Mật Mã - Từ cổ điển đến lượng tử

[Giangtvx]

        Chiến lược tấn công Enigma của Rejewski dựa trên thực tế là, sự lặp lại chính là kẻ thù của an toàn: sự lặp lại dẫn đến các khuôn mẫu và nhà giải mã sẽ khai thác từ các khuôn mẫu đó. Sự lặp lại rõ ràng nhất trong mã hóa bằng Enigma đó chính là khóa mã thư, được mã hóa hai lần ở đầu mỗi bức thư. Nếu người điều khiển máy chọn khóa mã thư là ULJ, thì anh ta sẽ mã hóa nó hai lần, tức là ULJULJ có thể được mã hóa thành PEFNWZ, mà sau đó anh ta sẽ gửi ngay trước nội dung thực sự của bức thư.

        Người Đức cần sự lặp lại này để tránh nhầm lẫn do nhiễu sóng vô tuyến hoặc do lỗi của người điều khiển. Song họ không dự liệu trước được rằng chính điều này có thể gây phương hại đến sự an toàn của máy.

        Mỗi ngày, Rejewski lại tự mình nghiên cứu những chuyến thư mới bắt được. Tất cả số thư từ đó đều bắt đầu bằng sáu chữ cái của khóa mã thư gồm ba chữ cái lặp lại, đều được mã hóa theo cùng khóa mã ngày đã được thỏa thuận từ trước. Chẳng hạn, anh nhận được bốn bức thư bắt đầu bằng các khóa mã thư được mã hóa như sau: Chữ cái thứ 1 2 3 4 5 6 Thư thứ nhất L O K R G M Thư thứ hai M V T X Z E Thư thứ ba JKTMPE Thư thứ tư DVTPZX Trong mỗi trường hợp, các chữ cái thứ nhất và thứ tư là mã hóa của cùng một chữ cái, đó là chữ cái đầu tiên của khóa mã thư. Chữ cái thứ hai và thứ năm cũng là mã hóa của cùng một chữ cái, là chữ cái thứ hai của khóa mã thư, và chữ cái thứ ba và thứ sáu là mã hóa của cùng một chữ cái, là chữ cái thứ ba của khóa mã thư. Chẳng hạn, trong bức thư thứ nhất, chữ L và R là mã hóa của cùng một chữ cái, chữ cái đầu tiên của khóa mã thư. Lý do tại sao cùng một chữ cái này lại được mã hóa khác nhau, đầu tiên là L và sau đó là R, đó là vì giữa hai lần mã hóa, đĩa mã hóa thứ nhất của máy Enigma đã quay đi ba nấc, làm thay đổi toàn bộ cách mã hóa.

        Thực tế L và R là mã hóa của cùng một chữ cái đã giúp cho Rejewski suy luận ra một sự ràng buộc nhỏ nào đó về sự cài đặt ban đầu của máy. Sự cài đặt ban đầu của các đĩa mã hóa, vẫn chưa biết, đã mã hóa chữ cái đầu tiên của khóa mã thư, cũng chưa biết, thành L, và sau đó một sự cài đặt khác của các đĩa mã hóa, cách sự cài đặt ban đầu ba bước mà ta vẫn còn chưa biết, đã mã hóa cùng chữ cái đó của khóa mã thư thành R.

[Giangtvx]

        Chiến lược tấn công Enigma của Rejewski dựa trên thực tế là, sự lặp lại chính là kẻ thù của an toàn: sự lặp lại dẫn đến các khuôn mẫu và nhà giải mã sẽ khai thác từ các khuôn mẫu đó. Sự lặp lại rõ ràng nhất trong mã hóa bằng Enigma đó chính là khóa mã thư, được mã hóa hai lần ở đầu mỗi bức thư. Nếu người điều khiển máy chọn khóa mã thư là ULJ, thì anh ta sẽ mã hóa nó hai lần, tức là ULJULJ có thể được mã hóa thành PEFNWZ, mà sau đó anh ta sẽ gửi ngay trước nội dung thực sự của bức thư.

        Người Đức cần sự lặp lại này để tránh nhầm lẫn do nhiễu sóng vô tuyến hoặc do lỗi của người điều khiển. Song họ không dự liệu trước được rằng chính điều này có thể gây phương hại đến sự an toàn của máy.

        Mỗi ngày, Rejewski lại tự mình nghiên cứu những chuyến thư mới bắt được. Tất cả số thư từ đó đều bắt đầu bằng sáu chữ cái của khóa mã thư gồm ba chữ cái lặp lại, đều được mã hóa theo cùng khóa mã ngày đã được thỏa thuận từ trước. Chẳng hạn, anh nhận được bốn bức thư bắt đầu bằng các khóa mã thư được mã hóa như sau: Chữ cái thứ 1 2 3 4 5 6 Thư thứ nhất LOKRGM Thư thứ hai MVTXZE Thư thứ ba JKTMPE Thư thứ tư DVTPZX Trong mỗi trường hợp, các chữ cái thứ nhất và thứ tư là mã hóa của cùng một chữ cái, đó là chữ cái đầu tiên của khóa mã thư. Chữ cái thứ hai và thứ năm cũng là mã hóa của cùng một chữ cái, là chữ cái thứ hai của khóa mã thư, và chữ cái thứ ba và thứ sáu là mã hóa của cùng một chữ cái, là chữ cái thứ ba của khóa mã thư. Chẳng hạn, trong bức thư thứ nhất, chữ L và R là mã hóa của cùng một chữ cái, chữ cái đầu tiên của khóa mã thư. Lý do tại sao cùng một chữ cái này lại được mã hóa khác nhau, đầu tiên là L và sau đó là R, đó là vì giữa hai lần mã hóa, đĩa mã hóa thứ nhất của máy Enigma đã quay đi ba nấc, làm thay đổi toàn bộ cách mã hóa.

        Thực tế L và R là mã hóa của cùng một chữ cái đã giúp cho Rejewski suy luận ra một sự ràng buộc nhỏ nào đó về sự cài đặt ban đầu của máy. Sự cài đặt ban đầu của các đĩa mã hóa, vẫn chưa biết, đã mã hóa chữ cái đầu tiên của khóa mã thư, cũng chưa biết, thành L, và sau đó một sự cài đặt khác của các đĩa mã hóa, cách sự cài đặt ban đầu ba bước mà ta vẫn còn chưa biết, đã mã hóa cùng chữ cái đó của khóa mã thư thành R.

        Ràng buộc này dường như khá mờ nhạt vì quá nhiều ẩn số, song ít nhất thì nó cũng cho biết L và R có quan hệ mật thiết với nhau bởi cách cài đặt ban đầu của máy Enigma, đó là khóa mã ngày. Từ mỗi bức thư mới chặn bắt được, người ta lại xác định được các mối quan hệ khác giữa chữ cái thứ nhất và thứ tư của khóa mã thư. Tất cả các mối quan hệ này đều phản ánh cách cài đặt ban đầu của máy Enigma. Chẳng hạn, bức thư thứ hai ở trên cho chúng ta biết M và X có liên quan với nhau, bức thư thứ ba cho biết J và M có quan hệ, và bức thư thứ tư cho biết D và P có quan hệ. Rejewski tóm tắt lại các mối quan hệ này bằng cách lập bảng. Với bốn lá thư chúng ta có lúc này, bảng sẽ phản ánh các mối quan hệ giữa (L,R), (M,X), (J,M) và (D,P);

        Chữ cái thứ nhất

[Giangtvx]

        Rejewski không biết khóa mã ngày và anh cũng không biết khóa mã thư nào được lựa chọn nhưng anh biết rằng chúng được tạo nên trong bảng quan hệ này. Nếu khóa mã ngày là khác thì bảng các mối quan hệ cũng sẽ hoàn toàn khác. Câu hỏi tiếp theo được đặt ra là liệu có cách nào cho phép xác định được khóa mã ngay từ bảng các mối quan hệ hay không. Rejewski bắt tay tìm kiếm các khuôn mẫu trong bảng, tức là các cấu trúc có thể chỉ ra khóa mã ngày. Cuối cùng, anh đã bắt tay nghiên cứu một loại khuôn mẫu đặc biệt, tạo nên một vòng các chữ cái. Ví dụ, trong bảng, chữ cái A ở hàng trên gắn với F ở hàng dưới, tiếp đó, anh lại tìm F ở hàng trên, thì thấy nó gắn với W ở hàng dưới và rồi anh tiếp tục tìm W ở hàng trên thì thấy W lại gắn với A, là điểm mà chúng ta bắt đầu. Tức là khép kín một vòng.

        Với các chữ cái còn lại trong bảng, Rejewski tìm được thêm các vòng khác. Anh liệt kê tất cả các vòng và ghi chú số các liên kết trong đó:

[Giangtvx]

        Cho tới đây, chúng ta mới chỉ xem xét liên kết giữa chữ cái thứ nhất và thứ tư của khóa mã lặp lại gồm sáu chữ cái. Còn trong thực tế, Rejewski phải thực hiện công việc này đối với cả mối liên hệ giữa các chữ cái thứ hai và thứ năm, thứ ba và thứ sáu, tức là xác định các vòng liên kết ở mỗi trường hợp và xác định số liên kết ở mỗi vòng.

        Rejewski nhận thấy rằng các vòng liên kết thay đổi hằng ngày. Đôi khi có rất nhiều vòng ngắn, đôi khi lại có một số vòng dài. Và tất nhiên, các chữ cái trong các vòng cũng thay đổi. Đặc điểm của các vòng rõ ràng là kết quả của việc cài đặt khóa mã ngày - một hệ quả tổng hợp của việc cài đặt bảng ổ nối, sự sắp đặt các đĩa mã hóa và định hướng các đĩa mã hóa. Tuy nhiên, có một câu hỏi nữa, đó là làm thế nào Rejewski có thể xác định được khóa mã ngày từ các vòng liên kết này. Khóa mã nào trong số 10.000.000.000.000.000 khóa mã tiềm năng có liên quan đến một khuôn mẫu nhất định của các vòng liên kết? Số các khả năng đơn giản là quá lớn.

