Cỗ máy Enigma và cuộc chiến mật mã trong Thế chiến 2

Chuyện bắt đầu từ năm 1919, Hugo Koch, một kỹ sư đến từ Delft- Hà Lan, được cấp bằng sáng chế cho “máy đánh chữ bí mật”; người thứ hai là Arthur Scherbius- một nhà mật mã học nghiệp dư ở Berlin, người đã mua bằng sáng chế của Koch và dự định sẽ tiếp thị cỗ máy này cho các công ty muốn giữ bí mật hoạt động kinh doanh của họ. Ông ta đã tạo ra một mẫu máy và đặt tên cho nó là Enigma (Bí ẩn).

Cỗ máy Enigma, được quân đội Đức dùng để mã hóa thông tin liên lạc trong Thế chiến 2.

Bán với một giá quá đắt, Enigma không hấp dẫn người mua tư nhân, nhưng lại thu hút sự chú ý của các lực lượng vũ trang Cộng hòa Weimar, những người quyết định tiến hành thử nghiệm. Sau khi trải qua một số cải tiến, Enigma đã được triển khai trong toàn bộ bộ máy quân sự của Đức. Vào đêm trước chiến tranh, khoảng 75.000 máy Enigma đã được đưa vào sử dụng.

Ưu điểm đầu tiên của Enigma là mang đến sự tiện lợi tuyệt vời khi sử dụng: di động, nhỏ gọn, mạnh mẽ, nó hoàn toàn tự động hóa các hoạt động mã hóa và giải mã, theo nguyên tắc đảo ngược. Enigma được cấu thành bởi ba bộ phận chính: một bàn phím để nhập bức điện, một bộ mã hóa để biến chữ cái vừa nhập thành mật mã, và một bảng gồm những bóng đèn nhấp nháy thể hiện những chữ cái được mã hóa đó. Với khoảng 10 triệu tỉ cách mã hóa khác nhau ngay từ phiên bản đầu tiên, Enigma luôn được người Đức tin rằng không ai có thể phá được mật mã của họ

Việc Đức Quốc xã sử dụng Enigma đã thu hút sự chú ý của các cường quốc châu Âu, những quốc gia đương nhiên phải tìm cách phá vỡ những bí mật của mật mã mới. Giải mã các thông điệp của Enigma đòi hỏi phải thực hiện một thử thách kép: thứ nhất, khám phá các thông số kỹ thuật và quy tắc sử dụng máy; sau đó, phát triển một mô hình toán học để xác định khóa mật mã được thiết lập hàng ngày của họ. Nhiệm vụ này là một thách thức ghê gớm: Nỗ lực chung của Ba Lan, Pháp và Vương quốc Anh trong 10 năm hoạt động hết công suất cuối cùng cũng đã đi đến đích.

Quan tâm nghiêm túc đến Enigma đầu tiên là người Ba Lan, Biuro Szyfrow người có nhiệm vụ phân tích mật mã-đã có một mẫu máy thương mại từ cuối những năm 1920. Nhờ thiết bị này, hai nhà khoa học, Marian Rejewski và Henrik Zygalski, đã xây dựng các công cụ toán học đầu tiên cần thiết để thâm nhập mật mã nhưng họ đã không thành công trong việc giải mã các thông điệp. Thực sự, họ không biết gì về những sửa đổi đáng kể do phía Đức thực hiện đối với phiên bản thương mại để chuyển chúng thành các cỗ máy dùng trong quân sự.

Một đóng góp quyết định sau đó đến từ phía Pháp. Tháng 7/1931, Cơ quan Tình báo quân đội - SR/SCR - đã có được một nguồn tin đặc biệt, được gọi là "H.E.". Đây là Hans-Thilo Schmidt, một công chức làm việc tại văn phòng mật mã của Bộ Chiến tranh Đức - anh trai của một người lính rất lỗi lạc, chuyên gia về chiến xa bọc thép, tướng quân tương lai Rudolph Schmidt. Cuối năm 1931, H.E. đã chuyển cho tình báo Pháp một tài liệu vô giá: bản hướng dẫn sử dụng với mô tả chi tiết, kèm theo ảnh và sơ đồ, chiếc máy Enigma đã được điều chỉnh dành cho quân đội Đức. Tài liệu thứ hai đính kèm nêu rõ các quy trình sử dụng Enigma. Một năm sau, H.E. giao đợt hàng thứ hai bao gồm các thông số để điều chỉnh Enigma hàng ngày. Trưởng bộ phận phân tích mật mã tại SR/SCR, Đại úy Gustave Bertrand, đã quyết định chia sẻ những tài liệu này với Biuro Szyfrow, người đã tìm kiếm, kể từ năm 1928, những cải tiến kỹ thuật mà người Đức thực hiện đối với cỗ máy thương mại. Những đóng góp này rất quan trọng, tháng 4/1933, người Ba Lan có thể phục dựng lại bản sao vật lý của Enigma quân sự với độ chính xác cao nhất. Tuy nhiên, vì không có thông tin cập nhật về các khóa mã được sử dụng hàng ngày, các thông điệp của người Đức vẫn không thể giải mã được một cách có hệ thống.

Cỗ máy Colossus dùng để phá khóa mật mã do máy Lorenz của Đức tạo ra.

