Tại Sao Chúng Ta Cần Mật Mã Học - Cryptography?

Table of Contents

Cryptography ảnh hưởng đến nhiều khía cạnh của cuộc sống hơn chúng ta tưởng. Nếu không có nó, các tài sản kỹ thuật số quan trọng như tài khoản ngân hàng, thiết bị di động, email, ví điện tử, v.v. sẽ hoàn toàn dễ bị tấn công. Các giao dịch nhạy cảm, tin nhắn cá nhân và thông tin đăng nhập có thể bị lộ, khiến dữ liệu của bạn trở thành mục tiêu của tội phạm mạng, những kẻ có thể dễ dàng đánh cắp hoặc lạm dụng thông tin của bạn.

Khi vai trò của cryptography ngày càng trở nên quan trọng hơn, đáng để tìm hiểu cryptography là gì và tại sao nó lại có vai trò thiết yếu như vậy.

Source: https://orochi.network/blog/Why-We-All-Need-Cryptography

Cryptography là gì?

Hiểu đơn giản, cryptography là kỹ thuật bảo mật thông tin bằng cách biến đổi dữ liệu sang một định dạng mà chỉ những bên được ủy quyền mới có thể đọc được. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng các thuật toán phức tạp để mã hóa dữ liệu sao cho chỉ những ai có key phù hợp mới có thể giải mã và truy cập thông tin ban đầu.

Cryptography có bốn mục tiêu chính:

Confidentiality (Tính bảo mật): Bảo vệ dữ liệu để chỉ người nhận được chỉ định mới có thể đọc được.
Integrity (Tính toàn vẹn): Đảm bảo dữ liệu không bị thay đổi dưới bất kỳ hình thức nào.
Authentication (Xác thực): Xác minh danh tính của cá nhân hoặc hệ thống gửi/nhận thông tin.
Non-repudiation (Không thể phủ nhận): Ngăn người gửi phủ nhận rằng họ đã gửi một tin nhắn.

Những nguyên tắc này tạo nền tảng cho bảo mật trực tuyến và được ứng dụng ở khắp mọi nơi, từ hộp thư email đến ví tiền điện tử.

1. Các loại Cryptography

Cryptography đã phát triển theo thời gian và có nhiều loại khác nhau phục vụ các mục đích riêng biệt:

Symmetric Encryption: Đây là loại mã hóa cơ bản nhất, trong đó cùng một key được sử dụng để encrypt (mã hóa) và decrypt (giải mã) dữ liệu. Nó nhanh nhưng yêu cầu trao đổi key an toàn giữa các bên.
Asymmetric Encryption: Phương pháp này sử dụng hai keys—một public key và một private key. Public key có thể được chia sẻ công khai, trong khi private key được giữ bí mật. Kiểu mã hóa này được sử dụng rộng rãi trong bảo mật email và chữ ký số.
Hash Functions: Hashing là một quá trình mã hóa một chiều, biến dữ liệu thành một chuỗi có độ dài cố định. Nó thường được sử dụng trong lưu trữ mật khẩu và giao dịch blockchain để đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.
Digital Signatures: Chữ ký số được sử dụng để xác minh tính xác thực của tin nhắn hoặc tài liệu kỹ thuật số. Chúng giúp đảm bảo rằng người gửi là chính họ và thông điệp không bị thay đổi.

Mỗi kỹ thuật cryptography trên đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ dữ liệu, đảm bảo tính toàn vẹn và xác thực của nó trong các ứng dụng khác nhau.

2. Ứng dụng của Cryptography

Cryptography, từng được sử dụng trong thời cổ đại để bảo vệ bí mật quân sự và thông tin ngoại giao, giờ đây là nền tảng của cybersecurity, đảm bảo dữ liệu, truyền thông và danh tính kỹ thuật số được bảo vệ.

1. Duyệt Web an toàn

Mỗi khi bạn truy cập một trang web, cryptography giúp bảo vệ trải nghiệm duyệt web của bạn. Ví dụ, HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure) sử dụng SSL/TLS encryption để bảo vệ dữ liệu trao đổi giữa trình duyệt của bạn và trang web. Điều này đảm bảo rằng mật khẩu, thông tin thanh toán và dữ liệu nhạy cảm khác được mã hóa trước khi truyền đi, giúp chúng an toàn khỏi hacker.

