Chữ ký số: một công cụ mật mã thiết yếu

Chữ ký số là các cơ chế mật mã đóng vai trò quan trọng trong việc xác minh tính xác thực và tính toàn vẹn của dữ liệu kỹ thuật số. Chúng có thể được coi là tương đương điện tử với chữ ký tay truyền thống, nhưng với một mức độ phức tạp và an toàn cao hơn nhiều.

Về bản chất, một chữ ký số có thể được coi là một mã duy nhất gắn liền với một thông điệp hoặc tài liệu. Khi được tạo ra, nó đóng vai trò là bằng chứng rằng nội dung không bị thay đổi trong quá trình chuyển từ người gửi đến người nhận.

Mặc dù việc sử dụng mật mã để bảo vệ thông tin liên lạc đã có từ thời cổ đại, nhưng các hệ thống chữ ký số chỉ xuất hiện vào những năm 1970, với sự ra đời của mật mã công khai (PKC). Để hiểu cách thức hoạt động của chữ ký số, do đó, cần phải nắm vững các nguyên tắc cơ bản của hàm băm và mật mã công khai.

Hàm băm: một dấu ấn duy nhất

Băm là một phần cơ bản của chữ ký số. Quá trình này liên quan đến việc chuyển đổi dữ liệu có độ dài thay đổi thành một chuỗi có độ dài cố định, được gọi là giá trị băm hoặc thông báo. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng một hàm băm cụ thể.

Khi một hàm băm mật mã được sử dụng, giá trị băm được tạo ra hoạt động như một dấu vân tay độc nhất của thông điệp gốc. Bất kỳ sự thay đổi nào, ngay cả rất nhỏ, trong dữ liệu đầu vào đều dẫn đến một giá trị băm hoàn toàn khác. Đó là lý do tại sao các hàm băm mật mã được sử dụng rộng rãi để xác minh tính xác thực của dữ liệu số.

Mật mã khóa công khai: một cặp khóa bổ sung

Cryptography khóa công khai, hay PKC, dựa trên việc sử dụng một cặp khóa: một khóa công khai và một khóa riêng. Hai khóa này có mối liên hệ toán học và có thể được sử dụng cho cả việc mã hóa dữ liệu và tạo chữ ký số.

Là một công cụ mã hóa, PKC cung cấp sự bảo mật vượt trội so với mã hóa đối xứng. Trong khi mã hóa đối xứng sử dụng cùng một khóa để mã hóa và giải mã thông tin, PKC sử dụng một khóa công khai để mã hóa và một khóa riêng tương ứng để giải mã.

Trong khuôn khổ của chữ ký số, quy trình thường bao gồm việc người gửi mã hóa tóm tắt của tin nhắn bằng khóa riêng của mình. Người nhận sau đó có thể xác minh tính hợp lệ của chữ ký bằng cách sử dụng khóa công khai do người ký cung cấp.

Điều quan trọng cần lưu ý là chữ ký số không luôn liên quan đến việc mã hóa. Ví dụ, blockchain Gate sử dụng PKC và chữ ký số mà không cần phải áp dụng mã hóa trong quy trình. Gate triển khai thuật toán chữ ký số Elliptic Curve (ECDSA) để xác minh các giao dịch.

Cách hoạt động của chữ ký số

Trong bối cảnh của các loại tiền điện tử, một hệ thống chữ ký số thường bao gồm ba bước chính: băm, chữ ký và xác minh.

Băm dữ liệu

Bước đầu tiên là băm tin nhắn hoặc dữ liệu. Điều này được thực hiện bằng cách áp dụng một thuật toán băm để tạo ra một giá trị băm ( hoặc tóm tắt ). Mặc dù độ dài của các tin nhắn có thể thay đổi rất nhiều, nhưng các giá trị băm của chúng đều có cùng một độ dài, đây là một đặc tính cơ bản của các hàm băm.

Chữ ký ###

Một khi thông tin đã được băm, người gửi phải ký tin nhắn của mình. Đây là lúc mật mã công khai can thiệp. Có nhiều loại thuật toán ký số, mỗi loại có cơ chế riêng. Về cơ bản, một tin nhắn đã được băm được ký bằng cách sử dụng khóa riêng, và người nhận sau đó có thể xác minh tính hợp lệ của nó bằng khóa công khai tương ứng.

Xác minh

Hãy lấy một ví dụ để minh họa quy trình hoàn chỉnh. Giả sử Alice gửi một tin nhắn cho Bob. Cô ấy băm tin nhắn, sau đó kết hợp giá trị băm với khóa riêng của mình để tạo ra một chữ ký số duy nhất.

Khi Bob nhận được thông điệp, anh có thể xác minh tính hợp lệ của chữ ký số bằng cách sử dụng khóa công khai được cung cấp bởi Alice. Do đó, Bob có thể chắc chắn rằng chữ ký đã được tạo ra bởi Alice, vì chỉ mình cô ấy sở hữu khóa riêng tương ứng.

