Bên cạnh việc bảo vệ tính bí mật, việc đảm bảo tính chân thực của thông tin cũng ngày càng trở nên quan trọng. Đó là việc bảo vệ các thông tin mà nội dung có giá trị và quan trọng không thể bị làm sai lệch. Việc làm sai lệch nội dung thông tin mà không bị phát hiện có thể gây hậu quả nghiêm trọng không kém gì việc làm lộ thông tin bí mật. Để bảo vệ tính chân thực của các thông tin quan trọng cần phải sử dụng mật mã có khóa để được bảo mật mức độ cao.

Bài viết này sẽ phân biệt rõ sự khác biệt giữa hai loại hệ mã: hệ mã không khóa dùng để bảo vệ tính toàn vẹn của thông tin trên đường truyền và trong lưu trữ thông tin. Mã kiểm tra sai và sửa lỗi trên đường truyền và trong lưu trữ thông tin không phải là mật mã, không có khóa và chỉ cần có đủ khả năng phát hiện nếu thông tin có sai lệch, thì có thể dựa trên hệ mã này để sửa lại cho đúng đủ nhanh và hiệu quả. Các lỗi này thường không gây ra hậu quả nghiêm trọng và có thể khắc phục được tại nơi nhận hoặc lưu trữ.

Đối với các thông tin đòi hỏi tính xác thực cao như mệnh lệnh đặc biệt hay hồ sơ quan trọng trong quá trình vận chuyển thì việc bảo vệ tính chân thực không kém phần quan trọng so với bảo vệ tính bí mật. Trong những trường hợp này, mật mã có khóa được xem là một giải pháp an toàn và hiệu quả. Phương pháp này dựa trên việc sử dụng các hàm băm có khóa, vốn đã được chứng minh là một kỹ thuật mã hóa đáng tin cậy. Tính bảo mật của hệ thống này nằm ở chỗ, việc đảo ngược hàm băm có khóa là vô cùng khó khăn nếu không nắm giữ được khóa bí mật tương ứng.

Sự ra đời của mật mã khóa công khai đã mở ra một kỷ nguyên mới cho việc bảo vệ tính chân thực của thông tin thông qua việc sử dụng chữ ký số. Bên cạnh việc bảo mật nội dung, người dùng giờ đây có thể đảm bảo nguồn gốc và tính toàn vẹn của dữ liệu với mức độ an toàn tương đương. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là loại bỏ hoàn toàn việc sử dụng khóa mật mã; chúng vẫn đóng vai trò then chốt trong quá trình xác thực và bảo vệ thông tin.

Thời đại sử dụng mật mã có khóa

Mật mã khóa công khai ra đời vào cuối thế kỷ XX đã đánh dấu một bước tiến vượt bậc trong lĩnh vực bảo mật thông tin, với hai chức năng quan trọng là bảo vệ tính bí mật và tính chân thực của thông tin.

Khi mật mã khóa công khai được sử dụng để bảo vệ tính bí mật của thông tin, nó tạo ra một hệ thống mã hóa với độ an toàn cao, đảm bảo rằng chỉ người nhận hợp pháp mới có thể giải mã và truy cập thông tin, còn khi sử dụng mật mã khóa công khai để bảo vệ tính chân thực của thông tin, nó sẽ hình thành một lược đồ chữ ký số mật mã với độ tin cậy tuyệt đối, cho phép xác minh nguồn gốc và tính toàn vẹn của dữ liệu.

Trước khi mật mã khóa công khai ra đời, lược đồ chữ ký số được xây dựng dựa trên hàm băm có khóa, đảm bảo độ an toàn cao. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn tồn tại nược điểm lớn là cả quá trình ký số và kiểm tra chữ ký số đều sử dụng chung một khóa bí mật. Điều này dẫn đến việc phân phối khóa bí mật trở nên phức tạp và tốn kém, khi cả người ký và người kiểm tra đều phải được bảo đảm an toàn ngang nhau.

Sử dụng mật mã khóa công khai làm chữ ký số mang tính đột phá tương tự như việc sử dụng nó làm hệ mật mật mã. Trong hệ thống này, chỉ những người ký số hay giải mật thông tin mới cần nắm giữ khóa bí mật, trong khi việc xác thực tính chân thực hoặc mã hóa thông tin có thể được thực hiện dễ dàng bằng khóa công khai tương ứng.

