Giới thiệu

Trong truyền thông kỹ thuật số ngày nay, người gửi và người nhận tin nhắn hiếm khi tiếp xúc trực tiếp. Khi bạn liên lạc với một người bạn, việc trao đổi thông tin bề ngoài là riêng tư nhưng thông tin liên quan sẽ được ghi lại và lưu trữ trên máy chủ trung tâm.

Bạn có thể không muốn máy chủ gửi tin nhắn đọc tin nhắn riêng tư. Trong trường hợp này, mã hóa đầu cuối (viết tắt là “E2EE”) là giải pháp khả thi.

Mã hóa đầu cuối là một phương tiện kỹ thuật mã hóa thông tin liên lạc giữa người nhận và người gửi để chỉ cả hai bên mới có thể giải mã dữ liệu. Nguồn gốc của mã hóa đầu cuối có thể bắt nguồn từ những năm 1990, khi Phil Zimmerman giới thiệu "Quyền riêng tư khá tốt" (được gọi là PGP).

Trước khi giới thiệu lý do tại sao E2EE được sử dụng và cách thức hoạt động của nó, trước tiên chúng ta hãy hiểu cách thức hoạt động của các tin nhắn không được mã hóa.

Cách hoạt động của tin nhắn không được mã hóa

Phần này mô tả cách hoạt động của các nền tảng nhắn tin thông thường trên điện thoại thông minh. Bắt đầu bằng cách cài đặt ứng dụng và tạo một tài khoản, cho phép bạn liên lạc với những người dùng khác thực hiện các hành động tương tự. Bạn chỉnh sửa tin nhắn và nhập tên người dùng của bạn bè, đăng nó lên máy chủ trung tâm. Máy chủ chuyển tiếp tin nhắn đến bạn bè của bạn và gửi tin nhắn đến đích thành công.

Người dùng A liên lạc với B. Cả hai phải truyền dữ liệu qua máy chủ (S) để thiết lập liên lạc.

Bạn có thể gọi đây là "mô hình máy khách-máy chủ". Máy khách (điện thoại của bạn) thực hiện rất ít thao tác và tất cả quá trình xử lý tính toán nặng đều do máy chủ thực hiện. Vì vậy, nhà cung cấp dịch vụ đóng vai trò là người trung gian giữa bạn và người nhận.

Trong hầu hết các trường hợp, dữ liệu giữa A<>S và S<>B đã được mã hóa. Một ví dụ là Transport Layer Security (TLS), được sử dụng rộng rãi để bảo vệ các kết nối giữa máy khách và máy chủ.

TLS và các giải pháp bảo mật tương tự ngăn không cho tin nhắn bị chặn khi chúng truyền từ máy khách đến máy chủ. Mặc dù các biện pháp này ngăn người ngoài truy cập dữ liệu nhưng máy chủ trung tâm chịu trách nhiệm mã hóa thông tin và do đó vẫn có quyền truy cập để đọc dữ liệu. Nếu dữ liệu của A được mã hóa bằng khóa mã hóa của B thì máy chủ không thể đọc hoặc truy cập được.​

Nếu không sử dụng E2EE, máy chủ sẽ lưu trữ thông tin này trong cơ sở dữ liệu cùng với hàng triệu thông tin khác. Các vụ vi phạm dữ liệu quy mô lớn đã nhiều lần chứng minh rằng cơ chế dễ bị tổn thương này có thể mang lại thảm họa cho người dùng.

Cách mã hóa đầu cuối hoạt động

Mã hóa đầu cuối đảm bảo rằng không ai, kể cả máy chủ, có quyền truy cập vào thông tin liên lạc của bạn. Nội dung liên lạc có thể ở bất kỳ dạng nào như văn bản thuần túy, email, tập tin, cuộc gọi video, v.v.

Dữ liệu được mã hóa (về lý thuyết) trong các ứng dụng như Whatsapp, Signal hoặc Google Duo và chỉ người gửi và người nhận dự định mới có thể giải mã nó. Trong sơ đồ mã hóa đầu cuối, bạn bắt đầu quá trình bằng phương pháp gọi là trao đổi khóa.

Trao đổi khóa Diffie-Hellman là gì?

Trao đổi khóa Diffie-Hellman là sản phẩm trí tuệ của các nhà mật mã học Whitfield Diffie, Martin Herman và Ralf Merkel. Công nghệ mạnh mẽ này giúp các bên tạo và chia sẻ bí mật trong môi trường nguy hiểm tiềm tàng.

Nói cách khác, ngay cả khi khóa được tạo trong một diễn đàn không an toàn (ngay cả khi có sự hiện diện của người ngoài cuộc), nó sẽ không ảnh hưởng đến tính bảo mật của các liên lạc trong tương lai. Cơ chế này cực kỳ có giá trị trong thời đại thông tin, cho phép hai bên giao tiếp mà không cần trao đổi khóa vật lý.

