Chủ đề phân phối khoá - Công Nghệ Thông Tin | Đại học Mỏ – Địa chất

CHỦ ĐỀ PHÂN PHỐI KHÓA Triệu Nhật Dương
1. Tổng quản về quản lý khóa:
Quản lý khóa là quá trình quản lý và bảo quản các khóa và các phương
tiện truy cập khác, để đảm bảo rằng chỉ những người được ủy quyền mới
có thể truy cập vào các khu vực, tài sản và thông tin quan trọng.
Quản lý khóa bao gồm việc phân phối, kiểm soát và theo dõi sử dụng các
khóa, các mã truy cập và các phương tiện khác để đảm bảo rằng những
người được ủy quyền có thể truy cập vào các khu vực, tài sản và thông tin
quan trọng. Nó cũng bao gồm các hoạt động như sao lưu khóa, thay thế khóa và xóa khóa.
Quản lý khóa cũng liên quan đến các vấn đề an ninh và an toàn, vì nó
đảm bảo rằng các khu vực nhạy cảm được bảo vệ khỏi truy cập trái phép
và các hoạt động không đúng mực. Nó cũng có thể giúp giảm thiểu rủi ro
và chi phí liên quan đến mất mát hoặc đánh cắp tài sản quan trọng.
Trong các tổ chức và doanh nghiệp, quản lý khóa thường được quản lý bởi
các chuyên gia an ninh hoặc các quản lý an ninh. Các công nghệ mới như
khóa thông minh và hệ thống truy cập thẻ từ cũng đang được sử dụng để
cải thiện quản lý khóa. -
Quản lý khóa hệ mã hóa đối xứng:
Quản lý khóa hệ mã hóa đối xứng là một phương pháp mã hóa mà trong
đó cùng một khóa được sử dụng để mã hóa và giải mã dữ liệu. Hệ thống
quản lý khóa cho phép các bên giao tiếp với nhau bằng cách chia sẻ cùng
một khóa bí mật, và sử dụng nó để mã hóa và giải mã dữ liệu.
Trong hệ thống quản lý khóa hệ mã hóa đối xứng, có hai loại khóa: khóa bí
mật và khóa công khai. Khóa bí mật được sử dụng để mã hóa và giải mã
dữ liệu, và chỉ được chia sẻ giữa các bên tham gia trao đổi thông tin. Trong
khi đó, khóa công khai được sử dụng để xác định danh tính của người
dùng và được chia sẻ công khai cho tất cả mọi người.
Quản lý khóa hệ mã hóa đối xứng cung cấp một cách để truyền tải thông
tin một cách an toàn và bảo mật giữa các bên tham gia trao đổi thông tin.
Tuy nhiên, nó cũng đòi hỏi một cơ chế đáng tin cậy để chia sẻ khóa bí mật
giữa các bên, và cơ chế này có thể trở nên phức tạp và tốn kém.
Một số ví dụ về các thuật toán mã hóa đối xứng phổ biến bao gồm AES,
DES và Blowfish. Các thuật toán này đã được chứng minh là rất an toàn và
đang được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng bảo mật. -
Quản lý khóa hệ mã hóa bất đối xứng:
Quản lý khóa hệ mã hóa bất đối xứng là một phương pháp mã hóa mà
trong đó các bên tham gia trao đổi thông tin sử dụng cặp khóa gồm khóa
công khai và khóa bí mật để mã hóa và giải mã dữ liệu. Trong đó, khóa
công khai được chia sẻ công khai cho tất cả mọi người, còn khóa bí mật
chỉ được giữ bí mật giữa các bên tham gia trao đổi thông tin.
Trong quản lý khóa hệ mã hóa bất đối xứng, khóa công khai được sử dụng
để mã hóa dữ liệu trước khi gửi cho người nhận. Sau đó, người nhận sẽ sử
dụng khóa bí mật để giải mã dữ liệu đã được mã hóa. Điều này đảm bảo
rằng chỉ có người nhận được khóa bí mật mới có thể giải mã được dữ liệu.
Hệ thống quản lý khóa hệ mã hóa bất đối xứng được sử dụng rộng rãi
trong các ứng dụng bảo mật truyền thông, chẳng hạn như trong giao dịch
trực tuyến, email và các ứng dụng chat trực tuyến. Nó cung cấp một cơ
chế đáng tin cậy để truyền tải thông tin bảo mật giữa các bên tham gia
trao đổi thông tin mà không cần chia sẻ khóa bí mật giữa các bên. Điều
này đảm bảo tính bảo mật của dữ liệu được truyền tải, một khi các khóa
đã được tạo ra và xác định.
