TIỂU LUẬN học PHẦN NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN các thành phần trong hệ mã hóa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TIỂU LUẬN HỌC PHẦN NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Tên học phần: Cơ sở an ninh mạng + BTL Mã học phần: 7080703 Tên đề tài: hệ mã caesar Giáo viên: Nguyễn Tuấn Anh Sinh viên:Nguyễn Hữu Hưng 1921050313 Bùi Quang Huy 1921050292 Hà Nội 11/2021 Mục Lục I.Tổng quan mã hóa liệu TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Tổng quan 1.1 khái niệm hệ mã hóa 1.2 Mã hóa đối tượng mã hóa 1.3 Các thành phần hệ mã hóa? Phân loại hệ mã hóa II 1.Mã hóa giải mã hệ mã Ceasar 1.1 mã hóa 1.2 giải mã 1.3 kết luận 2.Độ an toàn hình thức cơng 2.1 Độ an tồn 2.2 Các hình thức cơng ưu nhược điểm 4.code demo I.Tổng quan mã hóa liệu tổng quan 1.1 khái niệm hệ mã hóa mã hóa liệu phương pháp bảo vệ thông tin, cách chuyển đổi thơng tin từ dạng đọc hiểu thông thường sang dạng thông tin hiểu theo thơng thường có người có quyền truy cập vào khóa giải mã TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat có mật đọc Việc làm giúp ta bảo vệ thơng tin tốt hơn, an tồn việc truyền liệu Thực chất việc mã hóa liệu khơng thể ngăn việc liệu bị đánh cắp, ngăn việc người khác đọc nội dung tập tin đó, bị biến sang thành dạng ký tự khác, hay nội dung khác x tin rõ x tin rõ Các ký hiệu Quy luật mã hóa E : y = E (x) Quy luật giải mã D: x = D (y) 1.2 Mã hóa đối tượng mã hóa Mã hóa thơng tin trình chuyển đối thơng tin từ dạng rõ đọc (dữ liệu gốc) sang dạng khơng thể trực tiếp đọc (dữ liệu mã hóa) ngược lại giải mã Trong mã hóa liệu gồm loại đối tượng liệu chính: - Bản rõ liệu (plaintext) - Bản mã hay mã hóa (ciphertext) Khóa phần thơng tin đặc biệt để kết hợp với thuật toán để thực mã hóa giải mã, khóa đối xứng khơng cơng khai bí mật 1.3 Các thành phần hệ mã hóa? Một hệ thống mã hóa gồm thành phần (P,C,D,K,E) thỏa mãn điều kiện:  P tập hợp hữu hạn ký tự rõ TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat  C tập hợp hữu hạn ký tự mã P→C  K tập hợp khóa hữu hạn  E phép lập mã hay giải thuật mã hóa hay k C→P  D phép giải mã hay giải thuật mã với k Với hàm lập mã giải mã phải thỏa mãn hệ thức dk(ek(x)) = x với x xem phần tử không gian P Phân loại hệ mã hóa 2.1.Hệ mã hóa bí mật (Mã hóa đối xứng) Là hệ mật dùng chung khố q trình mã hố liệu giải mã liệu Do khố phải giữ bí mật tuyệt đối Một số thuật toán tiếng mã hoá đối xứng là: DES, Triple DES(3DES), RC4, AES… Các khoá giống sử dụng cho việc mã hoá giải mã Thuật toán mã hoá sử dụng khoá đối xứng thường biết đến DES (Data Encryption Standard) Các thuật toán mã hoá đối xứng khác biết đến như: -Triple DES, DESX, GDES, RDES - 168 bit key TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat -RC2, RC4, RC5 - variable length up to 2048 bits -IDEA - basis of PGP - 128 bit key 2.1.Hệ mã hóa cơng khai (hệ mã hóa bất đối xứng Các hệ mật dùng khố để mã hố sau dùng khoá khác để giải mã, nghĩa khoá để mã hoá giải mã khác Các khoá tạo nên cặp chuyển đổi ngược khố suy từ khố Khố dùng để mã hố cơng khai khố dùng để giải mã phải giữ bí mật Do thuật tốn có loại khố: Khố để mã hố gọi khóa cơng khai- Public Key, khố để giải mã gọi khóa bí mật - Private Key Một số thuật toán mã hoá cơng khai tiếng: Diffle-Hellman, RSA,… - Các khố dùng cho mã hoá giải mã khác mẫu cặp đơi nhất(khố private/public) Khố private biết đến người gửi - Khoá public biết đến nhiều người sử dụng nhóm người đáng tin cậy xác thực - Thuật toán mã hoá sử dụng khoá bất đối xứng thường biết đến RSA (Rivest,Shamir and Adleman 1978) - Các khoá dùng cho mã hoá giải mã khác mẫu cặp đơi nhất(khố