Người Anh cũng hoàn thiện kiến thức về Enigma. Năm 1938, họ đã có nguyên mẫu của riêng mình, nhờ sự giúp đỡ của một người Do Thái lưu vong, Richard Lewinski, người đã làm việc nhiều năm trong dây chuyền sản xuất Enigma và có kiến thức tuyệt vời về cỗ máy này. Bản sao Enigma này sẽ sớm được chuyển đến một cơ sở bí mật nằm cách London 60 km về phía bắc, trong Công viên Bletchley. Tại đây, dưới sự chỉ đạo của hai nhà toán học lỗi lạc, Alfred Knox và Alan Turing, nhóm nghiên cứu đã nỗ lực để giải mã cái bí mật lớn nhất này.

Tháng 7/1939, Biuro Szyfrow tiết lộ cho MI-6 và SR/SCR tất cả quy trình sản xuất và vận hành của Enigma. Một phần tài liệu lưu trữ của Ba Lan sau đó được chuyển đến London, trong khi Marian Rejewski và những người cộng tác của ông tiếp quản các hoạt động của Pháp. Trong suốt "cuộc chiến mật mã", người của Gustave Bertrand và các nhà toán học Ba Lan đã làm việc cùng nhau tại Château de Vignolles, ngoại ô Paris, nơi cơ quan phân tích mật mã đặt đại bản doanh.

Trong khi đó, tại Bletchley Park, Knox và Turing đã có những bước tiến vượt bậc. Đặc biệt, họ đã thành công trong việc hoàn thiện cỗ máy Ultra để tăng khả năng tính toán. Cỗ máy mới này do kỹ sư Harold Keen chế tạo theo hướng dẫn của Turing, có dạng một lỗ khóa khổng lồ cao và rộng 2,6m. Khi hoạt động nó đã tạo ra những tiếng rít kỳ lạ. Tháng 4/1940, sau nhiều tháng nỗ lực không có kết quả, Ultra đã thành công: cỗ máy đã giải mã thành công hàng loạt bức mật mã đến từ Bộ chỉ huy Đức.

Để bảo vệ Ultra, điều cần thiết là người Đức không được nghi ngờ rằng thông tin liên lạc của họ bị xâm nhập. Cơ quan tình báo Anh MI-6 đã xác lập một bộ quy tắc nghiêm ngặt nhằm bảo vệ bí mật của Công viên Bletchley. Để giữ bí mật, cái tên “Ultra ” sẽ được thay thế bằng các mật danh khác, chẳng hạn như “Zeal”, “Pearl” hoặc “Magic”. Các sĩ quan tham gia dự án phải được bảo vệ ở mức cao nhất để tránh khỏi mọi nguy cơ bị kẻ thù bắt giữ và họ phải trải qua các khóa huấn luyện đặc biệt. Bất kỳ hành động nào dựa trên các thông tin tình báo được giải mật từ Ultra đều phải được ngụy trang thành các dạng thông tin được thu thập được từ những nguồn khác. Khi không thể ngụy trang, các tin tức tình báo này sẽ không được phép khai thác.

Việc che giấu sự tồn tại của Ultra đã thành công hoàn toàn: Cho đến tận những ngày cuối cùng của cuộc chiến, các nhà lãnh đạo Đức Quốc xã cũng chưa bao giờ nghi ngờ về độ tin cậy của hệ thống mật mã quân đội Đức. Một trong những thông điệp cuối cùng được Ultra giải mã là bức mật mã ngày 25/4/1945, khi Goring yêu cầu Hitler cho phép lên nắm quyền. Bí mật về Ultra được giữ kín cho đến tận năm 1974, khi chính phủ Anh vén một phần bức màn về các hoạt động của Bletchley Park.

Nếu Ultra được bảo vệ nghiêm ngặt như vậy vì tầm quan trọng chiến lược của nó là có thật. Nhiều lần trong cuộc xung đột, cỗ máy này đã cho phép Đồng minh giành thắng lợi trên chiến trường và rút ngắn thời gian của Thế chiến thứ 2 gần 2 năm (theo ước tính của các chuyên gia). Tại Lybya vào tháng 3/1943, nhờ vào việc giải mã các mệnh lệnh quân đội Đức truyền đi qua kênh Enigma mà các sư đoàn thiết giáp của Rommel đã bị Montgomery đánh bại. Tương tự như vậy, trong Trận chiến Đại Tây Dương, việc giải mã các thông báo khí tượng của Đức đã giúp quân Đồng minh giáng những đòn chí tử vào hải quân Đức khi tháng 5/1943, 37 chiếc U-boat đã bị đánh chìm nhờ vào các thông tin do Ultra cung cấp. Tháng 8/1944, trong Trận chiến Normandy, việc lắng nghe thông tin liên lạc của quân Đức đã mang lại lợi thế cho người Mỹ, nhờ đó họ có thể chống lại cuộc phản công bằng thiết giáp ác liệt của Hitler ở vùng Mortain….

Ngoài những tác động trực tiếp đối với các hoạt động quân sự, công việc giải mã Enigma cũng dẫn đến các mục tiêu dài hạn hơn. Các thí nghiệm của Rejewski cùng với các công trình sau này của Turing đã mở đường cho sự phát triển của những chiếc máy tính đầu tiên. Cuối năm 1944, Alan Turing, Max Newman và Tommy Flowers đã phát minh ra cỗ máy Colossus để phá khóa mật mã do máy Lorenz của Đức tạo ra. Đây được coi như là chiếc máy tính đầu tiên, được tạo thành từ 1.500 ống chân không và có một lỗ bấm thẻ để nhập dữ liệu với tốc độ 5.000 ký tự/ giây.

Chính tại những khu nhà bí mật của Công viên Bletchley, trên hành trình khám phá những bí mật thông tin liên lạc của Đệ tam Đế chế, cuộc cách mạng máy tính đã ra đời...

Dương Thắng