Mật mã khóa công khai đã có bước tiến lớn so với mật mã khóa bí mật, đặc biệt trong việc giải quyết bài toán phân phối khóa phức tạp. Điều này càng trở nên rõ ràng hơn trong bối cảnh mật mã hiện đại, nơi mà số lượng khóa cần phân phối dù là đối xứng hay phi đối xứng đều giảm đáng kể, tối ưu hóa quy trình quản lý và sử dụng mật mã.

Mặc dù mật mã khóa công khai mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với mật mã cổ điển, song không thể phủ nhận rằng nó cũng đặt ra những thách thức riêng biệt. Thay vì tập trung bảo vệ tính bí mật của khóa, mối quan tâm hàng đầu chuyển sang việc xác thực tính chân thực của khóa công khai. Việc đảm bảo một khóa công khai thực sự thuộc về chủ sở hữu được xác định là tối quan trọng, tương tự như việc bảo vệ nghiêm ngặt khóa bí mật tương ứng, nhằm tránh mọi nguy cơ bị tiết lộ hay giả mạo.

Để đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả của dịch vụ chữ ký số sử dụng mật mã khóa công khai, việc duy trì cở sở hạ tầng mật mã khóa công khai (Public-Key Infrastructures - PKI) là vô cùng cần thiết. Dù quá trình này đặt ra nhiều thách thức về khoa học, công nghệ và đòi hỏi chi phí không nhỏ, nhưng không thể phủ nhận những lợi ích to lớn mà PKI mang lại. Cho đến nay các vấn đề này không phải đã được giải quyết hoàn hảo hoàn toàn. Mặc dù các vấn đề liên quan đến PKI chưa được giải quyết một cách hoàn hảo, nhưng những thành tựu mà nó mang lại đã thúc đẩy sự tiến bộ của nhân loại, khiến cho việc ứng dụng rộng rãi chữ ký số trở thành một thành tựu không thể phủ nhận.

Tuy chữ ký số sử dụng mật mã khóa công khai đã chứng minh hiệu quả trong việc bảo vệ tính toàn vẹn thông tin, con người vẫn không ngừng tìm kiếm những giải pháp tối ưu hơn. Mục tiêu hướng đến là một phương thức bảo vệ tính chân thực đơn giản hóa, không cần đến sự phức tạp của hệ thống khóa. Ý tưởng là loại bỏ hoàn toàn việc quản lý và bảo vệ khóa công khai, thay vào đó chỉ tập trung vào bảo đảm tính chân thực của dữ liệu lưu trữ. Điều này đồng nghĩa với việc không còn bất kỳ khóa mật mã nào tham gia vào quá trình lưu trữ thông tin. Khi cần truy xuất, thông tin được đảm bảo tính toàn vẹn với độ an toàn cao như khi được nhập vào hệ thống lưu trữ. Bản chất của thông tin là chân thực khi nó được lưu trữ một cách đáng tin cậy ngay từ ban đầu.

Trong quá trình đảm bảo tính xác thực lâu dài của thông tin, việc xác định rõ chủ sở hữu đích thực của dữ liệu vẫn là một thách thức. Giải pháp hiện nay dựa vào mật mã khóa công khai, đặc biệt là chữ ký số để xác minh danh tính của người tải thông tin lên. Bước tiến đột phá trong lĩnh vực này là sự ra đời của chuỗi khối (Blockchain), các chuỗi khối này thực chất là công cụ hay hệ mật mật mã không khóa đầu tiên của nhân loại. Blockchain ban đầu được ứng dụng như một loại tiền điện tử vào đầu thế kỷ XXI. Giờ đây, phạm vi ứng dụng của Blockchain đã mở rộng không giới hạn, chứng minh tiềm năng to lớn trong việc bảo vệ tính toàn vẹn và minh bạch của dữ liệu.

Loại hệ mật mật mã hiện đại không khóa này có độ an toàn mật mã dựa trên độ khó của việc nghịch đảo một hàm băm mật mã không khóa trong quá trình móc nối các khối (Block) của chuỗi khối. Độ phức tạp của việc đảo ngược các khối trong chuỗi khối phụ thuộc vào cách thức triển khai và mức độ bảo mật yêu cầu. Đó là kỹ thuật khoa học và công nghệ về chuỗi khối, miễn đảm bảo tính bất biến của chuỗi khối sau khi hình thành. Chuỗi khối hoạt động như một sổ cái không thể chỉnh sửa, nơi mọi thông tin được mã hóa an toàn. Bất kỳ nỗ lực thay đổi sổ cái đều gặp khó khăn khi phải đảo ngược toàn bộ các hàm băm mật mã. Về mặt lý thuyết, điều này được coi là bất khả thi trong suốt vòng đời của chuỗi khối.

