ba chữ cái khác nhau, đó là d, r và s, chứ không phải e. Đây rõ ràng là một vấn đề đối với người giải mã. Việc một chữ cái xuất hiện một vài lần trong văn bản mật mã, mỗi lần lại có thể biểu thị một chữ cái khác nhau của văn bản thường, sẽ tạo ra một sự cực kỳ rối rắm, rất khó cho người giải mã. Một sự rắc rối tương tự, đó là một chữ cái xuất hiện vài lần trong văn bản thường lại có thể được biểu thị bởi nhiều chữ cái trong văn bản mật mã. Chẳng hạn, chữ o được lặp lại trong từ troops, được thay thế bởi hai chữ cái khác nhau - oo được mã hóa thành HS. Đồng thời với việc không thể bị phá bởi phép phân tích tần suất, mật mã Vigenère còn có một số lượng từ khóa khổng lồ. Người gửi và người nhận có thể thỏa thuận với nhau bất kỳ một từ nào có trong từ điển, bất kỳ sự kết hợp từ nào hay thậm chí một từ do họ bịa ra. Một nhà giải mã sẽ không thể hóa giải bản mật mã bằng việc thử tất cả các từ khóa khả dĩ, đơn giản vì số lượng lựa chọn là cực kỳ lớn. Công trình của Vigenère được trình bày hoàn chỉnh nhất trong cuốn Traicté des Chiffres (Chuyên luận về thư tín bí mật), được xuất bản năm 1586. Trớ trêu thay, đây lại chính là năm mà Thomas Phelippes đã phá được mật mã của Nữ hoàng Mary xứ Scotland. Ví thử thư ký của Mary đọc được chuyên luận này, ông ta sẽ biết về mật mã Vigenère, thì thư tín của Mary gửi cho Babington sẽ dễ dàng qua mặt được Phelippes và mạng sống của bà chắc đã được cứu thoát. Vì sức mạnh và sự đảm bảo an toàn của nó, lẽ tự nhiên là mật mã Vigenère đáng ra phải được các thư ký phụ trách về mật mã đón nhận một cách nhanh chóng khắp châu Âu. Chắc hẳn là một lần nữa họ sẽ an lòng tiếp cận một dạng mã hóa an toàn mới. Nhưng ngược lại, họ có vẻ như chối bỏ mật mã Vigenère. Hệ thống rõ ràng là rất hoàn mỹ này lại gần như bị quên lãng trong suốt hai thế kỷ sau đó. Từ sự lãng quên Vigenère đến Người Đeo Mặt Nạ Sắt Các hình thái truyền thống của mật mã thay thế, tồn tại trước mật mã Vigenère, được gọi là mã thay thế dùng một bảng chữ cái, vì chúng chỉ sử dụng một bảng chữ cái mật mã cho một văn bản. Ngược lại, mật mã Vigenère thuộc loại được gọi là mật mã dùng nhiều bảng chữ cái, vì nó sử dụng một số bảng mã cho một văn bản. Bản chất nhiều bảng chữ cái trong mật mã Vigenère đã mang lại cho nó sức mạnh song cũng làm cho việc sử dụng nó trở nên phức tạp hơn. Việc phải tốn thêm công sức để thực hiện mật mã Vigenère đã làm cho rất nhiều người ngại sử dụng nó. Đối với nhiều mục đích ở thế kỷ 17 thì mật mã thay thế dùng một bảng chữ cái đã là hoàn toàn đủ. Nếu bạn muốn đảm bảo cho những người phục vụ không thể đọc được thư từ riêng của mình, hoặc nếu muốn bảo vệ nhật ký của mình khỏi sự tọc mạch của vợ (hoặc chồng) thì dạng mật mã cổ điển này đã là lý tưởng. Sự thay thế dùng một bảng chữ cái thực hiện rất nhanh và dễ sử dụng, đủ an toàn đối với những người chưa được đào tạo bài bản về mật mã. Thực tế, mật mã thay thế dùng một bảng chữ cái đơn giản cũng đã trải qua nhiều hình thái khác nhau qua nhiều thế kỷ (xem Phụ Lục D). Đối với những ứng dụng quan trọng hơn, chẳng hạn như thông tin liên lạc của chính phủ và quân đội, mà độ an toàn là tối cao, thì mật mã dùng một bảng chữ cái đơn giản là chưa đủ. Những nhà tạo mã chuyên nghiệp trong cuộc chiến với các nhà giải mã cần có thứ gì đó tốt hơn, nhưng họ vẫn do dự khi lựa chọn mật mã dùng nhiều bảng chữ cái vì sự phức tạp của nó. Đặc biệt, thông tin liên lạc trong quân đội đòi hỏi phải nhanh và đơn giản, và một văn phòng ngoại giao có thể phải gửi và nhận hàng trăm thư từ mỗi ngày, vì vậy thời gian là yếu tố rất quan trọng. Do đó, các nhà tạo mật