PKI là gì? Tổng quan về Public Key Infrastructure

KPI hay Public Key Infrastructure là gì?

Trong thời đại số hóa, việc bảo mật thông tin trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Đó là lý do tại sao PKI (Public Key Infrastructure) hay hạ tầng khóa công khai đang trở thành nền tảng không thể thiếu trong các hệ thống bảo mật hiện đại. Vậy PKI là gì? Cơ chế hoạt động của nó ra sao và tại sao PKI lại giữ vai trò then chốt trong việc mã hóa dữ liệu, xác thực người dùng và bảo vệ các giao dịch trực tuyến? Cùng TopOnTech khám phá chi tiết trong bài viết dưới đây.

>>> Xem thêm các bài viết: 

PKI là gì?

PKI (Public Key Infrastructure), hay hạ tầng khóa công khai, là một hệ thống bao gồm công nghệ và quy trình bảo mật cho phép các bên giao tiếp an toàn với nhau trong môi trường số, thông qua chứng chỉ số và cặp khóa mã hóa bất đối xứng (gồm khóa công khai và khóa riêng tư). Đây là nền tảng giúp xác thực danh tính, mã hóa dữ liệu và bảo vệ thông tin khỏi truy cập trái phép.

Hệ thống PKI bao gồm các thành phần như phần cứng, phần mềm, chính sách, quy trình cùng với các tổ chức chứng thực số (Certificate Authority – CA), đóng vai trò xác minh danh tính và phát hành chứng chỉ. Hệ thống này thường được triển khai trong các giao tiếp qua Internet như giữa trình duyệt và máy chủ, hoặc giữa các hệ thống trong doanh nghiệp.

Về mặt kỹ thuật, PKI hoạt động dựa trên nguyên lý mật mã khóa công khai, cho phép người dùng chia sẻ khóa công khai rộng rãi trong khi vẫn giữ bí mật khóa riêng. Cơ chế này đảm bảo tính toàn vẹn, xác thực và bảo mật trong các hoạt động số như ký điện tử, truyền thông tin hay truy cập hệ thống.

>>> Xem thêm: 

PKI giúp các bên giao tiếp an toàn
Public Key Infrastructure là hệ thống bảo mật giúp giao tiếp an toàn trên không gian số (Nguồn: Internet)

Ưu điểm nổi bật của PKI

PKI (Public Key Infrastructure) mang lại nhiều lợi ích vượt trội trong việc bảo mật và quản lý thông tin điện tử:

  • Độ bảo mật cao: PKI sử dụng mã hóa khóa công khai – khóa riêng tư giúp bảo vệ dữ liệu khỏi truy cập trái phép và ngăn chặn rò rỉ thông tin.
  • Xác thực danh tính chính xác: Chứng chỉ số do tổ chức chứng thực (CA) cấp giúp xác minh danh tính của người dùng, máy chủ hoặc thiết bị một cách đáng tin cậy. 
  • Đảm bảo toàn vẹn dữ liệu: PKI giúp phát hiện và ngăn chặn các thay  đổi dữ liệu trái phép  trong quá trình truyền tải, đảm bảo nội dung không bị chỉnh sửa.
  • Tạo chữ ký số hợp pháp: Cho phép tạo chữ ký số có giá trị pháp lý, được sử dụng rộng rãi trong ký hợp đồng, văn bản và giao dịch điện tử.
  • Khả năng mở rộng linh hoạt: PKI có thể triển khai từ cá nhân, doanh nghiệp nhỏ đến hệ thống quy mô lớn hoặc chính phủ mà vẫn đảm bảo hiệu quả bảo mật.
  • Tự động hóa quản lý chứng chỉ: Hệ thống có thể tự động cấp phát, thu hồi và gia hạn chứng chỉ, giảm thiểu rủi ro và tối ưu công tác quản lý bảo mật.

>>> Xem thêm:

Các thành phần của PKI

Để hiểu rõ hơn về cách PKI hoạt động và duy trì tính bảo mật trong các giao dịch trực tuyến, chúng ta cần tìm hiểu về các thành phần cơ bản cấu thành hệ thống PKI.

Chứng thư số (Digital Certificate)

Chứng thư số là một tập tin điện tử chứa thông tin về danh tính người dùng hoặc tổ chức, được xác thực và ký bởi Cơ quan Chứng thực (CA) đáng tin cậy. Nó giống như một thẻ căn cước điện tử, giúp xác minh danh tính trực tuyến.

