Mã hóa đối xứng vs mã hóa không đối xứng: Hai chiếc chìa khóa của thế giới Blockchain

Bạn đã bao giờ tự hỏi tại sao ví Bitcoin cần hai chìa khóa, khóa công khai và khóa riêng? Hôm nay chúng ta sẽ giải thích hai khái niệm cốt lõi trong mã hóa.

Nói rõ sự khác biệt trong một câu

Mã hóa đối xứng: Một chìa khóa mở một ổ khóa. Alice và Bob chia sẻ cùng một chìa khóa, Alice sử dụng nó để mã hóa, Bob sử dụng cùng một chìa khóa để giải mã.

Mã hóa bất đối xứng: Một khóa công khai, một khóa riêng. Alice sử dụng khóa công khai của Bob để mã hóa, chỉ có khóa riêng của Bob mới có thể giải mã. Khóa công khai có thể chia sẻ tự do, khóa riêng phải được giữ kín.

Bí mật về chiều dài chìa khóa

Đây là một điểm dễ bị bỏ qua - độ an toàn không thể so sánh trực tiếp:

• Mã hóa đối xứng: 128-256 bit là đủ (ví dụ AES-256)
• Mã hóa bất đối xứng: cần 2048 bit thậm chí 4096 bit để đạt được độ an toàn tương đương

Tại sao? Bởi vì giữa khóa công khai và khóa riêng của mã hóa bất đối xứng có mối liên hệ toán học (thường là vấn đề phân tích số lớn), tin tặc có thể lợi dụng mô hình này để phá vỡ. Mã hóa đối xứng thì không có lỗ hổng toán học này.

Nhanh vs An toàn, cá và bàn tay gấu

Lợi ích của mã hóa đối xứng: Nhanh đến mức bay, tiêu tốn ít sức mạnh tính toán. Chính phủ Mỹ sử dụng máy mã hóa AES để bảo vệ tài liệu bí mật chính là lý do này.

Nhược điểm của mã hóa đối xứng: Việc phân phối chìa khóa là một cơn ác mộng. Bạn phải gửi chìa khóa một cách an toàn cho Bob, nhưng kẻ tấn công cũng có thể chặn nó trên đường đi.

Lợi ích của mã hóa không đối xứng: Khóa công khai có thể phát tán tự do, khóa riêng thì được giữ bởi chính mình. Ngay cả khi hacker có được khóa công khai cũng không có tác dụng - giống như biết một địa chỉ email nhưng không có mật khẩu.

Những nhược điểm của mã hóa bất đối xứng: Chậm và tốn sức mạnh tính toán. Nếu dữ liệu lớn đều sử dụng mã hóa bất đối xứng, máy chủ sẽ bị sập.

Ứng dụng thực tế trông như thế nào

Đối xứng thuần túy: Sổ mã của quân đội cổ đại. Người gửi và người nhận đều cầm trên tay cùng một cuốn sách để mã hóa và giải mã.

Hoàn toàn bất đối xứng: Mã hóa email. Bạn sử dụng khóa công khai của ai đó để mã hóa email gửi đi, người nhận sẽ dùng khóa riêng để giải mã.

Kế hoạch hỗn hợp (thông minh nhất): Giao thức HTTPS/TLS hoạt động như vậy——

1. Trước tiên, sử dụng mã hóa không đối xứng để trao đổi một “khóa phiên”
2. Sau đó sử dụng khóa phiên này (đối xứng) để mã hóa dữ liệu truyền tải

Tại sao? Bởi vì khi thiết lập kết nối sử dụng bất đối xứng (an toàn), truyền dữ liệu sử dụng đối xứng (nhanh chóng). Cá và chân gấu đều có được.

Sự thật trong blockchain

Những hiểu lầm phổ biến: Bitcoin sử dụng mã hóa bất đối xứng.

Sự thật: Cặp khóa công khai - khóa riêng của Bitcoin không được sử dụng để mã hóa dữ liệu, mà được dùng để xác thực chữ ký. Đây là một ứng dụng khác của mật mã bất đối xứng, khác với mã hóa.

Thuật toán ký được sử dụng trong Bitcoin gọi là ECDSA (Thuật toán ký số đường cong elip), nó không liên quan đến mã hóa dữ liệu, chỉ chứng minh “giao dịch này thực sự là tôi đã phát”.

Nếu bạn muốn mã hóa giao dịch Bitcoin, đó là một chuyện khác, cần thêm một lớp mã hóa bổ sung.

Tóm tắt

Mã hóa đối xứng và không đối xứng không có “ai hơn” tuyệt đối - mỗi loại có ứng dụng riêng. Xu hướng của các hệ thống an toàn hiện đại là kết hợp: sử dụng không đối xứng để thiết lập kênh tin cậy, sử dụng đối xứng để đảm bảo tốc độ truyền tải. Đây cũng là lý do tại sao HTTPS có thể vừa an toàn vừa nhanh.