Mật mã khóa công khai hay còn gọi là mật mã bất đối xứng là một khái niệm cơ bản trong lĩnh vực an ninh mạng nổi lên do vấn đề phân phối khóa trong mật mã khóa riêng (mật mã đối xứng). Mặc dù việc phân phối khóa thực sự là một vấn đề quan trọng trong mật mã đối xứng cổ điển, nhưng mật mã khóa công khai đã đưa ra một cách để giải quyết vấn đề này, nhưng cũng đưa ra một cách tiếp cận linh hoạt hơn có thể giải quyết các thách thức bảo mật khác nhau.
Một trong những ưu điểm chính của mật mã khóa công khai là khả năng cung cấp các kênh liên lạc an toàn mà không cần khóa chia sẻ trước. Trong mật mã đối xứng truyền thống, cả người gửi và người nhận đều phải sở hữu một khóa bí mật chung để mã hóa và giải mã. Việc phân phối và quản lý các khóa bí mật này một cách an toàn có thể là một nhiệm vụ phức tạp, đặc biệt là trong các hệ thống quy mô lớn. Mật mã khóa công khai loại bỏ thách thức này bằng cách sử dụng một cặp khóa: khóa chung để mã hóa và khóa riêng để giải mã.
Hệ thống mật mã RSA, một trong những thuật toán mã hóa khóa công khai được sử dụng rộng rãi nhất, minh họa cho tính linh hoạt của mật mã khóa công khai. Trong RSA, tính bảo mật của hệ thống phụ thuộc vào độ khó tính toán của việc phân tích các số nguyên lớn. Khóa công khai, được cung cấp cho bất kỳ ai, bao gồm hai thành phần: mô đun (n) và số mũ công khai (e). Khóa riêng, chỉ người nhận mới biết, bao gồm mô đun (n) và số mũ riêng (d). Bằng cách tận dụng các thuộc tính của lý thuyết số và số học mô-đun, RSA cho phép liên lạc an toàn qua các kênh không an toàn.
Ngoài việc phân phối khóa, mật mã khóa công khai còn phục vụ một số mục đích thiết yếu khác trong an ninh mạng. Ví dụ, chữ ký số là một ứng dụng quan trọng của mật mã khóa công khai cho phép các thực thể xác thực tính toàn vẹn và nguồn gốc của tin nhắn kỹ thuật số. Bằng cách ký một tin nhắn bằng khóa riêng của họ, người gửi có thể cung cấp bằng chứng không thể chối cãi về quyền tác giả, tính không bác bỏ và tính toàn vẹn dữ liệu. Người nhận có thể xác minh chữ ký bằng khóa chung của người gửi, đảm bảo rằng tin nhắn không bị giả mạo trong quá trình truyền.
Hơn nữa, mật mã khóa công khai đóng một vai trò quan trọng trong các giao thức trao đổi khóa, chẳng hạn như trao đổi khóa Diffie-Hellman. Giao thức này cho phép hai bên thiết lập khóa bí mật chung trên kênh không an toàn mà không cần khóa chia sẻ trước. Bằng cách tận dụng các đặc tính của phép lũy thừa mô-đun, Diffie-Hellman đảm bảo rằng ngay cả khi kẻ nghe trộm chặn đường truyền, chúng không thể lấy được khóa chung nếu không giải quyết được một vấn đề khó về mặt tính toán.
Ngoài việc liên lạc an toàn và trao đổi khóa, mật mã khóa công khai còn củng cố nhiều cơ chế an ninh mạng khác, bao gồm chứng chỉ kỹ thuật số, giao thức lớp cổng bảo mật (SSL) và giao tiếp vỏ bảo mật (SSH). Những ứng dụng này thể hiện tính linh hoạt và tầm quan trọng của mật mã khóa công khai trong thực tiễn an ninh mạng hiện đại.
Trong khi phân phối khóa là một thách thức đáng kể trong mật mã cổ điển, mật mã khóa công khai cung cấp một giải pháp toàn diện hơn vượt ra ngoài vấn đề cụ thể này. Bằng cách cho phép liên lạc an toàn, chữ ký số, trao đổi khóa và một loạt ứng dụng an ninh mạng khác, mật mã khóa công khai đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính bảo mật, tính toàn vẹn và tính xác thực của thông tin kỹ thuật số.
Các câu hỏi và câu trả lời gần đây khác liên quan đến Các nguyên tắc cơ bản về mật mã cổ điển EITC/IS/CCF:
- Hệ thống GSM có triển khai mật mã luồng bằng cách sử dụng Thanh ghi dịch chuyển phản hồi tuyến tính không?
- Mật mã Rijndael có giành chiến thắng trong cuộc thi do NIST kêu gọi trở thành hệ thống mật mã AES không?
- Một cuộc tấn công vũ phu là gì?
- Chúng ta có thể cho biết có bao nhiêu đa thức tối giản cho GF(2^m) không?
- Hai đầu vào x1, x2 khác nhau có thể tạo ra cùng một đầu ra y trong Tiêu chuẩn mã hóa dữ liệu (DES) không?
- Tại sao trong FF GF(8) bản thân đa thức tối giản không thuộc cùng một trường?
- Ở giai đoạn hộp S trong DES vì chúng tôi đang giảm 50% phân mảnh của tin nhắn, liệu có đảm bảo rằng chúng tôi không làm mất dữ liệu và tin nhắn vẫn có thể phục hồi/giải mã được không?
- Với một cuộc tấn công vào một LFSR đơn lẻ, liệu có thể gặp phải sự kết hợp giữa phần được mã hóa và phần giải mã của đường truyền có chiều dài 2m mà từ đó không thể xây dựng được hệ phương trình tuyến tính có thể giải được?
- Trong trường hợp tấn công vào một LFSR đơn lẻ, nếu kẻ tấn công chiếm được 2m bit từ giữa quá trình truyền (tin nhắn), liệu chúng vẫn có thể tính toán cấu hình của LSFR (giá trị của p) và chúng có thể giải mã theo hướng ngược lại không?
- TRNG thực sự ngẫu nhiên như thế nào dựa trên các quá trình vật lý ngẫu nhiên?
Xem thêm các câu hỏi và câu trả lời trong EITC/IS/CCF Nguyên tắc cơ bản về mã hóa cổ điển