Luận văn thạc sĩ tìm hiểu, nghiên cứu một số chữ ký đặc biệt dùng trong bỏ phiếu điện tử 04

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LẠI THỊ KIM CHINH TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU MỘT SỐ CHỮ KÝ ĐẶC BIỆT DÙNG TRONG BỎ PHIẾU ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2014 z ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LẠI THỊ KIM CHINH TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU MỘT SỐ CHỮ KÝ ĐẶC BIỆT DÙNG TRONG BỎ PHIẾU ĐIỆN TỬ Ngành: Công nghệ Thông tin Chuyên ngành: Hệ thống Thông tin Mã số : 60.48.01.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Trịnh Nhật Tiến Hà Nội - 2014 z LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tồn nội dung luận văn “Tìm hiểu, nghiên cứu số chữ ký đặc biệt dùng bỏ phiếu điện tử” tự sƣu tầm, tra cứu tìm hiểu theo tài liệu tham khảo làm theo hƣớng dẫn ngƣời hƣớng dẫn khoa học Nội dung luận văn chƣa đƣợc cơng bố hay xuất dƣới hình thức không đƣợc chép từ cơng trình nghiên cứu Các nguồn lấy từ tài liệu tham khảo đƣợc thích rõ ràng, quy định Nếu sai tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Hà nội, tháng 07 năm 2014 Ngƣời cam đoan Lại Thị Kim Chinh z LỜI MỞ ĐẦU Luận văn tiến hành trình bày hai loại chữ ký số: chữ ký mù chữ ký nhóm Sau dựa vào kết nghiên cứu để áp dụng giải số vấn đề an toàn, an ninh quy trình bỏ phiếu điện tử Các nội dung luận văn có cấu trúc nhƣ sau: Chương Một số khái niệm Trình bày số khái niệm số học, lý thuyết mật mã, chữ ký số Chương Một số loại chữ ký đặc biệt Trình bày chi tiết khái niệm, sơ đồ chữ ký số mù RSA, ví dụ minh họa khái niệm, sơ đồ chữ ký ba dạng chữ ký số nhóm, hiệu loại chữ ký, vấn đề mở chữ ký nhóm, nhận xét chữ ký nhóm Chương Ứng dụng số loại chữ ký đặc biệt bỏ phiếu từ xa Trình bày khái quát bỏ phiếu từ xa, quy trình bỏ phiếu từ xa, số vấn đề an tồn, an ninh quy trình bỏ phiếu từ xa, cách giải vấn đề nêu Chương Thử nghiệm chữ ký mù RSA Trình bày tốn lập trình để xây dựng hai chƣơng trình ký số mù RSA lên số lên văn ngắn.Hƣớng dẫn sử dụng hai chƣơng trình z BẢNG DIỄN GIẢI CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT CHỮ VIẾT TẮT DIỄN GIẢI BCNN Bội chung nhỏ UCNN Ƣớc chung nhỏ UCLN Ƣớc chung lớn RSA Ronald Rivest, Adi Shamir Leonard Adleman DSS Digital Signature Standard KB Ki lô byte MB Mê ga byte MD Message-Digest algorithm MD4, MD5 Message-Digest algorithm 4, Message-Digest algorithm 10 SHA Secure Hash Algorithm 11 CT1, CT2, CT3 Cử tri 1, Cử tri 2, Cử tri 12 KP1, KP2, KP3 Kiểm phiếu 1, Kiểm phiếu 2, Kiểm phiếu 13 ĐH Điều hành 14 ĐK Đăng ký 15 KT Kiểm tra 16 KP Kiểm phiếu 17 CMT Chứng minh thƣ 18 TPD Trusted Public Directory 19 XMTT Xác minh trung thực z DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ truyền tin mật 19 Hình 2.1 Giao thức 40 Hình 2.2 Giao thức 41 Hình 3.1 Quy trình bỏ phiế u điê ̣n tƣ̉ 50 Hình 3.2 Quy trình đăng ký bỏ phiếu 51 Hình 3.3 Quy trình bỏ phiếu 53 Hình 3.4 Quy trình kiểm phiếu 55 Hình 3.5 Ví dụ minh họa chứng minh khơng tiết lộ thơng tin 56 Hình 4.1 Hƣớng dẫn khởi động chƣơng trình ký mù RSA 64 Hình 4.2 Giao diện ký mù RSA số 64 Hình 4.3 Tạo khóa .65 Hình 4.4 Làm mù số cần ký 66 Hình 4.5 Ký mù lên số 67 Hình 4.6 Tách chữ ký xóa mù 67 Hình 4.7 Giao diện chức ký mù lên văn 68 Hình 4.8 Giao diện chức tạo khóa 68 Hình 4.9 Nội dung thơng điệp cần làm mù 69 Hình 4.10 Giao