mã cần có một dạng mật mã trung gian, khó giải mã hơn dạng mật mã dùng một bảng chữ cái nhưng lại đơn giản hơn mật mã dùng nhiều bảng chữ cái. Có nhiều ứng cử viên khác nhau, trong đó mật mã thay thế đồng âm có hiệu quả đáng kể. Ở loại này, mỗi chữ cái được thay thế bằng nhiều lựa chọn khác nhau, số lượng các lựa chọn tiềm năng tỷ lệ với tần suất của chữ cái đó. Ví dụ, chữ a chiếm khoảng 8% trong chữ viết tiếng Anh và vì vậy chúng ta sẽ ấn định tám ký hiệu thay thế cho nó. Mỗi lần chữ a xuất hiện trong văn bản thường, nó sẽ được thay thế bằng một trong tám ký hiệu được lựa chọn ngẫu nhiên, và vì vậy cho đến cuối quá trình mã hóa thì mỗi ký hiệu chỉ chiếm khoảng 1% văn bản mật mã. Tương tự, chữ b chiếm 2% và chúng ta ấn định hai ký hiệu thay thế cho nó. Mỗi lần b xuất hiện trong văn bản thường, một trong hai ký hiệu đó sẽ được chọn để thay thế nó và kết thúc quá trình mã hóa thì nó chiếm khoảng 1%. Quá trình phân bố số các ký hiệu khác nhau cho mỗi chữ cái cứ tiếp tục cho đến hết bảng chữ cái, đến chữ z, rất hiếm khi xuất hiện nên chỉ một ký hiệu để thay thế nó. Trong ví dụ ở Bảng 5, các ký hiệu thay thế trong bảng mật mã là các số có hai chữ số và mỗi chữ cái trong bảng chữ cái thường có số ký hiệu thay thế nằm trong khoảng từ 1 đến 12, tùy thuộc vào độ phổ cập tương đối của mỗi chữ cái. Chúng ta có thể nghĩ về tất cả các số có hai chữ số trong văn bản mật mã tương ứng với chữ cái a trong văn bản thường như là sự biểu thị hiệu quả cùng một âm, tức là âm của chữ cái a. Đây chính là nguồn gốc của thuật ngữ thay thế homophonic (thay thế đồng âm), vì homos có nghĩa là “cùng, đồng” và phonos có nghĩa là “âm” trong tiếng Hy Lạp. Mấu chốt của việc đưa ra một số lựa chọn thay thế cho các chữ cái thông thường là nhằm cân bằng tần suất của các ký hiệu trong văn bản mật mã. Nếu chúng ta mã hóa một văn bản bằng cách sử dụng bảng mật mã ở Bảng 5 thì mỗi số chỉ chiếm khoảng 1% toàn bộ văn bản mật mã. Nếu không có ký hiệu nào xuất hiện nhiều hơn ký hiệu nào thì có vẻ như nó chống lại được bất kỳ sự tấn công nào của phép phân tích tần suất. Phải chăng khi này sẽ là tuyệt đối an toàn? Không hẳn như vậy. Bảng 5 Một ví dụ về mật mã thay thế đồng âm. Dòng đầu tiên biểu thị bảng chữ cái thường, các số bên dưới biểu thị bảng chữ cái mật mã với một số lựa chọn cho các chữ cái xuất hiện thường xuyên. Đối với một nhà giải mã thông minh thì văn bản mật mã loại này vẫn còn chứa đựng nhiều đầu mối tinh tế. Như chúng ta đã biết ở Chương 1, mỗi chữ cái trong tiếng Anh đều có đặc tính riêng, được xác định trong mối quan hệ với tất cả các chữ cái khác, và những dấu vết này vẫn có thể nhận ra, ngay cả khi mã hóa bằng mật mã thay thế đồng âm. Trong tiếng Anh, ví dụ tuyệt vời nhất về một chữ cái có đặc tính riêng biệt đó là chữ q, nó luôn chỉ có một chữ cái đứng sau nó, đó là u. Nếu thử phá một bản mật mã, ta có thể bắt đầu bằng việc lưu ý q là chữ cái hiếm xuất hiện và vì vậy chắc chắn nó chỉ được thay thế bằng một ký hiệu và chúng ta biết rằng u, được tính là chỉ chiếm khoảng 3% trong tất cả các chữ cái và có thể được thay thế bằng ba ký hiệu. Do vậy, nếu ta tìm ra một ký hiệu trong bản mật mã mà đứng sau nó luôn là ba ký hiệu riêng biệt thì có thể giả định chữ cái thứ nhất là q và ba ký hiệu kia là u. Các chữ cái khác thì khó nhận ra hơn, song cũng có thể bị lộ diện bởi mối quan hệ giữa chúng với chữ cái khác. Tuy mật mã đồng âm vẫn có thể hóa giải được song dù sao nó cũng an toàn hơn rất nhiều so với mật mã dùng một bảng chữ cái. Mật mã đồng âm có vẻ giống với mật mã dùng nhiều bảng chữ cái, nhất là ở chỗ mỗi chữ cái