        Chính đây là lúc mà Rejewski có được sự thấu hiểu sâu sắc. Mặc dù sự cài đặt của bảng ổ nối và các đĩa mã hóa đều ảnh hưởng đến những chi tiết của các vòng liên kết, song sự đóng góp của chúng ở một mức độ nào đó là có thể tháo gỡ được. Đặc biệt, có một tính chất của các vòng liên kết chỉ phụ thuộc hoàn toàn vào sự cài đặt của các đĩa mã hóa chứ không liên quan gì đến bảng ổ nối, đó là: số lượng các liên kết chỉ là kết quả của sự cài đặt các đĩa mã hóa. Chẳng hạn, chúng ta hãy xem xét lại ví dụ trên và giả sử rằng khóa mã ngày đòi hỏi chữ cái S và G hoán đổi cho nhau trên bảng ổ nối. Nếu chúng ta thay đổi yếu tố này của khóa mã ngày, bằng cách tháo bỏ dây cáp nối giữa S và G, và thay vào đó là T và K, thì các vòng liên kết sẽ thay đổi như sau:

[Giangtvx]

        Một số chữ cái trong các vòng liên kết đã thay đổi, nhưng, điều quan trọng là số các liên kết của mỗi vòng vẫn giữ nguyên. Vậy là Rejewski đã tìm ra một đặc điểm của các vòng liên kết chỉ phản ánh sự cài đặt của các đĩa mã hóa.

        Tổng số cách cài đặt các đĩa mã hóa bằng số cách sắp xếp các đĩa này (6) nhân với số định hướng của các đĩa đó (17.576), tức là 105.456. Như vậy, thay vì phải lo âu với con số 10.000.000.000.000.000 khóa mã ngày gắn với một tập hợp các vòng liên kết nhất định thì giờ đây Rejewski chỉ phải bận tâm đến một vấn đề đơn giản hơn rất nhiều: đó là cách nào trong số 105.456 cách cài đặt các đĩa mã hóa gắn với số các liên kết trong một tập hợp các vòng? Con số này tuy vẫn còn rất lớn song nó đã nhỏ hơn hàng trăm tỉ lần so với tổng số các khóa mã ngày tiềm năng. Nói gọn lại, nhiệm vụ trở nên đơn giản hơn hàng trăm tỉ lần, chắc chắn là trong tầm cố gắng của con người.

        Rejewski tiếp tục tiến hành như sau. Nhờ có sự phản bội của Hans-Thilo Schmidt, anh đã tiếp cận được với các bản sao máy Enigma. Nhóm của anh bắt đầu một công việc cực kỳ vất vả là thử tất cả 105.456 cách cài đặt các đĩa mã hóa, và lập bảng tổng hợp độ dài của các vòng liên kết do mỗi cách cài đặt đó tạo ra. Họ phải mất ròng rã một năm trời để hoàn thành bảng tổng hợp đó, và một khi Biuro tích lũy được đủ dữ liệu thì Rejewski cuối cùng cũng đã có thể bắt đầu công phá mật mã Enigma.

        Mỗi ngày, anh lại nghiên cứu các khóa mã thư đã được mã hóa, chính là sáu chữ cái đầu tiên trong tất cả các bức thư chặn bắt được, và sử dụng thông tin đó để lập bảng các mối quan hệ. Điều này cho phép anh tìm ra các vòng liên kết, và số các liên kết trong mỗi vòng. Ví dụ, khi phân tích các chữ cái thứ nhất và thứ tư có thể tìm ra bốn vòng liên kết với số liên kết là 3, 9, 7 và 7. Phân tích chữ cái thứ hai và năm cũng cho bốn vòng với số liên kết là 2, 3, 9 và 12. Phân tích chữ cái thứ ba và sáu cho năm vòng liên kết với số liên kết là 5, 5, 5, 3 và 8. Như vậy, mặc dù Rejewski không biết khóa mã ngày song anh biết rằng nó tạo ra ba tập hợp các vòng liên kết với số vòng và số liên kết trong mỗi vòng như sau:

        4 vòng từ chữ cái thứ 1 và thứ 4, với 3, 9, 7 và 7 liên kết

        4 vòng từ chữ cái thứ 2 và thứ 5, với 2, 3, 9 và 12 liên kết 5 vòng từ chữ cái thứ 3 và thứ 6, với 5, 5, 5, 3 và 8 liên kết

        Giờ thì Rejewski có thể đối chiếu với bảng tổng hợp của mình, trong đó có chứa mọi cách sắp đặt các đĩa mã hóa được lập theo loại vòng mà nó tạo ra. Nhờ có các số liệu trong bảng tổng hợp, gồm số vòng và số các liên kết trong ở mỗi vòng, anh ngay lập tức biết được cách sắp đặt các đĩa mã hóa của khóa mã ngày. Như vậy, các vòng cũng tựa như dấu vân tay, một bằng chứng cho biết sự định hướng và sự sắp đặt của các đĩa mã hóa. Rejewski làm việc như một viên thám tử tìm dấu vân tay ở hiện trường vụ án và sau đó sử dụng cơ sở dữ liệu để truy tìm kẻ nghi vấn.

        Mặc dù đã xác định được phần đĩa mã hóa trong khóa mã ngày, song Rejewski còn phải tìm ra cách cài đặt ở bảng ổ nối. Tuy có tới hàng trăm tỉ khả năng song nó là một nhiệm vụ tương đối đơn giản. Rejewski bắt đầu bằng việc sắp đặt các đĩa mã hóa trong bản sao máy Enigma theo phần đĩa mã hóa mới được xác lập của khóa mã ngày. Sau đó anh rút tất cả các dây cáp ra khỏi bảng ổ nối, và như vậy bảng ổ nối sẽ không còn ảnh hưởng gì nữa. Cuối cùng, anh lấy một đoạn văn bản mật mã chặn bắt được và đánh vào máy Enigma. Phần lớn sẽ tạo ra các từ vô nghĩa, vì cách nối dây trong bảng ổ nối vẫn còn chưa biết và đã bị rút ra. Tuy nhiên, cũng thường xuất hiện những cụm từ có thể lờ mờ nhận ra, chẳng hạn như alliveinbelrin - có thể phỏng đoán rằng nó có thể là “arrive in Berlin” (đến Berlin). Nếu giả định này là đúng thì nó cho biết chữ cái R và L có thể đã được nối và hoán đổi cho nhau bằng dây cáp trong bảng ổ nối, trong khi các chữ cái A, I, V, E, B và N thì không. Bằng cách phân tích các cụm từ khác, có thể xác định được năm cặp chữ cái còn lại đã được hoán đổi bởi bảng ổ nối. Sau khi đã thiết lập được cách cài đặt bảng ổ nối và khám phá ra sự sắp đặt các đĩa mã hóa, Rejewski đã tìm ra khóa mã ngày và sau đó có thể giải mã được bất kỳ bức thư bí mật nào được gửi đi trong ngày.

        Rejewski đã làm cho nhiệm vụ tìm khóa mã ngày đơn giản đi rất nhiều bằng cách tách riêng việc tìm cách sắp đặt các đĩa mã hóa và việc tìm cách cài đặt bảng ổ nối. Và xét một cách riêng rẽ, thì cả hai vấn đề trên đều có thể giải quyết được. Ban đầu, chúng ta ước tính rằng sẽ phải mất một khoảng thời gian nhiều hơn cả tuổi của vũ trụ để thử tất cả các khóa mã khả dĩ của Enigma. Tuy nhiên, Rejewski chỉ mất một năm để soạn bảng tổng hợp độ dài của các vòng, và sau đó thì anh có thể tìm ra khóa mã ngày trước khi một ngày trôi qua. Một khi đã có khóa mã ngày thì anh cũng có đủ thông tin như người nhận đã định và do vậy có thể giải mã một cách dễ dàng.

        Sau khi có phát minh của Rejewski, hệ thống thông tin liên lạc của người Đức trở nên “trong suốt”. Người Ba Lan chưa phải lâm vào chiến tranh với người Đức, song mối đe dọa bị xâm lược thì vẫn treo lơ lửng đó và do vậy mà niềm vui của người Ba Lan trước việc chinh phục được Enigma là vô cùng to lớn. Nếu họ biết được các tướng lĩnh Đức đang toan tính những gì thì họ sẽ có cơ hội để tự phòng vệ. Vận mệnh của đất nước Ba Lan phụ thuộc vào Rejewski và anh đã không làm cho tổ quốc mình phải thất vọng. Sự tấn công của Rejewski vào Enigma thực sự là một trong những chiến công giải mã vĩ đại nhất. Tôi đã tóm tắt công việc của anh chỉ trong vài trang giấy và đã lược bỏ bớt những chi tiết kỹ thuật cũng như những bế tắc mà anh đã gặp phải. Enigma là một máy mã hóa phức tạp và việc hóa giải nó đòi hỏi phải huy động một trí lực khổng lồ. Sự đơn giản hóa của tôi chắc đã không khiến các bạn đánh giá thấp đi thành tựu phi thường của Rejewski.

[Giangtvx]

        Thành công của người Ba Lan trong việc hóa giải mật mã Enigma là nhờ có ba yếu tố: nỗi sợ hãi, toán học và gián điệp. Nếu không có nỗi lo sợ bị xâm lược thì người Ba Lan đã bị nhụt chí trước mật mã Enigma rõ ràng là không thể hóa giải. Không có toán học thì Rejewski cũng sẽ không thể phân tích được các vòng. Và nếu không có Schmidt, với mật danh “Asche”, và các tài liệu do ông ta cung cấp thì các cách nối dây trong các đĩa mã hóa sẽ không được biết đến và việc phân tích mã thậm chí không thể được bắt đầu. Rejewski đã không hề do dự nhấn mạnh đến món nợ mà ông mang ơn Schmidt: “Các tài liệu của Asche được đón đợi như bánh manna rơi xuống từ thiên đường và tất cả các cánh cửa đã được mở ra tức thì”.

        Người Ba Lan đã sử dụng thành công kỹ thuật của Rejewski trong vài năm. Khi Hermann Goring đến thăm Vácsava vào năm 1934, ông ta đã hoàn toàn không ý thức được rằng hệ thống liên lạc của mình bị chặn bắt và giải mã. Khi ông ta và các quan chức khác của Đức đến đặt vòng hoa trước Mộ các Chiến sĩ Vô danh bên cạnh văn phòng của Biuro Szyfrow, Rejewski có thể đã đứng nhìn họ từ trên cửa sổ, hài lòng về những thông tin mà ông đọc được từ hệ thống liên lạc tối mật của Đức.