Một chứng thư số bao gồm: tên chủ sở hữu, khóa công khai, chữ ký của CA, thời gian hiệu lực và mục đích sử dụng. Nó có vai trò quan trọng trong PKI, dùng để xác thực danh tính, mã hóa dữ liệu để bảo vệ thông tin và kiểm soát quyền truy cập vào các dịch vụ trực tuyến.

Cơ quan cấp chứng thư (Certificate Authority – CA)

Cơ quan Chứng thực (CA) là tổ chức đảm nhận vai trò xác thực danh tính người dùng và cấp chứng thư số. CA đảm bảo tính an toàn và độ tin cậy của chứng thư số trong hệ thống PKI, là yếu tố then chốt giúp duy trì bảo mật cho các giao dịch trực tuyến.

Các nhiệm vụ chính của CA bao gồm:

  • Xác minh danh tính của người dùng hoặc tổ chức
  • Cấp, quản lý và thu hồi chứng thư số khi cần thiết
  • Lưu trữ danh sách các chứng thư đã cấp và kiểm tra tính hợp lệ
  • Đảm bảo tính toàn vẹn và bảo mật của hệ thống PKI

Để đảm bảo sự tin cậy, CA phải tuân thủ các quy định bảo mật nghiêm ngặt, bao gồm quy trình xác minh danh tính cẩn thận và bảo vệ các thông tin nhạy cảm như khóa riêng khỏi bị truy cập trái phép.

>>> Xem thêm:

Cặp khóa công khai và khóa bí mật (Public Key Pair)

Cặp khóa công khai và khóa bí mật là hai khóa mã hóa liên kết với nhau theo nguyên lý toán học. Khóa công khai có thể được chia sẻ rộng rãi, trong khi khóa bí mật cần được giữ kín. Cặp khóa này hoạt động theo cách sau:

  • Mã hóa: Thông tin được mã hóa bằng khóa công khai chỉ có thể được giải mã bởi khóa bí mật tương ứng.
  • Xác thực: Chữ ký số được tạo bằng khóa bí mật và có thể được xác minh thông qua khóa công khai.

Trong hệ thống PKI, cặp khóa công khai và khóa bí mật đóng vai trò quan trọng trong việc bảo mật và xác thực:

  • Mã hóa an toàn: Chỉ những người sở hữu khóa bí mật mới có thể giải mã thông tin đã được mã hóa, tạo ra sự bảo mật cho dữ liệu.
  • Xác thực danh tính: Chữ ký số do khóa bí mật tạo ra giúp xác nhận người gửi và đảm bảo rằng dữ liệu không bị thay đổi trong quá trình truyền tải.

Mã hóa và giải mã thông tin (Encryption and Decryption)

Mã hóa là quá trình biến đổi thông tin thành dạng không thể đọc được bằng cách sử dụng thuật toán mã hóa và khóa công khai. Giải mã  là quá trình chuyển đổi thông tin đã được mã hóa trở lại dạng gốc thông qua thuật toán giải mã và khóa bí mật.

Quá trình mã hóa và giải mã đóng vai trò then chốt trong hệ thống PKI bằng cách:

  • Bảo vệ dữ liệu khỏi truy cập trái phép: Thông tin được mã hóa bằng khóa công khai chỉ có thể giải mã bởi khóa bí mật tương ứng.
  • Đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu: Chữ ký số được tạo từ khóa bí mật đảm bảo thông tin không bị sửa đổi trong quá trình truyền tải hoặc lưu trữ.

Kho lưu trữ chứng chỉ (Certificate Repository – CR)

Kho lưu trữ chứng chỉ (Certificate Repository – CR) là một hệ thống hoặc cơ sở dữ liệu dùng để lưu trữ và quản lý các chứng chỉ số đã được cấp phát bởi Cơ quan Chứng thực (CA). Kho lưu trữ này giúp người dùng, tổ chức hoặc hệ thống có thể tra cứu và kiểm tra các chứng chỉ số, đảm bảo tính hợp lệ và xác thực của chúng.

Các chức năng chính của Kho lưu trữ chứng chỉ bao gồm:

  • Lưu trữ chứng chỉ số: Các chứng chỉ được CA cấp phát được lưu trữ tại kho này để đảm bảo dễ dàng truy cập và kiểm tra.
  • Cung cấp thông tin về chứng chỉ: Kho lưu trữ cung cấp thông tin chi tiết về các chứng chỉ, bao gồm ngày cấp, ngày hết hạn, và trạng thái chứng chỉ.
  • Hỗ trợ kiểm tra tính hợp lệ: Người dùng có thể kiểm tra xem chứng chỉ có còn hiệu lực hay không và có bị thu hồi không thông qua kho lưu trữ.

