Bản mã là gì? Hướng dẫn toàn diện

Bản mã là dạng đã mã hóa của thông tin có thể đọc được, gọi là văn bản thuần túy. Khi dữ liệu như thư, mật khẩu hoặc tệp được mã hóa bằng thuật toán toán học và một khóa, dữ liệu đó sẽ bị xáo trộn thành bản mã. Văn bản đã mã hóa này trông có vẻ ngẫu nhiên hoặc vô nghĩa đối với bất kỳ ai không có khóa chính xác, giúp bảo vệ thông tin nhạy cảm khỏi truy cập trái phép.

Bản mã được tạo ra thông qua một quá trình gọi là mã hóa, trong đó văn bản thuần túy được chuyển qua một mật mã (một thuật toán mã hóa) cùng với một khóa bí mật. Thuật toán sắp xếp lại hoặc biến đổi dữ liệu thành định dạng không thể đọc được. Để khôi phục thông tin gốc, việc giải mã được thực hiện bằng cách sử dụng khóa chính xác.

Trong mã hóa đối xứng, cùng một khóa được sử dụng cho cả mã hóa và giải mã, trong khi mã hóa bất đối xứng sử dụng hai khóa: khóa công khai để mã hóa dữ liệu và khóa riêng tư để giải mã dữ liệu đó. Ngay cả khi dữ liệu đã mã hóa bị chặn, dữ liệu đó cũng không thể hiểu được nếu không có khóa phù hợp.

Trước đây, việc mã hóa được thực hiện thủ công bằng các phương pháp đơn giản như thay thế các chữ cái (mật mã thay thế) hoặc sắp xếp lại chúng (mật mã hoán vị) — hiện đã lỗi thời vì chúng rất dễ bị bẻ khóa. Các thuật toán mã hóa hiện đại như AES-256 và ChaCha20 sử dụng các khóa dài, phức tạp để bảo mật dữ liệu, khiến bản mã cực kỳ khó bị bẻ khóa bằng tấn công vét cạn.

Khi sử dụng ứng dụng nhắn tin bảo mật để nhắn tin cho bạn bè "Gặp tôi lúc 8 giờ tối", ứng dụng sẽ mã hóa thư trước khi thư rời khỏi điện thoại, chuyển đổi thư thành bản mã. Khi đến thiết bị của người nhận, ứng dụng sẽ sử dụng khóa mã hóa chính xác để chuyển đổi bản mã trở lại thành thư gốc.

Nếu có bất kỳ ai chặn thư trên đường truyền — dù là tin tặc, nhà cung cấp mạng hay thậm chí chính công ty ứng dụng (nếu dịch vụ sử dụng mã hóa đầu cuối) — họ cũng sẽ chỉ thấy dữ liệu bị xáo trộn. Không có khóa mã hóa riêng tư được lưu trữ trên thiết bị nhận, thư sẽ vẫn không thể đọc được.

Proton Mail sử dụng mã hóa đầu cuối để bảo vệ thư. Mặc dù các email hiển thị ở dạng có thể đọc được khi gửi và nhận, đó là do thiết bị có khóa mã hóa chính xác để chuyển đổi bản mã trở lại thành văn bản thuần túy. Nếu bất kỳ ai cố gắng chặn thư trong quá trình truyền tải — kể cả chính Proton — họ sẽ không thấy nội dung thực tế của email mà chỉ thấy bản mã đã mã hóa như ví dụ bên dưới.

Bản mã này phức tạp hơn nhiều và chỉ có thể giải mã bằng khóa mã hóa chính xác.

Mã hóa và bản mã đã tồn tại hàng ngàn năm qua và có nhiều dạng khác nhau. Dưới đây là một số ví dụ nổi tiếng về mật mã và bản mã:

Mật mã Caesar là một trong những phương pháp mã hóa đơn giản nhất và lâu đời nhất. Mật mã này hoạt động bằng cách dịch chuyển mỗi chữ cái trong thư đi một số vị trí cố định trong bảng chữ cái để tạo ra bản mã. Phương pháp mã hóa này, trong đó mỗi chữ cái được thay thế bằng một chữ cái khác theo một quy tắc hoặc khóa, được gọi là mật mã thay thế — mật mã Caesar chỉ là một ví dụ thuộc loại này.

