Giới thiệu về AES
AES (Advanced Encryption Standard) một thuật toán hóa khóa đối
xứng được Viện Tiêu chuẩn Công nghệ quốc gia Hoa Kỳ (NIST) chấp
nhận vào năm 2001. AES đã thay thế DES (Data Encryption Standard) do
yêu cầu bảo mật cao hơn khắc phục được các hạn chế của DES.
AES thuật toán hóa khóa đối xứng, nghĩa cùng một khóa được sử
dụng cho cả hóa giải mã, đảm bảo quá trình bảo mật dữ liệu hiệu quả
nhanh chóng.
Thuật toán AES được phát triển dựa trên thiết kế của thuật toán Rijndael do
hai nhà mật học người Bỉ Joan Daemen Vincent Rijmen sáng tạo.
2. chế hoạt động của AES
AES hoạt động trên các khối dữ liệu kích thước cố định 128 bit (16
byte).
Hỗ trợ ba độ dài khóa khác nhau, ảnh hưởng đến số vòng a:
o AES-128: Khóa 128 bit, gồm 10 vòng hóa.
o AES-192: Khóa 192 bit, gồm 12 vòng hóa.
o AES-256: Khóa 256 bit, gồm 14 vòng hóa.
Mỗi vòng hóa bao gồm một tập hợp các phép biến đổi nhằm tăng tính
phức tạp bảo mật của dữ liệu.
3. Quá trình hóa trong AES Quá trình hóa AES bao gồm các bước sau, thực
hiện lặp đi lặp lại qua nhiều vòng:
SubBytes: Mỗi byte trong khối dữ liệu được thay thế bằng giá trị tương ứng
từ S-box, một bảng thay thế phi tuyến nhằm tăng tính phức tạp bảo mật.
ShiftRows: Dịch chuyển vòng các ng của ma trận dữ liệu. Hàng đầu tiên
không dịch chuyển, hàng thứ hai dịch chuyển một vị trí sang trái, hàng thứ
ba dịch chuyển hai vị trí, hàng thứ dịch chuyển ba vị trí.
MixColumns: Áp dụng một phép biến đổi đại số tuyến tính cho từng cột của
ma trận, giúp trộn lẫn dữ liệu tăng tính bảo mật.
AddRoundKey: Thực hiện phép XOR giữa khối dữ liệu hiện tại một khóa
con được tạo từ khóa chính.
Lưu ý: Vòng hóa cuối cùng không bao gồm bước MixColumns.
4. Giải AES Quá trình giải AES sử dụng các bước ngược lại với quá trình
hóa:
InvSubBytes: Thay thế mỗi byte bằng giá trị ngược từ bảng thay thế ngược
của S-box.
InvShiftRows: Dịch chuyển hàng của ma trận dữ liệu theo chiều ngược lại so
với bước ShiftRows.
InvMixColumns: Thực hiện phép biến đổi ngược để khôi phục lại dữ liệu ban
đầu.
AddRoundKey: Giống với bước trong hóa, thực hiện phép XOR với khóa
ng.
Quá trình giải cũng bao gồm các vòng lặp tương tự nhưng theo thứ tự
ngược lại so với hóa.
5. Đặc điểm nổi bật của AES
Bảo mật cao: AES độ bảo mật cao nhờ vào độ dài khóa lớn các phép
biến đổi phức tạp. Các cuộc tấn công như brute-force hầu như không khả thi
với độ dài khóa AES-128 trở lên.
Tốc độ nhanh hiệu suất cao: AES được thiết kế để hoạt động hiệu quả cả
trên phần cứng phần mềm, đáp ứng nhu cầu bảo mật dữ liệu thời gian
thực.
Triển khai rộng rãi: AES hiện được sử dụng trong nhiều ứng dụng bảo mật
như giao thức TLS/SSL để bảo vệ dữ liệu trong truyền thông mạng, các hệ
thống lưu trữ dữ liệu bảo mật, VPN, nhiều dịch vụ hóa khác.
Tính linh hoạt: Khả năng sử dụng các độ dài khóa khác nhau giúp AES linh
hoạt trong việc n bằng giữa tốc độ mức độ bảo mật.
6. Ứng dụng thực tế của AES
Truyền thông an toàn: AES thành phần quan trọng trong các giao thức
bảo mật như HTTPS, giúp hóa dữ liệu trao đổi giữa máy chủ người
ng.
Bảo vệ dữ liệu nhân: Dùng để hóa dữ liệu lưu trữ trên thiết bị di động,
máy tính, cứng.
Mạng riêng ảo (VPN): hóa dữ liệu truyền tải qua mạng, đảm bảo tính
riêng bảo mật.
Hệ thống thanh toán: Được sử dụng để hóa thông tin thẻ tín dụng trong
các giao dịch trực tuyến, bảo vệ khỏi các hành vi gian lận.
7. Kết luận AES tiêu chuẩn hóa được sử dụng rộng rãi tin cậy nhất hiện
nay, mang lại khả năng bảo mật mạnh mẽ hiệu suất cao. Với tính bảo mật khó bị
phá vỡ khả năng triển khai đa dạng, AES đóng vai trò quan trọng trong bảo vệ
dữ liệu nhân tổ chức trong thế giới số hóa ngày nay.