Bản thân việc trao đổi liên quan đến một số lượng lớn các con số và các kỹ thuật mã hóa tuyệt vời, sẽ không được giới thiệu chi tiết trong bài viết này. Thay vào đó, hãy sử dụng phép tương tự về các màu sơn thông thường: Giả sử Alice và Bob đặt phòng ở hai đầu hành lang khách sạn và họ muốn dùng chung một màu sơn cụ thể nhưng không muốn tiết lộ màu cụ thể.

Thật không may, các tầng chứa đầy gián điệp. Giả sử Alice và Bob không thể vào phòng của nhau và chỉ có thể giao tiếp, tương tác ở hành lang. Hai người đang ở hành lang và quyết định sơn căn phòng màu vàng. Họ chia đôi lớp sơn màu vàng rồi trở về phòng.

Trong phòng, họ pha một màu bí mật khác mà không ai biết đến. Alice sử dụng màu xanh đậm và Bob sử dụng màu đỏ sẫm. Điều quan trọng là điệp viên không có quyền truy cập vào các màu bí mật mà họ đã sử dụng, nhưng có thể nhìn thấy hỗn hợp thu được vì Alice và Bob hiện rời khỏi phòng với hỗn hợp màu xanh-vàng và đỏ-vàng.

Hai người công khai trao đổi hỗn hợp nói trên. Dù gián điệp có nhìn thấy hay không thì họ cũng không biết tông màu tối được thêm vào để làm gì. Đây chỉ là một sự tương tự, các hệ thống toán học thực sự rất phức tạp và việc đoán ra "màu sắc" bí mật không phải là một việc dễ dàng.

Alice và Bob lấy hỗn hợp của nhau và trở về phòng, sau đó thêm màu bí mật của riêng mình vào hỗn hợp.

• Alice trộn màu bí mật "xanh đậm" với màu đỏ và vàng của Bob để tạo thành hỗn hợp đỏ-vàng-xanh

• Bob trộn màu bí mật "đỏ đậm" với màu xanh-vàng của Alice để tạo thành hỗn hợp xanh-vàng-đỏ.

Cả hai sự kết hợp đều có cùng màu sắc và trông nhất quán như nhau. Alice và Bob đã tạo thành công một màu sắc độc nhất mà điệp viên không biết.

Đây là cách chúng tôi tạo ra những bí mật được chia sẻ trong một môi trường mở. Sự khác biệt là thay vì xử lý hành lang và lớp sơn, chúng tôi xử lý các kênh không an toàn, khóa chung và khóa riêng.

trao đổi thông tin

Sau khi các bên khác có bí mật chung, họ có thể sử dụng nó làm cơ sở cho sơ đồ mã hóa đối xứng. Các giải pháp mã hóa phổ thông hiện nay thường sử dụng nhiều công nghệ để nâng cao tính bảo mật, tuy nhiên các giải pháp này đều được “thực hiện sau cánh cửa đóng kín”, không phù hợp với nhu cầu thực tế nên ít có tác dụng. Sau khi kết nối với bạn bè qua ứng dụng E2EE, việc mã hóa và giải mã chỉ có thể được thực hiện trong thiết bị của bạn, trừ khi có lỗ hổng phần mềm lớn.

Dù là tin tặc, nhà cung cấp dịch vụ hay quan chức thực thi pháp luật, đều không có ngoại lệ. Nếu dịch vụ có mã hóa đầu cuối thực sự thì mọi tin nhắn bị chặn sẽ bị cắt xén.

➟ Bạn muốn bắt đầu hành trình tiền kỹ thuật số của mình? Hãy mua Bitcoin trên Binance ngay hôm nay!

Ưu điểm và nhược điểm của mã hóa đầu cuối

Nhược điểm của mã hóa đầu cuối

Thực sự chỉ có một nhược điểm đối với mã hóa đầu cuối và việc liệu nó có được coi là nhược điểm hay không còn tùy thuộc vào từng người. Trong mắt một số người, bản thân đề xuất giá trị của E2EE đã có vấn đề vì không ai có thể truy cập tin nhắn của bạn nếu không có khóa tương ứng.

Những người phản đối cho rằng điều này tạo cơ hội cho bọn tội phạm vì chúng biết rằng chính phủ và các công ty công nghệ không thể giải mã được thông tin liên lạc E2EE. Các cá nhân tuân thủ pháp luật không cần phải giữ bí mật tin nhắn và cuộc gọi. Nhiều chính trị gia đồng ý. Họ đang kêu gọi ban hành luật cho phép cơ quan quản lý can thiệp vào hoạt động truyền thông của công chúng khi cần thiết. Tất nhiên, điều này làm mất đi mục đích sử dụng mã hóa đầu cuối ngay từ đầu.

