Cụm mật khẩu và mật khẩu: entropy và bảo mật

Mỗi mật khẩu có một thuộc tính đo được gọi là entropy — số bit ngẫu nhiên chứa trong đó. Entropy càng cao thì càng nhiều tổ hợp kẻ tấn công phải thử. Mật khẩu 50 bit entropy có 2^50 (khoảng 1,1 triệu tỷ) khả năng. Với 1 tỷ lần thử mỗi giây, cần khoảng 13 ngày để thử hết. Ở 80 bit, kể cả 1.000 tỷ lần thử mỗi giây cũng mất 38.000 năm.

Điểm mấu chốt: entropy phụ thuộc cách mật khẩu được tạo, không phải vẻ ngoài. "Tr0ub4dor&3" trông phức tạp nhưng chỉ khoảng 28 bit vì theo khuôn mẫu dễ đoán (từ điển + thay thế phổ biến + ký hiệu). Trong khi "correct horse battery staple" — bốn từ ngẫu nhiên — cho khoảng 44 bit từ danh sách 2.048 từ hoặc 52 bit từ danh sách EFF 7.776 từ.

Phần lớn chính sách mật khẩu tập trung vào thành phần ký tự (hoa, thường, số, ký hiệu) thay vì entropy thật. Tạo cảm giác an toàn giả: "Summer2026!" thỏa mọi yêu cầu phức tạp nhưng gục trước tấn công từ điển trong vài giây.

Với mật khẩu thật ngẫu nhiên, entropy bằng log₂(C^L), trong đó C là kích thước bộ ký tự và L là độ dài. Mật khẩu 12 ký tự từ bộ 95 ký tự (ASCII in được) có log₂(95^12) ≈ 79 bit. Mật khẩu 16 ký tự cùng bộ đạt khoảng 105 bit.

Với cụm mật khẩu, entropy bằng log₂(W^N), trong đó W là kích thước danh sách từ và N là số từ. Dùng danh sách EFF lớn (7.776 từ): 4 từ cho log₂(7776^4) ≈ 51,7 bit; 5 từ ≈ 64,6 bit; 6 từ ≈ 77,5 bit; 7 từ ≈ 90,5 bit.

Cách tính giả định kẻ tấn công biết phương pháp. Nếu biết bạn dùng cụm Diceware 4 từ, chúng đối mặt 7.776^4 ≈ 3,7 triệu tỷ tổ hợp. Đây là thước đo bảo mật thận trọng, thực tế — giả định xấu nhất: kẻ tấn công biết phương pháp nhưng không biết từ cụ thể.

Cụm mật khẩu có lợi thế riêng: đánh đổi độ phức tạp từng ký tự lấy độ dài, đạt entropy cao mà vẫn dễ nhớ và dễ gõ. Cụm sáu từ như "monarch-fabric-eleven-radar-canopy-walrus" có khoảng 78 bit entropy — ngang mật khẩu ngẫu nhiên 12 ký tự — nhưng con người dễ nhớ và gõ đúng hơn nhiều.

Khả năng ghi nhớ không chỉ là tiện lợi mà còn là lợi thế bảo mật. Khi mật khẩu khó nhớ, người dùng ghi lại không an toàn, dùng lại nhiều nơi hoặc tạo khuôn mẫu dễ đoán. Cụm mật khẩu bạn thật sự nhớ được sẽ được dùng đúng, không dùng lại và ít phải đặt lại.

Cụm mật khẩu cũng khó bị nhìn trộm hơn. Người quan sát có thể nhớ chuỗi "k9$mP#2xLw", nhưng khó giữ trong đầu một chuỗi từ gõ nhanh như "correct horse battery staple".

Phương pháp Diceware do Arnold Reinhold phát triển năm 1995, dùng xúc xắc thật để chọn từ từ danh sách đánh số. Mỗi lần gieo thật ngẫu nhiên, không cần thuật toán. Năm 2016, EFF cập nhật danh sách chỉ gồm từ tiếng Anh phổ biến, dễ viết, giúp cụm mật khẩu thực tế hơn.

Mật khẩu ký tự ngẫu nhiên đạt entropy trên mỗi ký tự cao hơn cụm mật khẩu trên mỗi từ. Mật khẩu 16 ký tự ngẫu nhiên từ bộ ASCII in được cho khoảng 105 bit — cần 8 từ Diceware mới ngang, tức chuỗi dài hơn nhiều để gõ.