2. Bảo mật trên mạng xã hội

Cryptography đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ tài khoản mạng xã hội của bạn. Khi đăng nhập vào các nền tảng như Facebook, Instagram hoặc Twitter, mật khẩu của bạn được mã hóa để chỉ bạn mới có thể truy cập tài khoản. Nhiều nền tảng mạng xã hội cũng sử dụng two-factor authentication (2FA), dựa trên thuật toán mã hóa để gửi mã xác minh một lần đến điện thoại của bạn. Điều này bổ sung thêm một lớp bảo vệ chống lại truy cập trái phép.

3. Thanh toán trực tuyến và ngân hàng

Khi bạn thực hiện giao dịch mua sắm trực tuyến hoặc kiểm tra tài khoản ngân hàng, cryptography giúp đảm bảo rằng các giao dịch tài chính của bạn được bảo mật. Mã hóa cryptographic bảo vệ số thẻ tín dụng, địa chỉ và các thông tin cá nhân khác. Ví dụ, khi sử dụng dịch vụ như PayPal hoặc thực hiện chuyển khoản ngân hàng, mã hóa đảm bảo rằng thông tin nhạy cảm chỉ có thể được truy cập bởi bạn hoặc người nhận.

4. Nhắn tin và truyền thông bảo mật

Các ứng dụng như WhatsApp và Signal sử dụng end-to-end encryption, đảm bảo rằng chỉ bạn và người nhận mới có thể đọc tin nhắn. Ngay cả nhà cung cấp dịch vụ cũng không thể truy cập nội dung cuộc trò chuyện. Mức độ mã hóa này đảm bảo rằng các liên lạc riêng tư của bạn vẫn được bảo mật, ngăn chặn chúng bị chặn hoặc đọc bởi bên thứ ba.

Cryptography trong Blockchain và tiền mã hoá

Cryptography cũng là thành phần cốt lõi của blockchain và cryptocurrencies. Trong công nghệ blockchain, các thuật toán cryptographic đảm bảo rằng giao dịch được bảo mật và immutable (không thể thay đổi), tức là chúng không thể bị chỉnh sửa hoặc giả mạo sau khi đã được ghi nhận. Mức độ bảo mật này tạo dựng niềm tin vào các loại tiền kỹ thuật số và giúp chúng trở thành một giải pháp thay thế khả thi cho hệ thống tài chính truyền thống.

Ví dụ, khi bạn gửi hoặc nhận Bitcoin, cryptography đảm bảo rằng giao dịch hợp lệ và được xác minh mà không cần một cơ quan trung ương. Quá trình này dựa vào các kỹ thuật cryptographic như public-key cryptography và hash functions để bảo vệ giao dịch và đảm bảo tính toàn vẹn của blockchain.

Hiểu về Cryptographic Attacks

Cryptographic attacks nhằm mục đích phá vỡ các hệ thống cryptographic bằng cách khai thác lỗ hổng trong thuật toán mã hóa, khóa (keys) hoặc lỗi trong quá trình triển khai. Những cuộc tấn công này đe dọa đến confidentiality (tính bảo mật) và integrity (tính toàn vẹn) của các hệ thống bảo mật.

Các Loại Cryptographic Attacks

Brute Force Attack: Phương pháp thử sai (trial-and-error) để đoán khóa hoặc mật khẩu cho đến khi tìm được khóa chính xác. Cách phòng tránh là sử dụng các keys mạnh và phức tạp.
Cipher-Only Attack: Tận dụng ciphertext mà không có thông tin về plaintext hay keys. Các thuật toán mã hóa mạnh có thể bảo vệ trước kiểu tấn công này.
Known Plaintext Attack: Kẻ tấn công sử dụng cặp plaintext-ciphertext đã biết để suy luận ra encryption key.
Chosen Plaintext Attack: Kẻ tấn công chọn plaintext để quan sát ciphertext tương ứng nhằm tìm ra quy luật trong quá trình mã hóa.
Chosen Ciphertext Attack: Kẻ tấn công chọn ciphertext và cố gắng tiết lộ plaintext hoặc keys bằng cách thao túng quá trình giải mã.
Key and Algorithm Attack: Nhắm vào điểm yếu trong keys hoặc thuật toán mã hóa. Cách tốt nhất để chống lại là sử dụng secure key management và cập nhật thuật toán thường xuyên.
Side-Channel Attack: Khai thác dữ liệu rò rỉ như mức tiêu thụ điện năng hoặc thời gian xử lý để suy luận thông tin mã hóa. Có thể phòng tránh bằng các biện pháp bảo vệ ở cấp độ phần cứng và phần mềm.
Replay Attack: Chặn và gửi lại dữ liệu hợp lệ để đánh lừa hệ thống. Có thể ngăn chặn bằng time-stamps và xác minh thứ tự dữ liệu (sequence verification).

