Hệ mã hóa RSA là gì? Cách thức hoạt động của RSA

By Hoàng Ngọc

11/05/2022

0

6758

Thuật toán RSA là một trong các giải pháp cho phép người dùng ngăn chặn người khác nghe trộm hoặc truy cập vào nội dung tin nhắn của bạn. Để có thể cài đặt mã hoá RSA bạn cần phải hiểu rõ về loại mã hoá này và cách thức hoạt động của nó. Ở bài viết này Muaban.net sẽ đem lại thông tin cần thiết đến bạn.

Mã hóa RSA là gì?

Trước hết bạn cần hiểu mã hoá là gì? Ví dụ, bạn muốn trao đổi thông tin bí mật nào đó với đối tác hoặc người quan trọng bạn chỉ cần ngồi cạnh và nói nhỏ với người đó. Tuy nhiên, không phải lúc nào người bạn chia sẻ bí mật ấy cũng bên cạnh bạn, bạn chỉ còn cách nhắn tin, gọi điện hoặc thậm chí là gửi thư qua đường mail, bưu điện. Nhưng cách này sẽ không thật sự an toàn, nếu ai đó có động cơ muốn xâm nhập chiếm lấy thông tin bí mật của bạn.

Nếu bí mật này thật sự quan trọng, bạn không nên mạo hiểm gửi qua bưu điện hay gọi điện thoại vì điều này khiến cho kẻ muốn đánh cắp thông tin dễ dàng thực hiện hành vi như đặt nghe lén ghi âm điện thoại, ăn trộm thư,…

Một trong những giải pháp ngăn chặn kẻ xâm nhập vào thông tin mật của bạn là mã hoá nó. Có nghĩa rằng bạn thêm 1 mã hoá phức nào đó vào thông tin của bạn, và chỉ có bạn có quyền truy cập vào thông tin này và cũng là người có quyền chia sẻ quyền truy cập cho bên thứ 2 bằng mã của riêng mình.

Với mã hóa RSA, các tin nhắn, thông tin đã được mã hóa sẽ có là public key, mã này cho phép người dùng chia sẻ công khai mã và chỉ được giải mã bởi private key. Mỗi người dùng mã hoá sẽ có cặp key gồm: public key và private key (cần giữ bí mật private key để có thể giải mã thông tin bảo mật).

Có thể nói mã hoá RSA là một thuật toán mật mã hóa công khai. Thuật toán phù hợp với việc tạo ra chữ ký điện tử đồng thời với việc mã hóa. Hiện nay, RSA đã và đang được sử dụng phổ biến trong thương mại điện tử và được xem là mã hoá an toàn với điều kiện độ dài khóa lớn.

RSA được sử dụng khi nào?

Mã hoá RSA được sử dụng cùng các mã hoá khác nhau để có thể tăng hiệu quả cho toàn bộ thư hoặc file cũng như để các chữ ký kỹ thuật số có tính xác thực và tính toàn vẹn nhất.

Ví dụ như kết hợp cùng các mã hoá đối xứng, sau đó key đối xứng sẽ được mã hoá bằng RSA. Và chỉ người có quyền được truy cập vào RSA private key mới có thể giải mã hoá này. Phương pháp này có thể bảo mật thông tin thư, file 1 cách nhanh chóng và không mất thời gian.

Mã hóa RSA sử dụng được nhiều hệ thống khác nhau. Nó có thể vận hành trong wolfCrypt, OpenSSL, cryptlib và một vài thư viện mật mã khác. RSA cũng thường được sử dụng để tạo kết nối an toàn giữa VPN server và VPN,có thể sử dụng thuật toán RSA để trao đổi key và thiết lập một kênh an toàn khác.

Phương thức hoạt động của RSA ra sao?

Hoạt động mã hóa RSA nói chung và chữ ký số RSA nói riêng nhìn chung đều dựa trên 4 bước sau: sinh khóa, chia sẻ mã, mã hóa, cuối cùng là giải mã.

Mục lục

Sinh khóa cho hệ mã hóa RSA

Tìm được những bộ 3 e, d và n là số tự nhiên sẽ tạo ra sinh khoá trong hệ hoá RSA:

m^(ed)=m mod n

Cần bảo mật cho d để sao cho dù biết e, n hay thậm chí m thì cũng không thể tìm ra d được.

Hệ mã hóa RSA được sinh ra:

– Chọn p và q là 2 số nguyên tố

Tính n = pq. (n dùng làm modulus cho public key và private key)

– Cách tìm một số giả nguyên tố bằng phi hàm Carmichael:

(n) = BCNN(λ(p), λ(q)) = BCNN(p − 1, q − 1).

Giữ bí mật cho giá trị này.

Chọn một số tự nhiên e trong (1, λ(n))

e cần thỏa mãn điều kiện ƯCLN(e, λ(n)) = 1, hay chính là e và λ(n) nguyên tố cùng nhau.

