Rivest Shamir Adleman

Thuật toán RSA là một trong những thuật toán mã hóa bất đối xứng quan trọng nhất của mật mã học hiện đại, được phát triển vào năm 1977 bởi ba chuyên gia mật mã Ron Rivest, Adi Shamir và Leonard Adleman; tên gọi “RSA” lấy từ chữ cái đầu trong họ của ba tác giả. Thuật toán này dựa trên bài toán phân tích thành thừa số nguyên tố trong toán học, đóng vai trò nền tảng thiết yếu cho bảo mật truyền thông trên Internet và được ứng dụng rộng rãi trong chữ ký số, liên lạc mã hóa cũng như truyền dữ liệu an toàn.

RSA được phát triển để giải quyết vấn đề trao đổi khóa mã hóa một cách an toàn. Trong hình thức mã hóa đối xứng truyền thống, các bên liên lạc cần chia sẻ trước một khóa bí mật, điều này rất khó đảm bảo trong môi trường mạng mở. Năm 1976, Whitfield Diffie và Martin Hellman đã đề xuất khái niệm mật mã khóa công khai nhưng chưa có giải pháp cụ thể. Sang năm 1977, ba học giả thuộc MIT (Viện Công nghệ Massachusetts) đã phát triển thuật toán RSA, trở thành thuật toán khóa công khai thực tế đầu tiên cho cả hai mục đích mã hóa và xác thực chữ ký số, đặt nền móng cho bảo mật mạng hiện đại.

Nguyên lý vận hành của hệ mã RSA dựa trên cặp khóa gồm: khóa công khai và khóa riêng tư. Khóa công khai có thể phân phối rộng rãi để mã hóa dữ liệu, trong khi khóa riêng tư buộc phải giữ bí mật để giải mã. Cơ chế toán học được thực hiện như sau: đầu tiên chọn hai số nguyên tố lớn và nhân với nhau để tạo ra mô-đun n; tiếp đó, các giá trị khóa công khai và khóa riêng tư được tính dựa trên hàm Euler cùng thuật toán Euclid mở rộng. Tính bảo mật của RSA dựa trên độ khó tính toán của việc phân tích thành thừa số nguyên tố các số nguyên lớn—việc nhân hai số nguyên tố rất dễ, nhưng việc phân tích ngược lại để tìm các số nguyên tố ban đầu là cực kỳ khó, nhất là khi các con số này có giá trị lớn. Chính tính chất một chiều này tạo nên ưu thế bảo mật cốt lõi của RSA.

Tuy là nền tảng quan trọng trong lĩnh vực mật mã, RSA vẫn đối diện nhiều thách thức và rủi ro. Trước tiên, sự phát triển của máy tính lượng tử có thể đe dọa RSA, bởi về lý thuyết, máy tính lượng tử có thể nhanh chóng phân tích các số nguyên lớn thành thừa số nguyên tố, từ đó phá vỡ mã hóa RSA. Tiếp theo, RSA đòi hỏi nguồn lực tính toán lớn khiến quá trình mã hóa và giải mã chậm hơn nhiều so với các thuật toán mã hóa đối xứng. Thêm vào đó, việc triển khai RSA không đúng cách có thể xuất hiện các lỗ hổng bảo mật như tấn công kênh phụ, gồm tấn công thời gian và phân tích điện năng tiêu thụ. Cuối cùng, khi năng lực tính toán tăng lên, chiều dài khóa RSA phải liên tục được nâng cấp để duy trì tiêu chuẩn bảo mật, gây khó khăn cho các thiết bị hạn chế tài nguyên.

Ý nghĩa của thuật toán RSA vượt xa phạm vi kỹ thuật, trở thành nền tảng cho giao tiếp an toàn trên Internet. Đóng vai trò cốt lõi trong hạ tầng khóa công khai (PKI), RSA thúc đẩy thương mại điện tử bảo mật, liên lạc mã hóa và xác thực danh tính số. Tuy đang đối mặt với thách thức từ công nghệ mới như máy tính lượng tử, thông qua kết hợp với các thuật toán khác và liên tục nâng cấp chiều dài khóa, RSA vẫn giữ vị trí không thể thay thế trong lĩnh vực bảo mật mạng ngày nay. Đây là minh chứng cho sự thành công giữa lý thuyết mật mã và ứng dụng thực tiễn.