Mã hóa dữ liệu là gì? Phân loại và cách hoạt động

Mã hóa dữ liệu đã trở thành giải pháp thiết yếu để bảo vệ an toàn thông tin, góp phần xây dựng một môi trường mạng tin cậy. Trong kỷ nguyên số, dữ liệu là yếu tố then chốt đối với mọi cá nhân, tổ chức và quốc gia. Tuy nhiên, việc lưu trữ và truyền tải dữ liệu trên môi trường internet tiềm ẩn nhiều nguy cơ bị đánh cắp, xâm hại bởi những kẻ gian. 

FPT Cloud sẽ chia sẻ những nội dung liên quan đến dữ liệu đã được mã hóa và bật mí cho doanh nghiệp giải pháp bảo mật thông tin an toàn trong thời đại số hiện nay.  

>>> Xem thêm: Backup Service – Dịch vụ backup dữ liệu đám mây

1. Mã hóa dữ liệu là gì? 

Mã hóa dữ liệu là một quá trình chuyển đổi văn bản thuần túy sang dạng code hoặc các ký tự đặc biệt. Chúng chỉ có thể được giải mã bằng cách sử dụng khóa giải mã duy nhất được tạo tại thời điểm mã hóa hoặc trước đó. 

Hiện tại, công việc mã hóa là một trong những phương pháp bảo mật dữ liệu phổ biến và hiệu quả nhất, được nhiều tổ chức, cá nhân tin tưởng. Thực chất việc mã hóa sẽ không thể nào ngăn việc dữ liệu có thể bị đánh cắp, nhưng nó sẽ ngăn việc người khác có thể đọc được nội dung của tập tin đó, vì tập tin đã bị biến sang thành một dạng ký tự khác.

2. Mục tiêu của mã hóa dữ liệu 

Mục tiêu chính của dữ liệu mã hóa là bảo vệ thông tin khỏi những truy cập trái phép, đánh cắp dữ liệu và các hành vi xâm hại khác. Có thể cụ thể hóa các mục tiêu chính của việc này như sau:

Tính bảo mật: Mã hóa đảm bảo rằng chỉ những bên được ủy quyền mới có thể truy cập dữ liệu và nhận ra thông tin.

Tính toàn vẹn dữ liệu: Mã hóa cũng có thể cung cấp tính toàn vẹn dữ liệu bằng cách đảm bảo rằng dữ liệu được mã hóa không thay đổi trong quá trình truyền đi. Mọi thay đổi trái phép đối với thông tin được mã hóa sẽ khiến thông tin đó không thể giải mã được hoặc sẽ không vượt qua được quá trình kiểm tra tính toàn vẹn.

Tính xác thực: Mã hóa được sử dụng như một phần của cơ chế xác thực để xác minh danh tính của các bên liên lạc.

Không bác bỏ: Ngăn người gửi từ chối họ đã gửi dữ liệu được mã hóa.

3. Các loại mã hóa dữ liệu 

Hiện nay, có nhiều loại mã hóa dữ liệu khác nhau, được phân loại dựa trên các tiêu chí như số lượng khóa sử dụng, phương thức mã hóa và mục đích sử dụng. Dưới đây là một số loại phổ biến nhất:

Mã hóa dữ liệu đối xứng (Symmetric key encryption)

Sử dụng cùng một khóa cho cả quá trình mã hóa và giải mã. Loại mã hóa này thường được sử dụng để mã hóa các dữ liệu được truyền tải giữa hai bên, ví dụ như mật khẩu, email,...

• Ưu điểm: Tốc độ mã hóa và giải mã nhanh, dễ dàng triển khai.
• Nhược điểm: Khóa bí mật cần được chia sẻ an toàn cho cả hai bên, nếu bị lộ có thể dẫn đến việc giải mã toàn bộ dữ liệu.

Mã hóa dữ liệu bất đối xứng (Public key encryption)

Đây là phương pháp mã hóa sử dụng hai khóa riêng biệt: khóa công khai và khóa bí mật. Khóa công khai có thể được chia sẻ cho mọi người, trong khi khóa bí mật cần được giữ bí mật. Ví dụ như file tài liệu, ổ cứng,...

• Ưu điểm: An toàn hơn mã hóa đối xứng, không cần chia sẻ khóa bí mật.
• Nhược điểm: Tốc độ mã hóa và giải mã chậm hơn, phức tạp hơn trong triển khai.

Mã hóa dữ liệu một chiều 

Loại mã hóa này còn gọi là hàm băm (hash function) là một thuật toán toán học có khả năng biến đổi một chuỗi dữ liệu có độ dài bất kỳ thành một chuỗi hash có độ dài cố định. Dạng mã hoá này sẽ được ứng dụng để lưu trữ mật khẩu, chữ ký điện tử, hay kiểm tra tính toàn vẹn của dữ liệu,…

• Ưu điểm: Dễ cài đặt
• Nhược điểm: Những trường hợp đặc thù thì loại mã hoá này gần như rất ít được ứng dụng.

