Tổng quan

Ý tưởng cốt lõi: Thay vì dùng 1 khóa, hệ thống sử dụng 2 khóa tạo thành một cặp (Key Pair):

  • Public Key → chia sẻ cho mọi người.
  • Private Key → chỉ chủ sở hữu giữ bí mật.

Vấn đề của Symmetric Key

Browser ◄══════ Secret Key ══════► Server

Hai bên phải biết cùng một Secret Key — nhưng với hàng triệu user, không thể phát Secret Key cho tất cả. Đó là Key Distribution Problem.

Key Pair

                 Key Pair

        ┌───────────────┐
        │               │
 Public Key      Private Key

Hai khóa được sinh cùng lúc, có quan hệ với nhau và luôn đi theo cặp.

Ví dụ “tờ tiền bị xé”: Chỉ Piece A + Piece B của cùng một tờ mới ghép lại được — lấy Piece B của tờ khác sẽ không khớp.

Public Key A  +  Private Key A  →  ✔ Match
Public Key A  +  Private Key B  →  ✘ Không hoạt động

Lưu ý: Không phải Public Key “sinh ra đã là Public”. Thực chất là sinh ra 2 key, sau đó ta quyết định cái nào chia sẻ (Public) và cái nào giữ bí mật (Private).

Tính chất 1 – Encrypt bằng Public Key

Plain Text
    │
    ▼  Encrypt (Public Key)
Cipher Text
    │
    ▼  Decrypt (Private Key)
Plain Text

Quan trọng: Không thể dùng Public Key để giải mã — chỉ Private Key tương ứng mới làm được.

Hoạt động thực tế

Server công khai Public Key
        │
        ▼
Browser tải Public Key → Encrypt Password → Gửi qua Internet
        │
        ▼
Hacker nhìn thấy Cipher Text nhưng không có Private Key → Không đọc được
        │
        ▼
Server dùng Private Key → Decrypt → Password

Đạt được: ✅ Confidentiality (Privacy)

Anyone → Can Encrypt → Only Owner (Private Key) → Can Decrypt

Tính chất 2 – Encrypt bằng Private Key

Làm ngược lại:

Plain Text
    │
    ▼  Encrypt (Private Key)
Cipher Text
    │
    ▼  Decrypt (Public Key)
Plain Text

Ai cũng có Public Key → ai cũng đọc được. Vậy mục đích là gì?

Không phải để giữ bí mật — mà để chứng minh ai tạo ra dữ liệu.

Hoạt động thực tế

Alice (giữ Private Key)
    │
    ▼  Encrypt Message bằng Private Key → Gửi cho Bob

Bob nhận → Decrypt bằng Alice Public Key → Thành công
→ Bob biết chắc: chỉ Alice mới tạo được (vì chỉ Alice có Private Key)

Nếu Hacker sửa dữ liệu:

Cipher Text → Modify → Bob Decrypt → Fail → Biết dữ liệu bị sửa

Đạt được: ✅ Authentication + ✅ Integrity

Hai chế độ sử dụng

Encrypt bằng Decrypt bằng Mục tiêu
Public Key Private Key Confidentiality (Privacy)
Private Key Public Key Authentication + Integrity

Ba mục tiêu bảo mật

            Public Key Cryptography

                     │
     ┌───────────────┼─────────────────┐
     ▼               ▼                 ▼
Confidentiality  Authentication   Non-Repudiation

1. Confidentiality: Chỉ người giữ Private Key đọc được dữ liệu.

2. Authentication: Người nhận biết chắc ai gửi.

3. Non-Repudiation: Người gửi không thể phủ nhận vì chỉ họ mới có Private Key.

Toàn bộ quy trình

                    Alice
                      │
             Private Key → Encrypt Message
                      │
════════════════ Internet ════════════════►
                      │
                    Bob
                      │
             Alice Public Key → Verify Sender → Read Message

Public Key giải quyết Key Distribution Problem như thế nào?

Trước đây: Server phải chia Secret Key → không khả thi.

Giờ: Server chỉ cần công khai Public Key → ai cũng tải được, không sao vì:

Public Key  →  KHÔNG thể dùng để suy ra Private Key
Private Key →  Vẫn bí mật tuyệt đối

So sánh Symmetric vs Asymmetric

Tiêu chí Symmetric Key Public Key (Asymmetric)
Số lượng khóa 1 2 (Public + Private)
Tốc độ Rất nhanh Chậm hơn
Chia sẻ khóa Khó Dễ (chỉ chia Public Key)
Confidentiality ✔ ✔
Authentication ✘ ✔
Integrity ✘ ✔
Non-Repudiation ✘ ✔

Tóm tắt

  • Public Key Cryptography dùng cặp khóa Public/Private sinh cùng nhau, luôn đi theo cặp.
  • Encrypt bằng Public Key → chỉ Private Key tương ứng mới giải mã được → Confidentiality.
  • Encrypt bằng Private Key → ai có Public Key đều xác minh được nguồn gốc → Authentication, Integrity, Non-Repudiation.
  • Giải quyết được Key Distribution Problem: không cần chia sẻ khóa bí mật cho người dùng.
  • HTTPS/TLS tận dụng cơ chế này để thiết lập kết nối an toàn, sau đó chuyển sang Symmetric Key cho việc truyền dữ liệu tốc độ cao.