Mật mã khóa công khai là gì?

Mật mã khóa công khai (PKC), còn gọi là mật mã bất đối xứng, là một cơ chế sử dụng cả khóa chung và khóa riêng, tương ứng với mật mã đối xứng sử dụng một khóa duy nhất. . Việc sử dụng các cặp khóa mang lại cho PKC những chức năng và thuộc tính độc đáo để giải quyết những thách thức vốn có trong các công nghệ mã hóa khác. Hình thức mật mã này đã trở thành một nguyên tắc quan trọng trong bảo mật máy tính hiện đại và là thành phần chính của hệ sinh thái tiền điện tử đang phát triển.

Cách hoạt động của mật mã khóa công khai

Trong hệ thống PKC, người gửi Công khai khóa được sử dụng để mã hóa tin nhắn và người nhận sử dụng khóa riêng để giải mã tin nhắn. Vì hai khóa này hoàn toàn khác nhau nên khóa chung có thể được chia sẻ một cách an toàn mà không lo ảnh hưởng đến tính bảo mật của khóa riêng. Mỗi bộ cặp khóa bất đối xứng là duy nhất, do đó đảm bảo rằng thông tin được mã hóa bằng khóa chung chỉ có thể được đọc bởi người giữ khóa riêng tương ứng.

Và, vì các cặp khóa được tạo bởi thuật toán mã hóa bất đối xứng có liên quan về mặt toán học nên độ dài khóa của chúng dài hơn độ dài khóa được sử dụng trong mật mã đối xứng. Độ dài của nó thường là 1024 hoặc 2048 bit, do đó việc sử dụng khóa chung để tính khóa riêng tương ứng trở nên cực kỳ khó khăn. Ngày nay, thuật toán mã hóa bất đối xứng phổ biến nhất được gọi là RSA. Trong sơ đồ RSA, khóa được tạo bằng cách nhân hai số (thường là hai số nguyên tố lớn hơn) và lấy mô đun chung. Mô-đun sẽ tạo ra hai khóa, một khóa là khóa chung có thể được chia sẻ và khóa còn lại là khóa riêng cần được giữ bí mật. Thuật toán RSA lần đầu tiên được đề xuất bởi Rivest, Shamir và Adleman (được gọi là RSA) vào năm 1977 và nó vẫn là một phần quan trọng của hệ thống mật mã khóa công khai.

Sử dụng PKC làm công cụ mã hóa

Mật mã khóa công khai giải quyết thuật toán đối xứng A Vấn đề trung và dài hạn là vấn đề giao tiếp giữa khóa mã hóa và khóa giải mã. Việc gửi khóa đối xứng qua kết nối không bảo mật có nguy cơ làm lộ khóa đó cho bên thứ ba, người sau đó có thể đọc bất kỳ thông tin nào được mã hóa bằng khóa chung. Mặc dù các kỹ thuật mã hóa như giao thức trao đổi khóa Diffie-Hellman tồn tại để giải quyết vấn đề này nhưng các khóa này vẫn dễ bị tấn công. Trong mật mã khóa công khai, bạn hoàn toàn không phải lo lắng về vấn đề này và các khóa được sử dụng để mã hóa có thể được chia sẻ trên bất kỳ kết nối mạng nào. Tại thời điểm này, thuật toán bất đối xứng cung cấp mức độ bảo vệ cao hơn thuật toán đối xứng.

Các trường hợp sử dụng trong chữ ký số

Một ứng dụng khác của thuật toán mã hóa bất đối xứng Đó là sử dụng chữ ký số để xác minh dữ liệu. Về cơ bản, chữ ký số là hàm băm được tạo bằng dữ liệu trong tin nhắn. Sau khi tin nhắn được gửi đi, người nhận có thể xác minh chữ ký bằng khóa chung của người gửi để xác minh nguồn gốc của tin nhắn và đảm bảo rằng tin nhắn không bị giả mạo. Trong một số trường hợp, chữ ký số và kỹ thuật mã hóa được áp dụng đồng thời vì bản thân hàm băm có thể được mã hóa. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng không phải hệ thống chữ ký số nào cũng sử dụng công nghệ mã hóa.

Hạn chế

Thật vậy, PKC có thể được sử dụng để cải thiện bảo mật máy tính và xác minh tính toàn vẹn của thông tin nhưng nó cũng có những hạn chế nhất định. Vì mã hóa và giải mã liên quan đến các phép toán phức tạp nên thuật toán bất đối xứng cũng có thể hơi chậm khi xử lý lượng lớn dữ liệu. Và loại mật mã này cũng phụ thuộc rất nhiều vào giả định về tính bảo mật của khóa riêng. Nếu khóa riêng vô tình được chia sẻ hoặc tiết lộ, tính bảo mật của thông tin được mã hóa bằng khóa chung tương ứng sẽ bị xâm phạm. Đôi khi, khóa riêng của người dùng cũng có thể vô tình bị mất, trong trường hợp đó người dùng sẽ mất quyền truy cập vào dữ liệu được mã hóa.

Ứng dụng mật mã khóa công khai

Loại mật khẩu này Nó được sử dụng bởi nhiều hệ thống máy tính hiện đại để cung cấp bảo mật cho thông tin nhạy cảm. Ví dụ: mật mã khóa công khai có thể được sử dụng để mã hóa email nhằm đảm bảo tính bảo mật cho nội dung của chúng. Giao thức Lớp cổng bảo mật (SSL) cho phép kết nối an toàn tới các trang web cũng sử dụng mật mã bất đối xứng. Hệ thống PKC cũng đang được sử dụng để khám phá môi trường bỏ phiếu điện tử an toàn cho phép cử tri tham gia bầu cử trên máy tính ở nhà của họ.

Đặc điểm của PKC cũng rất nổi bật trong công nghệ blockchain và tiền điện tử. Khi một ví tiền điện tử mới được tạo, một cặp khóa (công khai và riêng tư) sẽ được tạo. Địa chỉ công khai được tạo bằng khóa chung và có thể được chia sẻ an toàn với người khác. Mặt khác, khóa riêng được sử dụng để tạo chữ ký số và xác minh giao dịch nên phải được giữ bí mật. Khi một giao dịch được xác minh bằng hàm băm được chứng nhận trong chữ ký số, nó có thể được thêm vào sổ cái blockchain. Hệ thống chữ ký số này đảm bảo rằng chỉ những người dùng có khóa riêng tương ứng với ví tiền điện tử mới có thể truy cập tiền từ ví. Nhưng cần lưu ý rằng mật mã bất đối xứng được sử dụng trong các ứng dụng tiền điện tử khác với mật mã được sử dụng cho mục đích bảo mật máy tính. Ví dụ: Bitcoin và Ethereum sử dụng Thuật toán chữ ký số đường cong Elliptic (ECDSA) để xác minh các giao dịch.

Từ bảo mật máy tính đến xác minh các giao dịch tiền điện tử, mật mã khóa công khai đóng vai trò quan trọng trong việc bảo mật các hệ thống kỹ thuật số hiện đại. Bằng cách sử dụng cặp khóa chung và khóa riêng, thuật toán mật mã bất đối xứng giải quyết các vấn đề bảo mật vốn có trong mật mã đối xứng. Việc sử dụng PKC đã được thực hiện trong nhiều năm và các ứng dụng của nó trong các lĩnh vực mới nổi không ngừng được phát triển, đặc biệt là trong lĩnh vực blockchain và tiền điện tử.