MẬT MĂ HÓA VÀ VẤN ĐỀ BẢO MẬT


Các quốc gia hay các doanh nghiệp đều cần có những phương tiện để trao đổi thông tin bằng một cách nào đó mà nếu người khác nhận được cũng không thể hiểu được. Phương pháp đó được gọi là mật mă hóa (encryption) và công nghệ đó được gọi là công nghệ mật mă hóa (encryptography).

Lịch sử của sự mật mă hóa

Văn bản có phần mật mă hóa cổ xưa nhất là ở Ai Cập gần 4 ngàn năm trước. Người ta khám phá ra trên một nấm mồ có ghi tiểu sử của người chết nhưng nhiều chỗ lại có những biểu tượng lạ để làm tối nghĩa câu văn. Đây là lối mật mă hóa bằng cách hoán đổi một mẫu tự hay một biểu tượng bằng một biểu tượng khác.

Vào khoảng 500 năm trước Công Nguyên người Spartan đă nghĩ ra một dụng cụ, gọi là Scytale để mật mă hóa văn bản. Đó là dùng một ống để quấn một dải giấy da lên. Chữ được viết trên giấy dọc theo thân ống rồi được tháo ra và gửi đi. Người nhận được phải có một ống cùng kích thước th́ mới đọc được.

Hoàng Đế Julius Caesar của Đế Quốc La Mă đă nghĩ ra một cách mật mă hóa để truyền mệnh lệnh cho các tướng của ḿnh mà nếu lính đem mệnh lệnh bị bắt th́ quân địch cũng không đọc được. Phương pháp của ông Caesar là đổi chữ này thành chữ kia. Người nhận phải có bảng hoán chuyển để đổi văn bản đă được mật mă hóa trở lại văn bản thường.

Từ đó đă có nhiều phương pháp để mật mă hóa văn bản. Đặc biệt nhất là trong Thế Chiến I, mọi truyền tin của quân đội Hoa Kỳ đều bị ngăn chặn bởi Đức Quốc. Cuối cùng ông Lewis có một sáng kiến là dùng ngôn ngữ của bộ lạc da đỏ Choctaw để mật mă hóa. Những thông tin được dịch qua tiếng của thổ dân Choctaw và được người da đỏ Choctaw đọc qua điện thoại. Ở đầu bên kia một người dân da đỏ khác nhận và viết thông tin xuống, sau đó được dịch ngược lại ra tiếng Anh. V́ người Đức không có dân da đỏ nên chịu chết, mặc dù có thể bắt vào làn sóng để nghe được nhưng không thể giải mă được.

Ở cuối Thế Chiến Thứ I, ông Arthur Scherbius phát minh ra máy Enigma để mật mă hóa và giải mă các văn bản. Máy Enigma là một thiết bị điện cơ (electro-mechanic), có nhiều ṿng quay và có thể có tới 10 lũy thừa 114 tổ hợp nên không thể giải mă bằng cách ḍ từng tổ hợp.

Trong Thế Chiến Thứ II, Hải Quân của Đồng Minh bị tàu ngầm U-Boat của Đức Quốc Xă làm cho điêu đứng. Đức Quốc Xă dùng máy Engima để mật mă hóa hóa truyền mệnh lệnh cho U-Boat. Quân Đồng Minh bắt được tín hiệu nhưng không giải mă được.

Trong thập niên 1930, các nhà toán học người Ba Lan đă dùng những lư thuyết toán học để giải mă được máy Enigma. Nhưng về sau người Đức cải tiến máy Enigma nên kỹ thuật của nhà toán học Ba Lan không dùng được. Vào các năm 1941 và 1942 nhà toán học lừng danh Alan Turing đă giúp giải mă được máy Enigma.

Do đó Đồng Minh nắm bắt được các mệnh lệnh của Đức Quốc Xă và biết được vị trí các tàu ngầm U-Boat. Các tàu vận tải chở tiếp tế được lệnh tránh xa chỗ có U-boat đồng thời các tàu chiến được vận động tới để cố đánh đắm tàu ngầm U-boat. Sự kiện đó đă giúp Đồng Minh rất nhiều trong Thế Chiến.

Từ khi có máy tính và mạng lưới thông tin toàn cầu th́ công nghiệp mật mă hóa đă tiến rất xa và có những phương pháp rất tối tân để bảo mật.