Một số ví dụ về các thuật toán mã hóa bất đối xứng phổ biến bao gồm
RSA, Diffie-Hellman và ECC. Các thuật toán này đều đã được chứng minh
là rất an toàn và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng bảo mật
2. Các vấn đề về quản lý khóa:
Quản lý khóa là một phần quan trọng của bảo mật thông tin, tuy nhiên
cũng có một số vấn đề và thách thức liên quan đến nó: -
Bảo mật: Quản lý khóa đóng vai trò quan trọng trong đảm bảo tính
bảo mật của thông tin được truyền tải. Nếu khóa được quản lý
không an toàn hoặc bị lộ ra bên ngoài, thì thông tin được mã hóa
bằng khóa đó cũng sẽ không còn được bảo mật nữa. -
Quản lý: Quản lý khóa là một công việc phức tạp và đòi hỏi sự chính
xác cao. Cần phải đảm bảo rằng các khóa được quản lý và bảo vệ
đúng cách, và được chia sẻ đúng cách giữa các bên tham gia trao đổi thông tin. -
Độ dài khóa: Độ dài khóa là một yếu tố quan trọng trong quản lý
khóa. Nếu khóa quá ngắn thì có thể dễ dàng bị tấn công và dẫn đến
việc thông tin không còn được bảo mật nữa. Tuy nhiên, nếu khóa
quá dài thì nó có thể ảnh hưởng đến tốc độ và hiệu suất của quá
trình mã hóa và giải mã. -
Điều chỉnh khóa: Các bên tham gia trao đổi thông tin có thể cần
phải thay đổi các khóa của họ theo thời gian để đảm bảo tính bảo
mật của thông tin được truyền tải. Tuy nhiên, việc điều chỉnh khóa
có thể là một quá trình phức tạp và đòi hỏi sự chính xác cao. -
Tổ chức: Tổ chức là một yếu tố quan trọng trong quản lý khóa. Các
tổ chức phải có chính sách rõ ràng về quản lý khóa, đảm bảo rằng
các khóa được quản lý và bảo vệ đúng cách, và được chia sẻ đúng
cách giữa các bên tham gia trao đổi thông tin.
3. Các giao thức phân phối khóa: -
Giao thức phân phối khóa Blom:
Giao thức phân phối khóa Blom là một giao thức phân phối khóa công khai
(public key) được đề xuất bởi Harold Blom vào năm 1984. Giao thức này
cho phép hai bên tạo ra một bộ khóa chung (public key) mà một bên có
thể sử dụng để mã hóa thông điệp và bên kia có thể sử dụng khóa riêng tư
(private key) để giải mã nó.
Giao thức này được xây dựng trên một ma trận đơn vị có kích thước lớn,
các thành phần của ma trận được chọn ngẫu nhiên từ một tập hữu hạn
của các số nguyên. Bằng cách sử dụng ma trận đơn vị và một số hàm băm
(hash function), hai bên tạo ra một bộ khóa chung. Sau đó, bên gửi sẽ mã
hóa thông điệp của mình bằng khóa chung và gửi cho bên nhận. Bên nhận
sẽ giải mã thông điệp đó bằng khóa riêng tư của mình.
Một ưu điểm của giao thức Blom là nó có khả năng chống lại tấn công dò
tìm khóa, trong đó kẻ tấn công cố gắng tìm ra khóa riêng tư từ khóa công
khai. Tuy nhiên, một nhược điểm của giao thức này là kích thước của ma
trận đơn vị có thể trở nên rất lớn, điều này có thể làm cho việc tính toán
trở nên khó khăn và tốn kém. -
Giao thức Diffie – Hellman:
Giao thức phân phối khóa Diffie-Hellman (DH) là một giao thức mã khóa
khóa công khai (public key) được đề xuất bởi Whitfield Diffie và Martin
Hellman vào năm 1976. Giao thức này cho phép hai bên tạo ra một bộ
khóa chung (public key) mà một bên có thể sử dụng để mã hóa thông điệp
và bên kia có thể sử dụng khóa riêng tư (private key) để giải mã nó.
