Mật mã học là công cụ toán học tự động hóa đóng vai trò thiết yếu trong an ninh mạng. Nó cung cấp tính bảo mật và toàn vẹn của dữ liệu và hỗ trợ xác thực và không thể chối cãi cho người dùng.
Mật mã học có thể đóng một số vai trò đa dạng trong xác thực người dùng. Hệ thống xác thực mật mã cung cấp khả năng xác thực thông qua việc sử dụng khóa mật mã được biết hoặc tiêu thụ chỉ bởi các thực thể được phép. Mật mã học cũng cung cấp xác thực thông qua việc sử dụng rộng rãi trong các hệ thống xác thực khác.
Hệ thống mật khẩu áp dụng mật mã học để mã hóa tệp mật khẩu lưu trữ, hệ thống thẻ/mã thông báo áp dụng mật mã học để bảo vệ dữ liệu nhạy cảm lưu trữ, và bộ tạo mật khẩu cầm tay thường áp dụng mật mã học để tạo mật khẩu ngẫu nhiên, động.
Mật mã học thường được sử dụng trong ứng dụng phân tán để truyền dữ liệu nhận dạng và xác thực từ hệ thống này sang hệ thống khác qua mạng. Hệ thống xác thực mật mã xác thực người dùng dựa trên sự biết hoặc sở hữu khóa mật mã. Hệ thống xác thực mật mã có thể dựa trên hệ thống mật mã khóa riêng hoặc hệ thống mật mã khóa công khai.
Hệ thống mật mã khóa riêng cần cùng một khóa cho chức năng cả mã hóa và giải mã. Hệ thống xác thực mật mã dựa trên hệ thống mật mã khóa riêng dựa trên khóa chia sẻ giữa người dùng cố gắng truy cập và hệ thống xác thực.
Hệ thống mật mã khóa công khai tách biệt chức năng mã hóa và giải mã, thường sử dụng khóa độc lập để kiểm soát mỗi chức năng. Hệ thống xác thực mật mã dựa trên hệ thống mật mã khóa công khai dựa trên khóa chỉ biết bởi người dùng cố gắng truy cập.
Mật mã học cung cấp cơ chế cho các quy trình này. Chữ ký số liên kết hồ sơ với người sở hữu khóa cụ thể, trong khi dấu thời gian số liên kết tệp với việc tạo nó tại một thời điểm cụ thể. Các cơ chế mật mã này được dùng để kiểm soát truy cập vào ổ đĩa chia sẻ, cơ sở an ninh cao, hoặc kênh TV trả tiền mỗi lần xem.
Lĩnh vực mật mã học bao quanh các cách sử dụng khác cũng. Với chỉ một vài công cụ mật mã, có thể xây dựng các thiết kế và giao thức phức tạp cho phép chúng ta thanh toán bằng tiền điện tử, chứng minh biết thông tin cụ thể mà không tiết lộ thông tin đó, và gửi một số lượng bí mật theo cách mà một tập hợp con của các phần có thể tái tạo bí mật.
Mặc dù mật mã học hiện đại ngày càng độc đáo, mật mã học về cơ bản dựa trên các vấn đề khó giải quyết. Một vấn đề có thể khó vì giải pháp của nó cần một số kiến thức bí mật, bao gồm giải mã thông điệp được mã hóa hoặc ký một số thông tin số. Vấn đề cũng có thể khó vì về cơ bản nó khó hoàn thành, bao gồm tìm thông điệp tạo ra giá trị hash cho trước.
Mã hóa là biến đổi thông tin thành dạng càng gần không thể đọc càng tốt nếu không có kiến thức thích hợp. Mục tiêu của nó là cung cấp sự riêng tư bằng cách giữ thông tin ẩn khỏi bất kỳ ai mà nó không dành cho, ngay cả những người có quyền truy cập vào thông tin được mã hóa. Giải mã là ngược lại của mã hóa; nó là chuyển đổi thông tin được mã hóa trở lại dạng có thể hiểu được.