thường có thể được mã hóa bằng nhiều cách, song cũng có một khác biệt quan trọng, và mật mã đồng âm xét cho cùng cũng chỉ là một dạng của mật mã dùng một bảng chữ cái. Trong bảng ví dụ về mật mã đồng âm trình bày ở trên, chữ cái a có thể được biểu thị bằng tám số. Nhưng điều quan trọng là tám số này chỉ biểu thị cho một chữ a. Nói cách khác, một chữ cái thường có thể được biểu thị bởi một số ký hiệu, song mỗi ký hiệu lại chỉ biểu thị cho một chữ cái. Trong mật mã dùng nhiều bảng chữ cái, một chữ cái thường cũng được biểu thị bởi nhiều ký hiệu khác nhau, nhưng còn phức tạp hơn ở chỗ, các ký hiệu này lại biểu thị nhiều chữ cái khác nhau trong cả quá trình mã hóa. Có lẽ lý do cơ bản của việc tại sao mật mã đồng âm vẫn được xem như là mật mã dùng một bảng chữ cái là vì một khi bảng chữ cái mật mã đã được thiết lập, thì nó sẽ được duy trì trong suốt quá trình mã hóa. Việc bảng mật mã bao hàm một số lựa chọn để mã hóa một chữ cái là không quan trọng. Trong khi đó, một người sử dụng mật mã nhiều bảng chữ cái thì phải chuyển đổi liên tục giữa các bảng chữ cái khác nhau trong suốt quá trình mã hóa. Bằng cách điều chỉnh mật mã dùng một bảng chữ cái cơ bản theo nhiều cách khác nhau, chẳng hạn như bổ sung mật mã đồng âm, nó đã trở nên an toàn hơn khi mã hóa thông tin mà không cần chuốc lấy những phức tạp của mật mã dùng nhiều bảng chữ cái. Một trong những ví dụ ấn tượng nhất về mật mã dùng một bảng chữ cái được nâng cấp đó là Mật mã Vĩ đại của Louis XIV. Mật mã Vĩ đại được sử dụng để mã hóa hầu hết các thư từ bí mật của nhà vua, bảo vệ những chi tiết trong các kế hoạch, âm mưu và chiến lược chính trị của ông. Một trong những thư từ này có đề cập đến một trong số những nhân vật bí hiểm nhất trong lịch sử nước Pháp, Người Đeo Mặt Nạ Sắt, song sức mạnh của Mật mã Vĩ đại chính là ở chỗ lá thư này và phần lớn nội dung của nó đã không bị giải mã và không thể đọc được trong suốt hai thế kỷ. Mật mã Vĩ đại được phát minh bởi hai cha con Antoine và Bonaventure Rossignol. Antoine trở nên nổi tiếng lần đầu tiên vào năm 1626 khi ông được giao giải mã một bức thư mã hóa bắt được của một người đưa thư thoát ra từ thành phố Réalmont đang bị bao vây. Ngay trong ngày hôm đó, ông đã giải mã được bức thư, phát hiện ra rằng quân đội Huguenot[2]trụ trong thành phố này đang bên bờ tan rã. Người Pháp, trước đó không hề hay biết tình trạng khốn khó cùng cực của những người Huguenot, đã gửi trả lại bức thư này kèm theo bản giải mã. Người Huguenot, lúc này biết rằng kẻ thù của họ sẽ không lui quân, đã ngay lập tức đầu hàng. Bản giải mã đã làm nên một chiến thắng không đổ máu cho quân Pháp. Sức mạnh của việc phá mã đã trở nên rõ ràng và cha con nhà Rossignols được bổ nhiệm vào các vị trí cao cấp trong triều đình. Sau khi phục vụ cho Louis XIII, họ vẫn tiếp tục là những nhà phân tích mật mã cho Louis XIV, người đã bị ấn tượng đến mức cho chuyển văn phòng của họ đến ngay cạnh khu nhà ở của mình để Rossignol, cả cha lẫn con, có thể đóng một vai trò trung tâm trong việc lập nên chính sách ngoại giao cho nước Pháp. Một trong những bày tỏ sự kính phục nhất đối với tài năng của họ đó là từ rossignol đã trở thành một từ lóng trong tiếng Pháp để chỉ dụng cụ mở khóa, ám chỉ khả năng phá khóa mã của họ. Sự tinh xảo của Rossignol trong việc hóa giải mật mã đã mang lại cho họ sự thấu hiểu phải làm thế nào để tạo ra một dạng mã hóa mạnh hơn và họ đã phát minh ra cái gọi là Mật mã Vĩ đại. Mật mã Vĩ đại an toàn đến mức nó vô hiệu hóa mọi nỗ lực của các nhà phân tích mật mã đối phương hòng đánh cắp bí mật của nước Pháp. Thật không may, sau