Thuật toán Keccak (hay còn gọi là SHA-3) là một trong những thuật toán băm mã (hash function) an toàn và được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Nó là một thuật toán băm được phát triển bởi đại học Leuven, Bỉ, và được chọn làm tiêu chuẩn băm mã của Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST) vào năm 2015. Thuật toán Keccak có thể được sử dụng để bảo vệ các thông tin nhạy cảm như mật khẩu, thông tin tài chính và thông tin cá nhân trên mạng.

Thuật toán Keccak có độ dài băm mã linh hoạt, với các giá trị độ dài băm mã phổ biến là 224, 256, 384 và 512 bit. Nó được thiết kế để tránh được các tấn công bằng cách sử dụng một cấu trúc chuyển đổi phức tạp, giúp làm chậm tấn công từ độ phức tạp của thuật toán. Thuật toán này cũng có khả năng chống lại các tấn công cơ chế quy hoạch động (collision attacks), một dạng tấn công phổ biến đối với các thuật toán băm mã trước đó.

Thuật toán Keccak còn có thể được sử dụng để tạo chữ ký số (digital signature) và trao đổi khóa bí mật (key exchange). Khi được sử dụng để tạo chữ ký số, thuật toán Keccak sử dụng một cặp khóa đối xứng (public-private key pair) để mã hóa thông tin và tạo ra một chữ ký số dựa trên thông tin được mã hóa. Khi được sử dụng để trao đổi khóa bí mật, thuật toán Keccak sử dụng một khóa bí mật để mã hóa thông tin và tạo ra một khóa chia sẻ (shared key) dựa trên thông tin được mã hóa.

Trong quá trình sử dụng, Keccak sẽ tiếp nhận một đầu vào (input) có kích thước tùy ý và trả về một chuỗi đầu ra (output) có độ dài cố định. Thuật toán Keccak sử dụng một hàm băm mã trạng thái (state hashing function) để thực hiện quá trình băm mã. Hàm này sử dụng một mảng 5×5 gồm các từ (words) 64 bit để lưu trữ trạng thái của thuật toán. Quá trình băm mã sẽ tiếp tục cho đến khi đầu vào đã được xử lý hết và đầu ra được tạo ra.

Trong quá trình băm mã, đầu vào của Keccak được chuyển đổi thành một dạng nhị phân và được chia thành các khối có kích thước cố định trước khi được đưa vào hàm băm mã trạng thái. Hàm này sẽ thực hiện các phép biến đổi và truyền dẫn dữ liệu trong mảng 5×5 để tính toán trạng thái mới. Khi quá trình này kết thúc, trạng thái cuối cùng sẽ được chuyển đổi thành đầu ra của Keccak.

Để tăng tính bảo mật và khả năng chống lại các tấn công, thuật toán Keccak sử dụng nhiều vòng lặp để thực hiện quá trình băm mã. Số lượng vòng lặp phụ thuộc vào độ dài đầu ra của thuật toán, với các giá trị độ dài đầu ra khác nhau có số vòng lặp khác nhau.

Một ưu điểm của thuật toán Keccak là nó có khả năng thích ứng với các nền tảng phần cứng khác nhau, cho phép thuật toán chạy nhanh hơn trên các thiết bị có phần cứng mạnh hơn. Điều này cũng giúp cho thuật toán được sử dụng rộng rãi trên các nền tảng khác nhau, từ máy tính cá nhân đến thiết bị di động và các hệ thống nhúng.

Tuy nhiên, cũng như các thuật toán băm mã khác, Keccak vẫn có thể bị tấn công bởi các kỹ thuật như tấn công từ điển (dictionary attack) và tấn công bằng brute force. Do đó, để đảm bảo tính bảo mật của thông tin, cần sử dụng độ dài đầu ra đủ lớn và sử dụng các kỹ thuật bảo mật khác như mã hóa đối xứng và chữ ký số.

Tóm lại, thuật toán Keccak là một trong những thuật toán băm mã an toàn và hiệu quả nhất hiện nay. Với khả năng chống lại các tấn công collision attacks và khả năng thích ứng với các nền tảng phần cứng khác nhau, thuật toán này được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng bảo mật thông tin như mã hóa, chữ ký số và trao đổi khóa bí mật.