        Ngay cả khi người Đức có một thay đổi nhỏ trong cách truyền thông tin thì Rejewski cũng đánh bại họ. Bảng tổng hợp độ dài các vòng trước đây của ông không còn sử dụng được nữa, nhưng thay vì viết lại bảng tổng hợp khác, ông đã phát minh ra một hệ thống tổng hợp bằng máy, nó có thể tự động tìm kiếm cách sắp đặt đúng của các đĩa mã hóa. Phát minh của Rejewski là một sự điều chỉnh thích hợp với máy Enigma, nó có thể kiểm tra một cách nhanh chóng tất cả 15.576 cách sắp đặt cho đến khi tìm ra cách thích hợp. Vì có sáu khả năng sắp xếp các đĩa mã hóa nên sẽ cần phải có sáu máy của Rejewski làm việc đồng thời, mỗi máy đại diện cho một cách sắp xếp. Cùng với nhau, chúng tạo thành một bộ máy cao gần 1 mét, có thể tìm kiếm khóa mã ngày chỉ trong khoảng hai giờ. Bộ máy này được gọi là bom, một cái tên có thể diễn đạt được những âm thanh ầm ĩ phát ra trong khi các máy này tìm kiếm cách sắp đặt các đĩa mã hóa. Một cách giải thích khác đó là, người ta cho rằng Rejewski đã có ý tưởng về bộ máy này khi đang ở trong một quán cà phê ăn bom, một loại kem có hình bán cầu. Bom đã cơ khí hóa một cách hiệu quả quá trình giải mã. Đây là một sự đáp trả tự nhiên đối với Enigma, một sự cơ khí hóa việc mã hóa.

        Hầu như trong suốt những năm 1930, Rejewski và đồng nghiệp của anh đã làm việc không mệt mỏi để khám phá ra chìa khóa giải mã Enigma. Hết tháng này đến tháng khác, nhóm đã phải đối mặt với sức ép và sự căng thẳng của việc giải mã, liên tục phải sửa chữa những lỗi kỹ thuật của bom, liên tục phải đối mặt với các thư từ bị mã hóa chặn bắt được không ngừng. Cuộc sống của họ bị chi phối bởi việc theo đuổi khóa mã ngày, một phần thông tin sống còn mà nhờ đó có thể khám phá ra ý nghĩa của những bức thư bị mã hóa. Tuy nhiên, những người giải mã Ba Lan không hề biết rằng phần lớn công việc của họ là không cần thiết. Người đứng đầu Biuro là thiếu tá Gwido Langer đã có khóa mã ngày trong tay, nhưng ông giữ kín chúng trong ngăn kéo bàn làm việc của mình.

        Langer, qua người Pháp, vẫn nhận được thông tin từ Schmidt. Những hoạt động lén lút của điệp viên người Đức này đã không chấm dứt vào năm 1931 với việc gửi hai tài liệu về cách vận hành của Enigma mà còn tiếp tục trong vòng bảy năm nữa. Ồng ta đã gặp điệp viên bí mật người Pháp là Rex hai mươi lần, thường là trong một căn nhà gỗ ở vùng núi biệt lập, nơi mà sự kín đáo được bảo đảm hoàn toàn. Trong mỗi cuộc gặp gỡ đó, Schmidt đã trao một hoặc nhiều cuốn sổ mã, mỗi sổ mã chứa trong đó các khóa mã ngày có giá trị trong một tháng. Đây là những cuốn sổ mã được phân phối cho những người vận hành máy Enigma và có chứa tất cả các thông tin cần thiết để mã hóa và giải mã thông tin. Tính chung lại thì ông ta đã cung cấp các cuốn sổ mã có chứa khóa mã ngày của 38 tháng. Các khóa mã này lẽ ra đã có thể tiết kiệm được một lượng lớn thời gian và công sức của Rejewski, rút bỏ sự cần thiết của bom và dành lại công sức để sử dụng cho những công việc khác của Biuro. Tuy nhiên, Langer khôn ngoan đã quyết định không cho Rejewski biết về các khóa mã này, vì ông đinh ninh rằng làm như thế là chuẩn bị để phòng lúc những khóa mã này không còn có được nữa. Langer biết rằng nếu chiến tranh nổ ra thì Schmidt sẽ không thể tiếp tục tới những cuộc gặp gỡ bí mật và Rejewski sẽ buộc phải độc lập tác chiến. Langer cho rằng Rejewski cần phải rèn luyện tính độc lập trong thời bình, như là một sự chuẩn bị cho những gì đang chờ ở phía trước.

[Giangtvx]

        Các kỹ xảo của Rejewski cuối cùng cũng đã đạt tới giới hạn của nó vào tháng Mười hai năm 1938, khi các nhà mã hóa Đức quyết định gia tăng độ an toàn cho Enigma. Những người vận hành Enigma được cung cấp thêm hai đĩa mã hóa mới, như vậy, sự sắp xếp các đĩa mã hóa sẽ là ba đĩa bất kỳ trong số năm đĩa mã hóa sẵn có. Trước đây chỉ có ba đĩa mã hóa (đánh số 1, 2 và 3) để lựa chọn và chỉ có sáu cách sắp xếp chúng, nhưng nay có thêm hai đĩa mã hóa nữa (4 và 5) và số cách sắp xếp bây giờ tăng lên là 60, như trình bày ở Bảng 10. Thách thức đầu tiên với Rejewski đó là phải tìm ra các cách nối dây bên trong hai đĩa mã hóa mới. Đáng lo ngại hơn là, anh phải chế tạo gấp mười lần số máy bom, mỗi máy đại diện cho một cách sắp xếp cụ thể của các đĩa mã hóa. Chỉ riêng chi phí để chế tạo một bộ các máy bom đã gấp mười lần ngân sách chi cho trang thiết bị hàng năm của Biuro. Sang đến tháng sau, tình trạng lại còn tồi tệ hơn nữa khi số các dây cáp trên bảng ổ nối tăng từ sáu lên mười dây. Thay vì chỉ có mười hai chữ cái được hoán đổi trước khi đi vào các đĩa mã hóa thì nay có tới hai mươi chữ cái. số khóa mã tiềm năng tăng lên đến 159.000.000.000.000.000.000.

