Thiết bị mật mã M-94
Mã hóa và giải mã bằng M-94 của Lục quân Hoa Kỳ, mật mã đĩa Jefferson được tạo thành từ 25 bánh xe chữ cái. Đặt thứ tự các đĩa được xâu vào thanh trục, đây chính là khóa bí mật, chọn số hàng cần đọc xuống dưới để lấy bản mã, rồi nhập thông điệp của bạn. Mọi thứ đều chạy ngay trong trình duyệt của bạn.
M-94 là một hình trụ gồm 25 đĩa, mỗi đĩa được khắc một bảng chữ cái xáo trộn khác nhau. Khóa là thứ tự các đĩa được xếp chồng lên thanh trục; độ lệch, hay generatrix, là số hàng bên dưới hàng thông điệp đã được căn thẳng mà bạn đọc bản mã. Hãy dùng cùng thứ tự đĩa và độ lệch để giải mã. Chỉ các chữ cái từ A đến Z mới được mã hóa; mọi ký tự khác đều bị bỏ qua.
Chế độ
Thứ tự đĩa (khóa)
Thứ tự 25 đĩa được xếp chồng, viết dưới dạng các số từ 1 đến 25 theo bất kỳ sắp xếp nào. Cách sắp xếp này chính là khóa bí mật.
Độ lệch (generatrix)
Số hàng bên dưới hàng thông điệp đã căn thẳng để đọc bản mã, từ 1 đến 25. Giá trị mặc định là 1 sẽ đọc hàng ngay bên dưới.
Nhập văn bản ở trên để xem kết quả M-94 tại đây.
Cách sử dụng Thiết bị mật mã M-94
- 1
Chọn mã hóa hoặc giải mã
Chọn Mã hóa để biến bản rõ thành bản mã, hoặc Giải mã để khôi phục bản rõ. Việc giải mã cần đúng thứ tự đĩa và độ lệch đã được dùng để mã hóa.
- 2
Đặt thứ tự đĩa
Nhập thứ tự của 25 đĩa dưới dạng các số từ 1 đến 25 theo bất kỳ sắp xếp nào. Thứ tự này là khóa bí mật. Dùng Đặt lại để có thứ tự tự nhiên 1 đến 25, hoặc Ngẫu nhiên để tạo một thứ tự bí mật mới.
- 3
Đặt độ lệch
Nhập độ lệch, hay generatrix, từ 1 đến 25. Đây là số hàng bên dưới hàng thông điệp đã căn thẳng mà bạn đọc bản mã. Giá trị mặc định là 1 sẽ đọc hàng ngay bên dưới.
- 4
Nhập thông điệp của bạn
Nhập hoặc dán văn bản của bạn. Chỉ các chữ cái từ A đến Z mới được mã hóa; dấu cách, chữ số và dấu câu đều bị bỏ qua. Kết quả và quá trình xử lý từng chữ cái theo thời gian thực được cập nhật ngay lập tức.
- 5
Đọc và chia sẻ kết quả
Sao chép hoặc tải xuống kết quả, hoặc chia sẻ một liên kết mở lại công cụ với đúng thứ tự đĩa, độ lệch và văn bản của bạn. Gửi liên kết cho đối tác để họ có thể giải mã với cài đặt khớp.
Tìm hiểu về thiết bị mật mã M-94
Thiết bị mật mã M-94 là gì?
M-94 là một thiết bị mật mã thủ công mà Lục quân Hoa Kỳ áp dụng vào năm 1922 và sử dụng cho đến những năm đầu của Thế chiến thứ hai. Đó là một hình trụ dài khoảng bốn inch rưỡi, làm từ 25 đĩa nhôm xâu vào một thanh trục trung tâm. Quanh vành mỗi đĩa là một bảng chữ cái xáo trộn khác nhau gồm cả 26 chữ cái, và mỗi đĩa được dập một con số nhận dạng. Để sử dụng, người vận hành xoay các đĩa bằng tay cho đến khi một hàng đánh vần thành thông điệp, rồi sao chép một hàng khác làm bản mã. Đơn giản, vừa túi, không cần pin hay nguồn điện, M-94 là lựa chọn lý tưởng cho các đơn vị dã chiến không thể mang theo một cỗ máy nặng nề.
Cùng một thiết bị cơ bản đã phục vụ dưới nhiều tên gọi. Hải quân gọi phiên bản của mình là CSP-488, và ý tưởng nền tảng là mật mã bánh xe, còn được biết đến là đĩa Jefferson theo tên Thomas Jefferson, người đã mô tả nó vào những năm 1790. Chiếc M-94 của Lục quân được Thiếu tá Joseph Mauborgne lắp ráp từ một phát hiện lại của Đại tá Parker Hitt, với 25 bảng chữ cái xáo trộn được chọn lựa kỹ càng sao cho không có hai đĩa nào quá giống nhau. Nó vẫn được sử dụng cho đến khi chiếc M-209 tân tiến hơn thay thế để xử lý lưu lượng chiến thuật, và nó vẫn là một trong những cách rõ ràng và thực hành nhất để hiểu cách một mật mã hoạt động.
