Mật thư, hay “cryptogram” (từ gốc Hy Lạp “kryptos” nghĩa là ẩn giấu), là một công cụ thú vị để kiểm tra khả năng suy luận, sự nhạy bén và kiến thức của người chơi. Còn mật mã (“ciphen” hay “code”) là một khái niệm rộng hơn, thường được sử dụng để bảo vệ thông tin liên lạc bí mật, đặc biệt trong quân sự. Bài viết này sẽ khám phá sâu hơn về mật thư và mật mã, từ cấu trúc cơ bản đến các phương pháp phổ biến.
Mục Lục
Mật Thư và Mật Mã: Sự Khác Biệt
Mật thư thường xuất hiện trong các trò chơi trí tuệ, nơi người chơi phải giải mã để tìm ra thông điệp ẩn giấu. Mật mã, mặt khác, được thiết kế để bảo mật thông tin liên lạc, thường không đi kèm với chìa khóa giải mã rõ ràng. Việc giải mã mật mã đòi hỏi kiến thức chuyên sâu và kỹ năng phân tích cao cấp hơn so với giải mật thư.
Tuy nhiên, một số ý kiến cho rằng “mật thư” đơn giản là một bức thư được viết bằng mật mã, chứa đựng nội dung bí mật mà người viết không muốn tiết lộ cho người ngoài. Trong trường hợp này, nó cũng giống như mật mã thông thường, đòi hỏi người gửi và người nhận phải có thỏa thuận trước về cách mã hóa và giải mã.
Mật mã được sử dụng rộng rãi trong quân sự và tình báo để bảo vệ thông tin liên lạc.
Mật mã và mật thư rất đa dạng, và bất kỳ ai cũng có thể tạo ra các biến thể riêng. Dưới đây là một số dạng mật thư và mật mã phổ biến ở Việt Nam và trên thế giới.
Cấu Trúc Của Một Mật Thư
Một mật thư thông thường bao gồm các thành phần sau:
- Khóa (OTT): Gợi ý để tìm ra dạng và chìa khóa giải mã.
- Nội dung: Đoạn văn bản hoặc ký hiệu cần giải mã, thường được đặt giữa các ký hiệu bắt đầu (NW) và kết thúc (AR). Sau khi giải mã, thông điệp được gọi là “bạch văn” (BV).
Ngoài ra, còn có những mật thư đặc biệt không tuân theo cấu trúc trên, có thể đơn giản hoặc cực kỳ phức tạp.
Các Hệ Thống Mật Thư Phổ Biến
Có ba hệ thống mật thư chính:
- Hệ thống thay thế: Thay thế các chữ hoặc nhóm chữ bằng các chữ, nhóm chữ hoặc ký hiệu khác theo quy tắc nhất định (ví dụ: mật thư chuồng bồ câu, chuồng bò).
- Hệ thống dời chỗ (chuyển vị): Sắp xếp lại các chữ trong thông điệp theo một quy tắc nhất định.
- Hệ thống ẩn giấu: Ẩn thông điệp trong một đoạn văn bản, câu chuyện, bài thơ hoặc sử dụng các biện pháp hóa học để làm chữ chìm.
Mật thư chuồng bò là một ví dụ điển hình của hệ thống thay thế.
Các Ký Hiệu Thường Dùng
- OTT: Khóa của mật thư.
- NW: Bắt đầu nội dung mật thư.
- AR: Kết thúc nội dung mật thư.
- BV: Bạch văn (thông điệp sau khi giải mã).
I. HỆ THỐNG THAY THẾ
I.1. Mã Caesar
Mã Caesar là một trong những dạng mật mã đơn giản nhất, trong đó mỗi chữ cái được thay thế bằng chữ cái tương ứng cách nó một số cố định (k) trong bảng chữ cái. Ví dụ, với k=3, A sẽ trở thành D, B thành E, và Z thành C.
Mã Caesar sử dụng bảng chữ cái dịch chuyển để mã hóa thông tin.
I.1a. Dấu hiệu nhận dạng:
- Chữ: Các từ khóa liên quan đến vị trí, số thứ tự hoặc các ký tự đặc biệt.
- Số: (Sẽ được bổ sung sau).
I.1b: Ví dụ và thực hành:
VD1:
- OTT: Anh em như thể tay chân / Rách lành đùm bọc, dở hay đỡ đần
- NW: DIVD – OHBZ – NPJ – UPU – MBOI – AR.
Giải: Sử dụng gợi ý “Anh = N, Em = M” và bảng chữ cái dịch chuyển, ta có bạch văn là “CHUC NGAY MOI TOT LANH”.
VD2:
- OTT: Em tôi 16 trăng tròn.
- NW: 4, 17, 11 – 8, 16 – 23, 4 – 25, 8 – AR.
Giải: Sử dụng gợi ý “Em = M = 16” và bảng chữ cái số, ta giải mã được thông điệp.