Mã hóa dữ liệu cổ điển 

Đây là những phương pháp mã hóa được sử dụng từ thời xa xưa, chủ yếu dựa trên các kỹ thuật thay thế và hoán vị các ký tự trong dữ liệu ban đầu. Loại mã hóa này hiện nay ít được sử dụng trong thực tế do những hạn chế về mức độ bảo mật. Tuy nhiên, các phương pháp mã hóa cổ điển vẫn có giá trị lịch sử và được sử dụng trong một số lĩnh vực như giáo dục, giải trí,...

• Ưu điểm: Quy trình hoạt động đơn giản nhất và cũng là loại mã hoá dữ liệu có độ bảo mật thấp nhất.
• Nhược điểm: Cần giữ bảo mật cho thuật toán, nếu có bên thứ ba biết được thì thông tin mã hoá không còn được bảo mật. 

>>> Xem thêm: Backup dữ liệu là gì? Tại sao Backup dữ liệu lại quan trọng?

4. Tầm quan trọng của mã hóa dữ liệu

Mã hóa dữ liệu đóng vai trò then chốt trong thời đại công nghệ số hiện nay, khi mà dữ liệu trở thành tài sản quý giá và dễ bị xâm hại bởi các mối đe dọa an ninh mạng. Dưới đây là một số lý do chính cho thấy tầm quan trọng của chúng:

• Bảo vệ dữ liệu cá nhân: Ví dụ như thông tin tài khoản ngân hàng, mật khẩu, thông tin y tế,...
• Bảo vệ dữ liệu doanh nghiệp: Ví dụ như bí mật kinh doanh, dữ liệu khách hàng, dữ liệu tài chính,...
• Ngăn chặn tin tặc đánh cắp dữ liệu: Mã hóa khiến dữ liệu trở nên vô giá trị đối với tin tặc, do đó giảm thiểu nguy cơ bị tấn công và đánh cắp thông tin.
• Mã hóa giúp phát hiện ra bất kỳ thay đổi nào trái phép đối với dữ liệu.
• Ngăn chặn việc sửa đổi, giả mạo hoặc xóa dữ liệu trái phép.
• Chỉ những người sở hữu khóa giải mã hợp lệ mới có thể truy cập được. Từ đó dễ dàng phân quyền và quản lý nhân sự.
• Trong trường hợp dữ liệu bị thất lạc hoặc đánh cắp, đối thủ cũng sẽ tốn rất nhiều thời gian và công sức mới có thể mở khoá được dữ liệu. 

Mã hóa dữ liệu là một yếu tố cốt lõi trong bảo mật thông tin hiện đại, giúp bảo vệ tính riêng tư, toàn vẹn và an toàn của dữ liệu trong nhiều tình huống khác nhau. Việc sử dụng mã hóa không chỉ là một biện pháp kỹ thuật mà còn là một yêu cầu pháp lý và đạo đức để bảo vệ thông tin cá nhân và tài sản kỹ thuật số. 

5. Cách hoạt động của mã hóa dữ liệu

Khi người dùng A gửi tin nhắn “Hi” cho người dùng B, nhưng thay vì viết văn bản như vậy thì người dùng A thay đổi các ký tự thành ký tự đứng thứ 2 đằng sau nó trong bảng chữ cái. Lúc này, “Hi” được đổi thành “Nnq”. Người dùng B có khóa mật mã nên B biết cần đổi các ký tự này thành ký tự đứng thứ 2 trước nó và giải mã ngược lại thành “Hi”.

Như ví dụ trên, người dùng A đã sử dụng một thuật toán mã hóa khá đơn giản khi gửi thông tin dữ liệu cho người dùng B. Đây chỉ là một ví dụ minh họa đơn giản, nhiều công nghệ mã hóa sử dụng các thuật toán rất phức tạp, đảm bảo bảo vệ tốt cho thông tin dữ liệu.

Mặc dù dữ liệu sau khi được mã hóa sẽ xáo trộn ngẫu nhiên, nhưng chúng được thực hiện theo một phương pháp nhất định có thể giải mã được bằng khóa mật mã. Các dữ liệu này có thể được mã hóa khi đang lưu trữ hoặc khi đang được gửi đi trong môi trường Internet.

6. Những thuật toán của mã hóa dữ liệu 

Tùy thuộc vào trường hợp sử dụng, có nhiều thuật toán mã hóa để lựa chọn, nhưng sau đây là những thuật toán được sử dụng phổ biến nhất:

DES ( Tiêu chuẩn mã hóa dữ liệu) là một thuật toán mã hóa đối xứng cũ không còn được coi là phù hợp với các ứng dụng hiện đại. Vì vậy, hiện nay DES đã bị thay thế bởi các thuật toán mã hóa khác.

Triple DES (3DES hoặc TDES): Mã hóa, giải mã và mã hóa lại để tạo độ dài khóa dài hơn bằng cách chạy thuật toán DES ba lần. Nó có thể được chạy bằng một phím duy nhất, hai phím hoặc ba phím riêng biệt để tăng tính bảo mật. 3DES dễ bị tấn công như va chạm khối vì nó sử dụng mật mã khối.

RSA là thuật toán mã hóa bất đối xứng một chiều - một trong những thuật toán khóa công khai đầu tiên. Do độ dài khóa dài nên RSA phổ biến và được sử dụng rộng rãi trên Internet. Nó được các trình duyệt sử dụng để tạo kết nối an toàn qua các mạng không an toàn và là một phần của nhiều giao thức bảo mật như SSH, OpenPGP, S/MIME và SSL/TLS.

Twofish là một trong những thuật toán nhanh nhất, với kích thước 128, 196 và 256 bit cùng cấu trúc khóa phức tạp để tăng cường bảo mật. Nó có sẵn miễn phí và được ứng dụng trong một số phần mềm miễn phí như VeraCrypt, PeaZip và KeePass, OpenPGP.

Mật mã đường cong Elliptic (ECC) được tạo ra như một bản nâng cấp cho RSA giúp cung cấp khả năng bảo mật tốt hơn với độ dài khóa ngắn hơ. Trong giao thức SSL/TLS, ECC là một phương thức bất đối xứng.

Tiêu chuẩn mã hóa nâng cao (AES) là tiêu chuẩn mã hóa được chính phủ Hoa Kỳ sử dụng. Thuật toán AES là thuật toán khóa đối xứng sử dụng các phương pháp mã hóa khối. Nó có các kích thước 128, 192 và 256 bit, với số vòng mã hóa tăng lên khi kích thước tăng lên, được thiết kế đơn giản để thực hiện trong cả phần cứng và phần mềm.

>>> Xem thêm: Số hóa dữ liệu là gì? Lợi ích và quy trình chi tiết

7. Ứng dụng của mã hóa dữ liệu 

Mã hóa dữ liệu được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm:

Bảo vệ dữ liệu cá nhân

Dữ liệu cá nhân được mã hóa như thông tin tài khoản ngân hàng, mật khẩu, thông tin y tế,... giúp bảo vệ thông tin này khỏi bị đánh cắp, xâm hại bởi tin tặc hoặc kẻ gian.

Ví dụ: Khi người dùng sử dụng dịch vụ ngân hàng trực tuyến, dữ liệu giao dịch sẽ được mã hóa ngay lập tức. 

Bảo vệ dữ liệu doanh nghiệp

Doanh nghiệp sử dụng mã hóa để bảo vệ các bí mật kinh doanh, dữ liệu khách hàng, dữ liệu tài chính,... khỏi bị đối thủ cạnh tranh đánh cắp hoặc bị rò rỉ.

Ví dụ: Các công ty thường sử dụng mã hóa để bảo vệ dữ liệu được lưu trữ trên máy chủ, ổ cứng di động hoặc trong đám mây.

Ngân hàng và Tài chính

Các giao dịch ngân hàng trực tuyến sử dụng mã hóa để bảo vệ thông tin tài khoản và giao dịch của khách hàng khỏi bị đánh cắp. 

Bảo vệ dữ liệu trong truyền thông

Dữ liệu khi truyền tải qua mạng internet đã được chuyển đổi sang chuỗi ký tự đặc biệt giúp bảo vệ thông tin khỏi bị nghe lén hoặc can thiệp bởi bên thứ ba.

Ví dụ: Khi người dùng sử dụng VPN (mạng riêng ảo) để truy cập internet, dữ liệu sẽ được mã hóa trước khi được truyền tải.

Bảo vệ dữ liệu trong lưu trữ

Dữ liệu được lưu trữ trên ổ cứng, thiết bị di động hoặc trong đám mây được mã hóa. Điều này giúp bảo vệ dữ liệu khỏi bị đánh cắp, truy cập trái phép nếu thiết bị bị mất hoặc bị trộm. 

Ví dụ: Nhiều người sử dụng phần mềm mã hóa để bảo vệ dữ liệu trên ổ cứng cá nhân của họ.

Xác thực danh tính

Mã hóa được sử dụng để xác thực danh tính của người dùng trong các hệ thống máy tính và mạng trực tuyến. 

Ví dụ: Khi người dùng đăng nhập vào tài khoản ngân hàng trực tuyến, cần nhập mật khẩu được mã hóa để xác minh danh tính của mình.