Cách M-94 hoạt động
Mỗi đĩa mang 26 chữ cái theo một thứ tự cố định nhưng xáo trộn quanh viền của nó, và cả 25 đĩa đều có cách sắp xếp khác nhau. Khóa bí mật đơn giản chỉ là thứ tự các đĩa được đặt lên thanh trục. Khi chúng đã được xếp chồng theo thứ tự đã thống nhất, người vận hành xoay từng đĩa sao cho 25 chữ cái đầu của thông điệp căn thẳng dọc theo một hàng thẳng duy nhất ngang qua hình trụ. Đọc theo hàng đó bạn sẽ thấy bản rõ của mình; điều khéo léo là bạn không gửi hàng đó. Thay vào đó bạn đọc một trong số 25 hàng còn lại quanh hình trụ và truyền nó đi như bản mã.
Công cụ này làm cho việc chọn hàng trở nên rõ ràng thông qua độ lệch, đôi khi gọi là generatrix: độ lệch bằng 1 nghĩa là đọc hàng ngay bên dưới thông điệp, bằng 2 nghĩa là hai hàng xuống dưới, và cứ thế. Vì chỉ có 25 đĩa, một thông điệp được mã hóa theo từng khối 25 chữ cái; với văn bản dài hơn, cùng các đĩa đó theo cùng thứ tự được dùng lại cho khối tiếp theo, đúng như cách thiết bị thực tế vận hành. Trên chiếc M-94 thật, người gửi có thể chọn ngẫu nhiên bất kỳ hàng dư nào và người nhận chỉ cần rà soát hình trụ để tìm dòng duy nhất đọc lên thành ngôn ngữ có nghĩa. Việc cố định độ lệch khiến quá trình có thể tái lập, nên ở đây giải mã là phép dịch ngược chính xác thay vì một cuộc tìm kiếm bằng mắt.
Ví dụ minh họa
Hãy giữ các đĩa theo thứ tự tự nhiên của chúng, từ 1 đến 25, và đặt độ lệch bằng 1. Bây giờ mã hóa từ JEFFERSON. Chữ cái đầu tiên, J, được đặt trên đĩa 1, có bảng chữ cái bắt đầu bằng ABCEIGDJF; đọc thêm một vị trí quanh vành sau chữ J cho ra F. Chữ cái thứ hai, E, nằm trên đĩa 2 và trở thành H; chữ thứ ba, F, trên đĩa 3, trở thành Y; và cứ thế qua cả chín chữ cái. Kết quả là FHYGMNYBL. Mỗi chữ cái dùng một đĩa khác nhau, đó là lý do tại sao cùng một chữ cái có thể được mã hóa thành những thứ khác nhau và những chữ cái khác nhau có thể dùng chung một đĩa.
Để giải mã, giữ nguyên thứ tự đĩa và độ lệch giống hệt, chuyển công cụ sang Giải mã, và nhập FHYGMNYBL. Đọc lùi một vị trí quanh vành của mỗi đĩa sẽ trả về JEFFERSON, từ gốc. Điều này cho thấy cốt lõi của mật mã: tính bảo mật hoàn toàn nằm ở thứ tự đĩa và độ lệch. Bất kỳ ai biết 25 bảng chữ cái nhưng không biết thứ tự đều phải đối mặt với một số lượng cách sắp xếp khả dĩ khổng lồ, trong khi thứ tự đúng làm cho cả việc mã hóa lẫn giải mã trở nên tức thì.
Thomas Jefferson và mật mã bánh xe
Ý tưởng đằng sau M-94 còn lâu đời hơn bản thân thiết bị này nhiều. Vào khoảng năm 1795 Thomas Jefferson, khi đó là Bộ trưởng Ngoại giao Hoa Kỳ, đã mô tả một mật mã bánh xe gồm các đĩa chữ cái xếp chồng trên một trục, một phát minh vượt xa thời đại của nó. Ghi chép của ông bị xếp xó và lãng quên suốt một thế kỷ. Tại Pháp, nhà mật mã học Étienne Bazeries đã độc lập chế tạo một hình trụ rất giống vào những năm 1890, đó là lý do thiết kế này đôi khi được gọi là trụ Bazeries, liên kết M-94 với cùng họ với mật mã Bazeries.
Mật mã bánh xe tái xuất trong Lục quân Hoa Kỳ khi Đại tá Parker Hitt thử nghiệm các phiên bản dạng dải và hình trụ vào những năm 1910, và Thiếu tá Joseph Mauborgne đã phát triển chiếc M-94 thực dụng từ công trình của ông. Vậy là một ý tưởng được phác thảo bởi một người cha lập quốc, bị thất lạc, rồi được tái phát minh ở châu Âu, cuối cùng đã trở thành trang bị quân sự tiêu chuẩn của Mỹ hơn 120 năm sau đó. Lịch sử dài và quanh co ấy là một phần lý do khiến M-94 trở thành món được ưa chuộng trong các bảo tàng, lớp học và những câu đố mật mã học.