Thời đại sử dụng mật mã không khóa

Chúng ta đang chứng kiến sự xuất hiện của một kỷ nguyên mới, nơi hệ thống chữ ký số khổng lồ không khóa được xây dựng dựa trên các hàm băm mật mã không khóa. Bất kỳ thông tin nào cần bảo vệ tính chân thực lâu dài đều có thể đưa vào Sổ cái để lưu trữ trong các khối. Điều này mang lại lợi thế vượt trội so với việc sử dụng PKI. Một câu hỏi đặt ra là: Liệu PKI có thể bị Chuỗi khối thay thế hoàn toàn?

Thực tế cho thấy, việc áp dụng chuỗi khối không đơn giản chỉ là một giải pháp thay thế hoàn toàn cho các hệ thống hiện tại. Vấn đề quan trọng nằm ở quá trình xác thực quyền sở hữu thông tin trước khi lưu trữ vào chuỗi khối. Việc này đảm bảo tính chân thực và ngăn ngừa tranh chấp, chỉ cho phép dữ liệu có nguồn gốc rõ ràng được lưu giữ vĩnh viễn. Để đạt được điều này, mật mã khóa công khai đóng vai trò thiết yếu, cung cấp chức năng xác minh nguồn gốc thông tin. Chữ ký số sử dụng mật mã khóa công khai đã chứng minh hiệu quả trong việc này, một chức năng mà bản thân chuỗi khối chưa thể đảm nhiệm. Do đó, thay vì loại trừ nhau, PKI và chuỗi khối đang bổ trợ lẫn nhau, tạo nên sự kết hợp hiệu quả. 

Chữ ký số được sử dụng để xác thực từng nguồn thông tin khi được đưa vào lưu trữ trong các khối của chuỗi khối, đảm bảo tính toàn vẹn và không thể chối bỏ của dữ liệu. Tuy nhiên, quy trình tích hợp chữ ký số vào sổ cái lại là một vấn đề kỹ thuật phức tạp.

Đã có một số nhà nghiên cứu đề xuất thay đổi khái niệm không khóa (Keyless) thành khái niệm ít khóa, nhằm nhấn mạnh rằng công nghệ chuỗi khối vẫn sử dụng chữ ký số mật mã khóa công khai để xác thực thông tin trước khi lưu trữ. Dù vậy, xu hướng giảm sự phụ thuộc vào mật mã truyền thống để bảo vệ tính chân thực là xu thế tất yếu rất rõ ràng.

Điểm mấu chốt không nằm ở thời điểm lượng khóa mật mã cạn kiệt, mà ở chỗ chúng ta cần đảm bảo an toàn tuyệt đối cho mật mã, bất kể còn khóa hay không, trước nguy cơ bị tấn công mạnh mẽ bởi các công nghệ đột phá mới.

Sự xuất hiện và ứng dụng của máy tính lượng tử đang đặt ra thách thức lớn đối với an toàn thông tin. Năng lực tính toán vượt trội của công nghệ này khiến các hệ thống mật mã hiện hành, vốn được coi là an toàn trở nên dễ bị phá vỡ. Khi đó, muốn sử dụng được mật mã phải chuyển sang các mật mã kháng được máy tính lượng tử. 

Kết luận

Cuộc cách mạng công nghệ 4.0 đang mở ra kỷ nguyên mới cho mật mã, nơi tính chân thực của thông tin trở thành ưu tiên hàng đầu, vượt qua sự lệ thuộc vào các mật mã truyền thống hay thuật toán phức tạp. Sự chuyển giao từ mật mã có khóa sang mật mã không khóa không chỉ là một tiến bộ công nghệ, mà còn là sự khẳng định quyền tự chủ dữ liệu của mỗi cá nhân và tổ chức. Mặc dù phải đối mặt với không ít thách thức từ an ninh mạng, song tương lai của bảo mật thông tin vẫn đầy hứa hẹn nhờ vào những tiến bộ hiện đại. Mật mã học, từ truyền thống đến hiện đại sẽ tiếp tục là lá chắn kiên cố, bảo vệ thế giới thông tin trước những phức tạp không ngừng gia tăng.