khi cả hai cha con họ chết đi thì Mật mã Vĩ đại cũng không được sử dụng nữa và những chi tiết chính xác của nó cũng mai một nhanh chóng, điều này có nghĩa là những giấy tờ mã hóa trong kho lưu trữ của Pháp cũng sẽ không thể đọc được nữa. Mật mã Vĩ đại mạnh đến mức nó chống lại được cả những nỗ lực của các thế hệ giải mã sau này. Các nhà lịch sử biết rằng những giấy tờ được mã hóa bằng Mật mã Vĩ đại sẽ giúp họ hiểu rõ những âm mưu của nước Pháp thế kỷ 17, song đến tận cuối thế kỷ 19, họ vẫn không sao giải mã được chúng. Sau đó, vào năm 1890, Victor Gendron, một nhà lịch sử quân sự đang nghiên cứu những chiến dịch của Louis XIV, đã lục tìm thấy một tập mới những lá thư được mã hóa bằng Mật mã Vĩ đại. Không thể đọc nổi, ông đã chuyển chúng cho viên sĩ quan chỉ huy Étienne Bazeries, một chuyên gia xuất sắc của Cục khoa học mật mã thuộc Quân đội Pháp. Bazeries xem những lá thư này như là một thách thức tối hậu, và ông đã dành ba năm sau đó để giải mã chúng. Những trang mã hóa bao gồm hàng ngàn con số, nhưng chỉ có 587 số khác nhau. Rõ ràng là Mật mã Vĩ đại phức tạp hơn so với mật mã thay thế đơn giản, vì mật mã thay thế chỉ đòi hỏi có 26 số khác nhau, mỗi số thay thế cho một chữ cái. Ban đầu, Bazeries nghĩ rằng các số thừa ra biểu thị các đồng âm và một vài số biểu thị cùng một chữ cái. Nghiên cứu theo hướng này, ông đã mất ba tháng nỗ lực không mệt mỏi, nhưng tất cả đều vô ích. Mật mã Vĩ đại không phải là mật mã đồng âm. Sau đó, ông đã nghĩ ra ý tưởng là mỗi số có thể biểu diễn một cặp chữ cái, hay một âm kép. Chỉ có 26 chữ cái riêng biệt nhưng có đến 676 cặp chữ cái và nó gần như tương đương với số lượng các số trong bản mật mã. Bazeries thử giải mã bằng việc tìm những số xuất hiện thường xuyên nhất trong bản mật mã (22, 42, 124, 125 và 341), giả định rằng chúng có thể là những âm kép phổ biến nhất trong tiếng Pháp (es, en, ou, de, nt). Đồng thời, ông cũng áp dụng phương pháp phân tích tần suất ở cấp độ cặp chữ cái. Thật không may, lại sau vài tháng làm việc, lý thuyết này cũng thất bại, không mang lại một bản giải mã có nghĩa nào. Đúng lúc Bazeries sắp từ bỏ nỗi ám ảnh của mình thì một cách tấn công mới chợt nảy ra. Có lẽ ý tưởng về các âm kép cũng không xa sự thực là mấy. Ông bắt đầu để ý đến khả năng mỗi số biểu thị không phải một cặp chữ cái, mà là cả một âm tiết. Ông thử ghép mỗi số cho một âm tiết, số xuất hiện nhiều nhất có thể biểu thị cho âm tiết thông dụng nhất trong tiếng Pháp. Ông đã thử những cách hoán vị khác nhau, song tất cả đều tối nghĩa - cho đến khi ông thành công xác định được một từ. Nhóm các số (124-22-125-46-345) xuất hiện vài lần trong mỗi trang và Bazeries cho rằng chúng biểu thị cho lesen-ne-mi-s, tức là les ennemis (kẻ thù). Đây quả là một đột phá quan trọng. Sau đó Bazeries đã có thể tiếp tục bằng việc xem xét các phần khác của bản mật mã, những chỗ mà các số này xuất hiện trong các từ khác. Ông đã chèn các giá trị âm tiết rút ra từ les ennemis, nhờ đó mà phát hiện ra các từ khác. Như những người mê chơi ô chữ đều biết, khi một từ đã được phát hiện một phần thì thường có thể đoán ra phần còn lại. Khi Bazeries hoàn thành các từ mới, ông cũng xác định được thêm nhiều âm tiết và chúng lại dẫn đến các từ khác, và cứ tiếp tục như vậy. Ông cũng thường xuyên bị vấp váp, một phần vì giá trị các âm tiết chẳng bao giờ là rõ ràng cả, một phần vì một vài số lại biểu thị cho các chữ cái riêng biệt chứ không phải là âm tiết, và một phần vì Rossignol đã đặt nhiều bẫy trong mật mã. Ví dụ, một số không biểu thị cho âm tiết cũng chẳng biểu thị một chữ cái nào, mà thay vào đó, nó