Tính số d

Điều kiện là d ≡ 1/e (mod λ(n)) hay de ≡ 1 (mod λ(n)). (số d được gọi là nghịch đảo modulo của e (theo modulo mod λ(n)).

Khóa công khai sẽ là bộ số (n, e), khóa bí mật sẽ là bộ số (n, d). Bắt buộc giữ khóa bí mật cẩn thận để tính toán các khóa dễ dàng hơn.

Nên chọn e tương đối nhỏ điều này giúp việc mã hóa và giải mã nhanh hơn. e là giá trị thường dùng nhất = 65537.

Có thể tính số giả nguyên tố bằng phi hàm Euler φ(n) = (p − 1)(q − 1) và coi nó như λ(n).

Vì φ(n) là bội của λ(n) nên d cần thỏa mãn điều kiện de ≡ 1 (mod φ(n)) cvà d ≡ 1/e (mod λ(n)).

Mã hóa và giải khóa cho hệ mã hóa RSA

Các bước mã hóa với Khóa công khai (n, e) và giải mã khóa bí mật (n, d).

Nếu có bản rõ M, bạn cần chuyển nó thành số tự nhiên m trong khoảng từ (0, n) (điều kiện m, n đều là nguyên tố). Sau đó, mã hóa m thành c theo công thức:

c ≡ m^e mod n c

Giá trị c sẽ chuyển đến người nhận.

Về phía người nhận, c được giải mã theo công thức:

c^d ≡ m^(de) ≡ m mod n

Đây là cách đảo ngược padding để lấy m và lấy lại dữ liệu mã hóa.

Ví dụ:

p = 5, q = 7 => n = pq = 35 => φ(n) = 24

Chọn e = 5 vì ƯCLN(5, 24) = 1, dhọn d = 29 vì ed – 1 = 29×5 – 1 chia hết cho 24.

Giả sử bạn có m = 32, bạn sẽ mã hóa m và thu được kết quả:

c = 32 ^ 5 % 35 = 2

Giải mã c để thu m theo công thức: m = 2 ^ 29 % 35 = 32. =>> giá trị của m ban đầu.

Bạn có thể thay các giá trị khác nhau của m để kiểm tra thuật toán có hoàn toàn chính xác hay không. Mức độ bảo mật của hệ mã hóa RSA sẽ phụ thuộc vào khả năng phân tích thừa số nguyên tố. Nguyên lý hoạt động của chữ ký số RSA cũng dựa trên nguyên lý trên. Khi tiến hành sinh khóa, bạn cần chọn các số nguyên tố p và q tương đối ngẫu nhiên.

Dùng chữ ký số trong RSA

Chữ ký số là một trong các dạng chữ ký của chữ ký điện tử. Có thể nói, nó là một dạng dữ liệu dùng để chứng thực cho các dữ liệu khác.

Chữ ký số đươc sử dụng một hệ mã hóa không đối xứng. Trong giao dịch, một gói tin kèm chữ ký số bạn có thể dễ dàng tìm ra được nguồn gốc của chữ ký đó. Chữ ký số được tạọ bởi private key là bí mật và chỉ người chủ của chữ ký số này mới có thể biết, họ không thể chối cãi rằng chữ ký này không phải do họ phát hành.

Chữ ký số RSA có an toàn không?

Quá trình sử dụng chữ ký số RSA sẽ có 2 loại khoá khác nhau: khóa công khai và khóa bí mật của các chữ ký số RSA

Để tạo chữ ký số RSA sẽ phải dùng đến khóa công khai và khóa bí mật sẽ được dùng với với mục đích xác thực.

Dữ liệu tạo nên mã hoá chữ ký số RSA khá dài nên việc mã hóa toàn bộ sẽ tốn nhiều thời gian mang lại các lợi ích:

Các hàm hash là hàm 1 chiều, nên khó tra ra được dữ liệu gốc.
Chữ ký số RSA sẽ có ý nghĩa và giá trị hơn chữ ký tay nhiều, cho nên việc xử lý và mã hóa chúng tương đối phức tạp. Bù lại, chữ ký số RSA vô cùng an toàn và khó để lộ thông tin.
Đặc biệt với giao dịch điện tử, người gửi và người nhận cũng khó chối bỏ được vai trò của mình. Vì vậy bạn có thể yên tâm về giá trị pháp lý của chữ ký số RSA.

Trên đây là toàn bộ thông tin về mã hoá và cách thức hoạt động của RSA. Với công nghệ hiện đại đang liên tục phát triển, mỗi chúng ta cần cập nhật liên tục những kiến thức mới hơn. Hy vọng rằng với bài viết này đã cung cấp những kiến thức bổ ích về RSA – một trong những công nghệ mã hoá thường gặp đến bạn. Đừng quên truy cập Muaban.net để tìm hiểu thêm các thông tin liên quan đến các ngành nghề khác.

Xem thêm những mẫu laptop mới nhất tại đây: