Mật mã khối cấu trúc mật mã khối feistel và các quá trình mã hóa, giải mã trong giải thuật mật mã khối feistel

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THÔNG I TIỂU LUẬN KẾT THÚC HỌC PHẦN AN NINH MẠNG THÔNG TIN Đề tài: “Mật mã khối: cấu trúc mật mã khối Feistel q trình mã hóa, giải mã giải thuật mật mã khối Feistel.” Bài tập tiểu luận môn ANM STT Họ tên Mã sinh viên Nhiệm vụ chung Q trình mã hóa giải mã hệ thống mật mã Feistel Nhiệm vụ riêng Tìm hiểu tài liệu, đóng góp chia sẻ ý kiến xây dựng tiểu luận Tổng quan mật mã Feistel Ưu nhược điểm mật mã thông dụng Tổng quan mật mã khối, q trình mã hóa, giải mã mật mã khối mật mã khối thông dụng Ghi Nhóm trưởng Phân chia cơng việc, tổng hợp làm, chỉnh sửa chịu trách nhiệm cuối cho tiểu luận Chỉ phương pháp cách giải vấn đề Viết lời mở đầu lý chọn đề tài cho tiểu luận Bài tập tiểu luận mơn ANM MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG .4 DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT LỜI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Mục đích phạm vi tiểu luận Phương pháp nghiên cứu giải vấn đề: .7 I TỔNG QUAN VỀ MẬT MÃ KHỐI Khái niệm mã khối Xây dựng hệ mã hoá khối Q trình mã hố giải mã chung mật mã khối 10 3.1 Mã hoá giải mã mã khối 10 3.2 Khái niệm vòng lặp mã khối 10 Các chế độ hoạt động mã khối .11 4.1 Chế độ bảng tra mã điện tử ( Electronic code book – ECB ) 12 4.2 Chế độ mã móc xích (Cipher Block Chaining -CBC) 13 4.3 Chế độ mật mã đếm (Counter mode –CTR ) 15 4.4 Chế độ mật mã phản hồi kết ( OFB – Output Feedback ) .16 4.5 Chế độ mã phản hồi k-bit (k-bit Cipher Feedback Mode -CFB) 17 Các hệ mật mã khối thông dụng 19 II TỔNG QUAN VỀ MẬT MÃ KHỐI FEISTEL .20 Khái niệm mã khối Feistel 20 Ưu nhược điểm mã khối Feistel 21 Q trình mã hóa mơ hình mã Feistel 22 Q trình giải mã mơ hình mã Feistel 23 Các mật mã triển khai dựa cấu trúc mật mã Feistel .25 III KẾT LUẬN .26 TÀI LIỆU THAM KHẢO .27 Bài tập tiểu luận môn ANM DANH MỤC HÌNH Hình 1 Cách thức hoạt động mật mã khối Hình Ý tưởng xây dựng mã hóa khối Hình Q trình mã hóa giải mã chung mật mã khối 10 Hình Sơ đồ minh họa cấu trúc 16 vòng lặp với đầu vào có kích thước 64 bits 11 Hình Sơ đồ chế độ mật mã ECB 12 Hình Sơ đồ mã hóa giải mã ECB 13 Hình Sơ đồ chế độ mật mã CBC 14 Hình Sơ đồ q trình mã hóa giải mã CBC 14 Hình Sơ đồ chế độ CTR 15 Hình 10 Mơ hình OFB mã hóa khối 16 Hình 11 Q trình mã hóa giải mã OFB 17 Hình 12 Sơ đồ mật mã CFB .18 Hình 13 Quá trình mã hóa giải mã CFB 19 Hình Mơ hình mã khối Feistel 23 Hình 2 Q trình mã hóa giải mã mã Feistel 24 Hình Minh họa trình mã hóa giải mã theo Feistel .25 DANH MỤC BẢNG Bảng Ví dụ phép biển đổi thuận nghịch 21 Bài tập tiểu luận môn ANM DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt AES Advanced Encryption Standard Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến CBC Cipher Block Chaining Mã móc xích CFB Cipher Feedback Mã phản hồi CTR Counter Con đếm DES Data Encryption Standard Tiêu chuẩn mã hóa liệu ECB Electronic Code Book Bảng tra mã điện tử IV Initialization