Cryptography (Mật mã học) là gì?
Khoa học bảo vệ thông tin bằng cách biến đổi dữ liệu thành dạng không thể đọc hiểu nếu không có khóa bí mật. Đảm bảo: Confidentiality, Integrity, Authentication, Non-repudiation.
Ví dụ đơn giản
Caesar Cipher: Dịch chuyển mỗi chữ cái k vị trí (k = khóa). "HELLO" với k=3 thành "KHOOR". Giải mã: dịch ngược 3 vị trí.
3 loại chính của Cryptography
| Loại | Khóa | Thuật toán điển hình | Ứng dụng |
|---|
| Symmetric (Đối xứng) | 1 khóa chung (Shared Secret) | AES, ChaCha20, DES (cũ), 3DES | Mã hóa dữ liệu lớn, file, disk, TLS bulk encryption |
| Asymmetric (Bất đối xứng / Public Key) | Cặp khóa: Public + Private | RSA, ECC (ECDSA, EdDSA), Diffie-Hellman | Key exchange, Digital Signature, PKI, Email encryption |
| Hash Function (Hàm băm) | Không dùng khóa (hoặc keyed-HMAC) | SHA-256, SHA-3, BLAKE2, HMAC | Kiểm tra toàn vẹn, lưu trữ mật khẩu, blockchain, certificate |
Quan trọng như thế nào?
- Bảo vệ giao dịch tài chính, PII, dữ liệu y tế, bí mật quốc gia
- Xác thực server (TLS/SSL) – thấy ổ khóa 🔒 trên trình duyệt
- Chữ ký số: hợp đồng điện tử, code signing, blockchain
- Ngăn chặn thay đổi dữ liệu (Integrity) qua HMAC, Digital Signature
- Thiết lập niềm tin giữa các bên không biết nhau (Zero Trust)
Ví dụ ứng dụng thực tế
- HTTPS/TLS: RSA/ECDHE (key exchange) + AES-GCM (bulk encryption) + SHA-256 (integrity)
- Bitcoin: ECDSA secp256k1 (signature) + SHA-256 (PoW, address)
- Password Storage: bcrypt/Argon2/Scrypt (slow hash + salt)
- Email Encryption: PGP/GPG (Hybrid: RSA/AES)
- Disk Encryption: BitLocker, FileVault, LUKS (AES-XTS)
- Secure Messaging: Signal Protocol (Double Ratchet, X3DH)
4 hệ mã hóa đối xứng phổ biến
- AES (Advanced Encryption Standard): Khối 128-bit, khóa 128/192/256-bit. Chuẩn NIST, dùng mọi nơi.
- RSA (Rivest-Shamir-Adleman): Asymmetric, khóa 2048/3072/4096-bit. Key exchange, signature.
- 3DES (Triple DES): Khóa hiệu lực 112-bit. Đang loại bỏ (legacy).
- Twofish: Đề cử AES round 2, khóa 256-bit, ít dùng hơn AES.
Thách thức hiện tại
- Quantum Computing: Shor's algorithm phá vỡ RSA/ECC; Grover's yếu hóa AES (cần khóa 256-bit)
- Post-Quantum Cryptography (PQC): NIST chuẩn hóa CRYSTALS-Kyber (KEM), CRYSTALS-Dilithium (Signature), SPHINCS+ (Hash-based)
- Key Management: Rotation, HSM, KMS, Secret Vault (HashiCorp, AWS KMS, Azure Key Vault)
