


Preview text:
Giới thiệu về AES •
AES (Advanced Encryption Standard) là một thuật toán mã hóa khóa đối
xứng được Viện Tiêu chuẩn và 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 và khắc phục được các hạn chế của DES. •
AES là thuật toán mã hóa khóa đối xứng, nghĩa là cùng một khóa được sử
dụng cho cả mã hóa và giải mã, đảm bảo quá trình bảo mật dữ liệu hiệu quả
và nhanh chóng. •
Thuật toán AES được phát triển dựa trên thiết kế của thuật toán Rijndael do
hai nhà mật mã học người Bỉ là Joan Daemen và Vincent Rijmen sáng tạo.
2. Cơ chế hoạt động của AES •
AES hoạt động trên các khối dữ liệu có kích thước cố định là 128 bit (16 byte). •
Hỗ trợ ba độ dài khóa khác nhau, ảnh hưởng đến số vòng mã hóa:
o AES-128: Khóa 128 bit, gồm 10 vòng mã hóa.
o AES-192: Khóa 192 bit, gồm 12 vòng mã hóa.
o AES-256: Khóa 256 bit, gồm 14 vòng mã hóa. •
Mỗi vòng mã hóa bao gồm một tập hợp các phép biến đổi nhằm tăng tính
phức tạp và bảo mật của dữ liệu.
3. Quá trình mã hóa trong AES Quá trình mã 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 và 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, và hàng thứ tư 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 và tăng tính bảo mật. •
AddRoundKey: Thực hiện phép XOR giữa khối dữ liệu hiện tại và một khóa
con được tạo từ khóa chính. •
Lưu ý: Vòng mã hóa cuối cùng không bao gồm bước MixColumns.
4. Giải mã AES Quá trình giải mã AES sử dụng các bước ngược lại với quá trình mã 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 mã hóa, thực hiện phép XOR với khóa vòng. •
Quá trình giải mã cũng bao gồm các vòng lặp tương tự nhưng theo thứ tự
ngược lại so với mã hóa.
5. Đặc điểm nổi bật của AES •
Bảo mật cao: AES có độ bảo mật cao nhờ vào độ dài khóa lớn và 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 và hiệu suất cao: AES được thiết kế để hoạt động hiệu quả cả
trên phần cứng và 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, và nhiều dịch vụ mã 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 và mức độ bảo mật.
6. Ứng dụng thực tế của AES •
Truyền thông an toàn: AES là thành phần quan trọng trong các giao thức
bảo mật như HTTPS, giúp mã hóa dữ liệu trao đổi giữa máy chủ và người dùng. •
Bảo vệ dữ liệu cá nhân: Dùng để mã hóa dữ liệu lưu trữ trên thiết bị di động,
máy tính, và ổ cứng. •
Mạng riêng ảo (VPN): Mã hóa dữ liệu truyền tải qua mạng, đảm bảo tính
riêng tư và bảo mật. •
Hệ thống thanh toán: Được sử dụng để mã hóa thông tin thẻ tín dụng trong
các giao dịch trực tuyến, bảo vệ khỏi các hành vi gian lận.
7. Kết luận AES là tiêu chuẩn mã hóa được sử dụng rộng rãi và tin cậy nhất hiện
nay, mang lại khả năng bảo mật mạnh mẽ và hiệu suất cao. Với tính bảo mật khó bị
phá vỡ và khả năng triển khai đa dạng, AES đóng vai trò quan trọng trong bảo vệ
dữ liệu cá nhân và tổ chức trong thế giới số hóa ngày nay.