        Năm 1938, lượng thông tin mà người Ba Lan chặn bắt và giải mã được đã lên đến đỉnh điểm của nó nhưng đến đầu năm 1939, các đĩa mã hóa mới và dây cáp bổ sung thêm vào bảng ổ nối đã chặn đứng lại dòng thông tin tình báo. Rejewski, người đã từng đẩy xa hơn ranh giới của việc giải mã trong những năm trước đây, nay cũng bị đánh bại. Ông đã chứng minh được rằng Enigma không phải là một mật mã không thể giải mã được, nhưng nếu không có những cơ sở cần thiết để kiểm tra mỗi cách sắp đặt các đĩa mã hóa thì ông cũng không thể tìm ra khóa mã ngày, và do đó việc giải mã là không thể thực hiện được. Trước tình thế tuyệt vọng này, Langer hẳn buộc phải đưa ra các khóa mã có được từ Schmidt, song các khóa mã này không còn được gửi đến nữa. Ngay trước khi có thêm các đĩa mã hóa mới, Schmidt đã cắt đứt liên lạc với điệp viên Rex. Trong suốt bảy năm, ông ta đã cung cấp các khóa mã nhưng chúng lại vô dụng vì phát minh của người Ba Lan. Giờ đây, đúng lúc mà người Ba Lan cần đến khóa mã thì lại không thể có được nữa.

        Khả năng không thể xâm phạm mới này của Enigma như một cơn chấn động mạnh đối với Ba Lan vì Enigma không chỉ là một phương tiện liên lạc mà còn là trái tim trong chiến lược blitzkrieg của Hitler. Khái niệm blitzkrieg (chiến tranh chớp nhoáng) có nghĩa là tấn công nhanh, mạnh và hợp đồng binh chủng, tức là các sư đoàn xe tăng lớn sẽ phải liên lạc với nhau và với cả bộ binh và pháo binh. Hơn nữa, các lực lượng trên mặt đất sẽ được yểm trợ từ trên không bởi các máy bay tiêm kích ném bom bổ nhào Stukas, mà điều này thì phụ thuộc vào hiệu quả và mức độ an toàn trong thông tin liên lạc giữa các đơn vị ở tuyến trước và trên không. Đặc trưng của blitzkrieg đó là “tốc độ tấn công thông qua tốc độ thông tin liên lạc”. Nếu người Ba Lan không thể phá vỡ Enigma, họ không có hy vọng gì ngăn chặn được những cuộc tấn công bất ngờ của người Đức, mà điều này thì chỉ là vấn đề tính bằng tháng. Vì giờ đây, Đức đã chiếm đóng Sudetenland, và đã hủy bỏ hiệp ước không xâm phạm lãnh thổ của nhau với Ba Lan ngày 27 tháng Tư năm 1939. Nhưng lời lẽ tuyên truyền chống Ba Lan của Hitler ngày càng trở nên cay độc. Langer quyết định rằng nếu Ba Lan bị xâm lược thì những tiến bộ về giải mã của họ, cho đến lúc này vẫn còn giữ bí mật đối với quân Đồng minh, không thể để bị thất lạc. Nếu Ba Lan không được hưởng lợi ích từ thành quả của Rejewski thì ít nhất quân Đồng minh cũng phải có cơ hội để thử và thực hiện nó. Có thể là Anh và Pháp, với những tiềm lực trội hơn, sẽ khai thác được đầy đủ khái niệm về bom.

Bảng 10 Các cách sắp xếp có thể với năm đĩa mã hóa.

[Giangtvx]

        Ngày 30 tháng Sáu, thiếu tá Langer đã gửi điện cho các đồng nghiệp người Anh và Pháp của mình, mời họ tới Vácsava để thảo luận về một số vấn đề khẩn cấp liên quan đến Enigma. Ngày 24 tháng Bảy, các nhà giải mã cấp cao của Anh và Pháp đã có mặt tại trụ sở chính của Biuro, nhưng không hoàn toàn biết về những gì sẽ thảo luận. Langer đưa họ vào một căn phòng, bên trong chỉ có một vật được che bằng một tấm vải màu đen. Ông kéo tấm vải xuống và trước mắt họ là một trong những máy bom của Rejewski. Toàn bộ cử tọa rất kinh ngạc khi nghe kể về việc Rejewski đã giải mã Enigma từ những năm trước như thế nào. Người Ba Lan đã đi trước tất cả những người khác trên thế giới cả một thập kỷ. Người Pháp thì đặc biệt kinh ngạc, vì thành tựu của người Ba Lan là dựa trên kết quả tình báo của Pháp. Người Pháp đã trao những thông tin có được từ Schmidt cho người Ba Lan vì họ tin rằng nó chẳng có giá trị gì, song người Ba Lan đã chứng minh rằng họ đã lầm.