private/public) TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Khoá private biết đến người gửi - Khoá public biết đến nhiều người sử dụng nhóm người đáng tin cậy xác thực - Thuật toán mã hoá sử dụng khoá bất đối xứng thường biết đến RSA (Rivest,Shamir and Adleman 1978) II.Giới Thiệu Ceasar Một vấn đề quan trọng quân làm để truyền thông điệp đến nhiều cánh quân quân đội mà không bị đối phương nhịm ngó, lấy thơng tin qn quan trọng Và lịch sử chiến tranh với lịch sử q trình mã hố giải mã thông điệp Cho đến tận ngày nay, quân đội có phận quan trọng chịu trách nhiệm q trình mã hố giải mã thông điệp Ở Việt Nam, phận chịu trách nhiệm q trình mã hố giải mã phận Cơ yếu tồn tất đơn vị quân đội Tất nhiên viết lịch sử, người "Xêda" huyền thoại đế chế La Mã mà mật mã mang tên ông Như ta biết "Xê-da" nhà lãnh đạo quân tiếng lịch sử, mật mã Caesar ông đưa trình lãnh đạo quân đội chinh chiến Mật mã Caesar coi phương thức mã hố thơng điệp ghi nhận Mật mã Caesar đơn giản sử dụng 25 chìa khố mã (trong ví dụ tơi đưa thông điệp sử dụng Tiếng Anh mà Tiếng Anh có tất 26 ký tự) Mỗi chìa khoá mã số nguyên k đến 25, tương ứng với việc dịch chuyển k ký tự Tiếng Anh vượt dải ký tự (Z) quay lại từ đầu (ký tự A) Quy ước q trình mã hố hồn tồn sử dụng ký tự chữ hoa (không sử dụng ký tự thường thơng điệp) khơng sử dụng dấu cách Ví dụ: Thơng điệp: HELLO Chìa khố mã Thơng điệp mã hoá là: IFMMP Rõ ràng với việc gửi thơng điệp IFMMP khơng hiểu thơng điệp gì, có người biết chìa khố mã giải mã đọc thơng điệp HELLO TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 1.Mã hóa giải mã hệ mã ceasar Hình Mơ hình chung hệ thống mật mã khóa đối xứng 1.1 Mã hóa Đê ma hoa ta đanh sơ cac chữ cai từ tơ i N-1 Không gian khoa K = ZN Vơ i môi khoa K K ham ma hóa mơt ky tư có sơ thư tư la i đươc thưc hiên sau: - Phương pháp mã hóa dịch chuyển phương pháp lâu đời sử dụng để mã hóa - Thơng điệp mã hóa cách dịch chuyển xoay vịng ký tự k vị trí bảng chữ Trong trường hợp đặc biệt k = 3, gọi phương pháp mã hóa Caesar - Phương pháp mã hóa dịch chuyển phương pháp lâu đời sử dụng để mã hóa - Thơng điệp mã hóa cách dịch chuyển xoay vịng ký tự k vị trí bảng chữ Trong trường hợp đặc biệt k = 3, gọi phương pháp mã hóa Caesar - Phương pháp mã hóa dịch chuyển phương pháp lâu đời sử TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat dụng để mã hóa - Thơng điệp mã hóa cách dịch chuyển xoay vịng ký tự k vị trí bảng chữ Trong trường hợp đặc biệt k = 3, gọi phương pháp mã hóa Caesar - Phương pháp mã hóa dịch chuyển phương pháp lâu đời sử dụng để mã hóa - Thơng điệp mã hóa cách dịch chuyển xoay vịng ký tự k vị trí bảng chữ Trong trường hợp đặc biệt k = 3, gọi phương pháp mã hóa Caesar - Phương pháp mã hóa dịch chuyển phương pháp lâu đời sử dụng để mã hóa - Thơng điệp mã hóa cách dịch chuyển xoay vòng ký tự k vị trí bảng chữ Trong trường hợp đặc biệt k = 3, gọi phương pháp mã hóa Caesar - Phương pháp mã hóa dịch chuyển phương pháp lâu đời sử dụng để mã hóa - Thơng điệp mã hóa cách dịch chuyển xoay vòng ký tự k vị trí bảng chữ Trong trường hợp đặc biệt k = 3, gọi phương pháp mã hóa Caesar - Phương pháp mã hóa dịch chuyển phương pháp lâu đời sử dụng để mã hóa - Thơng điệp mã hóa cách dịch chuyển xoay vòng ký tự k vị trí bảng chữ Trong trường hợp đặc biệt k = 3, gọi phương pháp mã hóa Caesar - Phương pháp mã hóa dịch chuyển phương pháp lâu đời sử dụng để mã hóa - Thơng điệp mã hóa cách dịch chuyển xoay vịng ký tự k vị trí bảng chữ Trong trường hợp đặc biệt k = 3, gọi phương pháp mã hóa Caesar TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat - Phương pháp mã hóa dịch chuyển phương pháp lâu đời sử dụng để mã hóa - Thơng điệp mã hóa