Giao thức DH hoạt động dựa trên tính chất của việc tính toán số mũ
modulo một số nguyên tố lớn. Bằng cách sử dụng một số nguyên tố lớn
được chọn trước và hai số nguyên ngẫu nhiên, hai bên tạo ra một bộ khóa
chung. Bộ khóa này được tính bằng cách tính toán số mũ modulo của một
số nguyên cơ sở. Bên gửi sẽ gửi khóa công khai cho bên nhận, sau đó hai
bên sẽ sử dụng khóa chung này để mã hóa và giải mã thông điệp.
Một ưu điểm của giao thức DH là nó đơn giản và hiệu quả. Nó cũng cho
phép các bên thực hiện phân phối khóa mà không cần trao đổi bất kỳ
thông tin bí mật nào qua kênh truyền thông. Tuy nhiên, một nhược điểm
của giao thức này là nó không đảm bảo tính toàn vẹn của thông điệp, có
nghĩa là nó không thể phát hiện được bất kỳ sự can thiệp hay thay đổi nào
của thông điệp trong quá trình truyền tải. Do đó, nó thường được sử dụng
kết hợp với các phương pháp khác như chữ ký số để đảm bảo tính toàn vẹn của thông điệp. -
Giao thức thỏa thuận khóa:
Giao thức thỏa thuận khóa (Key Agreement Protocol) là một loại giao thức
bảo mật được sử dụng để hai hoặc nhiều bên thống nhất trên một khóa
chia sẻ. Mục đích của giao thức thỏa thuận khóa là đảm bảo rằng các bên
có thể truyền thông tin một cách an toàn qua một kênh truyền thông không tin cậy.
Các giao thức thỏa thuận khóa bao gồm nhiều loại, trong đó các giao thức
phổ biến nhất là Diffie-Hellman (DH), Elliptic Curve Diffie-Hellman (ECDH),
MQV (Menezes-Qu-Vanstone) và các biến thể của chúng.
Để thực hiện một giao thức thỏa thuận khóa, hai hoặc nhiều bên cần thực hiện các bước sau đây:
1. Tạo ra các thông số khóa công khai: mỗi bên sẽ tạo ra một bộ thông
số khóa công khai (public key) của mình, thông thường bao gồm một
khóa công khai và một tham số khóa công khai.
2. Trao đổi thông tin khóa công khai: các bên trao đổi thông tin khóa
công khai của họ để xác định khóa chia sẻ.
3. Tính toán khóa chia sẻ: các bên tính toán khóa chia sẻ bằng cách sử
dụng thông tin khóa công khai của nhau và các thông số bí mật của mình.
4. Xác thực và bảo vệ khóa chia sẻ: các bên xác thực khóa chia sẻ
bằng cách sử dụng các phương pháp bảo mật như chữ ký số hoặc mã hóa bảo vệ.
Một số ưu điểm của giao thức thỏa thuận khóa là nó cho phép các bên
thỏa thuận trên một khóa chia sẻ mà không cần trao đổi khóa bí mật qua
kênh truyền thông. Điều này làm giảm rủi ro an ninh và tăng tính tiện lợi.
Tuy nhiên, một số nhược điểm của giao thức thỏa thuận khóa bao gồm khả
năng bị tấn công bởi các kỹ thuật tấn công man-in-the-middle hoặc replay
attacks. Do đó, việc chọn một giao thức thỏa thuận khóa an toàn và đảm bảo là rất quan trọng. -
Giao thức chia sẻ bí mật:
Giao thức chia sẻ bí mật (Secret Sharing Protocol) là một phương pháp để
chia sẻ một bí mật giữa một nhóm người mà không cần tiết lộ bí mật đó
cho bất kỳ ai ngoài nhóm đó. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi
trong các ứng dụng bảo mật, bao gồm cả trong mật mã học và trong các hệ thống xác thực.
Phương pháp chia sẻ bí mật hoạt động bằng cách chia bí mật thành nhiều
phần nhỏ hơn, gọi là phần tử chia sẻ (share), và phân phối chúng cho các
thành viên trong nhóm. Những phần tử chia sẻ này khi kết hợp với nhau sẽ tạo ra bí mật ban đầu.
Một số giao thức chia sẻ bí mật phổ biến bao gồm giao thức Shamir
(Shamir's Secret Sharing Protocol), giao thức Blakley (Blakley's Secret
Sharing Protocol), giao thức Krawczyk (Krawczyk's Secret Sharing Protocol)
và giao thức RSA (RSA Secret Sharing Protocol).
Mỗi giao thức có cơ chế và ưu điểm riêng, tuy nhiên chúng đều đảm bảo
tính bảo mật của bí mật được chia sẻ giữa các thành viên trong nhóm.