I.2: Dạng Chữ-Chữ Tổng Quát
I.2a: Mã Atbash
Mã Atbash là một dạng mã thay thế đơn giản, trong đó chữ cái đầu tiên của bảng chữ cái được thay thế bằng chữ cái cuối cùng, chữ cái thứ hai được thay thế bằng chữ cái kế cuối, và cứ tiếp tục như vậy.
Mã Atbash sử dụng bảng chữ cái đảo ngược để mã hóa.
I.2b: Mã Định Ước
Mã định ước sử dụng hai bảng chữ cái riêng biệt (NW và BV) được tạo ra bằng một hoặc hai từ khóa có nghĩa.
Cách Xử Lý Từ Khóa: Loại bỏ các chữ cái trùng lặp trong từ khóa, sau đó viết phần còn lại của bảng chữ cái theo thứ tự alphabet.
- Cách 1: Sử dụng từ khóa cho bảng NW.
- Cách 2: Sử dụng từ khóa cho bảng BV.
- Cách 3: Sử dụng từ khóa cho cả hai bảng.
I.3: Tọa Độ và Dựa Trên Tọa Độ
Dạng tọa độ, bắt nguồn từ pháo binh, đòi hỏi độ chính xác cao và dễ dàng kết hợp với các dạng khác. Có nhiều loại bảng tọa độ (5×5, 6×6, 4×6, 8×4, 3x3x3…), trong đó 5×5 và 8×4 được sử dụng thường xuyên nhất.
I.3a: Các Bảng Tọa Độ Thường Gặp:
- Bảng 5×5 (bỏ Z).
- Bảng 6×6.
- Bảng 8×4 (phương hướng).
- Bảng 3x3x3.
- Bảng Kim tự tháp (bỏ Z).
I.3b: Bảng “Thụt Thò”:
Đây là một dạng bảng tọa độ đặc biệt, trong đó một số chữ chỉ có hoành độ mà không có tung độ.
I.3c: Dạng Ma Phương:
Ma phương là một bảng vuông cạnh n, được điền n x n số tự nhiên từ 1 đến n x n, sao cho tổng các số trên hai đường chéo, trên các cột và các dòng đều bằng nhau.
I.3d. Mã Playfair:
Mã Playfair là một mã thay thế cặp chữ dựa trên bảng tọa độ.
3 Bước Mã Hóa Playfair:
- Chuẩn bị một bảng tọa độ đã được khởi tạo bằng từ khóa (nếu có).
- Xử lý BV: Tách các chữ trong BV thành từng cặp, thêm chữ X (hoặc Z với TELEX) nếu gặp cặp chữ đúp hoặc lẻ.
- Tra bảng theo 3 quy tắc:
- Quy tắc 1: Nếu 2 chữ tạo thành đường chéo, thay bằng đường chéo còn lại.
- Quy tắc 2: Nếu 2 chữ cùng cột, tiến mỗi chữ xuống 1 bước.
- Quy tắc 3: Nếu 2 chữ cùng dòng, tiến mỗi chữ qua phải 1 bước.
I.4: Mã Vigenère và Mã Gronsfeld
1) Mã Vigenère:
Mã Vigenère sử dụng xen kẽ nhiều phép mã hóa Caesar khác nhau dựa trên các chữ cái của một từ khóa. Nó là một dạng mật mã thay thế dùng nhiều bảng chữ cái.
2) Mã Gronsfeld:
Mã Gronsfeld là một biến thể của mã Vigenère, với khóa chỉ gồm 10 chữ số từ 0 đến 9, tương ứng với A..J trong khóa Vigenère.
Bảng mã Vigenère là công cụ quan trọng để mã hóa và giải mã.
I.5: Các Dạng Khác (Cần Bổ Sung)
I.5a: Thay Thế Chữ Mở Rộng:
Ngoài các dạng chữ – chữ và chữ – số, còn có những dạng thay chữ bằng các bộ chữ – số khác.
I.5b: Điện Thoại và Bàn Phím Số Nói Chung:
Mật thư dựa trên điện thoại có 2 dạng chủ yếu:
- Thay thế ký tự bằng cách bấm phím.
- Dùng thứ tự phím để tạo thành chữ.
I.5c: Thay Thế Mã Morse:
Có ba cách sử dụng mã Morse trong mật thư:
- Đặt mã Morse ngay trong khóa.
- Tách mã Morse và thay thế bằng ký tự tương ứng.
- Thay “tích” và “tè” bằng ký hiệu trong NW.
I.5d: Văn Bản Tra:
Văn bản tra sử dụng một văn bản để làm khóa, có thể là đoạn đầu/cuối của một bài hát, bài thơ, văn hoặc cả một quyển sách.
Kết Luận
Mật thư và mật mã là những lĩnh vực thú vị và đầy thách thức, đòi hỏi sự sáng tạo, kỹ năng phân tích và kiến thức sâu rộng. Từ những nguyên tắc cơ bản đến các phương pháp phức tạp, việc giải mã mật thư không chỉ là một trò chơi trí tuệ mà còn là một công cụ hữu ích để bảo vệ thông tin và rèn luyện tư duy.