Các phương pháp mật mă hóa

Nói chung th́ các phương pháp mật mă hóa là biến đổi một văn bản thường thành một văn bản trông rất lộn xộn không thể hiểu được. Người nhận phải có một ch́a khóa cho biết làm sao để biến đổi văn bản mă hóa trở lại thành văn bản thường.

Phương pháp hoán chuyển

Phương pháp mà Caesar dùng để mật mă hóa là phương pháp hoán chuyển. Đây là cách mật mă hóa đơn giản nhất, các chữ cái được hoán chuyển thành chữ khác. Thí dụ mỗi chữ được đổi thành chữ xuống hai vị trí theo vần abc. Chữ A th́ đổi thành chữ C và B th́ thành D, v.v… c̣n Y th́ thành A và Z th́ thành B như h́nh minh họa sau đây. Ch́a khóa ở thí dụ này là +2.

Thí dụ chữ NGUOI VIET th́ được mật mă hóa thành PIWQK XKGV và gửi đi. Người nhận đă được thông báo trước cách mật mă hóa và ch́a khóa th́ chỉ việc làm ngược lại là biết được văn bản nguyên thủy. Thí dụ chữ P th́ lùi lại hai vị trí là trở thành chữ N và chữ I th́ thành chữ G.

Hồi thời ông Caesar th́ đây là một phát minh mới mẻ, nhưng bây giờ th́ như tṛ chơi trẻ con v́ cách này rất dễ bị đoán ra. Người ta có thể làm cho khó hơn bằng cách hoán chuyển lung tung không theo thứ tự nào hết. Thí dụ A th́ thành G, B th́ thành O, v.v… Cách này cũng dễ bị phát hiện.

Phương pháp mật mă hóa hiện đại

V́ cần có sự bảo mật khi trao đổi thông tin các chính phủ và các công ty đă nghiên cứu nhiều về công nghệ mật mă hóa. Năm 1977, Văn Pḥng Tiêu Chuẩn Quốc Gia (National Bureau of Standards) của Hoa Kỳ đă làm ra Chuẩn Mật Mă Hóa cho Dữ Liệu (Data Encryption Standard viết tắt là DES). Chuẩn DES rất là phổ thông và vẫn được áp dụng cho tới ngày nay.

Các phương pháp mật mă hóa hiện đại có thể được phân làm hai loại: ch́a khóa kín (private key) và ch́a khóa công khai (public key).

Mật mă hóa bằng ch́a khóa kín

Phương pháp của Caesar là một thí dụ của ch́a khóa kín. Ai biết được ch́a khóa là có thể giải mă được. Một phương pháp ch́a khóa kín là kết hợp văn bản nguyên thủy với một chuỗi số ngẫu nhiên. Phương pháp mật mă hóa RC4 là thuộc loại này. Được biết RC4 được dùng trong các phương pháp bảo mật trên mạng như là SSL (Secure Socket Layer) và WEP (Wired Equivalent Privacy).

Mật mă hóa bằng ch́a khóa công khai

Sự bất tiện của phương pháp mật mă hóa ch́a khóa kín là phải làm sao đưa cho người nhận ch́a khóa kín mà không ai khác biết được. Thí dụ bạn muốn trao đổi thông tin riêng tư với nhà băng th́ làm sao nhà băng có thể trao cho bạn ch́a khóa kín được. V́ lư do đó các nhà nghiên cứu về mật mă hóa cố t́m một phương pháp để có ch́a khóa công khai.

Phương pháp này là một hệ thống có hai ch́a khóa. Một ch́a khóa công khai dùng để mật mă hóa văn bản và một ch́a khóa kín dùng để giải mă văn bản đă được mật mă hóa. Năm 1977, ba nhà khoa học ở đại học MIT, các ông Ron Rivest, Adi Shamir và Leonard Adleman đă công bố một phương pháp mật mă hóa bằng ch́a khóa công khai. Phương pháp này bây giờ được gọi là phương pháp mật mă hóa RSA (viết tắt tên của ba ông).

Thí dụ bạn muốn cho số thẻ tín dụng trực tuyến để mua một món ǵ đó trên mạng Amazon. Máy tính của bạn sẽ dùng ch́a khóa công khai của Amazon để mật mă hóa số thẻ của bạn và truyền đi. Chỉ có Amazon với ch́a khóa riêng mới có thể giải mă số thẻ đă được mật mă hóa. Phương pháp RSA hầu như không thể phá được, do đó được dùng trong hầu hết những truyền tin cần có sự bảo mật.

View more latest threads same category: