Luận Văn Mật mã học

Mật mã học

Mật mã học, nghiên cứu các hệ thống dùng cho việc truyền tin bí mật, gồm có hai lĩnh vực nghiên cứu: Mật mã học (cryptography) thiết kế các hệ truyền thông bí mật, và giải mã học (cryptanalysis), nghiên cứu các phương pháp để giải mã các hệ truyền thông bí mật. Mật mã học chủ yếu đã được áp dụng trong các hệ truyền thông quân sự và ngoại giao, nhưng các áp dụng có ý nghĩa khác đang trở nên rất rõ ràng. Có thể nêu hai ví dụ chính là các hệ thống tệp tin máy tính (trong đó mỗi người sử dụng thích giữ riêng các tệp tin của họ) và các hệ chuyển ngân điện tử (có liên quan đến những lượng tiền rất lớn). Một người sử dụng máy tính chỉ muốn cất giữ riêng các tệp tin máy tính của mình như là đã cất các giấy tờ trong tủ hồ sơ, và một ngân hàng thì muốn việc chuyển ngân điện tử sẽ an toàn như là chuyển ngân bằng xe bọc thép vậy. Trong khuôn khổ của bản đồ án tốt nghiệp này sẽ tập trung nghiên cứu làm sao để mã hoá một tệp tin máy tính có độ an toàn cao cho người sử dụng, và dễ dàng giải mã nó khi người nhận là hợp pháp (biết thông tin bí mật để giải mã).
Về cơ bản mật mã học có thể xem như một phần của lý thuyết ngôn ngữ hình thức, mặc dù ta phải thừa nhận rằng cho đến nay, các khái niệm và các kết quả của lý thuyết ngôn ngữ truyền thống mới chỉ có một ít ứng dụng trong mật mã học. Mặt khác, lý thuyết độ phức tạp lại là cốt yếu trong mật mã học. Chẳng hạn, một hệ mật mã có thể được coi là an toàn, nếu vấn đề thám mã tức là vấn đề “phá mã” là một bài toán bất trị. Một cách tổng quát, tư tưởng cốt lõi của mật mã học hiện đại, các hệ mã khoá công khai, sẽ không thể có được nếu không có một sự am hiểu về độ phức tạp của bài toán.
Trong những năm gần đây, có sự bùng nổ trong việc gia tăng số lượng các nghiên cứu liên quan đến mật mã học do hai nguyên nhân chính: trước hết mật mã học công khai có tầm quan trọng rất lớn, chính nó đã tạo ra các loại ứng dụng hoàn toàn mới, mà một số lại khá trái ngược lại với các khái niệm truyền thống về việc liên lạc giữa hai phía khác nhau ( các vấn đề như vậy sẽ được trình bày chi tiết trong chương 3). Sau nữa nhu cầu về mật mã học đã tăng lên nhanh chóng do những đòi hỏi khác nhau về tính an toàn dữ liệu. Nó có nhiệm vụ quan trọng là đảm bảo sao cho chỉ có những chủ nhân hay những người có thẩm quyền mới có thể truy nhập được thông tin lưu trữ trong một hệ thống thông tin nào đó.
Có hai phương pháp khác nhau để đạt được mục tiêu này: kiểm soát lối vào và mã hoá dữ liệu. Phương pháp đầu nhằm ngăn cản sự xâm nhập trái phép vào hệ nhờ xây dựng các cách kiểm soát thích hợp, ví như sử dụng mật khẩu, mà chỉ những người được phép sử dụng mới qua được để vào hệ thống. Cách tiếp cận này có một số nhược điểm rõ ràng. Chẳng hạn, những người sử lý dữ liệu đã quen thuộc hệ này, có thể có khả năng lọt qua các kiểm soát lối vào. Ngoài ra dữ liệu lưu trữ ngoài (các bìa đục lỗ, các băng từ, các thiết bị ngoại vi v.v ) cũng phải được bảo vệ và dường như chỉ có sự bảo vệ thuần tuý vật lý là có thể đạt được mục đích này. Điều này là hết sức bất tiện và không đảm bảo nếu như dữ liệu của chúng ta đòi hỏi một độ an toàn rất cao ( ví dụ đối với mục đích quân sự ) hoặc khi chúng ta quan hệ với các hệ thông tin lớn.
Tuy nhiên, sự truy nhập thông tin cũng có thể được kiểm soát bằng một phương pháp khác: mã hoá các dữ liệu. Điều này có nghĩa là thông tin lưu trữ trong hệ dưới dạng đã được mã hoá. Khi đó những người truy nhập trái phép dù có được thông tin ở dạng mã hoá, thì các thông tin này cũng vẫn là vô dụng nếu họ không biết cách giải mã. Do đó nếu giả định rằng các kỹ thuật mã hoá khó phá được dùng thì hệ sẽ là an toàn chống lại được những người sử dụng trái phép.