Bài giảng An toàn dữ liệu - Tuần 2

An toàn dữ liệu Trương Thị Thu Hiền Bộ môn Các hệ thống thông tin – trường Đại học Công nghệ - ĐHQGHN Bài giảng Tuần 2 •Hệ mật mã khóa công khai •Hệ RSA •Chữ ký điện tử •Chữ ký RSA Hệ mật mã khóa bí mật •Người gửi và người nhận chọn một cách bí mật khoá K, sau đó dùng K mã hoá y = e K (x) và giải mã x = d K (y) trong đód K hoặc giống e K hoặc dễ dàng tính được từ e K .Việc để lộ K và e K sẽ làm hệ mã hóa mất tính an toàn. Alice Alice Encrypter Encrypter Decrypter Decrypter Bob Bob Oscar Oscar Key Source Key Source secure channel secure channel x x y y x x K K K K Hệ đối xứng – đặc điểm •E K (P)=C •D K (C)=P •D K (E K (P))=P –Chỉ dùng một khóa –Yêu cầu kênh bí mật để truyền khóa – Độ an toàn của hệ phụ thuộc vào độ an toàn của Khóa –Tốc độ mã hóa nhanh Hệ mật mã khóa công khai • Bob chọn một cặp khoá (K, K’) trong đóK’ được giữ bí mật còn K công khai. Alice dùng K mã hoá y = e K (x). Bob dùng K’ giải mã x = d K’ (y). Bất kỳ ai cũng có thể gửi thông tin mã hóa cho Bob bằng cách dùng khóa K của Bob. Chỉ mình Bob biết K’ nên mình Bob có thể đọc các thông tin người khác gửi cho mình. Alice Alice Encrypter Encrypter Decrypter Decrypter Bob Bob Oscar Oscar Key encrypt Key encrypt x x y y x x K K Key decrypt Key decrypt K’ K’ Hệ công khai – đặc điểm •E K (P)=C •D K’ (C)=P •D K’ (E K (P))=P (K# K’) • Dùng 2 khóa khác nhau cho mã hóa và giải mã • Bob có thể giao tiếp với nhiều người • Khóa bí mật chỉ một người biết, khóa công khai thì tất cả mọi người biết => không cần kênh bí mật để truyền khóa • Khóa công khai có thể tính dễ dàng nếu biết khóa bí mật (bài toán lớp P) •Biết khóa công khai và biết thuật toán mã hóa vẫn khó có thể tính được khóa bí mật (bài toán NP) RSA •RSA làhệ mật mã khóa công khai đặt theo tên của 3 nhà khoa học Ron Rivest, Adi Shamir và L. Adleman và được đưa ra năm 1976 •Hệ mật mã khóa công khai là bước đột phá trong ngành mật mã học. Nó được dùng để mã hóa thông điệp, trao đổi khóa, tạo chữ ký điện tử. •Hệ RSA được xây dựng trên trường hữu hạn các số nguyên. • Độ an toàn phụ thuộc vào độ khó của bài toán phân tích một số thành các thừa số nguyên tố RSA • Hàm phi Euler – ϕ(n) = | (0≤b<n) | g.c.d.(b,n) = 1) | –Nếu p là số nguyên tố thì ϕ(p) = ? – ϕ(m*n) = ϕ(m)* ϕ(n), if g.c.d.(m,n) = 1 •RSA sử dụng định lý nhỏ Fermat: –Nếu g.c.d.(a, m) = 1, then a ϕ(m) =1 mod m RSA •Giai đoạn sinh khóa –Chọn ngẫu nhiên các số nguyên tố lớn (khoảng 100 chữ số) p và q. – Tính n = p * q với p, q là các số nguyên tố –Chọn một số ngẫu nhiên d sao cho d < n, gcd(d, ϕ(n)) = 1 – Tính e sao cho e * d = 1 mod ϕ(n), 0 ≤ d ≤ n – Khóa công khai là K1={e,n} – Khóa bí mật là K2={d,p,q} – Độ dài khóa thường từ 512 đến 1024 bit. RSA • Mã hóa thông điệp M để nhận được bản mã C bằng cách tính: – C = M e mod n •Giải mã C để nhận được M bằng cách tính: – M = C d = M e.d = M 1+n*ϕ(n) = M mod n [...]... = 307 M = 26 , C = 26 3 = 1756 mod 517 = 515 p = 11, q= 47 M = 515307 = mod 517 = 26 RSA • Độ an toàn của hệ RSA phụ thuộc vào độ khó của việc phân tích một số lớn thành tích của 2 thừa số nguyên tố • Để giải mã cần biết d và n Có thể tính được d từ e và n? – Phân tích n thành p * q Khi đó dễ dàng tính được d Tuy nhiên, với kỹ thuật hiện đại ngày nay cần hàng triệu năm để phân tích một số có 20 0 chữ số... chọn p = 3, q = 11, n = 33, ϕ(n) = 20 Chọn khóa ký d = 7, khóa công khai e = 3 • Ký: x = 2 thì chữ ký là 27 mod 33 = 29 • Kiểm tra chữ ký: tính 29 3 mod 33 = 24 389 mod 33 = 2 Chữ ký RSA • Chữ ký có độ dài bằng hoặc lớn hơn bản gốc • Văn bản lớn thì chữ ký cũng rất lớn Vì vậy, để chữ ký gọn nhẹ, thay vì ký trên toàn bộ văn bản, người ta chỉ ký trên đại diện của văn bản Thực hiện thu gọn văn bản để có... được dùng trong hầu hết các ứng dụng liên quan đến bảo mật bởi tính đơn giản và an toàn Chữ ký điện tử • Sơ đồ chữ ký gồm 2 phần: ký và kiểm tra chữ ký • Việc ký được thực hiện trên từng bit của văn bản Cùng một người ký thì chữ ký trên các văn bản khác nhau là khác nhau • Một sơ đồ ký gồm (P,K,A,S,V) trong đó: – – – – – P là không gian bản rõ K: không gian khóa A: tập các chữ ký có thể S: thuật toán... trình: n=pq và ϕ(n)=(p-1)(q-1) RSA Số các chữ số trong Thời gian phân tích số được phân tích 50 4 giờ 75 104 giờ 100 74 năm 20 0 4.000.000 năm 300 5×1015 năm 500 4×1 025 năm RSA • Ứng dụng: – Được sử dụng hầu hết trong các công cụ mã hóa hỗ trợ bảo mật: thương mại điện tử (SSL), Email, Chứng thực điện tử, … – Tuy tốc độ mã hóa chậm nhưng đến nay, RSA vẫn là hệ mật thống trị hoàn toàn và được dùng trong... q – Tính ϕ(n) = (p-1)(q-1) – Chọn d ngẫu nhiên thỏa mãn 1< d < ϕ(n) và USCLN(d, ϕ(n)) = 1 – Sử dụng thuật toán Euclid mở rộng để tính e sao cho 1< e