cách dịch chuyển xoay vòng ký tự k vị trí bảng chữ Trong trường hợp đặc biệt k = 3, gọi phương pháp mã hóa Caesar - Phương pháp mã hóa dị chchuy ển mộ nh ữngphương pháp lâu đờ tôinh xi cs d ụng để mã hóa - Thơng điệp code hóa lệnh cấmNS cách dịch chuy enxoay vịnNS NSừng ký NSự đik v ị tríin b ả ng ch ữ - Trọng trườ ng h op Đá c bi ệ t k = 3, đượ c g phương pháp mã hóa Caesar Ma hóa: EK(i) = (i + k) mod N Trong trường hơp k=3,được gọi phương pháp mã hóa Caesar Hình : Bang đanh sô cac chữ cai tiêng Anh Trên hình 2, hàng trình bày 26 ký tự tiếng Anh, đóng vai trị ký tự văn rõ Cịn hàng trình bày 26 ký tự tiếng Anh, chuyển vị (dịch vòng phải) ba vị trí, đóng vai trị ký tự văn mã Trong trường hợp này, khóa mã K = Cac phep tinh toan sô hoc đươc thưc hiêṇ vanh Z 26, sô khoa co thê sử dụng la 26 thưc tê chi co 25 khóa có ich Vi du: vơ i k=3 (trương hơp đa đươc hoang đê Caesar sử dụng), ky tư A đươc thay băng D, B đươc thay băng E, , W đươc thay băng Z, , X đươc thay băng A, Y đƣơc thay băng B, va Z đươc thay băng C TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình Phép chuyển vị (dịch vịng) ký tự mật mã Caesar Ví dụ, có văn rõ: HELLO CAESAR Trong trường hợp này, văn mã nhận là: KHOOR FDHVDU 1.2 Giải mã Quá trình giải mã ngược lại với trình mã hóa Đê giải mã ta đanh sơ cac chữ ca i từ tơ i N-1 Không gian khoa K = Zn Vơ i môi khoa K K ham ma hóa va giai ma mơt ky tư có sơ thư tư la i đươc thưc hiên sau: Giai ma: DK(i) = (i – k) mod N Ví dụ cho văn mã nhận đc là: : KHOOR FDHVDU Với k=3 Để giải bảng mã ta cần biến đổi mã thành số nguyên hình trừ giá trị k=3 biến đổi lại thành : văn rõ: HELLO CAESAR 1.3 kết luận Là phương pháp mã hóa đơn giản, thao tác xử lý mã hóa giải mã thực nhanh chóng Tuy nhiên, thực tế, phương pháp dễ dàng bị phá vỡ cách thử khả khóa k K (khơng gian khóa K có n phần tử để chọn lựa) Hệ CAESAR hệ mã hóa cũ khơng an tồn khơng gian khóa nhỏ, thám mã theo phương pháp vét cạn Khóa giải mã tính từ khóa mã hóa Do có 26 khóa nên ta thử khóa tìm khóa ( (kiêu tân cơng Brute force ) TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 2.Độ an tồn hình thức cơng 2.1 Độ an tồn Hệ mã Caesar khơng cịn tính bảo mật nữa, với máy tính điện tử ta khoảng 1- tiếng để phá mã, đưa hệ mật mã để giúp bạn nhìn rõ làm quen với khái niệm Mật mã học 2.2 hình thức cơng Hệ CAESAR hệ mã hóa cũ khơng an tồn khơng gian khóa nhỏ, thám mã theo phương pháp vét cạn Khóa giải mã tính từ khóa mã hóa Do có 26 khóa nên ta thử khóa tìm khóa ( (kiêu tân cơng Brute force ) ưu nhược điểm Ưu điểm: • Đây phương pháp đơn giản, thời gian mã hóa giải mã tương đối nhanh, úng dụng việc kết hợp tăng tinh bảo mật hệ mã hóa khác bước mã hóa Nhược điểm: • Phương pháp số lượng kỉ tự mã hỏa giới hạn (26 với bảng chuẩn tùy vào bảng mã sử dụng), theo số lượng khóa giới hạn, truy xét theo việc dị tìm tồn tìm khóa thám mã dễ dàng • Khóa phương pháp đối xứmg việc lộ khóa xảy mà khơng có mã hóa khóa khác bị giải mã dễ dàng, việc chuyển giao khóa khó khăn • Thống ngôn ngữ người gửi nhận (vi dụng bảng chữ cải Tiếng Anh Tiếng Việt) • Trong tiếng Anh nói chung số ngơn ngữ khác, có số kỉ tự sử dụng nhiều hẳn kí tự khác, theo nghiên cứu tần suất xuất kí tự dược thấy code demo TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat package KiTu26; import java.util.Scanner; public class Ceasar1 { private String P=""; private int k; private String C=""; public void Nhap(){ Scanner nhap = new Scanner(System.in); System.out.print("Nhập chuổi cần mã hóa: "); P = nhap.next(); System.out.print("Nhập khóa K: "); k = nhap.nextInt(); } public String MaHoa(){ P = P.toUpperCase();//Chuyển thành chữ in hoa for(int i = 0;i