Với tài khoản do trình quản lý mật khẩu quản lý (không bao giờ gõ tay), mật khẩu ngẫu nhiên hoàn toàn vượt trội. Trình quản lý lo tạo, lưu và tự động điền, nên khả năng ghi nhớ không còn quan trọng. Bạn có thể dùng chuỗi 20, 30 hay 64 ký tự.

Mật khẩu ngẫu nhiên cũng gọn hơn, quan trọng với hệ thống giới hạn độ dài thấp. Một số hệ thống cũ chặn ở 16 hoặc thậm chí 8 ký tự. Trong môi trường đó, tối đa entropy trên mỗi ký tự là thiết yếu.

Nhược điểm chính: gần như không thể ghi nhớ. Nếu mất quyền truy cập trình quản lý, khôi phục phụ thuộc hoàn toàn vào chiến lược sao lưu. Vì vậy mật khẩu ngẫu nhiên không phù hợp cho mật khẩu chính hoặc thông tin phải nhập từ trí nhớ.

Dùng cụm mật khẩu cho: mật khẩu chính của trình quản lý (mật khẩu duy nhất phải nhớ); mật khẩu đăng nhập máy tính (gõ thường xuyên từ trí nhớ); PIN mở khóa điện thoại (dùng số ngẫu nhiên 6-8 chữ số hoặc cụm ngắn); mật khẩu mã hóa toàn ổ đĩa (nhập lúc khởi động, trước khi có trình quản lý); và mọi thông tin không thể dựa vào tự động điền.

Dùng mật khẩu ký tự ngẫu nhiên cho: mọi tài khoản lưu trong trình quản lý; khóa API và token; tài khoản dịch vụ; mật khẩu cơ sở dữ liệu; và mọi thông tin sẽ được dán hoặc tự động điền thay vì gõ từ trí nhớ.

Để bảo mật tối đa, kết hợp cả hai: cụm mật khẩu mạnh làm mật khẩu chính (bảo vệ quyền vào trình quản lý) và mật khẩu ngẫu nhiên riêng cho từng tài khoản (do trình quản lý tạo và quản lý). Cách phân lớp này cho bạn khả năng ghi nhớ khi cần và entropy tối đa ở mọi nơi khác.

Bắt đầu với tối thiểu 5 từ cho tài khoản cá nhân và 6-7 từ cho mục tiêu giá trị cao. Dùng danh sách EFF lớn hoặc tương đương có ít nhất 7.776 mục để mỗi từ đóng góp khoảng 12,9 bit entropy.

Có thể thêm một hai thay đổi: viết hoa một từ ngẫu nhiên, chèn chữ số giữa hai từ hoặc dùng dấu phân cách lạ. Ví dụ "monarch Fabric 11 radar-canopy-walrus" thêm vài bit mà không giảm đáng kể khả năng nhớ. Đừng sửa quá nhiều — sức mạnh đến từ số từ và tính ngẫu nhiên, không phải mẹo khéo léo.

Tuyệt đối không tự chọn từ. Con người thiên lệch mạnh về từ phổ biến, khái niệm liên quan và lựa chọn văn hóa. Luôn dùng xúc xắc hoặc trình tạo số ngẫu nhiên bằng mật mã. Nếu bạn nghĩ mình đang chọn từ ngẫu nhiên thì gần như chắc chắn là không — nhiều thập kỷ nghiên cứu xác nhận con người tạo ngẫu nhiên rất kém.

Cả cụm mật khẩu và mật khẩu ngẫu nhiên đều bảo mật tốt khi dùng đúng. Lựa chọn phụ thuộc ngữ cảnh: cụm mật khẩu cho trí nhớ con người, mật khẩu ngẫu nhiên cho máy quản lý. Lựa chọn tệ nhất là mật khẩu "thỏa hiệp" không hoàn toàn ngẫu nhiên cũng không phải cụm mật khẩu đúng — kiểu "Monkey123!" mà người dùng tự chọn vì thấy "đủ mạnh".

Dù dùng cách nào, yếu tố quan trọng nhất là tính duy nhất. Một cụm mật khẩu hoàn hảo dùng lại ở ba trang vẫn kém an toàn hơn ba mật khẩu tầm thường nhưng riêng biệt. Kết hợp trình quản lý mật khẩu và xác thực đa yếu tố, cả hai cách đều bảo vệ tài khoản trước phần lớn tấn công thực tế.