Mã hóa AES-128 so với AES-256: Đâu là sự khác biệt?

Mã hóa là một trong những công nghệ quan trọng giúp giữ an toàn cho dữ liệu của chúng ta khỏi những con mắt tò mò. Hiện nay có nhiều loại tiêu chuẩn mã hóa, bao gồm AES-128 và AES-256. Nhưng sự khác biệt giữa hai điều này là gì và cái nào tốt hơn?

Mã hóa AES là gì?

AES, hay Tiêu chuẩn mã hóa nâng cao, được phát hành vào cuối năm 2001 và được chính phủ liên bang Hoa Kỳ thông qua vào tháng 5 năm 2002. Mã hóa AES còn được gọi là Rijndael, nhưng đây là tên ít phổ biến hơn.

AES sử dụng mã hóa đối xứng, nghĩa là cùng một khóa được sử dụng để mã hóa và giải mã dữ liệu. Trong quy trình mã hóa đối xứng, AES sử dụng thuật toán mật mã khối, sử dụng các nhóm bit có độ dài cố định. Theo thuật ngữ mã hóa, bit đề cập đến độ dài của khóa được sử dụng để mã hóa dữ liệu.

AES cũng sử dụng mạng hoán vị thay thế (SPN) bao gồm một số hoạt động toán học liên kết với nhau để làm cho thuật toán mật mã khối hoạt động. Các hoạt động này liên quan đến việc thay thế các bit đầu vào bằng các bit đầu ra, cũng như xáo trộn bit. Quá trình này sẽ không được đào sâu vào ngày hôm nay, nhưng đáng ghi nhớ vai trò của nó trong mã hóa AES.

AES cũng sử dụng tính năng mở rộng khóa, một quy trình trong đó khóa ban đầu (hoặc khóa chính) được mở rộng thành một số khóa riêng biệt, được gọi là khóa vòng. Điều này có thể giúp tăng tính toàn vẹn bảo mật và là một phần quan trọng của mã hóa AES.

Có nhiều loại tiêu chuẩn mã hóa đối xứng khác, bao gồm DES, 3DES, TEA, Blowfish và RC6. Nhưng đó là AES được sử dụng phổ biến nhất.

Khi bạn nghe thấy các dịch vụ bảo mật và quyền riêng tư, chẳng hạn như nhà cung cấp VPN, tuyên bố rằng họ sử dụng mã hóa “cấp độ quân sự”, AES thường là điều họ đang nói đến (tuy nhiên, một số dịch vụ VPN sử dụng mã hóa 128-bit, chẳng hạn như VPN miễn phí của Zoog) . Trên thực tế, nhiều công ty dựa trên công nghệ sử dụng mã hóa AES, bao gồm Apple, Microsoft, Google, v.v. Nhưng tại sao lại như vậy? Điều gì về AES làm cho nó nổi bật?

Một thuộc tính quan trọng của mã hóa AES là độ dài khóa của nó. Mã hóa AES không giống nhau. Trên thực tế, có ba loại mã hóa AES khác nhau: 128-bit, 192-bit và 256-bit. Mặc dù tiêu chuẩn 192-bit hiếm khi được sử dụng nhưng các phiên bản 128-bit và 256-bit phổ biến hơn nhiều. Trong mọi trường hợp, việc lựa chọn độ dài khóa là một điểm cộng lớn, vì nó cho phép mọi người lựa chọn các biện pháp mã hóa của họ. AES cũng rất hiệu quả về mặt toán học, mang lại lợi thế cho nó so với các tiêu chuẩn mã hóa khác.

Sự khác biệt và tương đồng của Mã hóa AES-128 và AES-256

Mã hóa AES-128 và AES-256 có một điểm khác biệt chính: mã hóa trước sử dụng khóa 128 bit trong khi mã hóa sau sử dụng khóa 256 bit. Đổi lại, điều này mang lại cho họ một số khác biệt nhỏ hơn.

Cả hai loại mã hóa này đều sử dụng các khối 128 bit nhưng AES-256 sử dụng gấp đôi so với AES-128. Trên hết, trong khi AES-128 sử dụng 10 vòng xử lý để tạo khóa thì AES-256 sử dụng 14 vòng.

Nhìn chung, mã hóa AES-128 và AES-256 khá giống nhau về cách thức hoạt động và có các thuật toán mã hóa rất giống nhau. Chúng sử dụng các quy trình tương tự, chẳng hạn như SPN và mở rộng khóa, và cả hai đều đối xứng.

Giao thức mã hóa AES nào là tốt nhất?

Điều quan trọng cần lưu ý đầu tiên ở đây là cả mã hóa AES-128 và AES-256 đều chưa từng bị bẻ khóa. Đây là cả hai giao thức mã hóa có tính bảo mật cao, đó là lý do tại sao chúng được các chính phủ và công ty an ninh mạng sử dụng.