Kho lưu trữ là yếu tố quan trọng giúp tăng cường tính bảo mật và sự tin cậy trong việc sử dụng các chứng chỉ số trong các giao dịch trực tuyến.

>>> Xem thêm:

5 thành phần chính của hệ thống Public Key Infrastructure
Những thành phần cơ bản của hạ tầng khóa công khai PKI (Nguồn: TOT)

Cách hoạt động của PKI

PKI (Hạ tầng khóa công khai) hoạt động dựa trên cơ chế mã hóa bất đối xứng, sử dụng cặp khóa công khai và khóa bí mật để bảo mật, xác thực và toàn vẹn dữ liệu. Quy trình hoạt động của PKI bao gồm các bước chính:

  • Tạo cặp khóa: Người dùng tạo một cặp khóa gồm khóa công khai (public key) và khóa bí mật (private key). Khóa công khai có thể chia sẻ công khai, trong khi khóa bí mật phải được giữ kín.
  • Gửi yêu cầu chứng chỉ: Người dùng gửi yêu cầu cấp chứng chỉ số (Certificate Signing Request – CSR) tới Cơ quan Chứng thực (CA). Yêu cầu này bao gồm khóa công khai và thông tin danh tính của người dùng (tên, email, tổ chức,…)
  • Xác minh và cấp chứng chỉ: CA xác minh danh tính của người dùng thông qua các quy trình kiểm tra bảo mật. Nếu hợp lệ, CA sẽ phát hành chứng chỉ số, trong đó bao gồm: Thông tin định danh, khóa công khai và chữ ký số của CA.
  • Phân phối và lưu trữ chứng chỉ: Chứng chỉ số được gửi lại cho người dùng và có thể được phân phối cho bất kỳ ai cần xác thực danh tính của người dùng.
  • Xác thực danh tính: Khi cần xác thực, người dùng chỉ cần cung cấp chứng chỉ số. Bên nhận kiểm tra chữ ký số và xác minh rằng chứng chỉ được phát hành từ CA đáng tin cậy và chưa hết hạn.
  • Mã hóa và giải mã: Khi gửi thông tin bảo mật, người gửi sử dụng khóa công khai của bên nhận để mã hóa dữ liệu. Bên nhận sử dụng khóa bí mật tương ứng để giải mã thông tin.
  • Tạo và xác minh chữ ký số: Người gửi ký tài liệu hoặc thông điệp bằng khóa bí mật. Người nhận sử dụng khóa công khai của người gửi để xác minh chữ ký và kiểm tra tính toàn vẹn của dữ liệu.

>>> Xem thêm: 

Quy trình hoạt động của PKI
Quy trình hoạt động của Public Key Infrastructure (Nguồn: TOT)

Ứng dụng Public Key Infrastructure phổ biến

Public Key Infrastructure (PKI) có nhiều ứng dụng quan trọng trong bảo mật thông tin và giao dịch trực tuyến. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của PKI:

Giao dịch trực tuyến 

Giao dịch trực tuyến là quá trình trao đổi thông tin và tài sản giữa các bên qua mạng Internet. Trong các giao dịch này, bảo mật là yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn cho thông tin cá nhân và tài chính. PKI (Hạ tầng khóa công khai) đóng vai trò chủ chốt trong việc bảo vệ các giao dịch trực tuyến bằng cách sử dụng mã hóa và chứng chỉ số để xác thực danh tính, mã hóa dữ liệu và đảm bảo tính toàn vẹn của giao dịch. Điều này giúp ngăn ngừa gian lận và bảo vệ thông tin khỏi các mối đe dọa mạng.

Thương mại điện tử

Trong thương mại điện tử, PKI đóng vai trò quan trọng trong việc bảo mật giao dịch trực tuyến. Các ứng dụng chính của PKI bao gồm:

  • Xác thực người dùng và website: Sử dụng chứng chỉ số SSL/TLS để đảm bảo người dùng đang kết nối với website hợp lệ, không bị giả mạo.
  • Mã hóa thông tin: Bảo vệ dữ liệu giao dịch và thông tin nhạy cảm khỏi bị đánh cắp hoặc truy cập trái phép.
  • Chữ ký số: Đảm bảo tính toàn vẹn và xác thực các tài liệu điện tử như hợp đồng và hóa đơn.
  • Bảo mật thanh toán: Bảo vệ giao dịch tài chính trực tuyến và ngăn chặn gian lận.
  • Bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ: Đảm bảo an toàn cho các sản phẩm kỹ thuật số như phần mềm, sách điện tử và âm nhạc.

