Từ các pharaoh của Ai Cập cổ đại đến các vương quốc đang gây chiến ở châu Âu thời trung cổ, con người có rất nhiều lý do chính đáng để gửi các thông điệp bí mật. Nếu bạn muốn giữ kín các kế hoạch quân sự với kẻ thù, hoặc giữ kín một mối quan hệ bất chính với chồng mình, bạn đã viết nó ra dưới dạng "mật mã", một thông điệp được mã hóa mà chỉ ai đó có chìa khóa mới có thể mở được.
Trước thời đại máy tính, nếu một nhà sử học bắt gặp một thông điệp được mã hóa trong một kho lưu trữ tài liệu, họ thường sẽ bỏ qua nó, bởi vì nó không đáng để bận tâm. Ngay cả những mật mã cổ xưa cũng gần như không thể bẻ khóa chỉ bằng bút chì và giấy. Nhưng những bí mật lịch sử hấp dẫn nào đã bị mắc kẹt trong những câu đố cổ xưa đó?
Craig P. Bauer , giáo sư toán học tại Đại học York, Pennsylvania và là tổng biên tập của tạp chí Cryptologia , cho biết: “Nếu bạn đang xem một cuốn nhật ký và bắt gặp một đoạn văn được mã hóa, thì bạn biết đó là phần hay nhất. . "Khi một tin nhắn không thể đọc được, bầu trời là giới hạn. Nó hoàn toàn có thể là bất cứ thứ gì. Nó có thể giải quyết một bí ẩn lịch sử hoặc làm sáng tỏ tính cách của một nhân vật lịch sử. Có thể chính lịch sử đã được viết lại."
Bauer nên biết. Tạp chí Cryptologia của anh ấy đã làm nên lịch sử vào tháng 2 năm 2023 bằng cách xuất bản công trình của ba nhà phá mã nghiệp dư đã giải mã một kho bức thư bí mật do Mary, Nữ hoàng Scotland viết. Các bức thư được mã hóa có từ thế kỷ 16, trong thời gian Mary bị Nữ hoàng Elizabeth I cầm tù 19 năm và cho thấy Mary vẫn là một nhà hoạt động chính trị sắc sảo như thế nào ngay cả khi bị nhốt trong lâu đài.
Nhóm giải mã các bức thư của Mary, Queen of Scots đã khai thác công nghệ phá mã mạnh mẽ thậm chí còn chưa có cách đây một thập kỷ và những công cụ mới đó đã mở ra cái mà Bauer gọi là "kỷ nguyên vàng thứ hai của giải mã". Câu hỏi đặt ra là: Những bí mật nào mà những người phá mã lịch sử này sẽ khám phá tiếp theo?
Mật mã học lịch sử là gì?
Mật mã học là nghiên cứu về cả viết và phá mã. Khi nghĩ về các nhà mật mã học, chúng ta có thể hình dung ra ai đó giống như nhà toán học người Anh Alan Turing, người đã bẻ khóa cỗ máy Enigma khét tiếng của Đức Quốc xã trong Thế chiến thứ hai.
Nhưng các nhà mật mã học không chỉ làm việc cho các cơ quan tình báo như NSA. Ngoài ra còn có những người phá mã nghiệp dư thích giải các câu đố lịch sử. Bauer là một trong số đó. Ông đã viết một cuốn sách có tựa đề " Chưa giải được!: Lịch sử và bí ẩn của những mật mã vĩ đại nhất thế giới từ Ai Cập cổ đại đến các tổ chức bí mật trực tuyến ", trong đó liệt kê một số mật mã lớn nhất mà các nhà mật mã học lịch sử đang rất muốn giải mã.
Mật mã Zodiac từng là một trong số đó. Trong 51 năm, không ai có thể giải được câu đố về thông điệp được mã hóa gồm 340 ký tự được viết bởi Zodiac Killer khét tiếng vào năm 1969. Và sau đó, một nhóm các nhà mật mã học nghiệp dư do David Oranchak đứng đầu đã phá được mật mã Zodiac vào năm 2021 bằng cách sử dụng siêu máy tính và phần mềm giải mã tùy chỉnh. (Danh tính của kẻ giết người vẫn còn là một bí ẩn.)
Trong những năm gần đây, các nhà mật mã học lịch sử đã phá vỡ các mật mã do KKK, Marie Antoinette và Hội Tam điểm tạo ra. Họ thậm chí còn tìm ra cách giải mã Rohonc Codex khét tiếng , một bản thảo cổ có minh họa, được phát hiện vào những năm 1830, được viết bằng một ngôn ngữ vô nghĩa.
Bauer nhanh chóng chỉ ra rằng không chỉ cần sức mạnh tính toán thô để phá mã cổ.
Bauer nói: “Một nhà mật mã học lịch sử giỏi phải là một kế toán viên – có thể theo dõi rất cẩn thận các con số và số liệu thống kê – nhưng họ cũng cần phải có tinh thần của Mozart”. "Bạn phải rất sáng tạo và gần như là một nhà tâm lý học để đoán các từ hoặc cụm từ khóa để mở khóa mật mã. Nó đòi hỏi sự kết hợp giữa óc sáng tạo, máy tính mạnh mẽ và sự kiên trì. Nếu bạn đánh mất một chân của chiếc ghế đẩu đó, bạn sẽ không tìm thấy giải pháp."