Điều đáng chú ý là các ứng dụng sử dụng E2EE cũng gặp rủi ro về bảo mật. Khi hai thiết bị giao tiếp, các tin nhắn có thể bị lẫn lộn nhưng chúng sẽ xuất hiện bình thường ở các điểm cuối tương ứng (tức là máy tính xách tay hoặc điện thoại thông minh ở cả hai đầu). Bản thân điều này không được coi là nhược điểm của mã hóa đầu cuối nhưng nó là điều cần lưu ý.

Trước và sau khi giải mã, tin nhắn sẽ xuất hiện ở dạng văn bản thuần túy.

Công nghệ E2EE đảm bảo rằng không ai có thể đọc được dữ liệu của bạn trong quá trình truyền, nhưng vẫn còn các mối đe dọa khác:

• Thiết bị có thể bị đánh cắp: Nếu bạn không có mã PIN hoặc kẻ tấn công bỏ qua tính năng bảo vệ bằng mã PIN, họ có thể xem tin nhắn của bạn.

• Thiết bị có thể bị xâm phạm: Máy tính của bạn có thể đã cài đặt phần mềm độc hại để theo dõi tin nhắn của bạn trước và sau khi bạn gửi chúng.

Một rủi ro lớn khác là tội phạm có thể can thiệp mạnh mẽ vào hoạt động liên lạc giữa hai bên thông qua các cuộc tấn công trung gian. Điều này thường xảy ra khi bắt đầu giao tiếp. Nếu quá trình trao đổi khóa đang diễn ra, sẽ khó có thể chắc chắn rằng người mà bạn đang trao đổi khóa thực sự là bạn bè. Bạn có thể đã thiết lập một kết nối bí mật với kẻ tấn công mà không hề biết. Sau khi kẻ tấn công nhận được tin nhắn của bạn và có khóa giải mã, hắn có thể đánh lừa bạn bè của bạn theo cách tương tự và chặn tin nhắn để xem trộm hoặc giả mạo nội dung liên quan nếu cần.

Để giải quyết vấn đề này, nhiều ứng dụng tích hợp các chức năng mã bảo mật tương ứng, có thể ở dạng chuỗi số hoặc mã QR mà bạn có thể chia sẻ với các liên hệ của mình thông qua các kênh bảo mật (khuyên dùng ngoại tuyến). Nếu các số trùng khớp, bạn chắc chắn rằng bên thứ ba không lắng nghe thông tin liên lạc của bạn.

Ưu điểm của mã hóa đầu cuối

Trong các cài đặt không có bất kỳ lỗ hổng nào ở trên, E2EE chắc chắn là một cách hiệu quả để cải thiện tính bảo mật và bảo mật. Tương tự như định tuyến hành tây, E2EE đã giành được sự ủng hộ của những người ủng hộ quyền riêng tư trên toàn thế giới. Công nghệ này có thể dễ dàng nhúng vào các ứng dụng hiện có để phục vụ tất cả người dùng điện thoại di động.

E2EE không chỉ là một cơ chế xử lý tội phạm và người tố cáo. Hóa ra, các công ty tưởng chừng như bất khả xâm phạm cũng dễ bị tấn công mạng, dẫn đến rò rỉ thông tin người dùng không được mã hóa cho những kẻ xấu. Việc lộ dữ liệu người dùng như thông tin liên lạc nhạy cảm, tài liệu nhận dạng, v.v. có thể gây ra tác động lớn đến cuộc sống cá nhân.

Nếu một công ty sử dụng cơ chế E2EE bị xâm phạm, miễn là sơ đồ mã hóa vững chắc và đáng tin cậy thì tin tặc sẽ không thể đánh cắp bất kỳ thông tin có ý nghĩa nào. Trong trường hợp xấu nhất, họ chỉ có siêu dữ liệu. Từ góc độ quyền riêng tư, không thể bỏ qua rủi ro này nhưng tính bảo mật của các tin nhắn được mã hóa thực sự đã được cải thiện.

Tóm tắt

Ngoài các ứng dụng nêu trên, nhiều công cụ E2EE miễn phí khác nhau đã được ra mắt và quảng bá. Apple và Google đã tùy chỉnh iMessage và Duo lần lượt cho hệ điều hành iOS và Android, đồng thời phần mềm tập trung vào quyền riêng tư và bảo mật cũng liên tục được ra mắt.

Chúng ta phải nhắc lại rằng mã hóa đầu cuối không phải là lá chắn chung chống lại tất cả các cuộc tấn công mạng. Tuy nhiên, chỉ với một số cài đặt và thao tác đơn giản, công nghệ này có thể giảm đáng kể nguy cơ rò rỉ thông tin và tạo ra một môi trường giao tiếp mạng an toàn. Ngoài Tor, VPN và tiền điện tử, chương trình liên lạc E2EE cũng là một công cụ mạnh mẽ để bảo vệ quyền riêng tư kỹ thuật số.