Khóa: thứ tự đĩa và độ lệch
Sức mạnh của M-94 dựa trên hai lựa chọn. Lựa chọn thứ nhất là thứ tự các đĩa. Với 25 đĩa, có một số lượng cách sắp xếp khả dĩ khổng lồ, quá nhiều để thử bằng tay, và thứ tự đó là phần mà cả hai bên liên lạc phải giữ bí mật và thống nhất trước. Trong công cụ này bạn có thể nhập thứ tự dưới dạng các số từ 1 đến 25, đặt lại về thứ tự tự nhiên, hoặc nhấn Ngẫu nhiên để tạo ra một cách sắp xếp bí mật mới. Việc chia sẻ một liên kết sẽ bảo toàn thứ tự chính xác của bạn để đối tác có thể mở công cụ với cài đặt đã sẵn sàng.
Lựa chọn thứ hai là độ lệch, số hàng giữa dòng thông điệp và dòng bạn thực sự gửi đi. Trên thiết bị lịch sử, con số này có thể thay đổi từ thông điệp này sang thông điệp khác và thậm chí ngay trong một thông điệp, thêm một chút bất định cho kẻ chặn bắt. Việc giữ một độ lệch cố định duy nhất, như công cụ này làm theo mặc định, khiến mật mã hoàn toàn có thể đảo ngược mà vẫn minh họa được cơ chế. Cùng nhau, thứ tự đĩa và độ lệch tạo nên khóa hoàn chỉnh; với cả hai đều đúng, giải mã là tức thì, và không có thứ tự thì bản mã chỉ là một mớ hỗn độn.
M-94 an toàn đến mức nào?
Đối với một mật mã dã chiến gọn nhẹ vào những năm 1920, M-94 là đáng nể. Nó nhanh, không cần nguồn điện, không tạo ra các khuôn mẫu tố cáo từ một phép đếm tần suất đơn giản, và việc thay đổi thứ tự đĩa hằng ngày tạo ra một không gian khóa lớn. Đối với những thông điệp chiến thuật ngắn và gấp gáp mà nó được tạo ra để phục vụ, nó mang lại một sự cân bằng hợp lý giữa tốc độ và sự bảo vệ, đó chính xác là lý do các quân đội mang theo nó suốt hai thập kỷ.
Tuy vậy, nó chưa bao giờ là không thể phá. 25 bảng chữ cái không thực sự bí mật, vì các thiết bị bị thu giữ đã làm lộ chúng, nên tính bảo mật chỉ phụ thuộc vào thứ tự các đĩa. Các nhà phân tích mật mã lành nghề có thể khai thác điều đó bằng một kỹ thuật gọi là đảo chữ bội, xếp song song nhiều thông điệp được mã hóa với cùng một thiết lập rồi sắp xếp lại các cột cho đến khi bản rõ hiện ra. Việc dùng lại thiết lập và những phần mở đầu thông điệp dễ đoán càng khiến cuộc tấn công dễ dàng hơn. Đối với bất kỳ máy tính hiện đại nào, M-94 không hề mang lại sự bảo vệ nào, và nên được thưởng thức như một mảnh lịch sử và một công cụ giảng dạy chứ không nên tin cậy với những bí mật thật sự.
So sánh M-94 với các mật mã khác
M-94 là một sự lai ghép giữa hoán vị và thay thế được điều khiển hoàn toàn bằng phần cứng: các đĩa thay thế từng chữ cái và việc chọn hàng làm dịch chuyển nó, tất cả mà không cần điện. Điều đó phân biệt nó với cỗ máy Enigma cơ điện cùng thời, có các rôto bước tự động và đấu lại mạch mật mã ở mỗi lần nhấn phím. M-94 đơn giản hơn và chậm hơn nhưng cũng bền bỉ hơn nhiều ngoài chiến trường, không có gì để hỏng và không có nguồn điện để gặp sự cố.
So với các mật mã cổ điển dùng bút và giấy, như phép dịch Caesar, Vigenère, hay Playfair, M-94 đánh đổi một chút tính di động để lấy một không gian khóa lớn hơn nhiều và sự tiện lợi của một vật hỗ trợ vật lý. Tuy nhiên, không hệ thống lịch sử nào trong số này chống chịu được phân tích mật mã hiện đại. Để bảo vệ thông tin thật sự ngày nay, bạn nên luôn dùng một thuật toán hiện đại đã được kiểm chứng kỹ như AES. M-94 xứng đáng có chỗ đứng như một bài học hữu hình tuyệt đẹp về cách thay thế, hoán vị và quản lý khóa kết hợp với nhau trong một mật mã thực sự.
Câu hỏi thường gặp
Thiết bị mật mã M-94 là gì?
M-94 hoạt động như thế nào?
Đĩa Jefferson là gì?
Làm thế nào để giải mã một thông điệp M-94?
Bạn có thể đưa ra một ví dụ về M-94 không?
Khóa của M-94 là gì?
Độ lệch hay generatrix là gì?
Tại sao M-94 xử lý 25 chữ cái mỗi lần?
Mật mã M-94 an toàn đến mức nào?
M-94 khác với cỗ máy Enigma như thế nào?
Văn bản của tôi có được tải lên một máy chủ không?
Công cụ liên quan
Tiếp tục với những công cụ hữu ích này