Hệ thống mật mã còn được gọi là hệ thống mật mã (cypher system). Nó thực hiện các kỹ thuật mật mã học sử dụng nhiều thành phần mật mã học bao gồm bản rõ, thuật toán mã hóa, bản mã, thuật toán giải mã và khóa mã hóa để cung cấp dịch vụ an ninh thông tin.
Hệ thống mật mã là một tập hợp các thuật toán như một cho mã hóa dữ liệu và một cho giải mã. Trong các thuật toán này, nó có thể sử dụng một khóa duy nhất phải được giữ bí mật, và trong trường hợp đó quy trình tạo và chia sẻ khóa cũng được coi là một phần tử của hệ thống mật mã.
Các cuộc tấn công mật mã phân tích dựa trên đặc điểm của thuật toán có thể thêm một số kiến thức về các đặc điểm chung của bản rõ hoặc thậm chí một số cặp bản rõ-bản mã mẫu. Loại tấn công này khai thác đặc điểm của thuật toán để cố gắng hiểu một bản rõ xác định hoặc hiểu khóa đang được sử dụng.
Mật mã học hiện đại quan trọng đối với thế giới số và nó đã tồn tại và phát triển trở nên khá phức tạp. Nó có thể được sử dụng để gửi tin nhắn theo cách an toàn trên internet, bao gồm thông tin thẻ tín dụng và thông tin riêng tư khác.
Mã hóa được sử dụng để giữ an toàn dữ liệu trực tuyến và cục bộ. Tiêu chuẩn Mã hóa Nâng cao (AES) được chính phủ sử dụng để giữ bí mật tệp tin của họ và được chọn từ một số học sinh trong cộng đồng toán học vì bảo mật và hiệu quả của nó.
Hơn nữa, an ninh số cũng có thể được sử dụng để hỗ trợ ẩn danh, để xác thực danh tính của người qua chữ ký số. Nó có thể chứng minh bằng chứng công việc trong công nghệ blockchain và đảm bảo rằng ứng dụng và tin nhắn không bị can thiệp.
Có nhiều đặc điểm của hệ thống mật mã như sau:
- Loại phép toán dùng để chuyển đổi bản rõ thành bản mã - Tất cả thuật toán mã hóa dựa trên hai nguyên lý chung như thay thế (substitution), trong đó mỗi thành phần trong bản rõ (bit, chữ cái, nhóm bit hoặc chữ cái) được ánh xạ thành thành phần khác, và hoán vị (transposition), trong đó các thành phần trong bản rõ được sắp xếp lại. Yêu cầu trung tâm là không dữ liệu nào bị mất (tức là tất cả các phép toán đều có thể đảo ngược). Hầu hết hệ thống, gọi là hệ thống tích (product systems), bao gồm nhiều giai đoạn thay thế và hoán vị.
- Số lượng khóa được sử dụng - Nếu cả người gửi và người nhận sử dụng cùng khóa, hệ thống được gọi là đối xứng, khóa đơn, khóa bí mật, hoặc mã hóa truyền thống. Nếu người gửi và người nhận sử dụng nhiều khóa, hệ thống được gọi là bất đối xứng, hai khóa, hoặc mã hóa khóa công khai.
- Cách xử lý bản rõ - Mã khối xử lý đầu vào từng khối thành phần một lần, tạo khối đầu ra cho mỗi khối đầu vào. Mã dòng xử lý các thành phần đầu vào liên tục, tạo đầu ra từng thành phần một khi nó đi theo.