Preview text:

Giới thiệu về AES
AES (Advanced Encryption Standard) một thuật toán hóa khóa đối
xứng được Viện Tiêu chuẩn Công nghệ quốc gia Hoa Kỳ (NIST) chấp
nhận vào năm 2001. AES đã thay thế DES (Data Encryption Standard) do
yêu cầu bảo mật cao hơn khắc phục được các hạn chế của DES.
AES thuật toán hóa khóa đối xứng, nghĩa cùng một khóa được sử
dụng cho cả hóa giải mã, đảm bảo quá trình bảo mật dữ liệu hiệu quả
nhanh chóng.
Thuật toán AES được phát triển dựa trên thiết kế của thuật toán Rijndael do
hai nhà mật học người Bỉ Joan Daemen Vincent Rijmen sáng tạo.
2. Cơ chế hoạt động của AES
AES hoạt động trên các khối dữ liệu kích thước cố định 128 bit (16 byte).
Hỗ trợ ba độ dài khóa khác nhau, ảnh hưởng đến số vòng hóa:
o AES-128: Khóa 128 bit, gồm 10 vòng hóa.
o AES-192: Khóa 192 bit, gồm 12 vòng hóa.
o AES-256: Khóa 256 bit, gồm 14 vòng hóa.
Mỗi vòng hóa bao gồm một tập hợp các phép biến đổi nhằm tăng tính
phức tạp bảo mật của dữ liệu.
3. Quá trình hóa trong AES Quá trình hóa AES bao gồm các bước sau, thực
hiện lặp đi lặp lại qua nhiều vòng:
SubBytes: Mỗi byte trong khối dữ liệu được thay thế bằng giá trị tương ứng
từ S-box, một bảng thay thế phi tuyến nhằm tăng tính phức tạp bảo mật.
ShiftRows: Dịch chuyển vòng các hàng của ma trận dữ liệu. Hàng đầu tiên
không dịch chuyển, hàng thứ hai dịch chuyển một vị trí sang trái, hàng thứ
ba dịch chuyển hai vị trí, hàng thứ dịch chuyển ba vị trí.
MixColumns: Áp dụng một phép biến đổi đại số tuyến tính cho từng cột của
ma trận, giúp trộn lẫn dữ liệu tăng tính bảo mật.
AddRoundKey: Thực hiện phép XOR giữa khối dữ liệu hiện tại một khóa
con được tạo từ khóa chính.
Lưu ý: Vòng hóa cuối cùng không bao gồm bước MixColumns.
4. Giải AES Quá trình giải AES sử dụng các bước ngược lại với quá trình hóa:
InvSubBytes: Thay thế mỗi byte bằng giá trị ngược từ bảng thay thế ngược của S-box.
InvShiftRows: Dịch chuyển hàng của ma trận dữ liệu theo chiều ngược lại so
với bước ShiftRows.
InvMixColumns: Thực hiện phép biến đổi ngược để khôi phục lại dữ liệu ban đầu.
AddRoundKey: Giống với bước trong hóa, thực hiện phép XOR với khóa vòng.
Quá trình giải cũng bao gồm các vòng lặp tương tự nhưng theo thứ tự
ngược lại so với hóa.
5. Đặc điểm nổi bật của AES
Bảo mật cao: AES độ bảo mật cao nhờ vào độ dài khóa lớn các phép
biến đổi phức tạp. Các cuộc tấn công như brute-force hầu như không khả thi
với độ dài khóa AES-128 trở lên.
Tốc độ nhanh hiệu suất cao: AES được thiết kế để hoạt động hiệu quả cả
trên phần cứng phần mềm, đáp ứng nhu cầu bảo mật dữ liệu thời gian thực.
Triển khai rộng rãi: AES hiện được sử dụng trong nhiều ứng dụng bảo mật
như giao thức TLS/SSL để bảo vệ dữ liệu trong truyền thông mạng, các hệ
thống lưu trữ dữ liệu bảo mật, VPN, nhiều dịch vụ hóa khác.
Tính linh hoạt: Khả năng sử dụng các độ dài khóa khác nhau giúp AES linh
hoạt trong việc cân bằng giữa tốc độ mức độ bảo mật.
6. Ứng dụng thực tế của AES
Truyền thông an toàn: AES thành phần quan trọng trong các giao thức
bảo mật như HTTPS, giúp hóa dữ liệu trao đổi giữa máy chủ người dùng.
Bảo vệ dữ liệu nhân: Dùng để hóa dữ liệu lưu trữ trên thiết bị di động,
máy tính, cứng.
Mạng riêng ảo (VPN): hóa dữ liệu truyền tải qua mạng, đảm bảo tính
riêng bảo mật.
Hệ thống thanh toán: Được sử dụng để hóa thông tin thẻ tín dụng trong
các giao dịch trực tuyến, bảo vệ khỏi các hành vi gian lận.
7. Kết luận AES tiêu chuẩn hóa được sử dụng rộng rãi tin cậy nhất hiện
nay, mang lại khả năng bảo mật mạnh mẽ hiệu suất cao. Với tính bảo mật khó bị
phá vỡ khả năng triển khai đa dạng, AES đóng vai trò quan trọng trong bảo vệ
dữ liệu nhân tổ chức trong thế giới số hóa ngày nay.