Vector Vector khởi đầu OFB Output Feedback Phản hồi kết TDES (3DES) Triple Data encryption Standard Tiêu chuẩn mã hóa liệu ba lần TEA Tiny Encryption Algorithm Thuật tốn mã hóa tí hon Bài tập tiểu luận môn ANM LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển công nghệ thông tin truyền thông, Interet phần thiếu việc điều hành lĩnh vực xã hội Việc số hoá liệu để phục vụ trao đổi trở nên hữu ích cần thiết Khi thông tin trao đổi tổ chức ngày nhiều việc bảo mật thơng tin vấn đề đặt cho nhiều ngành, nhiều lĩnh vực nhiều quốc gia Để đạt mục đích đó, nhà khoa học đưa hệ mã khoá giúp mã hoá giải mã sử dụng khoá mà người có quyền biết, đảm bảo giữ kín thơng tin với kẻ muốn xâm nhập Hiện giới có nhiều hệ mã khố Các hệ khoá chia theo nhiều cách khác Dựa tính chất khố, hệ mã hố chia làm hai loại: hệ mã hoá khoá đối xứng (hệ mã hoá khoá riêng) hệ mã hoá khoá bất đối xứng (hệ mã hố khố cơng khai) Dựa theo đặc trưng rõ, hệ mã hoá chia thành hai loại: mã hố khối mã hố dịng Mã hóa khối mã hố dịng phương thức sử dụng để chuyển đổi văn đơn giản thành văn mã hóa trực tiếp thuộc họ mật mã khóa đối xứng Sự khác biệt mật mã khối mật mã dòng mật mã khối mã hóa giải mã khối văn thời điểm Mặt khác, mã hóa dịng mã hóa giải mã văn cách lấy byte văn thời điểm Lý chọn đề tài: Trong phạm vi tiểu luận lần này, chúng em trình bày mã hố khối mật mã khối Feistel Dựa vào thiết kế mật mã Feistel, nhiều hệ mã khối đối xứng đại sinh Tiêu biểu mã DES, 3DES, TEA,… Đây tiền đề để xây dựng lên thuật toán như: hàm băm, mã hoá xác thực, mã xác thực thông báo Do tầm quan trọng mã hoá khối, chúng em chọn đề tài : “ Mã hoá khối mật mã Feistel ” để làm tiểu luận kết thúc môn học Bài tập tiểu luận mơn ANM Mục đích phạm vi tiểu luận Mục đích tiểu luận tìm hiểu cấu trúc tổng quan kỹ thuật mã hóa, giải mã mật mã khối tiêu chuẩn mật mã Feistel Phạm vi tiểu luận bao gồm chương: Chương 1: Giới thiệu tổng quan mật mã khối Chương giới thiệu khái niệm, cấu trúc mật mã khối Cùng với mà phương pháp mã hóa, giải mã chế độ mật mã khối Chương 2: Giới thiệu tổng quan mật mã Feistel Chương giới thiệu khái niệm, cấu trúc mật mã Feistel đưa phương pháp mã hóa, giải mã với khối mật mã triển khai theo tiêu chuẩn mật mã Feistel Phương pháp nghiên cứu giải vấn đề: - Phân tích nguồn tài liệu: thu thập thông tin, kiến thức từ tạp chí khoa học, báo cáo, giảng, tổng hợp lại - Tổng hợp tài liệu: • Bổ túc tài liệu, sau phân tích phát thiếu, sai lệch • Lựa chọn tài liệu, chọn thứ cần đủ để xây dựng luận • Sắp xếp tài liệu Bài tập tiểu luận môn ANM I TỔNG QUAN VỀ MẬT MÃ KHỐI Khái niệm mã khối Mã khối thuật tốn mã hóa đối xứng hoạt động khối thơng tin có độ dài xác định với chuyển đổi xác định.Ví dụ thuật tốn mã hố khối xử lý 128 bit đầu vào cho 128 bit đầu Trong kiểu mã hóa tham số quan trọng độ dài khối độ dài mã Khác với mã họ mã hoá dịng mã khối mã hố khối bit có độ dài cố định, mã hố dịng kết hợp kết hợp bit rõ với dòng bit giả ngẫu nhiên với phép XOR Điều kiện để mã khối an toàn: - Độ dài khối (n-bit) phải đủ lớn để chống lại phương phấn công thống kê, nhiên điều dẫn đến thời gian mã hóa tăng lên - Khơng gian khóa, tức độ dài khóa (k-bit ) phải đủ lớn để chống lại phương pháp công vét cạn Tuy nhiên, lưu ý khóa phải đủ ngắn để việc tạo khóa, phân phối khóa dễ dàng Hình 1 Cách thức hoạt động mật mã khối Xây dựng hệ mã hoá khối Về ý tưởng xây dựng hệ mã khố khối: Bài tập tiểu luận mơn ANM • Ban đầu có tay khố K, sử dụng hàm mở rộng khoá (key expansion) – thường hàm sinh số giả ngẫu nhiên Từ sinh n khố k k1,k2,…,kn • Sau sử dụng hàm trộn R(k,m) đưa vào giá trị k1,k2,…,kn • Thơng điệp m đưa vào hàm trộn lần với hàm trộn mang khố k1 Tiếp đầu hàm trộn mang khoá k1 đưa làm đầu vào khố k2 với thơng điệp m biến đổi • Tiếp tục với lịng lặp ta đầu hàm trộn mang mã kn Đó mã C Hình Ý tưởng xây dựng mã hóa khối Về nguyên lý xây dựng mật mã khối, có sở để mã khối có tính bảo mật cao, việc tạo tính hỗn loạn (confusion) tính khuếch tán (diffusion) • Tính hỗn loạn: Sự phụ thuộc mã rõ phải thực phức tạp để gây rắc rối, cảm giác hỗn loạn kẻ cơng có ý định phân tích tìm qui luật thuật toán để phá mã Quan hệ hàm số mã-tin phi tuyến (non-linear) • Tính khuếch tán: Làm khuếch tán mẫu văn mang đặc tính thống kê, tạo việc làm tăng độ dư thừa văn lẫn vào tồn văn Nhờ tạo khó khăn cho kẻ cơng việc dò phá mã sở thống kê mẫu lặp lại cao • Trong tính hỗn loạn thực phép thay (substitution) tính khuếch tán tạo phép chuyển đổi chỗ (tranposition) hay hốn vị Bài tập tiểu luận mơn ANM Q trình mã hố giải mã chung mật mã khối 3.1 Mã hoá giải mã mã khối Q trình mã hóa khối bao gồm thuật tốn: Mã hóa – (ký hiệu E) Giải mã – (ký hiệu D=E-1) Cả hai thuật toán tác động lên khối đầu vào n bít sử dụng khóa k bít khối đầu n bít Đối với mã khóa nào, giải mã hàm ngược lại mã hóa, ta có: DK = ( EK (M)) = M M khối thơng tin K khố Với khóa K, EK hốn vị (song ánh) khối thơng tin đầu vào Mỗi khóa xác định hốn vị tổng số 2n! khả Hình Quá trình mã hóa giải mã chung mật mã khối Độ dài khối tin (n) ,thường cố định 64 128 bít Một số thuật tốn có độ dài khối thay đổi không phổ biến Trong chế độ mã hóa khối, độ dài khối chưa đủ ta thường phải thêm số bit cho văn (padding) để văn chứa số nguyên lần khối Mỗi chế độ mã hóa có đặc tính khác việc lan truyền lỗi (lỗi mã hóa khối ảnh hưởng tới khối khác), khả truy xuất ngẫu nhiên khả chống lại kiểu công khác Thông thường độ dài khóa K là: 40, 56, 64, 80, 128, 192 256 bit 3.2 Khái niệm vòng lặp mã khối Trong mã phổ biến nay, hệ mã khối thường thiết kế theo cấu trúc nhiều vòng lặp với vòng lặp lại ta thực hàm f sở với tham số khác Theo đó, đầu vịng lặp trước đầu vào vòng lặp khóa phát sinh từ khóa đầy đủ dựa thuật tốn lập lịch khóa (key scheduler), hay gọi thuật tốn sinh khóa 10 Bài tập tiểu luận mơn ANM Hình Sơ đồ mã hóa giải mã ECB 4.1.3 Nhận xét: • Thiết kế phần cứng đơn giản Vấn đề cần quan tâm thiết kế logic cho thuật tốn mã hóa • Lỗi bit khơng bị lan truyền • Có thể thực mã hóa/giải mã song song (parallel) nhiều khối liệu lúc • Khả bảo mật 4.2 Chế độ mã móc xích (Cipher Block Chaining -CBC) 4.2.1 Sơ đồ mã móc xích CBC Trong chế độ này, khối tin trước mã hóa XOR với khối mã sinh trước 13 Bài tập tiểu luận mơn ANM Như khối mã phụ thuộc chặt vào theo kiểu “móc xích” Cũng qua thấy chế độ CBC tạo khối mã khác khối tin đầu vào giống ta che giấu mẫu tin-mã phổ biến khỏi theo dõi kẻ công, chặn đứng khả phá hoại cơng lặp lại biên tập nói Tại bước đầu tiên, chưa có khối mã sinh từ bước trước, khối tin XOR với vecto khỏi đầu, chọn ngẫu nhiên, ký hiệu IV (initial vector) Hình Sơ đồ chế độ mật mã CBC 4.2.2 Q trình mã hố giải mã CBC Hình Sơ đồ trình mã hóa giải mã CBC Mã hố: Cj = Ek(Pj XOR Cj-1, K ) 14 Bài tập tiểu luận môn ANM Giải mã: Pj = Cj-1 XOR Dk(Cj, K) với j=1,2,3,…,n-1 Cả hai phía mã hóa giải mã dùng chung vector IV để sử dụng khối liệu đầu Chú ý với khối đầu tiên: C0=Ek(IV XOR Pj) P0=IV XOR Dk(C1) 4.2.3 Nhận xét • CBC có tính bảo mật cao ECB • Chỉ thực giải mã song song nhiều khối liệu khơng thể mã hố song song • Thiết kế phần cứng phức tạp ECB • Lỗi bit bị lan truyền 4.3 Chế độ mật mã đếm CTR (Counter mode ) CTR chế độ mã hóa sử dụng tập khối ngõ vào, gọi counter, để sinh tập giá trị ngõ thơng qua thuật tốn mã hóa Sau đó, giá trị ngõ XOR với rõ để tạo mã trình mã hóa, XOR với mã để tạo mã trình giải mã Hình Sơ đồ chế độ CTR CTR thực phương pháp mã hóa thuộc loại mật mã dịng, nhiên sinh khóa ngẫu nhiên có dùng đến mã khối để sinh số Kích thước đơn vị mã hóa kích thước mã khối (ví dụ dùng mã DES đơn vị mã hóa 64 bit) Nhận xét: • Thuật tốn mã hóa không áp dụng trực tiếp plaintext mà dùng để biển đổi khối liệu sinh từ đếm (counter) • Q trình mã hóa/giải mã khối liệu độc lập 15 Bài tập tiểu luận mơn ANM • Khả bảo mật cao ECB Tuy q trình mã hóa/giải mã khối liệu độc lập plaintext ảnh xạ đến nhiều ciphertext tùy vào giá trị đếm lần mã hóa • Có thể mã hóa/giải mã song song nhiều khối liệu • Phần cứng cần thiết kế thêm đếm counter giải thuật tạo giá trị counter không lặp lại 4.4 Chế độ mật mã phản hồi kết OFB ( Output Feedback ) 4.4.1 Mơ hình chế độ OFB Nếu mơ hình CTR mật mã dịng đơn vị mã hóa có kích thước cố định b bit, với b kích thước khối Để mã hóa với đơn vị mã hóa có kích thước bất kỳ, mơ hình OFB đề xuất Mơ hình có hai điểm khác so với mơ hình CTR: • Chỉ dùng s bít khóa sinh sinh khóa, với s kích thước đơn vị mã hóa dùng phép XOR • Để tăng thêm tính ngẫu nhiên sinh khóa, s bít khóa ghép vào vector khởi tạo IV cho lần mã hóa Phép ghép thực cách đẩy trái IV s bít đưa s bít khóa vào s bít thấp IV Hình 10 Mơ hình OFB mã hóa khối 4.4.2 Q trình mã hố giải mã OFB 16 Bài tập tiểu luận môn ANM Hình 11 Q trình mã hóa giải mã OFB Do có tính đối xứng nên việc mã hố giải mã hồn tồn giống nhau: Cj=Pj XOR Oj Pj= Cj XOR Oj Oj=Ek(Ij) Ij=Oj-1 I0= IV 4.4.3 Nhận xét • Khả bảo mật cao ECB Bản mã khối liệu rõ khác cho lần mã hóa phụ thuộc vào IV khối ngõ lần mã hóa trước • Lỗi bit khơng bị lan truyền • Thiết kế phần cứng đơn giản CFB • Khơng thể thực mã hóa/giải mã song song nhiều khối liệu lần mã hóa/giải mã sau phụ thuộc vào khối ngõ lần