Mặc dù thật dễ dàng để giả định rằng mã hóa AES-256 là giao thức vượt trội do độ dài khóa tăng lên, nhưng điều này không hoàn toàn đúng. Có, khóa mã hóa dài hơn làm cho dữ liệu được mã hóa khó bị bẻ khóa hơn, có những yếu tố khác cần xem xét ở đây, chẳng hạn như hiệu quả.

Giữa mã hóa AES-128 và AES-256, phiên bản cũ thực sự hiệu quả hơn. Nói cách khác, giao thức mã hóa này có thể được thực hiện nhanh hơn và tốn ít tài nguyên hệ thống hơn. Trên thực tế, một bài đăng trên blog của N-ABLE đã báo cáo rằng mã hóa AES-256 sử dụng nhiều tài nguyên hệ thống hơn 40% so với AES-128. Vì vậy, việc sử dụng mã hóa AES-256 có thể gây thêm căng thẳng cho các thành phần phần cứng và phần mềm, có thể gây hao pin thiết bị nhanh hơn.

Ngoài ra, AES-256 thường có độ trễ cao hơn AES-128. Điều này không có nghĩa là AES-256 có độ trễ rất cao, nhưng cần lưu ý sự khác biệt giữa hai loại này.

Trên hết, mã hóa AES-256 sẽ yếu trước các cuộc tấn công khóa liên quan. Một cuộc tấn công khóa liên quan liên quan đến việc kẻ tấn công theo dõi hành vi của mật mã để làm nổi bật mối quan hệ giữa nhiều khóa, để có thể tìm thấy các khóa để giải mã. Nhưng các cuộc tấn công khóa liên quan hiện hoàn toàn là lý thuyết và do đó chưa bao giờ được thực hiện trong môi trường thế giới thực.

Tuy nhiên, bất chấp những yếu tố này, AES-256 vẫn là giao thức mã hóa an toàn hơn về tổng thể. Tại sao? Nói một cách đơn giản, khóa mã hóa dài gấp đôi, nghĩa là khó bẻ khóa hơn nhiều. Ngoài ra, độ dài khóa tăng lên nhường chỗ cho số lượng vòng xử lý cao hơn, điều này cũng có thể làm giảm cơ hội tấn công thành công. Do đó, mã hóa AES-256 có khả năng chống lại các cuộc tấn công vũ phu tốt hơn so với AES-128.

Về mặt lý thuyết, cả hai tiêu chuẩn mã hóa sẽ mất rất nhiều thời gian để bẻ khóa. IDERA đã báo cáo rằng mã hóa AES-128 sẽ mất một tỷ năm để bẻ khóa, trong khi SCRAMBOX báo cáo rằng AES-256 sẽ mất hàng nghìn tỷ năm.

Vì khoảng thời gian để bẻ khóa một trong hai tùy chọn là rất dài, nên không có gì phải lo lắng về việc bạn chọn tùy chọn nào.

Hơn nữa, các giao thức mã hóa AES khác nhau được coi là an toàn lượng tử. Sự gia tăng của điện toán lượng tử, cụ thể là mật mã lượng tử, đã đặt ra câu hỏi về tính toàn vẹn của các tiêu chuẩn mã hóa hàng đầu hiện nay, bao gồm cả AES. Tuy nhiên, người ta đã phát hiện ra rằng mật mã mã hóa AES có thể tăng kích thước khóa của nó trong trường hợp bị tấn công dựa trên lượng tử, do đó làm cho nó có khả năng chống lại.

Tuy nhiên, một số người không đồng ý với điều này và tin rằng mật mã lượng tử có thể khiến mã hóa AES có thể bẻ khóa được. Khi mật mã lượng tử phát triển, chúng ta có thể thấy AES có thể chống lại các cuộc tấn công lượng tử trong thế giới thực tốt như thế nào.

Nói chung, cả mã hóa AES-128 và AES-256 đều đủ để bảo mật dữ liệu. Mã hóa AES hiện không thể xâm nhập được, với cả ba loại khác nhau đã duy trì tính bảo mật của chúng trong hơn 20 năm. Nói chung, lý do mọi người có xu hướng cho rằng AES-256 vượt trội hơn nhiều so với AES-128 là do nó sử dụng độ dài khóa dài hơn. Nhưng cái thứ hai vẫn rất an toàn, vì vậy bạn sẽ không bị thua cuộc.

Tiêu chuẩn mã hóa AES vẫn là lựa chọn hàng đầu

Bất kể bạn đang sử dụng mã hóa AES-128 hay AES-256, dữ liệu của bạn sẽ được bảo mật đầy đủ. Tiêu chuẩn mã hóa AES vẫn không thể xuyên thủng trên toàn bộ bảng, vì vậy bạn có thể chọn mã hóa 128-bit hoặc 256-bit mà vẫn nhận được mức độ bảo mật cực kỳ cao.