lại ranh ma xóa số ở ngay trước nó. Khi bản giải mã cuối cùng đã hoàn tất, Bazeries trở thành người đầu tiên trong vòng hai trăm năm biết đến những bí mật của Louis XIV. Tư liệu mới được giải mã này đã làm các nhà lịch sử rất phấn khởi, bởi họ đang tập trung vào một lá thư đặc biệt đã trêu ngươi họ bấy lâu. Nó dường như đã giải quyết được một trong những điều bí ẩn nhất của thế kỷ 17: đó là bộ mặt thật của Người Đeo Mặt Nạ Sắt. Người Đeo Mặt Nạ Sắt đã là đối tượng của rất nhiều suy đoán kể từ lần đầu tiên ông bị cầm tù ở pháo đài Pignerole của Pháp ở Savoy. Khi ông bị chuyển đến Bastille năm 1698, những người nông dân đã cố tìm mọi cách để nhìn thấy mặt ông. Và họ mô tả ông cũng rất khác nhau như cao hay thấp, tóc vàng hay sẫm, trẻ hay già. Một số còn cho rằng ông là một phụ nữ. Với một vài điều xác thực, còn thì tất cả mọi người, từ Voltaire cho đến Benjamin Franklin, đều đã sáng tác ra những thuyết riêng của họ để giải thích về Người Đeo Mặt Nạ Sắt. Một thuyết đầy ẩn ý phổ biến nhất liên quan đến Mặt Nạ (ông đôi khi bị gọi tắt như vậy) cho rằng ông là anh em sinh đôi với Louis XIV, bị kết án tù để tránh mọi sự tranh cãi về ai là người có quyền chính đáng thừa hưởng ngai vàng. Một phiên bản của thuyết này cho rằng hậu duệ của Mặt Nạ vẫn còn sống sót và một dòng máu hoàng gia ẩn giấu vẫn đang tồn tại. Một cuốn sách nhỏ được xuất bản năm 1801 nói rằng chính Napoleon là một hậu duệ của Mặt Nạ, một tin đồn đã nâng cao vị thế của ông, nên vị hoàng đế này đã không hề phủ nhận. Huyền thoại về Mặt Nạ thậm chí còn gợi cảm hứng cho thơ, văn và kịch. Năm 1848, Victor Hugo đã bắt tay viết một vở kịch nhan đề Sinh đôi, song khi phát hiện ra Alexandre Dumas đã lựa chọn đề tài này nên ông đã bỏ hai hồi mà ông đã viết. Kể từ đó, cái tên của Dumas gắn liền với câu chuyện về Người Đeo Mặt Nạ Sắt. Sự thành công của cuốn tiểu thuyết này càng củng cố thêm ý tưởng cho rằng Mặt Nạ có liên quan đến nhà vua, và thuyết này vẫn dai dẳng tồn tại ngay cả khi bằng chứng được tiết lộ ở một trong những bản giải mã của Bazeries. Bazeries đã giải mã bức thư được viết bởi Franois de Louvois, Bộ trưởng Chiến tranh của Louis XIV, mở đầu bằng việc tường thuật lại tội lỗi của Vivien de Bulonde, viên thống chế chịu trách nhiệm chỉ huy một đội quân tấn công thị trấn Cuneo, nằm ở biên giới Pháp - Ý. Mặc dù ông ta đã được lệnh giữ vững không được lui quân, song Bulonde thấy lo ngại trước những đội quân của kẻ thù tiến đến từ Áo và đã chạy trốn, bỏ lại đằng sau toàn bộ đạn dược và rất nhiều quân lính bị thương. Theo Bộ trưởng Bộ Chiến tranh, hành động này đã gây nguy hiểm cho toàn bộ chiến dịch Piedmont, và bức thư này cũng cho thấy rõ nhà vua coi hành động của Bulonde như là một hành động cực kỳ hèn nhát: Hoàng thượng biết rõ hơn ai hết về hậu quả của hành động này, và Ngài cũng nhận thức được sự thất bại của chúng ta trong việc chiếm lĩnh vị trí đó sẽ có tác hại sâu sắc như thế nào đến mục đích của chúng ta, một sự thất bại sẽ phải được sửa chữa trong mùa đông này. Hoàng thượng muốn ông ngay lập tức bắt giữ thống chế Bulonde và dẫn giải ông ta về pháo đài Pignerole, ở đó ông ta sẽ bị giam vào ngục có lính canh vào ban đêm và được phép đi dạo trong sân vào ban ngày với một chiếc mặt nạ. Đây chắc chắn là nói đến người tù đeo mặt nạ ở Pignerole, và một tội lỗi cực kỳ nghiêm trọng, mà ngày tháng có vẻ như ăn khớp với huyền thoại về Người Đeo Mặt Nạ Sắt. Liệu điều đó có giải quyết được điều bí ẩn hay chưa? Không có gì đáng ngạc nhiên khi mà những người ưa thích các lời giải bí ẩn hơn đã thấy những sơ hở trong việc coi Bulonde là một ứng viên. Chẳng hạn, vẫn có ý kiến cho rằng nếu Louis XIV thực sự muốn giam giữ bí mật người anh em sinh đôi không ai biết đến của mình, thì ông ta sẽ phải để lại một loạt những dấu vết giả. Có lẽ lá thư được mã hóa này là cố ý để cho người khác giải mã. Biết đâu nhà giải mã Bazeries ở thế kỷ 19 đã bị rơi vào một cái bẫy của thế kỷ 17 cũng nên. Phòng Đen Việc nâng cấp mật mã dùng một bảng chữ cái bằng cách áp dụng nó cho các âm tiết hay bổ sung thêm các đồng âm có lẽ đã rất hiệu quả trong suốt những năm 1600, nhưng đến những năm 1700 thì các nhà giải mã đã trở nên công nghiệp hóa hơn, với các nhóm giải mã thuộc chính phủ cùng làm việc với nhau để hóa giải rất nhiều những bản mật mã dùng một bảng chữ cái phức tạp nhất. Mỗi cường quốc châu Âu đều có một cơ quan gọi là Phòng Đen, một trung tâm thần kinh của việc giải mã thông tin và tập hợp thông tin tình báo. Phòng Đen hiệu quả, có kỷ luật và được tán tụng bậc nhất đó là Geheime Kabinets-Kanzlei ở Vien. Phòng này hoạt động theo một thời gian biểu nghiêm ngặt, bởi điều đó thực sự quan trọng để cho các hoạt động bất hợp pháp của nó không làm ngắt quãng sự vận hành trơn tru của dịch vụ bưu điện. Các lá thư, lẽ ra phải chuyển ngay đến các sứ quán ở Vien, thì trước hết đều phải đi qua Phòng Đen, vào lúc 7 giờ sáng. Các thư ký làm chảy dấu niêm phong và một nhóm các nhân viên tốc ký phải đồng thời chép lại các thư tín. Nếu cần thiết, một chuyên gia về ngôn ngữ sẽ chịu trách nhiệm sao chép những bản chữ viết khác thường. Trong vòng 3 giờ đồng hồ, các lá thư lại được cho vào phong bì cũ, gắn xi và trả về bưu điện trung tâm để chúng được chuyển đến địa chỉ đã định. Những thư từ chỉ chuyển qua nước Áo thì đến Phòng Đen vào 10 giờ sáng và thư từ gửi đi từ các sứ quán ở Vien đến các địa chỉ ở ngoài nước Áo sẽ đến vào 4 giờ chiều. Tất cả thư từ đó cũng đều được sao lại trước khi được phép tiếp tục hành trình của chúng. Mỗi ngày, có tới một trăm lá thư lọc qua Phòng Đen của Vien. Các bản sao lập tức được chuyển đến cho các nhà giải mã, họ ngồi trong những quầy nhỏ, sẵn sàng chờ giải nghĩa các bức thư. Cùng với việc cung cấp cho các hoàng đế của nước Áo những thông tin tình báo có giá trị, Phòng Đen của Vien còn bán các thông tin họ thu lượm được cho các quốc gia khác ở châu Âu. Vào năm 1774, một cuộc mua bán đã được thực hiện với Abbot Georgel, bí thư của Sứ quán Pháp, trong đó, ông ta có được trọn gói thông tin hai tuần liền với giá 1.000 đồng tiền vàng. Sau đó ông ta đã gửi thẳng những lá thư trong đó có chứa những kế hoạch bí mật của nhiều quốc gia cho Louis XV ở Paris. Phòng Đen đã làm cho tất cả các dạng của mật mã dùng một bảng chữ cái trở nên không an toàn. Đối mặt với những đối thủ giải mã chuyên nghiệp như vậy, các nhà tạo mật mã cuối cùng đã buộc phải lựa chọn mật mã an toàn nhưng phức tạp hơn, đó là mật mã Vigenère. Dần dần, các thư ký về mật mã bắt đầu chuyển sang sử dụng các mật mã dùng nhiều bảng chữ cái. Ngoài việc phân tích mật mã có hiệu quả hơn, còn có thêm một áp lực nữa khuyến khích việc chuyển sang dạng mã hóa an toàn hơn: đó là sự phát minh ra máy điện báo và sự cần thiết phải bảo vệ các bức điện tín không bị chặn bắt và giải mã. Mặc dù máy điện báo, cùng với cuộc cách mạng viễn thông sau đó, ra đời vào thế kỷ 19, song có thể coi nguồn gốc của nó đã có từ năm 1753. Một bức thư vô danh trên một tạp chí Scotland đã mô tả phương pháp gửi thư qua khoảng cách rất xa bằng cách nối giữa người gửi và người nhận 26 sợi dây cáp, mỗi dây được dùng cho một chữ cái trong bảng chữ cái. Người gửi có thể chuyển đi từng chữ cái trong một bức thư