mã hóa/giải mã liền trước 4.5 Chế độ mã phản hồi CFB ( Cipher Feedback Mode ) 4.5.1 Sơ đồ chế độ mật mã CFB NHÓM 19 17 Bài tập tiểu luận mơn ANM CFB chế độ mã hóa mà mã lần mã hóa phản hồi (feedback) đến đầu vào lần mã hóa Nghĩa là, mã lần mã hóa sử dụng để tính tốn mã lần mã hóa Mơ hình CFB dùng s bit mã để ghép với IV Hình 12 Sơ đồ mật mã CFB Do giống mơ hình CBC, thấy nội dung mã Cj không phụ thuộc vào rõ Pj mà phụ thuộc vào tất rõ đứng trước IV Ngược lại, việc giải mã, rõ Pj không phụ thuộc vào mã Cj mà phụ thuộc vào mã Cj-1 đứng trước 4.5.2 Q trình mã hố giải mã CFB NHÓM 19 18 Bài tập tiểu luận mơn ANM Hình 13 Q trình mã hóa giải mã CFB 4.5.3 Nhận xét • • • • Khả bảo mật cao ECB Lỗi bit không bị lan truyền Thiết kế phần cứng đơn giản CFB Khơng thể thực mã hóa/giải mã song song nhiều khối liệu lần mã hóa/giải mã sau phụ thuộc vào khối ngõ lần mã hóa/giải mã liền trước Các hệ mật mã khối thơng dụng • Blowfish Blowfish thuật tốn mã hóa đối xứng (64 bit cipher) Bruce Schneier thiết kế năm 1993 Blowfish có độ dài khóa từ 32 đến 448 bit Người ta nghiên cứu phân tích kỹ thuộc tính Blowfish đánh giá thuật tốn mã hóa mạnh • RC2 NHĨM 19 19 Bài tập tiểu luận môn ANM RC2 mật mã khối đối xứng hoạt động 64 bit (8 byte) số lượng Nó sử dụng khóa có kích thước thay đổi, 128 bit (16 byte) khóa thường coi tốt Nó sử dụng tất chế độ mà DES sử dụng Thuật toán mở rộng tin nhắn lên tới byte RC2 mật mã khối mã hóa liệu khối 64 bit • AES Tiêu chuẩn mã hóa nâng cao, mật mã khối đối xứng với khối liệu 128 bit cách sử dụng khóa đối xứng 128, 192 256 AES mã hóa liệu khối 128 bit vịng 10, 12 14 tùy thuộc vào kích thước Tấn cơng vét cạn cơng hiệu biết đến chống lại thuật toán lý thuyết Mã hóa AES đánh giá nhanh chóng linh hoạt II TỔNG QUAN VỀ MẬT MÃ KHỐI FEISTEL Khái niệm mã khối Feistel Feistel đề nghị việc xây dựng loại mật mã khối, đồng thời sử dụng liên tiếp toán tử chuyển vị toán tử thay thế, để nhận độ an toàn cao so với loại mật mã ứng dụng riêng biệt toán tử Trên thực tế, cấu trúc Horst Feistel đề xuất dựa cấu trúc Shannon đề xuất vào năm 1945 Các điều kiện tạo mật mã Feistel: • Giả thiết mật mã khối biến đổi n bit văn rõ thành khối văn mã có độ dài → Số lượng khối khác 2n • Một phép biến đổi vậy, để đảm bảo khả giải mã phải phép biến đổi thuận nghịch Bảng: ví dụ phép biến đổi thuận nghịch NHÓM 19 20 Bài tập tiểu luận mơn ANM Bảng Ví dụ phép biển đổi thuận nghịch Feistel đề xuất tính gần “idea block cipher” cách sử dụng khái niệm “product cipher”, việc thực hai nhiều loại mã hoá đơn giản theo cách cho kết cuối sản phẩm mã hóa mạnh mã hoá thành phần Bản chất phương pháp phát triển mật mã khối với độ dài khóa k bit chiều dài khối n bit, cho phép tổng cộng 2k biến đổi có thể, thay (2n)! biến đổi có sẵn với “idea block cipher” Mật mã Feistel đề xuất cấu trúc thực xen kẽ thay hốn vị, đó: • Permutation (Hoán vị): Hoán vị thực cách thay đổi thứ tự phần tử rõ Khơng có phần tử bị thay phần tử khác, có thứ tự phần tử thay đổi • Substitution (Thay thế): Thay thực cách thay phần