Một ví dụ về bản mã được tạo bằng mật mã Caesar là JV PBZOBQ QBUQ. Trong trường hợp này, mỗi chữ cái của thư gốc được dịch lùi ba chữ cái trong bảng chữ cái để ẩn ý nghĩa:

• A trở thành X
• B trở thành Y
• C trở thành Z
• và vân vân.

Để giải mã thư này, chỉ cần dịch chuyển mỗi chữ cái ba vị trí về phía trước trong bảng chữ cái, do đó khóa mật mã là 3.

Việc giải mã thư sẽ tạo ra văn bản thuần túy MY SECRET TEXT.

Bản thảo Voynich là một trong những văn bản chưa có lời giải nổi tiếng nhất thế giới. Có niên đại từ đầu thế kỷ 15, bản thảo này được viết bằng một tập lệnh không xác định và chứa đầy các hình minh họa khác thường về thực vật, sơ đồ thiên văn, biểu tượng hoàng đạo và các hình vẽ bí ẩn.

Nhiều nhà nghiên cứu tin rằng bản thảo này có thể là văn bản đã mã hóa, có khả năng là một mật mã tinh vi từ thời trung cổ. Những người khác lại cho rằng nó có thể đại diện cho một ngôn ngữ được phát minh hoặc đã thất truyền, hoặc một trò lừa bịp công phu.

Bức điện Zimmermann là một thư ngoại giao bí mật được gửi từ Bộ Ngoại giao Đức đến chính phủ Mexico vào năm 1917 trong Thế chiến thứ nhất. Bức điện đề xuất một liên minh quân sự giữa Đức và Mexico nếu Hoa Kỳ nhập cuộc chiến chống lại Đức.

Tình báo Anh đã giải mã bức điện bằng cách sử dụng các thư bị chặn và tài liệu mã của Đức mà họ đã thu giữ trước đó.

Thư Zodiac là một loạt thư được gửi đến các tờ báo vào cuối những năm 1960 và đầu những năm 1970 bởi Sát nhân Zodiac chưa được nhận dạng, một kẻ giết người hàng loạt hoạt động ở Bắc California. Mật mã đầu tiên đã được giải bởi các nhà bẻ khóa nghiệp dư, và một mật mã khác vẫn chưa có lời giải trong hơn 50 năm trước khi bị bẻ khóa vào năm 2020 bằng các công cụ phân tích mật mã hiện đại. Một số mật mã ngắn hơn vẫn chưa được giải cho đến ngày nay.

Bản mã là kết quả của quá trình mã hóa, và mã hóa là nền tảng của phần lớn cuộc sống kỹ thuật số hiện đại, giúp bảo vệ dữ liệu cá nhân, hoạt động tài chính và thông tin liên lạc. Các cá nhân được hưởng lợi từ các tương tác trực tuyến an toàn hơn, khi chính phủ và doanh nghiệp phụ thuộc vào mã hóa để bảo vệ các hệ thống và thông tin nhạy cảm.

Dưới đây là một số cách hàng ngày mà bản mã hiển thị, thường là vô hình:

• Trang web an toàn (HTTPS): Khi đăng nhập, mua sắm hoặc điền thông tin trực tuyến, trình duyệt sẽ mã hóa dữ liệu trước khi gửi đi.
• Ứng dụng nhắn tin: Các dịch vụ trò chuyện an toàn như Signal mã hóa thư để chỉ những người tham gia mong muốn mới có thể đọc được.
• Ngân hàng và thanh toán trực tuyến: Mã hóa bảo vệ thông tin đăng nhập tài khoản, chi tiết thẻ và dữ liệu giao dịch.
• Lưu trữ đám mây và sao lưu: Các tệp thường xuyên được mã hóa để duy trì sự bảo vệ. Nếu lưu trữ đám mây sử dụng mã hóa đầu cuối, ngay cả nhà cung cấp cũng không thể truy cập dữ liệu.
• Mã hóa thiết bị: Hầu hết điện thoại và máy tính xách tay đều có thể sử dụng mã hóa toàn bộ đĩa để chuyển đổi dữ liệu được lưu trữ thành bản mã để nếu thiết bị bị mất hoặc bị đánh cắp, thông tin trên đó sẽ không thể truy cập được nếu không có thông tin đăng nhập phù hợp.