5 điều bạn cần biết về Internet lượng tử

(ICTPress) - Heartbleed và lỗ hổng Target gần đây đã làm cho khách hàng cũng như các doanh nghiệp đau đầu nhận thấy an ninh Internet luôn là vấn đề mong manh hiện nay.

Ảnh: REUTERS / Samantha Sais

Có một trận chiến liên miên được phát động giữa những người muốn truy cập vào dữ liệu của chúng ta và những người có nghề bảo vệ dữ liệu này.

Và cuộc chiến ganh đua giữa mã hóa và giải mã các thông tin nhạy cảm không còn là mới mẻ.

Trên thực tế, đó là một trong những cuộc chiến dai dẳng của loài người; người Ai cập và Lưỡng Hà cổ đại đã đấu tranh để bảo vệ những liên lạc rất lâu trước khi chữ cái alphabet được phát minh.

Chúng ta đã trải qua nhiều việc kể từ khi chúng ta bắt đầu bằng mật mã thay thế đơn giản. Ngày nay, các hệ thống phức tạp như AES và RSA thống trị bối cảnh. Các giao thức này cần đến hàng tỷ năm để phá mã nhờ sử dụng các máy PC thông thường hiện nay.

Vấn đề là chúng ta sẽ không bị xa lầy với nguồn lực tính toán hiện nay mãi mãi. Trên thực tế, với sự xuất hiện của một máy tính lượng tử (quantum) thực tế (hay những loại phần cứng được thiết kế riêng nhất định), việc giải mã có thể tốn ít thời gian và các nguồn lực hơn đáng kể. Với các tổ chức như NASA, Google và An ninh Mỹ (NSA) đang mua sắm hay xây dựng các máy tính lượng tử, các hệ thống mã hóa truyền thống được dựa trên toán học không còn là vô địch.

Nhưng tin tốt lành là với những thay đổi này trên thị trường, sẽ không còn bao lâu để đến với Internet lượng tử, một kiểu mạng bảo vệ dữ liệu khi mạng này đi từ điểm-tới-điểm bằng cách sử dụng mã hóa lượng tử, trở thành hiện thực. Những liệu Internet lượng tử có chấm dứt khả năng dữ liệu bị xâm phạm theo các quy định luật pháp thực còn là một chủ đề phải bàn cãi.

Dưới đây Business Insider sẽ làm rõ một số quan niệm đã hiểu sai lâu nay xung quanh vấn đề mã hóa/giải mã lượng tử và Internet lượng tử nói chung, cung cấp những thông tin thực tế về những gì có thể và không thể khi bước vào an ninh dữ liệu hiện tại và trong tương lai.

1. Công nghệ lượng tử không còn là khoa học viễn tưởng

Một số người tin rằng các công nghệ mã hóa lượng tử như phân phối khóa lượng tử (QKD) vẫn chỉ là khoa học viễn tưởng, như kiểu vương quốc thanh kiếm ánh sáng và du lịch thời gian. Nhưng trong khi một số người đã nghe biết từ “lượng tử (“quantum”) và làm ngơ, thì một số người khác đã sẵn sàng thu lợi nhuận.

Các công ty MagiQ và ID Quantique đã xác định tiềm năng của mã hóa lượng tử từ đầu những năm 2000 và kể từ đó các doanh nghiệp đã được xây dựng thành công xung quanh tiềm năng này. Các khách hàng của các công nghệ tương lai nhưng hoàn toàn thực tế này gồm có các ngân hàng, chính phủ và quân đội.

Nói tóm lại: công nghệ lượng tử - hay ít nhất là hình thức mã hóa - là rất hiện thực hiện nay.

2. Một tin tặc trình độ có thể thâm nhập dữ liệu của bạn dễ dàng

Khá là đơn giản cho một tin tặc thâm nhập phá vỡ cáp vật lý, giống như một dây ethernet hay cáp quang và đánh cắp dữ liệu từ đó ra bằng cách sử dụng các công cụ rẻ tiền khá sẵn trên mạng.

Trong nhiều trường hợp, thực hiện việc này sẽ cho phép truy cập các dữ liệu không được mã hóa chẳng hạn như các mật khẩu trang web, trình duyệt lịch sử, các đăng tải blog được bảo vệ và nhiều nữa. Khó khăn hơn đôi chút khi thâm nhập thư điện tử web và các thông tin thanh toán, mà thường được mã hóa nhờ sử dụng RSA, nhưng nó vẫn có thể thâm nhập. RSA thường có thể bị phá vỡ bởi phần cứng được thiết kế riêng - hoặc bằng một người có khả năng toán học khá giỏi về phân tích thừa số.

