I. Tình hình nghiên cứu và yêu cầu thực tiễn
Nhu cầu bảo mật thông tin trong lĩnh vực An ninh - Quốc phòng và Kinh tế - Xã hội ngày càng cao. Sự phát triển của công nghệ thông tin và truyền thông đã tạo ra nhiều thách thức cho việc bảo vệ thông tin. Các thuật toán mã hóa như DES, AES, RSA, và các hệ mật dựa trên đường cong Elliptic đã được phát triển để đáp ứng yêu cầu này. Tuy nhiên, việc nâng cao hiệu năng của các thuật toán mã hóa vẫn là một vấn đề cấp thiết. Các nghiên cứu hiện tại cho thấy rằng, mặc dù có nhiều giải pháp mã hóa, nhưng hiệu suất tính toán và độ an toàn vẫn cần được cải thiện. "Để nâng cao hiệu năng thuật toán mã hóa, cần phải nghiên cứu các phương pháp tối ưu hóa thời gian tính toán và bộ nhớ".
1.1. Các vấn đề tồn tại trong nghiên cứu
Mặc dù có nhiều nghiên cứu về thuật toán mã hóa, nhưng vẫn tồn tại nhiều vấn đề chưa được giải quyết. Các thuật toán hiện tại thường gặp khó khăn trong việc cân bằng giữa độ an toàn và hiệu năng. "Việc tăng độ dài khóa mã hóa thường dẫn đến thời gian mã hóa và giải mã tăng lên, gây khó khăn trong ứng dụng thực tiễn". Do đó, việc nghiên cứu các giải pháp nâng cao hiệu năng mà vẫn đảm bảo độ an toàn là rất cần thiết.
II. Nâng cao hiệu năng thuật toán mã hóa AES
Thuật toán mã hóa AES đã trở thành tiêu chuẩn trong bảo mật thông tin. Tuy nhiên, việc nâng cao hiệu năng của thuật toán này vẫn là một thách thức lớn. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc lựa chọn ma trận MDS mới có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của thuật toán. "Sự khuyếch tán trong tầng biến đổi tuyến tính của mã khối có cấu trúc SPN là yếu tố quan trọng trong việc nâng cao hiệu năng". Các mô hình kiến trúc cứng hóa cũng cần được xem xét để tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên phần cứng.
2.1. Giải pháp nâng cao độ an toàn của thuật toán AES
Để nâng cao độ an toàn của thuật toán AES, cần áp dụng các phương pháp như tăng cường độ dài khóa và cải thiện cấu trúc mã hóa. "Việc áp dụng các ma trận MDS mới có thể giúp tăng cường độ an toàn mà không làm giảm hiệu năng". Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, việc sử dụng các mô hình kiến trúc cứng hóa có thể giúp bảo vệ hệ thống khỏi các cuộc tấn công.
III. Nghiên cứu thuật toán mã hóa dựa trên đường cong Elliptic
Thuật toán mã hóa dựa trên đường cong Elliptic đã được chứng minh là có độ an toàn cao và hiệu năng tốt. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc áp dụng các phương pháp trao đổi khóa mã an toàn có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của hệ thống. "Bài toán logarit rời rạc trên đường cong elliptic là một trong những thách thức lớn trong việc phát triển các hệ mật mã an toàn". Việc nghiên cứu và phát triển các thuật toán nhân nhanh đa thức cũng là một hướng đi tiềm năng.
3.1. Phương pháp trao đổi khóa mã an toàn
Phương pháp trao đổi khóa mã an toàn dựa trên đường cong Elliptic đã cho thấy hiệu quả trong việc bảo vệ thông tin. "Các giao thức mật mã sử dụng ánh xạ song tuyến có thể giúp tăng cường độ an toàn và hiệu năng của hệ thống". Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, việc áp dụng các thuật toán nhân nhanh đa thức có thể giúp tối ưu hóa thời gian tính toán trong quá trình mã hóa và giải mã.
