Tăng Cường Bảo Mật Mật Khẩu Bằng Kỹ Thuật Key Stretching

Key Stretching Là Gì?

Key stretching là một kỹ thuật mã hóa được sử dụng để tăng cường bảo mật của mật khẩu và cụm mật khẩu, đặc biệt trong các tình huống mà mật khẩu gốc có thể không đủ ngẫu nhiên hoặc dài để chống lại các loại tấn công khác nhau, chẳng hạn như tấn công brute force hoặc tấn công từ điển. Key stretching làm cho mật khẩu hoặc khóa mạnh hơn và an toàn hơn bằng cách thực hiện nhiều quá trình hashing trên nó.

Key stretching còn được gọi là key strengthening, và thường liên quan đến việc lấy một mật khẩu hoặc khóa mã hóa yếu và ngắn, sau đó áp dụng một hàm hoặc thuật toán mã hóa để tạo ra một khóa mạnh hơn và dài hơn. Quá trình này được thực hiện lặp đi lặp lại cho đến khi đạt được khóa mong muốn. Ý tưởng là làm cho việc phục hồi khóa gốc trở nên tốn kém về mặt tính toán và tốn thời gian đối với kẻ tấn công, ngay cả khi họ có quyền truy cập vào phiên bản đã được hashing hoặc mã hóa của nó.

Key stretching đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng đòi hỏi mức độ bảo mật cao, chẳng hạn như tài khoản trực tuyến, giao dịch tài chính và bảo vệ dữ liệu. Nó là một thành phần chính trong việc đảm bảo an toàn cho các mật khẩu được lưu trữ và các khóa mã hóa, cuối cùng dẫn đến việc bảo vệ dữ liệu người dùng và duy trì lòng tin.

Key Stretching Hoạt Động Như Thế Nào?

Như đã thảo luận trong phần trước, key stretching chuyển đổi một mật khẩu yếu thành một mật khẩu mạnh mẽ và an toàn hơn.

Hãy minh họa điều này bằng một ví dụ đơn giản: giả sử mật khẩu của bạn là một cụm từ phổ biến như “iloveyou.” Đây là một mật khẩu dễ bị tấn công, vì nó thường xuất hiện trong các danh sách từ brute-force và bảng từ điển. Thực tế, chỉ mất hơn 30 giây để kẻ tấn công phá vỡ nó và truy cập vào tài khoản của bạn. Đây là lúc khái niệm key stretching xuất hiện.

Key stretching lấy mật khẩu dễ bị tấn công này và hashing nó để tạo ra một chuỗi dài và phức tạp hơn. Ví dụ, “iloveyou” biến thành “e4ad93ca07acb8d908a3aa41e920ea4f4ef4f26e7f86cf8291c5db289780a5ae.” Nhưng quá trình không dừng lại ở đó.

Khi mật khẩu mới này được hashing lại, nó trở thành “bc82943e9f3e2b6a195bebdd7f78e5f3ff9182ca3f35b5d415cf796ab0ce6e56.” Và một lần nữa, chúng ta hashing nó để tạo ra “46e95d6374c00c84e4970cfe1e0a2982b2b11b1de9343a30f42675a2154a28f5.” Bạn có thể làm điều này nhiều lần tùy ý.

Bạn có thể tự hỏi liệu bạn có cần phải viết tất cả mã này không. Tin vui là bạn không cần phải làm điều đó! Đã có các thư viện key stretching có sẵn để thực hiện công việc nặng nhọc thay bạn. Một số thuật toán key stretching phổ biến bao gồm PBKDF2, scrypt, Argon2 và bcrypt. Trong số này, bcrypt và PBKDF2 là hai thuật toán được công nhận rộng rãi nhất.

bcrypt áp dụng mã hóa blowfish để thực hiện nhiều vòng hashing, làm cho nó trở thành một lựa chọn mạnh mẽ để bảo mật mật khẩu của bạn. Trong khi đó, PBKDF2, hay “Password-Based Key Derivation Function 2,” là một lựa chọn khác để tăng cường bảo mật của các khóa hoặc mật khẩu của bạn. Những công cụ này đảm bảo rằng ngay cả những mật khẩu yếu nhất cũng có thể được biến đổi thành những rào cản vững chắc chống lại truy cập trái phép.