Chữ ký số và email bảo mật

Chữ ký số và email bảo mật là các công cụ quan trọng trong việc bảo vệ thông tin và giao tiếp trực tuyến:

  • Chữ ký số sử dụng PKI để xác thực danh tính của người gửi và đảm bảo tính toàn vẹn của email hoặc tài liệu. Khi một email được ký số, người nhận có thể kiểm tra chữ ký để xác nhận rằng email thực sự đến từ người gửi xác thực và nội dung của nó không bị sửa đổi.
  • Email bảo mật sử dụng mã hóa và chữ ký số để bảo vệ nội dung email khỏi việc bị đọc hoặc sửa đổi bởi các bên không mong muốn. Mã hóa đảm bảo rằng chỉ người nhận có khóa bí mật mới có thể giải mã và đọc email.

Xác thực người dùng và thiết bị

Xác thực người dùng và thiết bị trong PKI giúp đảm bảo rằng chỉ những người dùng hoặc thiết bị hợp lệ mới có thể truy cập vào hệ thống hoặc dịch vụ. PKI sử dụng chứng chỉ số và cặp khóa công khai/khóa bí mật để xác minh danh tính của người dùng hoặc thiết bị. Quá trình này giúp ngăn ngừa truy cập trái phép và bảo vệ dữ liệu khỏi các mối đe dọa, đảm bảo an toàn cho các giao dịch trực tuyến và các hệ thống thông tin.

>>> Xem thêm:

PKI dùng chứng chỉ số và cặp khóa bảo mật để xác minh danh tính người dùng
Hệ thống PKI đảm bảo chỉ người dùng hoặc thiết bị hợp lệ mới có quyền truy cập hệ thống (Nguồn: Internet)

IoT (Internet of Things)

PKI trong IoT (Internet of Things) giúp bảo mật và xác thực các thiết bị kết nối trong mạng IoT. Các thiết bị IoT, từ cảm biến đến máy móc, có thể được bảo vệ bằng chứng chỉ số và cặp khóa công khai/khóa bí mật để xác thực danh tính và đảm bảo rằng chỉ các thiết bị hợp lệ mới có thể giao tiếp với nhau. PKI giúp mã hóa dữ liệu truyền qua các thiết bị IoT, bảo vệ thông tin khỏi bị đánh cắp hoặc sửa đổi, đồng thời đảm bảo tính toàn vẹn của các giao dịch và liên lạc giữa các thiết bị.

Tóm lại, PKI (Hạ tầng khóa công khai) là giải pháp quan trọng giúp bảo vệ thông tin và giao dịch trực tuyến thông qua mã hóa và xác thực danh tính. Nó đảm bảo tính toàn vẹn, bảo mật dữ liệu và ngăn chặn các mối đe dọa mạng. PKI được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như thương mại điện tử, tài chính và IoT, tạo môi trường an toàn cho cả người dùng và doanh nghiệp.

TopOnTech là đơn vị tiên phong trong lĩnh vực chuyển đổi số toàn diện, cung cấp các giải pháp thiết kế website, phát triển ứng dụng, và xây dựng hệ thống quản trị tối ưu cho doanh nghiệp.

TopOnTech nổi bật với các gói dịch vụ linh hoạt, cá nhân hóa theo từng nhu cầu cụ thể, giúp doanh nghiệp dễ dàng tiếp cận công nghệ, tối ưu vận hành và nâng cao trải nghiệm khách hàng. Với định hướng “Công nghệ vì con người”, TopOnTech không chỉ mang lại hiệu quả kỹ thuật mà còn tạo kết nối cảm xúc giữa thương hiệu và người dùng.

Khách hàng quan tâm đến các giải pháp số của TopOnTech có thể tìm hiểu thêm tại trang Tin tức.

ĐẶT LỊCH TƯ VẤN VÀ NHẬN GÓI AUDIT WEBSITE MIỄN PHÍ NGAY HÔM NAY tại: https://topon.tech/en/contact/

Thông tin liên hệ TopOnTech: