Mã hóa AES là gì? Đặc điểm, tính năng và cách hoạt động

01/10/2023

Mã hóa AES là gì? Đây là một thuật toán mã hóa đối xứng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực bảo mật thông tin. Hãy cùng CMC CLOUD tìm hiểu nhiều hơn về mã hóa AES qua bài viết sau đây nhé!

Mã hóa AES là gì

Mã hóa AES là gì? Mã hóa AES (viết tắt của Advanced Encryption Standard) là một phương pháp mã hóa dữ liệu được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Mã hóa AES có đặc điểm là sử dụng một khóa bí mật cố định để biến đổi dữ liệu ban đầu thành dữ liệu mã hóa, và ngược lại. Mã hóa AES có tính năng bảo mật cao, hiệu suất tốt và khả năng tương thích với nhiều thiết bị.

Mã hóa AES là gì

Tính năng của AES

Mã hóa AES có một số tính năng nổi bật sau

Mã hóa AES sử dụng một khóa bí mật có độ dài 128, 192 hoặc 256 bit để mã hóa và giải mã dữ liệu. Độ dài khóa càng lớn, độ bảo mật càng cao, nhưng tốc độ xử lý càng chậm.
Mã hóa AES là một thuật toán mã hóa khối, tức là nó chia dữ liệu thành các khối có kích thước cố định (16 byte) và áp dụng các phép biến đổi lên từng khối. Các phép biến đổi bao gồm: hoán vị byte, thay thế byte, xoay hàng, trộn cột và thêm khóa.
Mã hóa AES là một thuật toán mã hóa đối xứng, tức là nó sử dụng cùng một khóa bí mật cho cả quá trình mã hóa và giải mã. Điều này có nghĩa là người gửi và người nhận phải chia sẻ khóa bí mật trước khi trao đổi dữ liệu.
Mã hóa AES là một thuật toán mã hóa an toàn, tức là nó khó bị phá vỡ bởi các kỹ thuật tấn công tiêu chuẩn như phân tích thống kê, tấn công từ điển hay tấn công khóa. Cho đến nay, chưa có bằng chứng nào cho thấy mã hóa AES có thể bị đánh bại bởi các máy tính hiện đại.

Cách mã hóa AES hoạt động

Sau khi tìm hiểu về mã hóa AES là gì vậy thì nó hoạt như thế nào? Quá trình mã hóa AES có thể được miêu tả qua các bước sau:

Chuẩn bị dữ liệu: Dữ liệu cần được chia thành các khối 16 byte và được lưu trữ trong một ma trận 4x4 gọi là trạng thái. Nếu dữ liệu không đủ 16 byte, có thể sử dụng các kỹ thuật như đệm (padding) hay chuẩn hóa (normalization) để bổ sung.
Chuẩn bị khóa: Khóa bí mật cũng cần được chia thành các khối 16 byte và được lưu trữ trong một ma trận 4x4 gọi là khóa vòng. Tùy vào độ dài của khóa ban đầu, có thể sinh ra từ 10 đến 14 khóa vòng khác nhau bằng cách sử dụng các phép biến đổi như hoán vị, thay thế và XOR.
Thực hiện mã hóa: Quá trình mã hóa gồm có nhiều vòng lặp (round), tùy vào độ dài của khóa ban đầu. Mỗi vòng lặp gồm có bốn giai đoạn: thêm khóa (add round key), thay thế byte (sub bytes), xoay hàng (shift rows) và trộn cột (mix columns). Các giai đoạn này được lặp lại cho đến khi đến vòng lặp cuối cùng, khi đó chỉ thực hiện ba giai đoạn: thêm khóa, thay thế byte và xoay hàng. Sau khi hoàn thành quá trình mã hóa, ta thu được khối dữ liệu đã được mã hóa.
Lặp lại cho các khối tiếp theo: Nếu dữ liệu gốc có nhiều hơn một khối, ta lặp lại các bước trên cho từng khối, sử dụng cùng một khóa bí mật. Có thể sử dụng các chế độ hoạt động (mode of operation) khác nhau để tăng độ bảo mật và ngẫu nhiên hóa của quá trình mã hóa, ví dụ như ECB (Electronic Code Book), CBC (Cipher Block Chaining), CTR (Counter), GCM (Galois Counter Mode)…