bằng cách gửi đi những xung điện dọc theo mỗi đường dây. Chẳng hạn, để chuyển đi chữ hello, người gửi phải bắt đầu gửi đi một tín hiệu qua đường dây h, sau đó là đường dây e và cứ tiếp tục như vậy. Người nhận bằng cách nào đó cảm nhận được dòng điện đến ở mỗi dây và đọc được thư. Tuy nhiên, “phương pháp truyền tải thông tin mau lẹ” này, như người phát minh ra nó đã gọi như vậy, chưa bao giờ được thiết lập, bởi vì có một số trở ngại về mặt kỹ thuật cần phải vượt qua. Chẳng hạn, các kỹ sư cần phải có một hệ thống đủ nhạy để bắt các tín hiệu điện. Ở Anh, Ngài Charles Wheatstone và William Fothergill Cooke đã chế tạo các máy dò từ các kim từ tính, chúng bị đổi hướng mỗi khi có sự hiện diện của dòng điện. Đến năm 1839, hệ thống của Wheatstone và Cooke đã được sử dụng để gửi thư giữa các ga xe lửa ở West Drayton và Paddington, cách nhau 29 km. Tiếng tăm về máy điện báo và tốc độ truyền tin đáng kể của nó nhanh chóng lan xa và không gì có thể quảng bá cho sức mạnh của nó hơn là truyền tin về sự chào đời đứa con trai thứ hai của Nữ hoàng Victoria, Hoàng tử Alfred, ở Windsor vào ngày 6 tháng Tám năm 1844. Tin tức về sự ra đời của Hoàng tử đã được đánh điện tới London, và trong vòng một giờ, tờ Thời báo đã rải khắp các đường phố thông báo về tin vui này. Tờ Thời báo tuyên bố lập được chiến công này chính là nhờ công nghệ và nhấn mạnh rằng nó đã “mắc nợ sức mạnh phi thường của máy điện báo điện-từ”. Ngay năm sau, máy điện báo lại có thêm danh tiếng khi nó hỗ trợ cho việc bắt giữ John Tawell, người đã giết bà chủ nhà của mình ở Slough và đã cố tình bỏ trốn bằng cách nhảy lên một chuyến tàu đi London. Cảnh sát địa phương đã đánh điện đến London mô tả về Tawell và anh ta đã bị bắt ngay khi vừa tới Paddington. Trong khi đó ở Mỹ, Samuel Morse cũng vừa chế tạo đường dây điện báo đầu tiên của mình, một hệ thống kéo dài 60 km giữa Baltimore và Washington. Morse đã sử dụng một máy điện từ để tăng cường tín hiệu, nhờ đó khi đến phía người nhận, nó đủ mạnh để tạo nên một chuỗi các vạch ngắn và dài, đó là dấu chấm (.) và dấu gạch (-) trên một mẩu giấy. Ông cũng đã phát minh ra mã Morse quen thuộc ngày nay để chuyển mỗi chữ trong bảng chữ cái thành các dấu chấm và dấu gạch, như trình bày ở Bảng 6. Để hoàn thiện hệ thống của mình, ông đã thiết kế một cái máy nghe để người nhận có thể nghe được mỗi chữ cái như là một chuỗi các dấu chấm và dấu gạch. Trở lại châu Âu, tiến bộ của Morse đã dần thay thế cho hệ thống Wheatstone-Cooke, và vào năm 1851, một dạng mã Morse của châu Âu, trong đó bao gồm cả các chữ cái có trọng âm, đã được đón nhận khắp châu lục. Mỗi năm qua đi, mã Morse và máy điện báo lại có một ảnh hưởng ngày càng lớn đến thế giới, cho phép cảnh sát bắt được nhiều tội phạm hơn, giúp cho các tờ báo mang đến thông tin nóng hổi hơn, cung cấp thông tin có giá trị cho các doanh nghiệp và cho phép các công ty ở xa nhau có thể giao dịch tức thời. Tuy nhiên, việc bảo vệ những thông tin thường là nhạy cảm này là một mối lo ngại lớn. Bản thân mã Morse không phải là một hình thức mã hóa, vì nó không che giấu thông tin. Các dấu chấm và dấu gạch chỉ là một cách thuận tiện để biểu thị các chữ cái qua môi trường điện báo; mã Morse đơn thuần chỉ là một dạng khác của bảng chữ cái mà thôi. Vấn đề an toàn nổi lên hàng đầu bởi vì không ai lại muốn gửi đi một bức thư mà lại phải đưa cho một nhân viên đánh mã Morse đọc nó để chuyển đi cả. Những nhân viên điện báo phải đọc tất cả thư từ và vì vậy sẽ có rủi ro nếu như một công ty nào đó mua chuộc được họ để tiếp cận những thông tin của đối phương. Vấn đề này đã được nêu trong