Dự án Virtual SG-41 hồi sinh máy mã hóa thời Thế chiến II trên trình duyệt

Một người đam mê công nghệ đã tạo ra mô hình 3D kỹ thuật số của máy mã hóa SG-41, hoàn thiện với các bánh răng, đòn bẩy và logic bước nhảy, có thể truy cập trực tiếp thông qua trình duyệt web.

Martin Gillow, người đứng sau dự án này, mô tả bản mô phỏng này là "một phần bảo tồn kỹ thuật số, một phần khảo cổ kỹ thuật và một phần câu hỏi 'làm thế quái thứ này hoạt động cơ?'".

Mô hình 3D của máy mã hóa SG-41

Máy mã hóa kế thừa Enigma

Máy SG-41 được sản xuất lần đầu tại Đức trong Thế chiến thứ hai. Tên đầy đủ của nó là Schlüsselgerät 41, và kỳ vọng của Đức Quốc xã lúc bấy giờ là nó có thể kế thừa chiếc máy Enigma nổi tiếng. Chiếc máy này có biệt danh là "Cối xay của Hitler" (Hitler Mill) nhờ vào tay quay ở bên hông, cho phép in cả bản rõ và bản mã của một thông điệp lên một cặp giấy băng.

Gillow chia sẻ rằng nguồn cảm hứng của ông đến sau chuyến thăm Bletchley Park và Bảo tàng Máy tính Quốc gia (The National Museum of Computing), nơi lưu giữ bản dựng lại của máy tính Colossus. Gillow đã lấy mã nguồn của trình mô phỏng Colossus cũ (vốn yêu cầu Internet Explorer) và vào năm 2016 phát triển Virtual Colossus, sau đó là một máy mã hóa khác, Virtual Lorenz vào năm 2017.

Gillow tiếp tục tạo ra các phiên bản kỹ thuật số của nhiều máy móc khác trước khi nhận thử thách với SG-41 vào cuối năm 2024. Ông bắt đầu với một bản quét 3D của chiếc máy, được Deutsches Museum hào phóng cung cấp. Ông cũng ghi nhận công lao của đội ngũ tại Crypto Museum, những người "đã thực hiện một khối lượng công việc khổng lồ để tìm ra chi tiết cách máy mã hóa, đây là cách tuyệt vời để so sánh xem hoạt động vật lý của các thành phần tôi đang mô hình hóa có khớp với kết quả từ máy thật hay không".

"Tôi không chắc rằng trước đây có ai đã đi sâu vào hoạt động của chiếc máy này như tôi đã phải làm để có thể sao chép mọi thứ một cách chi tiết," Gillow nhận định.

Sự chính xác trong mô phỏng

Vào năm 2025, Gillow được mời xem một chiếc SG-41 do GCHQ sở hữu. Ngoài việc được nhìn thấy các thành phần mà ông đang gặp khó khăn trong việc hiểu rõ, "thật tuyệt vời khi thấy rằng mô phỏng của tôi đã gần giống với SG-41 thật của họ đến mức nào và được thảo luận về công việc của mình với họ!" Dự án của Gillow là một mô phỏng kỹ thuật số ấn tượng và mang tính giáo dục, và thật thú vị khi thấy cách các thành phần hoạt động như một phần của quy trình. Tuy nhiên, nó không phải là một phiên bản vật lý hoàn chỉnh của thiết bị.

"Các bánh răng thực sự không quay nhau," Gillow giải thích, "và các đòn bẩy không thực sự theo theo bên ngoài của các cam."

Chi tiết cơ chế bên trong của máy SG-41

"Tuy nhiên, mỗi cái quay đúng dựa trên số lượng răng, hoặc trong trường hợp của các cam, mỗi vài độ phải được ánh xạ để các đòn bẩy theo đúng hình dạng của cam."

Điều này có nghĩa là quá trình mã hóa cuối cùng được thực hiện bằng cách tính toán có bao nhiêu đòn bẩy trên lồng quay đang được đẩy đến đúng vị trí để quay các bánh in trên số bước tương ứng!

Bảo tồn cho tương lai

Giống như bất kỳ dự án kỹ thuật số nào, sự tồn tại lâu dài là một thách thức. Sau tất cả, Virtual Colossus được sinh ra từ một mô phỏng yêu cầu công nghệ đã lỗi thời. Có một sự mỉa mai nhất định khi thiết bị đã tồn tại hàng thập kỷ vẫn có thể truy cập được trong khi các mô phỏng hiện đại lại bị lãng quên.

Gillow cho biết: "Vấn đề tồn tại lâu dài của các mô phỏng này luôn nằm trong tâm trí tôi khi tôi đã đạt đến mười năm thực hiện dự án này. Nhiệm vụ tiếp theo của tôi, ngay khi SG-41 hoàn thành, là lên kế hoạch chính xác cho điều đó."

"Tôi muốn không chỉ bảo tồn những chiếc máy này cho người dùng và nhà nghiên cứu trong tương lai, mà còn cả nhiều trang web mật mã học khác hiện có. Có rất nhiều thông tin và ảnh trên nhiều trang web, nhưng tôi nhận thấy những người quản lý hiện tại của các trang web này (bao gồm cả tôi) không còn trẻ nữa, và giống như Virtual Colossus ban đầu, tôi thực sự muốn những thứ này tiếp tục có sẵn trong tương lai."

"Khi người dùng không còn trả tiền cho việc bảo trì trang web, dữ liệu có thể biến mất và đôi khi ngay cả các trang web như web.archive.org cũng không lưu trữ tất cả thông tin, đặc biệt là khi nói đến các tệp lớn hoặc hoạt ảnh."

Kế hoạch của Gillow là tạo ra một kho lưu trữ các mô phỏng máy của ông và những người khác (với sự cho phép) trên một trang web như Zenodo, nơi lưu trữ dữ liệu tại trung tâm dữ liệu của CERN, vì vậy nó sẽ an toàn miễn là CERN còn tồn tại. Việc sử dụng các công cụ như Blender để tạo các mô hình 3D cũng sẽ giúp mọi thứ dễ tiếp cận trong những năm tới.

Về tương lai, Gillow cho biết ông dự định tiếp tục làm việc với các thiết bị lịch sử. "Tôi không có kế hoạch dừng việc tạo ra các mô phỏng trong thời gian sớm nên dự án Virtual Colossus chưa hoàn thành."

"Còn nhiều máy móc thú vị hơn mà tôi có thể nghiên cứu và mô phỏng."