Các ví dụ về cách sử dụng AES là gì

Mã hóa AES được ứng dụng trong nhiều trường hợp khác nhau. Dưới đây là một số ví dụ nổi bật về nơi các nhà phát triển có thể sử dụng mã hóa AES:

VPN (Virtual Private Network): VPN là công cụ giúp bạn kết nối an toàn với một máy chủ khác trên mạng, do đó chỉ có những phương pháp mã hóa tốt nhất mới có thể được sử dụng để bảo vệ dữ liệu của bạn. Các VPN sử dụng mã hóa AES với khóa 256 bit bao gồm NordVPN, Surfshark và ExpressVPN.
Wi-Fi: Đúng vậy - mạng không dây cũng sử dụng mã hóa AES (thường kết hợp với WPA2). Đây không phải là loại mã hóa duy nhất mà mạng Wi-Fi có thể sử dụng, tuy nhiên hầu hết các phương pháp mã hóa khác đều ít an toàn hơn.
Ứng dụng di động: Nhiều ứng dụng phổ biến (như Snapchat và Facebook Messenger) sử dụng mã hóa AES để gửi an toàn thông tin như ảnh và tin nhắn.
Công cụ nén và lưu trữ: Tất cả các chương trình nén tệp chính đều sử dụng AES để ngăn chặn rò rỉ dữ liệu. Những công cụ này bao gồm 7z, WinZip và RAR.
Thành phần hệ điều hành: Một số thành phần của hệ điều hành (như hệ thống tệp) sử dụng mã hóa AES để tăng cường bảo mật.
Thư viện ngôn ngữ lập trình: Các thư viện của các ngôn ngữ lập trình như Java, Python và C++ cài đặt mã hóa AES.
Quản lý mật khẩu: Đây là những chương trình chứa nhiều thông tin nhạy cảm. Do đó, các quản lý mật khẩu như LastPass và Dashlane không bỏ qua bước quan trọng của việc triển khai AES.

Các ví dụ về cách sử dụng AES là gì?

Mặc dù đây là một danh sách ấn tượng về những gì mã hóa AES có ích cho, nhưng nó vẫn chưa bao gồm tất cả. Ngoài những điều đã đề cập trước đó, bạn sẽ gặp thuật toán mã hóa AES trong nhiều hệ thống tệp và hệ thống mã hóa đĩa, cũng như trình duyệt web.

Vậy, AES có an toàn không?

Sau khi đã tìm hiểu rõ về Mã hóa AES là gì thì câu hỏi về sự an toàn của sản phẩm sẽ được quan tâm rất nhiều. AES được coi là một trong những tiêu chuẩn mã hóa an toàn nhất hiện nay. Nó đã chịu được nhiều cuộc kiểm tra và thử nghiệm từ các chuyên gia và cơ quan an ninh.

AES đã chống lại được các loại tấn công như tấn công từ điển, tấn công khóa, tấn công phân tích, tấn công đa chiều và tấn công bằng cách sử dụng máy tính lượng tử. Để phá vỡ AES, một kẻ tấn công phải có khả năng thử hết tất cả các khả năng của khóa, điều này đòi hỏi một lượng thời gian và năng lượng khổng lồ

Trên đây là những thông tin về mã hóa AES là gì cùng tính năng và cách thức hoạt động mà CMC CLOUD muốn đem đến cho bạn đọc. Hy vọng với những thông tin trên về AES, bạn sẽ đưa ra những quyết định phù hợp cho công việc của mình!
CMC Cloud - Giải pháp Điện toán đám mây Toàn diện & Linh hoạt nhất. Cho phép tùy biến sử dụng và quản trị 25+ dịch vụ