Cách ngăn chặn Cryptographic Attacks

Để bảo vệ trước các rủi ro này, cần áp dụng các phương pháp tốt nhất sau:

1. Sử dụng thuật toán mã hóa mạnh

Chọn các phương pháp mã hóa đáng tin cậy và được sử dụng rộng rãi, chẳng hạn như AES, vì chúng đã được chứng minh là có khả năng chống lại các cuộc tấn công. Mã hóa mạnh là yếu tố quan trọng giúp bảo vệ dữ liệu khỏi truy cập trái phép.

2. Thường xuyên cập nhật hệ thống

Việc cập nhật hệ thống thường xuyên là rất quan trọng để đóng các lỗ hổng bảo mật. Những bản cập nhật này giúp vá các điểm yếu và đảm bảo các thuật toán cryptographic vẫn an toàn trước các mối đe dọa mới.

3. Quản lý Key hợp lý

Việc quản lý encryption key đúng cách là rất quan trọng. Hãy sử dụng keys dài, phức tạp, xoay vòng chúng định kỳ và lưu trữ an toàn để tránh bị truy cập trái phép.

4. Sử dụng Cryptographic Salting

Salting mật khẩu trước khi mã hóa giúp tăng thêm một lớp bảo vệ, khiến kẻ tấn công khó có thể sử dụng các phương pháp tính toán trước như rainbow tables để phá mật khẩu.

5. Giám sát các hoạt động bất thường

Việc giám sát liên tục giúp phát hiện các hoạt động hoặc mẫu hành vi bất thường có thể báo hiệu một cuộc tấn công. Các công cụ phát hiện bất thường (anomaly detection tools) có thể cảnh báo bạn về các mối đe dọa tiềm ẩn, cho phép phản ứng nhanh hơn.

Những hạn chế của Cryptography

Cryptography không phải lúc nào cũng hoàn hảo. Nó có thể tiêu tốn nhiều tài nguyên, đòi hỏi sức mạnh tính toán đáng kể, điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống. Ngoài ra, nếu không được triển khai đúng cách, hệ thống cryptographic vẫn có thể có lỗ hổng, dẫn đến nguy cơ dữ liệu nhạy cảm bị lộ. Một rủi ro khác là mất dữ liệu vĩnh viễn nếu encryption keys bị mất hoặc bị lộ. Mặc dù các phương pháp trên có thể tăng cường bảo mật đáng kể, chúng không thể loại bỏ hoàn toàn tất cả các rủi ro tiềm ẩn.

Kết Luận

Khi cuộc sống của chúng ta ngày càng chuyển sang môi trường số, vai trò của cryptography trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Với các mối đe dọa mạng không ngừng phát triển, các kỹ thuật cryptographic liên tục được cập nhật để đi trước hacker một bước. Từ các phương pháp mã hóa tiên tiến đến thuật toán chống lại máy tính lượng tử (quantum-resistant algorithms), tương lai của cryptography sẽ tiếp tục định hình cách chúng ta tương tác với công nghệ và bảo vệ quyền riêng tư.

Với niềm đam mê về cryptography, chúng tôi cam kết áp dụng các nguyên tắc này để cung cấp tiêu chuẩn bảo mật cao nhất trong toàn bộ hệ sinh thái của mình.

Ghi chú phụ: Các nội dung trên trong chương trình ZK Advocacy được hỗ trợ bởi Mina Protocol and ZKP labs. Để biết thêm về chương trình, mời bạn tại đây, (link: https://zkplabs.network/blog/Announcing-the-ZKP-Advocacy-Program-Powered-by-Mina-Foundation-Your-Path%20to-Zero-Knowledge-Mastery)

About ZKP Labs

ZKP Labs is a non-profit organization that focuses on building a vibrant and supportive community in Southeast Asia dedicated to the advancement of Zero-Knowledge Proof (ZKP) technology. Through events, workshops, and training programs, we strive to create an environment that fosters collaboration, knowledge-sharing, and growth, empowering community members to contribute to the development and adoption of ZKP.

Blog