Nói tóm lại, điều này phần nào đúng. Một tin tặc trình độ có thể thâm nhập vào dữ liệu của bạn. Một nhà toán học tài năng (hay một kỹ sư An ninh Mỹ (NSA)…) có thể truy cập được tất cả.

3. Không thể tấn công dữ liệu được truyền tải do sử dụng mã hóa lượng tử

Toàn bộ cơ sở mã hóa lượng tử là một nguyên tắc vật lý là trạng thái một vật thể lượng tử không thể bị đọc được nếu không thay đổi bản chất. Do đó bất kỳ thông tin nào được truyền tải ở dạng các photon đơn qua các kênh cáp quang, trong trường hợp này là một tấn công chủ ý, có thể tự hết hiệu lực.

Những người nhận có chủ định sau đó sẽ nhận được một thông báo khó hiểu cho biết tấn công mạng thất bại. Về mặt lý thuyết, việc này sẽ làm cho mã hóa lượng tử không thể bị tấn công.

Dĩ nhiên như bất cứ việc nào, lý thuyết và thực tiễn là hai điều khác nhau. Tin tặc lượng tử đầu tiên, Vadim Makarov, đã mô tả trong một bài giảng nhiều cách thức phá các hệ thống mã hóa, một trong số đó đã được anh này thực hiện thành công.

Sau đó mã hóa lượng tử có thể bị tấn công? Thực tế, không hẳn vậy. Trong từng viễn cảnh của Makarov, điểm yếu nhất không nằm trong chính vật lý, mà ở thiết kế của thiết bị thực tế.  Nói một cách khác, vấn đề thực sự là ở chỗ con người gây lỗi. Để đảm bảo an ninh toàn diện, các nhà sản xuất phải tiếp tục hoàn thiện phần cứng của họ.

Nói tóm lại, đây là một thực tế. Thông tin mã hóa lượng tử là không thể bị tấn công do quy luật vật lý. Điểm yếu duy nhất có thể đến từ các lỗi thiết kế do con người.

4. Internet lượng tử sẽ không làm chậm đáng kể việc truyền tải dữ liệu

Truyền tải thông tin sử dụng phân phối khóa lượng tử cần thiết lập hai luồng dữ liệu riêng rẽ. Luồng dữ liệu đầu tiên bao gồm các chìa mã hóa, thứ hai là các nội dung thông điệp thực tế. Suy nghĩ đến việc này giống như một hộp được khóa và chìa để mở hộp. Nếu hộp được gửi cho một người an toàn, thì nó sẽ được gửi riêng rẽ với khóa.

Điều này có nghĩa gì trong thế giới thực, đó là đảm bảo an ninh tuyệt đối, các chìa má hóa phải được truyền tải ở một trạng thái lượng tử.

Như nhiều người đã cho rằng, truyền tải lượng tử đôi khi khá chậm. Tuy nhiên, sử dụng kỹ thuật “gửi riêng rẽ” (được đề cập trên đây là QKD), bạn sẽ không bị chậm lại việc tự truyền đi các nội dung thông tin. Các tốc độ truyền dẫn phù hợp có thể được đảm bảo bằng cách sử dụng một khóa riêng để giải mã nhiều thông điệp.

Tóm tắt lại Internet lượng từ không làm chậm lại việc truyền dữ liệu. Quan niệm này là một hiểu lầm phổ biến.

5. Sẽ không thể đáp ứng toàn bộ hành tinh với “Internet lượng tử”

Hiện nay chúng ta biết mã hóa lượng tử khá an ninh, tại sao chúng ta không xây dựng “một Internet lượng tử” và gửi bất cứ thứ gì theo cách này? Mã hóa lượng tử có một trở ngại nghiêm trọng: mọi thứ chạy ổn định không dưới khoảng cách 100 kim, nhưng kết nối càng dài, càng khó đảm bảo an ninh.

Bạn không thể đáp ứng toàn bộ hành tinh với các trung tâm dữ liệu an ninh, bởi vì càng nhiều trung tâm dữ liệu càng khó đảm bảo các trung tâm dữ liệu này an toàn hơn. Vẫn chưa có nhiều giải pháp cho vẫn đề này, nhưng vẫn đề này đang được giải quyết theo nhiều khía cạnh.

Do đó trong khi Internet lượng tử vẫn chưa đủ mạnh để phủ toàn bộ hành tinh, các khu vực như châu Âu và Nhật Bản sẽ sớm xây dựng các mạng lưới lượng tử rộng lớn, và các quốc gia khác sẽ nhanh chóng bắt nhịp.

Tóm lại, vẫn chưa hiện thực nhưng một ngày không xa sẽ trở thành hiện thực.

Như các bạn có thể thấy, Internet lượng tử có thể cung cấp một giải pháp đảm bảo an ninh cho các thông điệp cho một tương lai có thể thấy trước.

QM