Cách mã hóa đối xứng và không đối xứng bảo vệ dữ liệu của bạn

Mật mã học là nền tảng của an ninh kỹ thuật số, và nó chủ yếu được chia thành hai hệ thống rất khác nhau: mã hóa đối xứng và mã hóa bất đối xứng. Mặc dù cả hai phương pháp đều quan trọng, nhưng chúng hoạt động theo những cách hoàn toàn khác nhau và giải quyết những vấn đề khác nhau. Để hiểu các hệ thống an ninh hiện đại, bạn cần biết sự khác biệt giữa hai cách tiếp cận này.

Sự khác biệt cơ bản

Một thuật toán mã hóa đối xứng sử dụng một khóa duy nhất - cùng một khóa để khóa và mở khóa thông tin. Nó giống như việc bạn và một người bạn chia sẻ cùng một khóa vật lý cho một chiếc két. Vấn đề rõ ràng: nếu ai đó có được khóa, họ có thể truy cập mọi thứ.

Mã hóa bất đối xứng giải quyết điều này bằng cách sử dụng hai khóa liên quan nhưng khác nhau. Một khóa là công khai ( có thể chia sẻ với bất kỳ ai ), và khóa còn lại là riêng tư ( bạn giữ bí mật ). Hãy tưởng tượng rằng khóa công khai giống như một hộp thư mà mọi người có thể gửi thư vào, nhưng chỉ bạn mới có chìa khóa để mở nó.

Sự khác biệt trong độ dài khóa và bảo mật

Chiều dài của các khóa mã hóa được đo bằng bit và liên quan trực tiếp đến độ an toàn của mã hóa. Đối với mã hóa đối xứng, 128 hoặc 256 bit thường là đủ vì khóa được chọn hoàn toàn ngẫu nhiên.

Các khóa bất đối xứng cần phải dài hơn rất nhiều - thường là 2.048 bit hoặc hơn - vì có một mối quan hệ toán học giữa khóa công khai và khóa riêng. Mô hình này có thể được sử dụng để bẻ khóa mã hóa, vì vậy các khóa dài hơn là cần thiết. Một khóa đối xứng dài 128 bit và một khóa bất đối xứng dài 2.048 bit cung cấp mức độ bảo mật tương tự nhau.

Lợi ích và giới hạn thực tiễn

Mã hóa đối xứng rất nhanh và yêu cầu ít sức mạnh tính toán – hoàn hảo để bảo vệ một lượng lớn dữ liệu. Các chính phủ như Mỹ sử dụng Tiêu chuẩn Mã hóa Nâng cao (AES) để mã hóa thông tin bí mật. Điểm yếu lớn nhất của nó là việc chia sẻ khóa: tất cả những ai cần đọc dữ liệu phải có cùng một khóa, điều này tạo ra các rủi ro về an ninh.

Mã hóa bất đối xứng giải quyết vấn đề khóa một cách tinh tế. Bạn có thể chia sẻ khóa công khai của mình với bất kỳ ai mà không gặp rủi ro. Sự đánh đổi là hệ thống chậm hơn và yêu cầu nhiều sức mạnh tính toán hơn do các khóa dài hơn.

Những hệ thống này được sử dụng ở đâu hôm nay?

Mã hóa đối xứng chiếm ưu thế khi tốc độ là quan trọng – từ lưu trữ trên máy chủ tệp đến mã hóa dữ liệu trên máy tính của bạn. AES đã thay thế tiêu chuẩn mã hóa dữ liệu cũ (DES) từ những năm 1970 và hiện là tiêu chuẩn cho nhiều hệ thống hiện đại.

Mã hóa bất đối xứng được sử dụng trong các kịch bản có nhiều người dùng, đặc biệt là trong email được mã hóa. Một người mã hóa một tin nhắn bằng khóa công khai của người nhận, và chỉ có người nhận mới có thể giải mã nó bằng khóa riêng của mình.

Hầu hết các giao thức internet hiện đại sử dụng giải pháp lai. Các giao thức Transport Layer Security (TLS) kết hợp cả hai phương pháp để bảo mật giao tiếp web – mã hóa khóa công khai thiết lập một kết nối an toàn, sau đó sử dụng mã hóa đối xứng cho việc truyền dữ liệu nhanh chóng.

Cách mà tiền điện tử sử dụng mã hóa

Cryptocurrency như Bitcoin không hoàn toàn sử dụng mã hóa bất đối xứng để mã hóa dữ liệu. Thay vào đó, chúng sử dụng chữ ký số, đây là một lĩnh vực sử dụng hoàn toàn khác của mật mã học bất đối xứng.

Bitcoin sử dụng Thuật toán Chữ ký Số Đường cong Elip (ECDSA), mà ký các giao dịch mà không mã hóa chúng. Đây là một sự khác biệt quan trọng: một chữ ký số xác minh rằng một thứ đến từ nguồn đúng, nhưng nó không mã hóa chính thông điệp. RSA là một ví dụ về một thuật toán có thể vừa mã hóa vừa ký, nhưng Bitcoin đã chọn một giao thức ký đơn thuần.

Ví tiền điện tử sử dụng cả mã hóa đối xứng và bất đối xứng. Khi bạn thiết lập một mật khẩu cho ví của mình, tệp truy cập sẽ được mã hóa bằng mã hóa đối xứng. Trong khi đó, các cặp khóa công khai và riêng tư mà bạn sử dụng để kiểm soát tiền của mình dựa trên các nguyên tắc bất đối xứng.

Kết luận

Cả mã hóa đối xứng và mã hóa bất đối xứng đều rất quan trọng cho an ninh kỹ thuật số. Mã hóa đối xứng nhanh chóng và tiện lợi để bảo vệ lượng dữ liệu lớn, trong khi mã hóa bất đối xứng giải quyết vấn đề chia sẻ khóa an toàn. Trên thực tế, chúng thường được kết hợp để đạt được kết quả tốt nhất. Khi khoa học mật mã tiếp tục phát triển để đối phó với các mối đe dọa mới, cả hai hệ thống sẽ vẫn là cơ bản để giữ thông tin nhạy cảm an toàn.