một bài báo về điện báo xuất bản năm 1853 trên tờ Quarterly Review ở Anh: Lẽ ra người ta đã phải có biện pháp để ngăn ngừa sự phản đối gay gắt, hiện đang được cảm thấy đối với việc gửi những thông tin riêng tư bằng điện báo - một sự xâm phạm trắng trợn đến mọi bí mật - bất kể là thế nào cũng có đến nửa tá người hiểu được mọi từ mà người này viết cho người khác. Nhân viên Công ty Điện báo Anh đã thề giữ bí mật, nhưng một điều không thể dung thứ được, là chúng ta phải chứng kiến ngay trước mắt cảnh người lạ đọc được những điều mà chúng ta vừa viết ra. Đây là một sai sót trầm trọng trong điện báo và nó phải được sửa chữa bằng mọi cách. Giải pháp ở đây là phải mã hóa thư tín trước khi đưa nó cho điện báo viên. Điện báo viên sẽ chuyển bản mật mã này thành mã Morse trước khi truyền đi. Đồng thời với việc ngăn không cho điện báo viên đọc được những thông tin nhạy cảm, việc mã hóa còn ngăn chặn được những mưu toan của bất kỳ thám tử nào định ghi âm lại từ đường dây điện báo. Mật mã dùng nhiều bảng chữ cái của Vigenère rõ ràng là cách tốt nhất để bảo đảm an toàn cho những thông tin kinh doanh quan trọng. Nó được xem như một mật mã là không thể giải nổi, và được biết đến dưới cái tên le chiffre indéchiffrable (mật mã không thể phá nổi). Các nhà tạo mã rõ ràng là đã, ít nhất là trong lúc này, dẫn trước các nhà giải mã. Bảng 6 Các ký hiệu mã Morse quốc tế. Babbage và Mật mã Vigenère Một nhân vật gợi sự hiếu kỳ nhất trong lĩnh vực phân tích mật mã thế kỷ 19 đó là Charles Babbage, một thiên tài lập dị người Anh, người nổi tiếng nhất vì đã phát minh ra bản thiết kế máy tính hiện đại. Ông sinh năm 1791, là con trai của Benjamin Babbage, một ông chủ ngân hàng giàu có ở London. Vì lấy vợ mà không được sự chấp thuận của cha, nên Charles không được hưởng tài sản giàu có của gia đình Babbage, song ông vẫn có tiền đủ để an toàn về phương diện tài chính và ông đã theo đuổi cuộc đời của một học giả lang thang, sử dụng trí tuệ của mình cho bất kỳ vấn đề nào khiến ông thích thú. Những phát minh của ông bao gồm đồng hồ đo tốc độ và máy xua đuổi bò, một thiết bị gắn trước đầu máy xe lửa để đuổi gia súc ra khỏi đường ray. Xét ở giác độ đột phá khoa học thì ông là người đầu tiên nhận ra độ rộng của tán cây phụ thuộc vào thời tiết trong năm, và ông đã suy luận rằng có thể xác định được các vùng khí hậu trong quá khứ bằng cách nghiên cứu các cây cổ thụ. Ông cũng rất ham mê môn thống kê và như là một kiểu giải trí, ông đã lập ra một tập hợp các bảng về tỷ lệ tử vong, một công cụ cơ bản cho lĩnh vực bảo hiểm ngày hôm nay. Babbage không chỉ đóng khung trong việc giải quyết các vấn đề về khoa học và kỹ thuật. Chi phí cho việc gửi thư thường được tính toán dựa trên khoảng cách giữa nơi gửi và nơi nhận, song Babbage đã chỉ ra rằng chi phí lao động cần cho việc tính toán giá mỗi bức thư còn lớn hơn cả bưu phí. Vì vậy, ông đã đề xuất hệ thống mà chúng ta vẫn còn sử dụng cho đến ngày nay, tức là chỉ áp dụng một giá duy nhất cho tất cả các bức thư, bất kể địa chỉ gửi đến là ở đâu trong nước. Ông cũng rất quan tâm đến các vấn đề chính trị và xã hội, và đến tận lúc cuối đời, ông vẫn bắt đầu một chiến dịch dẹp bỏ những người chơi đàn organ quay tay và những nghệ sĩ đường phố lang thang khắp London. Ông phàn nàn rằng loại âm nhạc này “đôi khi khơi nguồn cho lũ trẻ con ăn mặc rách rưới và có khi cả những gã nửa say nửa tỉnh nhảy múa, hò hét ầm ĩ chói tai. Một tầng lớp khác cổ vũ nồng nhiệt cho thứ âm nhạc đường phố này bao gồm những phụ nữ đức hạnh đáng ngờ và ham chạy theo xu hướng thị thành, nó mang lại cho họ cơ hội vứt bỏ sự đoan