Nhóm giải mã mã của Nữ hoàng Mary đã sử dụng một quy trình gọi là leo đồi , trong đó máy tính gán ngẫu nhiên các ký hiệu trong mật mã cho các chữ cái trong bảng chữ cái, giải mã toàn bộ tin nhắn, cho điểm dựa trên khả năng đọc và sau đó lặp lại quy trình, chỉ giữ lại những thay đổi mà tăng điểm của bản dịch. Sau khi mã bị bẻ khóa, các nhà mật mã học vẫn cần giải mã các chữ cái được mã hóa từng từ một và chỉnh sửa các bản phiên âm, quá trình này mất một năm .

Mật mã lịch sử hoạt động như thế nào
Mọi mật mã lịch sử đều được tạo ra bởi một số loại thuật toán (hoặc công thức) và Bauer nói rằng các thuật toán mã hóa có thể cực kỳ phức tạp — chẳng hạn như mã hóa đầu cuối không thể phá vỡ để bảo vệ dữ liệu truyền qua internet — hoặc cực kỳ đơn giản.
Bauer nói: “Julius Caesar đã sử dụng một thuật toán rất đơn giản. "Anh ấy sẽ dịch chuyển mọi chữ cái trên ba khoảng trống trong bảng chữ cái. Bất kỳ đứa trẻ nào cũng có thể dịch chuyển nó trở lại và đọc tin nhắn."
Trong thuật ngữ mật mã học, phương pháp của Caesar được gọi là "chuyển vị", bất kỳ hệ thống nào di chuyển các chữ cái trong bảng chữ cái xung quanh hoặc xáo trộn thứ tự của chúng. Thậm chí còn có một mật mã chuyển vị trong Kinh thánh tiếng Do Thái gọi là atbash , trong đó chữ cái đầu tiên của bảng chữ cái tiếng Do Thái được hoán đổi với chữ cái cuối cùng, chữ cái thứ hai của bảng chữ cái được hoán đổi với chữ cái thứ hai đến cuối cùng, v.v.
Một mật mã khó giải hơn nhiều là mật mã sử dụng "sự thay thế", trong đó các chữ cái trong thông báo gốc được thay thế bằng các chữ cái, số hoặc ký hiệu ngẫu nhiên khác. Mật mã thay thế được tạo bằng cách sử dụng khóa hoặc "bảng chữ cái mật mã". Mary, Queen of Scots đã sử dụng một bảng chữ cái mật mã thay thế mỗi từ bằng một ký hiệu duy nhất. Một mật mã như vậy chỉ có thể được giải mã bởi người sở hữu cùng một khóa.
Để làm cho mật mã trở nên khó bẻ khóa hơn, có thể sử dụng đồng thời hai khóa mật mã khác nhau (được gọi là "đa bảng chữ cái"), có thể một cho từ đầu tiên của câu và một khóa khác cho từ thứ hai. Các ký hiệu "Null" có thể được thêm vào mà không có ý nghĩa gì, chỉ để loại bỏ bộ ngắt mã. Một thủ thuật khác là gán một số ký hiệu khác nhau cho những từ phổ biến nhất, một chiến thuật được gọi là "thay thế từ đồng âm".
Làm việc theo nhóm là chìa khóa trong mật mã học lịch sử
Ba người đàn ông giải quyết bí ẩn Queen Mary đều có công việc hàng ngày: George Lasry là một nhà khoa học máy tính sống ở Israel, Norbert Biermann là giáo sư âm nhạc ở Đức và Satoshi Tomokiyo là nhà vật lý thiên văn ở Nhật Bản. Mỗi người họ đều có niềm đam mê với mật mã lịch sử, nhưng không ai trong số họ có thể tự mình giải được câu đố Mary, Queen of Scots.
Ba người đàn ông đã tìm thấy nhau như một phần của Dự án DECRYPT , một nỗ lực quốc tế nhằm đưa các nhà sử học và nhà mật mã học lại với nhau và cung cấp cho họ các công cụ tính toán để giải mã các văn bản mã hóa cổ đại. Baer nói rằng trong quá khứ, những người phá mã và các nhà sử học chủ yếu làm việc riêng lẻ để giải quyết các vấn đề khó khăn, nhưng điều đó đang thay đổi.
Baer nói: “Rất nhiều công việc tuyệt vời trong lĩnh vực mật mã học được thực hiện theo nhóm từ hai người trở lên. "George Lasry đã tự khẳng định mình là người phá mã giỏi nhất bên ngoài chính phủ. Anh ấy và các đồng đội của mình đang xé nát mọi thứ."
Bây giờ thật tuyệt
Vài ngày trước khi bị hành quyết vào năm 1587, Mary, Nữ hoàng Scotland đã viết bức thư cuối cùng của mình. Thay vì mã hóa nó bằng ngôn ngữ được mã hóa, cô ấy đã bảo mật bức thư bằng một thủ thuật gấp phức tạp, giống như origami được gọi là khóa xoắn ốc. Các nhà nghiên cứu cuối cùng  đã tìm ra cách cô ấy làm điều đó  vào năm 2021.