        Điều ngạc nhiên cuối cùng là Langer đã tặng người Anh và Pháp hai bản sao máy Enigma và bản thiết kế bom, sẽ được gửi bằng tàu biển qua con đường ngoại giao tới Paris. Từ đây, ngày 16 tháng Tám, một trong hai máy Enigma đó sẽ được chuyển tới London. Nó được mang lậu qua eo biển Măngsơ dưới dạng hành lý của cặp vợ chồng nhà viết kịch Sacha Guitry và nữ diễn viên Yvonne Printemps, và vì vậy đã không gây bất kỳ sự nghi ngờ nào của các điệp viên Đức theo dõi các bến cảng. Hai tuần sau đó, vào ngày 1 tháng Chín, Hitler đã tấn công Ba Lan và cuộc chiến tranh bắt đầu.

Hình 43 Chiếc xe điện đài chỉ huy của tướng Heinz Guderian. Chúng ta có thể thấy một chiếc Enigma đang được sử dụng ở góc dưới bên trái.

[Giangtvx]

        CON NGỖNG KHÔNG BAO GIỜ KÊU QUẠC QUẠC

        Trong mười ba năm, Anh và Pháp đã cho rằng mật mã Enigma là không thể hóa giải được, nhưng giờ đây đã có hy vọng. Những phát hiện của người Ba Lan chứng minh rằng mật mã Enigma cũng có sơ hở, nhờ đó đã khích lệ tinh thần các nhà giải mã của quân Đồng minh. Sự tiến triển của người Ba Lan bị tạm dừng vì có thêm hai đĩa mã hóa mới và các dây cáp bên trong bảng ổ nối, song sự thực là Enigma giờ đây đã không còn được coi là một loại mật mã hoàn hảo nữa.

        Thành tựu của người Ba Lan cũng chứng minh cho quân Đồng minh thấy giá trị của việc sử dụng các nhà toán học như là các nhà giải mã. Ở Anh, Phòng 40 chủ yếu chỉ có các nhà ngôn ngữ và các chuyên gia ngôn ngữ cổ, nhưng giờ đây đã có một nỗ lực phối hợp nhằm cân bằng cơ cấu giữa các nhà toán học và các nhà khoa học. Họ được tuyển dụng phần lớn thông qua hệ thống bạn học cũ với những người làm việc tại Phòng 40, liên lạc thông qua các trường học cũ của họ ở Oxford và Cambridge. Cũng có cả hệ thống các bạn học cũ là nữ giới, nhằm tuyển dụng những người đã từng tốt nghiệp từ các trường như Newham và Girton thuộc Cambridge.

        Những người mới được tuyển dụng này không được đưa tới Phòng 40 ở London mà thay vào đó là Bletchley Park, ở Buckinghamshire, ngôi nhà của Trường Mật mã của Chính phủ (GC&CS), một tổ chức về giải mã mới kế tục Phòng 40. Bletchley Park có thể chứa được số người lớn hơn, điều này là rất quan trọng vì người ta cho rằng ngay khi chiến tranh nổ ra thì lượng thư từ mã hóa chặn bắt được sẽ đến dồn dập. Trong suốt Thế chiến Thứ nhất, người Đức đã truyền đi hai triệu từ trong một tháng, song người ta dự đoán rằng với sự tràn ngập của liên lạc vô tuyến trong Thế chiến Thứ hai thì sẽ phải là hai triệu từ một ngày.

        Trung tâm của Bletchley Park là một tòa lâu đài lớn được xây dựng vào thế kỷ 19 theo kiểu Tudor-Gothic thời Victoria do Ngài Herbert Leon tài trợ. Tòa lâu đài, với thư viện, phòng ăn tối và phòng khiêu vũ lộng lẫy, là nơi điều hành trung tâm đối với toàn bộ hoạt động ở Bletchley. Chỉ huy ở đây là Alastair Denniston, giám đốc GC&CS, có văn phòng làm việc ở tầng một nhìn ra vườn, một quang cảnh mà chẳng mấy chốc đã bị làm hỏng bởi một loạt các nhà tạm mọc lên ở đó. Những căn nhà làm bằng gỗ tạm thời này được dùng cho các hoạt động giải mã khác nhau. Chẳng hạn, Nhà số 6 chuyên tấn công mạng lưới thông tin dùng Enigma của quân đội Đức. Nhà số 6 chuyển các bản giải mã đến cho Nhà số 3, tại đây các chuyên gia tình báo sẽ dịch thư từ và tìm cách khai thác thông tin. Nhà số 8 tập trung vào Enigma hải quân và họ chuyển các bản giải mã qua Nhà số 4 để dịch và thu thập thông tin tình báo. Ban đầu, Bletchley Park chỉ có khoảng hai trăm nhân viên, nhưng trong vòng năm năm thì tòa lâu đài và các nhà tạm đã chứa đến bảy ngàn người cả nam lẫn nữ.

        Suốt cả mùa thu năm 1939, các nhà khoa học và toán học ở Bletchley đã tập trung tìm hiểu tất cả các khía cạnh phức tạp của mật mã Enigma và họ đã nhanh chóng làm chủ các kỹ thuật của người Ba Lan. Bletchley có số lượng nhân viên và tiềm lực mạnh hơn Biuro Szyfrow và vì vậy có thể đối phó được với việc có nhiều hơn các đĩa mã hóa và sự thực thì Enigma lúc này đã khó hóa giải hơn gấp mười lần. Cứ mỗi 24 giờ, các nhà giải mã Anh đều phải hoàn tất cùng một thủ tục. Vì đúng nửa đêm, những người vận hành máy Enigma của Đức lại thay đổi sang khóa mã ngày mới, lúc đó những kết quả mà Bletchley đạt được của ngày hôm trước lại không thể sử dụng để giải mã được nữa. Lúc này họ lại bắt đầu nhiệm vụ xác định khóa mã ngày mới. Việc này có thể mất khoảng vài giờ, nhưng ngay khi họ khám phá ra cách sắp đặt của máy Enigma ngày hôm đó, thì các nhân viên Bletchley có thể bắt đầu giải mã thư từ của quân Đức đến mỗi lúc một tăng, các thông tin khám phá ra là vô giá đối với nỗ lực chiến tranh.