Chữ ký điện tử

Mã hóa được sử dụng để tạo chữ ký điện tử cho các tài liệu điện tử,  giúp đảm bảo tính toàn vẹn và tính xác thực của tài liệu điện tử.

Thương mại điện tử

Mã hóa bảo vệ giao dịch thanh toán trực tuyến và thông tin khách hàng trong thương mại điện tử. Từ đó tạo môi trường mua sắm trực tuyến an toàn và tin cậy, khuyến khích người tiêu dùng thực hiện giao dịch trực tuyến.

An ninh mạng

Mã hóa được sử dụng trong nhiều giải pháp an ninh mạng như tường lửa, phần mềm chống virus, hệ thống phát hiện xâm nhập,... Điều này nhằm giúp bảo vệ hệ thống máy tính và mạng Internet khỏi các cuộc tấn công mạng.

Y tế

Mã hóa được sử dụng để bảo vệ thông tin y tế của bệnh nhân, bao gồm hồ sơ bệnh án, hình ảnh y tế,... Tất cả nhằm giúp đảm bảo tính riêng tư của thông tin y tế và tuân thủ các quy định về bảo mật dữ liệu y tế.

Chính phủ

Chính phủ sử dụng mã hóa để bảo vệ thông tin mật, thông tin liên lạc ngoại giao,... Mã hóa giúp đảm bảo an ninh quốc gia và bảo vệ các bí mật của chính phủ.

Viễn thông 

Các ứng dụng nhắn tin như WhatsApp và Signal sử dụng mã hóa đầu cuối để bảo vệ tin nhắn của người dùng khỏi bị đọc trộm bởi bất kỳ bên thứ ba nào.

Ngoài ra, mã hóa dữ liệu còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác như giáo dục, giải trí, nghiên cứu khoa học,...

8. Gợi ý giải pháp giúp doanh nghiệp bảo mật cơ sở dữ liệu 

Bảo mật cơ sở dữ liệu đề cập đến phạm vi các công cụ, quyền  kiểm soát và biện pháp. Tất cả chúng được thiết kế để thiết lập và duy trì tính bảo mật, tính toàn vẹn và tính khả dụng của cơ sở dữ liệu. Công việc bảo mật phải giải quyết và bảo vệ những điều sau:

• Dữ liệu trong cơ sở dữ liệu
• Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu (DBMS)
• Mọi ứng dụng liên quan
• Máy chủ cơ sở dữ liệu vật lý hoặc máy chủ cơ sở dữ liệu ảo và phần cứng bên dưới
• Cơ sở hạ tầng máy tính hoặc mạng được sử dụng để truy cập cơ sở dữ liệu

FPT Cloud cung cấp hệ sinh thái sản phẩm trên nền tảng đám mây như Tính toán, Lưu trữ, Cơ sở dữ liệu, Sao lưu, Phân tích, Bảo mật và ứng dụng riêng dành cho doanh nghiệp. Hệ sinh thái này nhằm tạo đột phá, thúc đẩy doanh nghiệp tối đa hóa vận hành, tối ưu ngân sách hạ tầng trên môi trường Cloud Computing linh hoạt và bảo mật tuyệt đối.

Việc thực thi các biện pháp bảo mật cơ sở dữ liệu đầy đủ là rất quan trọng đối với bất kỳ tổ chức nào. FPT Cloud cung cấp giải pháp bảo mật cơ sở dữ liệu Database Services gồm 6 hoạt động:

• Kiểm tra định kỳ hệ thống CSDL;
• Hỗ trợ kỹ thuật 24/7 hệ thống CSDL;
• Nâng cấp, vá lỗi cập nhật hệ thống CSDL;
• Chuyển đổi hệ thống CSDL;
• Tư vấn giải pháp CSDL;
• Cài đặt tiêu chuẩn hệ thống CSD.

FPT Cloud sở hữu đội ngũ kỹ sư tư vấn, triển khai chuyên trách về hệ thống CSDL có kinh nghiệm, kiến thức nghiệp vụ và kỹ năng chuyên sâu giúp hệ thống của khách hàng luôn luôn ở điều kiện sẵn sàng, hoạt động với hiệu suất cao nhất cùng với độ bảo mật an toàn cao.

Các bài viết liên quan:

Việc ứng dụng rộng rãi các giải pháp mã hóa dữ liệu cần được quan tâm và đẩy mạnh hơn nữa để đảm bảo an toàn cho thông tin cá nhân, dữ liệu doanh nghiệp và hệ thống thông tin quốc gia. Doanh nghiệp có nhu cầu sử dụng các giải pháp bảo mật dữ liệu hãy để thông tin tại đây để được đội ngũ chuyên gia công nghệ thông tin của FPT Cloud tư vấn cụ thể.