Key Stretching và Salting

Key stretching và salting đều là những kỹ thuật quan trọng trong lĩnh vực bảo mật mật khẩu, mỗi kỹ thuật đóng vai trò độc đáo trong việc tăng cường sức mạnh của mật khẩu.

Key stretching liên quan đến việc áp dụng nhiều vòng hashing cho mật khẩu của bạn, biến một mật khẩu yếu thành một phiên bản an toàn hơn. Càng thực hiện nhiều vòng, mật khẩu của bạn càng trở nên an toàn. Salting, mặt khác, cung cấp một lớp bảo vệ bổ sung. Password salting bao gồm việc thêm một chuỗi ký tự riêng biệt vào mật khẩu của bạn trước khi áp dụng quá trình hashing. Sự phức tạp này nâng cao khả năng chống chịu của mật khẩu.

Điều tuyệt vời là hai kỹ thuật này có thể được sử dụng cùng nhau để tăng cường sức mạnh của mật khẩu. Salt không phải là một suy nghĩ sau; nó được tích hợp từ đầu, nâng cao mật khẩu yếu trước khi nó trải qua quá trình hashing. Về cơ bản, key stretching và salting giống như một đội ngũ hợp tác, cùng nhau củng cố và bảo vệ thông tin nhạy cảm của bạn với một lớp bảo vệ bổ sung.

Tại Sao Key Stretching Lại Quan Trọng?

Key stretching thường được sử dụng trong các hệ thống mã hóa và xác thực dựa trên mật khẩu. Nó giúp giảm thiểu rủi ro của các mật khẩu yếu hoặc dễ đoán bằng cách làm cho việc phục hồi mật khẩu hoặc khóa gốc trở nên tốn kém về mặt tính toán đối với kẻ tấn công, ngay cả khi họ có quyền truy cập vào các phiên bản đã được hashing hoặc mã hóa của nó. Điều này làm cho nó trở thành một thành phần quan trọng của bảo mật trong nhiều ứng dụng, chẳng hạn như bảo vệ các mật khẩu được lưu trữ và bảo mật các khóa mã hóa.

Dưới đây là một số lý do tại sao key stretching lại quan trọng và nên được triển khai:

Một ổ khóa chồng lên ma trận các biểu tượng mạng xã hội và ngón tay chỉ vào nó

1. Tăng Cường Bảo Mật: Mục đích chính của key stretching là tăng cường đáng kể bảo mật của mật khẩu hoặc khóa mã hóa. Nó biến các mật khẩu yếu, dễ đoán thành các khóa mạnh và phức tạp, làm cho chúng khó bị tấn công hơn như tấn công brute force và tấn công từ điển.
2. Bảo Vệ Chống Lại Rainbow Tables: Key stretching ngăn chặn việc sử dụng các bảng đã được tính toán trước (rainbow tables). Những bảng này là danh sách các mật khẩu đã được hashing mà kẻ tấn công sử dụng để nhanh chóng tra cứu các mật khẩu tương ứng. Salting và key stretching làm cho những bảng này trở nên vô hiệu.
3. Giảm Thiểu Mật Khẩu Yếu: Trong thực tế, người dùng thường chọn các mật khẩu yếu, có thể dễ dàng bị kẻ tấn công phá vỡ. Key stretching cung cấp một lưới an toàn bằng cách làm cho ngay cả những mật khẩu yếu này trở nên an toàn hơn.
4. Làm Chậm Kẻ Tấn Công: Tính chất tính toán phức tạp của key stretching làm chậm đáng kể kẻ tấn công khi cố gắng phá vỡ mật khẩu. Mỗi lần lặp lại thêm làm cho quá trình này tốn thời gian hơn, làm nản lòng kẻ tấn công.