Hình 44 Tháng Tám năm 1939, các nhà giải mã cấp cao của Anh đã đến Bletchley Park để xem xét sự thích hợp của nó cho vị trí của Trường Mật mã của Chính phủ mới được thành lập. Để tránh gây sự chú ý của người dân địa phương, họ giả làm thành viên hội bắn súng của Đại úy Ridley.

[Giangtvx]

        
        Bất ngờ là một vũ khí vô giá cho người chỉ huy cần phải có trong tay. Nhưng nếu Bletchley có thể hóa giải Enigma, thì các kế hoạch của Đức sẽ trở nên “trong suốt” và người Anh có thể đọc được những toan tính của Tổng hành dinh Tối cao của Đức. Nếu người Anh có thể thu thập tin tức về một cuộc tấn công sắp xảy đến, họ có thể gửi quân chi viện hoặc có hành động tấn công trước. Nếu họ có thể giải mã được những cuộc thảo luận của Đức về những điểm yếu của họ thì quân Đồng minh có thể tập trung vào việc phòng thủ. Sự giải mã của Bletchley là cực kỳ quan trọng. Chẳng hạn, khi Đức tấn công Đan Mạch và Na Uy vào tháng Tư năm 1940, Bletchley đã cung cấp một bức tranh chi tiết về hành động của Đức. Tương tự như vậy, trong suốt cuộc chiến của Anh, các nhà giải mã đã cung cấp những cảnh báo trước về cuộc tấn công bằng bom, cả về thời gian lẫn địa điểm. Họ cũng có thể cung cấp những thông tin cập nhật tiếp theo về tình hình của Luftwaffe (không lực), chẳng hạn như số máy bay đã bị mất tích và tốc độ thay thế chúng. Bletchley gửi tất cả các thông tin này đến các trụ sở của MI6, và tổ chức này sẽ chuyển tiếp đến Bộ Quốc phòng, Bộ Không quân và Bộ Hải quân.

        Giữa những thời gian tác động đến diễn tiến của cuộc chiến tranh, các nhà giải mã cũng tìm được những thời khắc hiếm hoi để thư giãn. Theo Malcolm Muggeridge, người làm việc trong cơ quan mật vụ và đã từng tới thăm Bletchley, thì trò chơi bóng bằng vợt, một dạng bóng mềm, là một trò tiêu khiển được họ ưa thích: Mỗi ngày sau bữa trưa, khi thời tiết thuận lợi, các nhà giải mã chơi bóng mềm bằng vợt trên bãi cỏ trong vườn của trang viên. Họ vẫn mang dáng vẻ khá đạo mạo do ảnh hưởng của những ông thầy ở các trường Đại học Oxford hoặc Cambridge danh tiếng ngay cả khi tham gia các hoạt động được coi như là tầm phào hoặc không đáng kể gì so với những nghiên cứu nặng nề của họ. Họ tranh luận về một số điểm của trò chơi bóng này cũng hăng say như khi họ tranh luận về ý chí tự do hay quyết định luận, hoặc liệu thế giới có phải bắt đầu bằng một Vụ nổ lớn không hay đó là một quá trình sáng tạo liên tục.

Hình 45 Các nhà giải mã Bletchley thư giãn với trò chơi bóng bằng vợt.

        Khi đã làm chủ được kỹ thuật của người Ba Lan, những nhà giải mã ở Bletchley bắt đầu tìm ra những con đường tắt của riêng mình để tìm ra chìa khóa mã của Enigma. Chẳng hạn, họ đã chú ý đến một thực tế là những người điều khiển máy Enigma người Đức thường lựa chọn các khóa mã thư một cách không mấy phức tạp. Với mỗi bức thư, người điều khiển được quyền lựa chọn một khóa mã thư khác chứa ba chữ cái ngẫu nhiên. Tuy nhiên, trong thời điểm nóng bỏng của cuộc chiến, thay vì ép buộc trí tưởng tượng phải chọn ra một chìa khóa mã ngẫu nhiên, những người điều khiển làm việc quá nhiều đôi khi sẽ chọn ngay những chữ cái liền nhau trên bàn phím của máy Enigma (Hình 46), chẳng hạn như QWE hay BNM. Những khóa mã thư có thể dự đoán trước được này gọi là các cilly. Một dạng khác của cilly đó là việc sử dụng lặp lại cùng một khóa mã thư, có thể đó là các chữ cái đầu trong tên người bạn gái của người điều khiển máy - thực sự thì đã có một nhóm các chữ cái đầu như vậy, đó là C.I.L, và có thể đây chính là xuất xứ của từ cilly. Trước khi hóa giải Enigma theo con đường phức tạp hơn thì việc thử cilly đã trở thành một thói quen của các nhà giải mã và đôi khi những linh cảm của họ cũng mang lại kết quả tốt.

Hình 46 Sơ đồ bàn phím máy Enigma.