tử rõ tập hợp phần tử rõ phần tử mã tập hợp phần tử mã Số vòng: Số vòng sử dụng Mật mã Feistel phụ thuộc vào độ bảo mật mong muốn từ hệ thống Số lượng vòng nhiều cung cấp hệ thống an toàn Nhưng đồng thời, nhiều vịng có nghĩa q trình mã hóa giải mã chậm khơng hiệu Do đó, số vòng hệ thống phụ thuộc vào cân hiệu bảo mật Ưu nhược điểm mã khối Feistel Ưu điểm: ▪ Quá trình mã hóa giải mã trùng nhau, khác thứ tự khóa con, điều tiết kiệm tài nguyên thực thuật toán phần cứng ▪ Hàm F chọn với độ khó bất kỳ, khơng phải tìm hàm nghịch NHĨM 19 21 Bài tập tiểu luận môn ANM Nhược điểm: ▪ Vì vịng mã thực biến đổi khối liệu, nên cần số vịng mã hóa lớn để đảm bảo độ an toàn hệ mật, điều làm giảm đáng kể tốc độ mã ▪ Ngoài xây dựng sở mạng Feistel tồn lớp khóa tương đương, nên làm khơng gian khóa giảm Q trình mã hóa mơ hình mã Feistel Trong hệ mã Feistel, rõ biến đổi qua số vòng mã cuối cùng: K1 P K2 C1 Kn-1 K1 C2 … Cn Trong rõ P mã Ci chia thành nửa trái nửa phải: P = (L0, R0) Ci = (Li, Ri) với i = 1, 2, 3,…n Quy tắc biến đổi nửa trái phải qua vòng thực sau: Li = Ri-1 Ri = Li-1 ⊕F(Ri-1, Ki) Ki khóa cho vịng thứ i Khóa sinh từ khóa K ban đầu theo thuật tốn sinh khóa (Key Schedule): K → K1 → K2 → … → Kn F hàm mã hóa dùng chung cho tất vịng Hàm F đóng vai trị phép thay việc hốn đổi nửa trái phải có vai trị hốn vị Bản mã C tính từ kết xuất vịng cuối hốn vị: C = Cn = (Rn, Ln) = (REn, LEn) Sơ đồ tính tốn hệ mã Feistel thể hình hình bên dưới: NHĨM 19 22 Bài tập tiểu luận mơn ANM Hình Mơ hình mã khối Feistel Q trình giải mã mơ hình mã Feistel Q trình giải mã thực qua vịng theo thứ tự ngược lại lúc mã ban đầu có giá trị sau R0 = LEn L0 = REn Qua vòng, mã giải mã sau: Li = Ri-1 Ri = Li-1 ⊕F(Ri-1, Ki) Sau vòng cuối cùng, rõ thu P = (Rn, Ln) = (RDn, LDn) = (L0, R0) NHĨM 19 23 Bài tập tiểu luận mơn ANM Hình 2 Q trình mã hóa giải mã mã Feistel Tính xác hệ thống mật mã Feistel phụ thuộc vào việc lựa chọn thơng số tính thiết kế triển khai: ➢ Kích thước khối: Khối mật mã an tồn kích thước khối lớn hơn, kích thước khối lớn làm giảm tốc độ mã hóa giải mã Kích thước khối mật mã khối thường 64 bit.Tuy nhiên, mật mã khối ngày AES có kích thước khối 128 bit ➢ Kích thước khóa: Bảo mật mã khối tăng lên kích thước khóa ngày tăng Nhưng kích thước khóa lớn làm giảm tốc độ mã hóa giải mã Trước đó, khóa 64 bit coi đủ, tính bảo mật phát triển 64 bit khơng đủ khóa 128 bit sử dụng phổ biến ngày ➢ Số vòng: Số vòng làm tăng tính bảo mật mật mã khối Kích thước phổ biến 16 vịng ➢ Thuật tốn tạo khóa con: Chức tạo khóa phức tạo khó cho kẻ cơng muốn bẻ khóa ➢ Hàm F: tương tự thuật tốn tạo khóa con, hàm F phức tạp độ bảo mật mã cao NHÓM 19 24 Bài tập tiểu luận mơn ANM Minh họa q trình mã hóa giải mã theo Feistel Hình Minh họa q trình mã hóa giải mã theo Feistel Các mật mã triển khai dựa cấu trúc mật mã Feistel Rất nhiều thuật toán mật mã khối đối xứng, sử dụng ngày nay, dựa cấu trúc mật mã khối Feistel (Feistel block cipher), ví dụ như: DES, 3DES, Twofish, TEA, … DES, 3DES Twofish ba thuật tốn mã hóa phổ biến mà nên biết DES: triển khai Mật mã Feistel Nó sử dụng cấu trúc Feistel 16 vịng Kích thước khối 64 bit Mặc dù, độ dài khóa 64 bit, DES có độ dài khóa hiệu dụng 56 bit, số 64 bit khóa khơng sử dụng thuật tốn mã hóa (chỉ có chức bit kiểm tra) Sử dụng hoán vị trước mã hóa Triple DES (hay gọi 3DES TDES): phiên điều chỉnh DES, sử dụng thuật tốn để tạo mã hóa an tồn Sử dụng cấu trúc Feistel 48 vịng, kích thước khối 64 bit, độ dài khóa 168 bit với biến thể TDES khóa (3TDES), 112 bit với biến thể TDES khóa (2TDES) Hệ thống Triple DES an toàn đáng kể so với DES đơn lẻ, trình chậm nhiều so với mã hóa sử dụng DES đơn lẻ Twofish: mật mã khối khóa đối xứng đánh giá cao có sẵn phạm vi cơng cộng, với kích thước khối 128 bit độ dài khóa lên đến 256 bit Sử dụng cấu trúc Feistel 16 vòng Trong số thuộc tính tích cực việc sử dụng box thay (S-box) để làm xáo trộn mối quan hệ khóa mã, lịch khóa tương đối phức tạp NHĨM 19 25 Bài tập tiểu luận môn ANM III KẾT LUẬN Một vấn đề nghiên cứu đáng quan tâm vấn đề bảo mật an ninh mạng Do đó, nghiên cứu bảo mật, mật mã vô cần thiết; nhằm trau dồi cho sinh viên kiến thức mật mã bảo mật an ninh mạng Nghiên cứu tìm hiểu dưa tổng quan mật mã khối, mật mã khối Feistel giải pháp mã hóa, giải mã mật mã khối Feistel Bên cạnh đó, nhóm chế độ hoạt động mật mã khối với mật mã khối thơng dụng Qua thời gian nghiên cứu, nhóm em thấy vấn đề mật mã hóa quan trọng lĩnh vực an ninh mạng nhà mạng Việt Nam để chống lại kẻ cơng mạng ngồi nước Khả ứng dụng đề tài giúp cho người làm công tác trực tiếp liên quan đến vấn đề an ninh mạng có sở lý thuyết để phân tích loại mã hóa giải mã Từ giúp an ninh mạng ngày phát triển Do thời gian nghiên cứu, tìm hiểu có hạn hạn chế không tránh khỏi vấn đề dựa lý thuyết nên nghiên cứu nhóm chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Nhóm mong có ý kiến đánh giá, góp ý thầy đề nghiên cứu nhóm hồn thiện NHĨM 19 26 Bài tập tiểu luận mơn ANM TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] P Hall, "Cryptography and Network Security Principles and Practices, th Edition," 2005 [2] T M Văn, "An tồn bảo mật thơng tin," 2008 [3] T N K Văn, "Giáo trình an tồn bảo mật thông tin," 2012 [4] A Kak, "Lecture 3: Block Ciphers and the Data Encryption," 2021 [5] F Mirza, "Block Ciphers and Cryptanalysis," 1999 [6] N T, "Feistel Block Cipher," 2020 [7] Bruce Schneier, John Kelsey, "Unbalanced Feistel Networks and Block Cipher" NHÓM 19 27 ... ANM Minh họa q trình mã hóa giải mã theo Feistel Hình Minh họa trình mã hóa giải mã theo Feistel Các mật mã triển khai dựa cấu trúc mật mã Feistel Rất nhiều thuật toán mật mã khối đối xứng, sử... ANM Q trình mã hố giải mã chung mật mã khối 3.1 Mã hoá giải mã mã khối Q trình mã hóa khối bao gồm thuật tốn: Mã hóa – (ký hiệu E) Giải mã – (ký hiệu D=E-1) Cả hai thuật toán tác động lên khối. .. khái niệm, cấu trúc mật mã khối Cùng với mà phương pháp mã hóa, giải mã chế độ mật mã khối Chương 2: Giới thiệu tổng quan mật mã Feistel Chương giới thiệu khái niệm, cấu trúc mật mã Feistel đưa