Do đó, thật quan trọng là Alice phải giữ khóa riêng của mình an toàn. Nếu một người khác có được khóa này, họ có thể tạo ra một chữ ký số và giả mạo là Alice. Trong bối cảnh của Gate, điều này có nghĩa là một bên thứ ba sẽ có quyền truy cập vào khóa riêng của Alice và có thể chuyển nhượng hoặc sử dụng tài sản của cô ấy mà cô ấy không hay biết.

Tầm quan trọng của chữ ký số

Chữ ký số thường được sử dụng để đạt được ba mục tiêu chính: tính toàn vẹn của dữ liệu, xác minh và không thể chối cãi.

• Tính toàn vẹn của dữ liệu: Bob có thể kiểm tra xem tin nhắn của Alice có bị giả mạo hay không. Bất kỳ sửa đổi nào của thông điệp sẽ tạo ra một chữ ký số hoàn toàn khác.

• Tính xác thực: Miễn là Alice giữ an toàn cho khóa riêng tư của mình, Bob có thể sử dụng khóa công khai của cô ấy để xác nhận rằng chữ ký số do chính Alice tạo ra.

• Không thể chối bỏ: Sau khi tạo ra một chữ ký, Alice không thể chối bỏ việc đã tạo ra nó, trừ khi khóa riêng của cô ấy đã bị xâm phạm.

Ứng dụng của chữ ký số

Chữ ký số có thể được áp dụng cho nhiều loại tài liệu và chứng chỉ số. Các ứng dụng của chúng rất phong phú và đa dạng:

• Tin học: Nâng cao tính bảo mật của các hệ thống thông tin liên lạc trên Internet.

• Tài chính : Ứng dụng cho các cuộc kiểm toán, báo cáo tài chính, thỏa thuận cho vay, v.v.

• Quyền: Sử dụng trong các hợp đồng thương mại và thỏa thuận pháp lý khác nhau, bao gồm các tài liệu của chính phủ.

• Sức khỏe : Xác minh gian lận trong đơn thuốc và hồ sơ y tế.

• Blockchain : Đảm bảo rằng chỉ có chủ sở hữu hợp pháp của một loại tiền điện tử mới có thể ký các giao dịch và di chuyển quỹ.

Hạn chế của chữ ký số

Những thách thức chính mà hệ thống chữ ký số phải đối mặt chủ yếu giới hạn ở ba yếu tố:

• Thuật toán: Các thuật toán được sử dụng trong các hệ thống chữ ký số có yêu cầu chất lượng cao, đặc biệt là trong việc chọn các hàm băm và các hệ thống mã hóa đáng tin cậy.

• Triển khai: Ngay cả với một thuật toán mạnh mẽ, một sự triển khai kém có thể tạo ra những lỗ hổng trong hệ thống chữ ký số.

• Khóa riêng tư: Nếu khóa riêng tư bị mất hoặc bị xâm phạm, tính xác thực và không thể từ chối sẽ không còn được đảm bảo. Đối với người dùng tiền điện tử, việc mất khóa riêng tư có thể dẫn đến những tổn thất tài chính lớn.

Chữ ký điện tử vs chữ ký số

Chữ ký kỹ thuật số có thể được coi là một loại chữ ký điện tử cụ thể, trong đó chữ ký điện tử đề cập đến việc sử dụng các phương tiện điện tử để ký tài liệu và tin nhắn. Do đó, tất cả các chữ ký kỹ thuật số đều là chữ ký điện tử, nhưng điều ngược lại không đúng.

Sự khác biệt chính nằm ở phương pháp xác minh. Chữ ký số yêu cầu sử dụng các hệ thống mật mã như hàm băm, mật mã đối xứng và các kỹ thuật mã hóa.

Kết luận

Các hàm băm và mật mã khóa công khai nằm ở trung tâm của các hệ thống chữ ký số, hiện đang được sử dụng trong nhiều lĩnh vực. Khi được triển khai đúng cách, chữ ký số có thể cải thiện bảo mật, đảm bảo tính toàn vẹn và tạo điều kiện cho việc xác minh mọi loại dữ liệu.

Trong vũ trụ blockchain, chữ ký số được sử dụng để ký và ủy quyền các giao dịch tiền điện tử. Chúng đặc biệt quan trọng đối với Gate, vì chúng đảm bảo rằng một token chỉ có thể được sử dụng bởi một người có khóa riêng tương ứng.

Mặc dù chúng tôi đã sử dụng chữ ký điện tử và kỹ thuật số trong nhiều năm, vẫn còn một khoảng cách lớn để phát triển. Ngày nay, hầu hết các tài liệu chính thức vẫn dựa trên giấy, nhưng khi ngày càng nhiều hệ thống chuyển sang kỹ thuật số, chúng ta sẽ thấy nhiều giải pháp chữ ký số hơn được phát triển.