diện chức làm mù thơng điệp 70 Hình 4.11 Nội dung thông điệp mù .70 Hình 4.12 Giao diện chức ký lên văn mù 71 Hình 4.13 Thông điệp mù đƣợc ký 71 Hình 4.14 Giao diện chức tách chữ ký 72 Hình 4.15 Thơng điệp đƣợc tách chữ ký .72 Hình 4.16 Giao diện chức lấy lại rõ (xóa mù) 73 Hình 4.17 Thơng điệp đƣợc xóa mù .73 z DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Ví dụ sử dụng thuật tốn Euclide mở rộngđể tìm phần tử nghịch đảo 17 Bảng 1.2 Thời gian chạy lớp thuật toán khác nhauError! Bookmark not defined Bảng 3.1 Giao thức Cử tri chứng minh phiếu hợp lệ .57 Bảng 3.2 Chứng minh phiếu làm mù mã hóa hợp lệ 58 z MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI MỞ ĐẦU MỤC LỤC Chương MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 11 1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ SỞ 11 1.1.1 Một số khái niệm số học 11 1.1.1.1 Số nguyên tố 11 1.1.1.2 Nguyên tố 11 1.1.1.3 Đồng dƣ Mô-đun (Modulo) 11 1.1.1.4 Ƣớc số - Bội số 11 1.1.2 Một số khái niệm đại số 12 1.1.2.1.Cấu trúc nhóm 12 1.1.2.2 Nhóm hữu hạn .13 1.1.2.3 Nhóm chu kỳ (Cyclic ) 13 1.1.2.4 Nhóm (𝒁𝒏 ∗ , phép nhân mod n) 14 1.2 HỆ MÃ HÓA 18 1.2.1 Khái niệm mã hóa liệu 18 1.2.1.1 Hệ mã hóa 18 1.2.1.2 Mã hóa giải mã .19 1.2.2 Phân loại hệ mã hóa 19 1.2.2.1 Hệ mã hóa khóa đối xứng 20 1.2.2.2 Hệ mã hóa khóa cơng khai 21 1.2.3 Một số hệ mã hóa cụ thể 22 1.2.3.1 Hệ mã hóa RSA 22 1.2.3.2 Hệ mã hóa ElGamal 22 1.2.3.3 Mã hóa đồng cấu 24 1.3 KÝ SỐ 25 1.3.1 Khái niệm chữ ký số 25 1.3.2 Phân loại chữ ký số 26 1.3.2.1 Phân loại chữ ký theo đặc trƣng kiểm tra chữ ký 26 1.3.2.2 Phân loại chữ ký theo mức an toàn .26 1.3.2.3 Phân loại chữ ký theo ứng dụng đặc trƣng 26 z 1.3.3 So sánh chữ ký thông thƣờng chữ ký số 27 1.3.4 Tạo đại diện tài liệu hàm băm 28 1.3.4.1 Một số vấn đề với chữ ký số .28 1.3.4.2 Cách giải vấn đề 28 1.3.4.3 Tổng quan hàm băm .29 Chương MỘT SỐ LOẠI CHỮ KÝ ĐẶC BIỆT 31 2.1 CHỮ KÝ MÙ RSA 31 2.1.1 Khái niệm chữ ký mù 31 2.1.2 Sơ đồ chữ ký RSA 31 2.1.3 Sơ đồ chữ ký mù RSA 32 2.2 CHỮ KÝ NHÓM 34 2.2.1 Khái niệm chữ ký nhóm(Groups Signature) 34 2.2.2 Những đặc điểm chữ ký nhóm 34 2.2.2.1 Hiệu chữ kýnhóm 34 2.2.2.2 Việc đảm bảo an ninh chữ ký nhóm 35 2.2.3 Các sơ đồ chữ ký nhóm 35 2.2.3.1 Sơ đồ chữ ký nhóm thứ .35 2.2.3.2 Sơ đồ chữ ký nhóm thứ hai 38 2.2.3.3 Sơ đồ chữ ký nhóm thứ ba 44 Chương ỨNG DỤNG MỘT SỐ LOẠI CHỮ KÝ ĐẶC BIỆT TRONG HỆ THỐNG BỎ PHIẾU TỪ XA 47 3.1 VẤN ĐỀ BỎ PHIẾU TỪ XA 47 3.1.1 Khái niệm bỏ phiếu từ xa 47 3.1.2 Tổ chức bỏ phiếu từ xa 47 3.1.2.1 Chuẩn bị hệ thống bỏ phiếu 47 3.1.2.2 Quy trình bỏ phiếu từ xa 48 3.2 BÀI TỐN VỀ AN TỒN THƠNG TIN TRONG BỎ PHIẾU TỪ XA 49 3.2.1 Giai đoạn Đăng ký bỏ phiếu 49 3.2.2 Giai đoạn bỏ phiếu 49 3.2.3 Giại đoạn kiểm phiếu 49 3.3 PHƢƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT CÁC BÀI TỐN VỀ THƠNG TIN TRONG BỎ PHIẾU TỪ XA 50 3.3.1 Bài toán Giai đoạn đăng ký bỏ phiếu 50 3.3.2 Bài toán giai đoạn bỏ phiếu 52 3.3.3 Bài toán Giai đoạn Kiểm phiếu 54 z 10 3.3.4 Bài toán kiểm tra phiếu ngƣời XMTT 55 3.3.5 Kỹ thuật trộn phiếu (mixing the votes) 58 Chương THỬ NGHIỆM CHƢƠNG TRÌNH KÝ MÙ RSA 63 4.1 BÀI TỐN LẬP TRÌNH 63 4.2 CẤU HÌNH HỆ THỐNG 63 4.3 GIỚI THIỆU 63 4.4 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG 65 4.4.1 Chức ký mù lên số 65 4.4.2 Chức ký mù lên văn 68 KẾT LUẬN 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 z 61 Trong ví dụ ta có n1