Báo cáo kĩ thuật truyền số liệu đề tài mã hóa dữ liệu one time pad

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Báo Cáo Kĩ Thuật Truyền Số Liệu Đề Tài : Mã Hóa Dữ Liệu One Time Pad GV hướng dẫn : ThS Mai Văn Hà Lớp HP : Kĩ thuật truyền số liệu 19N15 Nhóm thực : Team 13 Hồng Đình Điệp Lớp SH : 19TCLC_DT6 Trần Đức Bình Lớp SH : 19TCLC_DT5 Hồng Vũ Nam Tấn Lớp SH : 19TCLC_DT6 Đà Nẵng, 10/11/2021 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẦN 1: TỔNG QUAN GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI MÃ HÓA OTP 1.1 Giới thiệu OTP 1.2 Ứng dụng OTP 1.3 Ưu điểm OTP 1.4 Nhược điểm OTP .6 TỔ CHỨC 2.1 Tên đề tài 2.2 Phân công 2.3 Thời gian thực 2.4 Mục tiêu đề tài 2.5 Công cụ môi trường thực dự án .7 ĐẶT VẤN ĐỀ .8 PHẦN 2: THUẬT TỐN VÀ MƠ HÌNH .8 GIỚI THIỆU CÁCH HOẠT ĐỘNG MÔ HÌNH MÃ HĨA MƠ HÌNH GIẢI MÃ 10 MƠ HÌNH TRUYỀN 10 PHẦN 3: DEMO 10 SỐ LIỆU 10 1.1 Bộ mã .11 1.2 Mã hóa 11 1.3 Giải mã 11 THUẬT TỐN MÃ HĨA 12 THUẬT TOÁN GIẢI MÃ 141 PHẦN 4: KẾT LUẬN, NHẬN XÉT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 15 KẾT LUẬN 15 NHẬN XÉT 16 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 16 LỜI NÓI ĐẦU Trong giới đại 4.0 ngày ngành công nghệ thông tin đà phát triển vượt bậc với nhiều thành tựu lớn Việc áp dựng khoa học kĩ thuật công nghệ tiên tiến phần nâng cao cải thiện đời sống vật chất lẫn tinh thần người Máy tính điện thoại trở thành công cụ làm việc, học tập , giải trí có hiệu nơi mà người trao đổi, giao lưu trực tiếp khơng cần phải gặp mặt Và dần trở thành phần thiếu người Nhờ vào người thoải mái học tập lao động, thoải mái tìm kiếm nguồn tài liệu khổng lồ internet Tuy nhiên môi trường internet hay môi trường mạng môi trường mở, thông tin gửi lên internet nhận từ internet bị lộ đối tượng Từ người bắt đầu trọng tới việc bảo mật thơng tin lúc mã hóa đời Giống bạn gửi thư tình cho bạn bàn bên mà khơng muốn người khác đọc cô bạn đọc Vì để việc tỏ tinh diễn an tồn bí mật, thư mã hóa theo cách mà bạn bạn hiểu, người khác thấy đống kí tự loằng ngoằng, khó hiểu Mã hóa mang lại tính an tồn cao cho thơng tin, đặc biệt thời đại Internet ngày nay, mà thông tin phải qua nhiều trạm trung chuyển trước đến đích Nếu khơng có mã hóa, khả thơng tin bạn bị xem trộm trình truyền tải, lợi dụng để làm việc xấu Một kỹ thuật mã hóa biết đến mà nhóm bọn em trình bày One Time Pad ( OTP ), phương pháp mã hóa chứng minh bảo mật tuyệt đối khơng thể bị bẻ khóa Đặc biệt chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Mai Văn Hà tận tình giúp đỡ chúng em trình làm đề tài PHẦN :TỔNG QUAN 1.GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI MÃ HÓA OTP 1.1.Giới thiệu OTP -OTP viết tắt One Time Pad ,chuỗi khố in sổ bé xíu, để dễ cất dấu hay tiêu huỷ cần thiết Mỗi lần mã hoá dùng (hay nhiều) tờ sổ, tờ bị huỷ sau dùng, mà có tên one-time-pad 1.2.Ứng dụng OTP - OTP điệp viên CIA, KGB, MI6 dùng phổ biến hai chiến Lý thứ đơn giản: mã & giải mã cần dùng đến tính nhẩm (có thể dùng thêm bút chì giấy), lý thứ hai an tồn Tuy dùng lâu từ trước đến khoảng năm 1940, phương pháp chứng lý thuyết tính an tồn tuyệt đối Chứng minh đưa đồng thời độc lập Claude Shannon (nhà tốn học Mỹ, cha đẻ lý thuyết thơng tin) Vladimir Kotelnikov (viện sĩ khoa học Liên bang Nga, kỹ sư chế tạo rađa) 1.3.Ưu điểm OTP -OTP phương pháp mã hố tuyệt đối an tồn sử dụng cách, phương pháp tuyệt đối an toàn thời điểm Văn mã hố với OTP khơng cho biết thơng tin văn gốc, ngoại trừ độ dài Với văn mã hố cho trước, nghĩ chuỗi khố để giải mã văn muốn! Các phương pháp mã hoá sau DES (Data Encryption Standard), AES (Advanced Encryption Standard), PGP (Pretty Good Privacy), PKI (Public Key Infastructure) tiện dụng có nhiều ưu điểm khác, mặt lý thuyết không phá 1.4.Nhược điểm OTP -Nhưng sử dụng thực tế, có lý sau khiến OTP trở nên khơng an tồn:  Chuỗi khóa OTP khơng thực ngẫu nhiên (các nhân viên thư ký KGB tạo OTP cách gõ ngẫu nhiên lên máy đánh chữ, xu hướng gõ phím tay người có pattern định)  Việc cất giữ tiêu huỷ OTP có nhiều yếu tố rủi ro (đã có tình CIA giải mã nhờ sổ OTP bị đốt chưa cháy hết)  Mỗi trang OTP dùng lần (đã có lúc tình hình khẩn cấp, nhân viên KGB bất cẩn dùng trang OTP cho nhiều lần mã hoá, dẫn đến việc CIA giải khoảng 1% số thông điệp gửi KGB năm 1945 ~ 1950)  Điểm yếu OTP nằm q trình trao đổi khố (key exchange), lý hình thành phương pháp public key tiện dụng sau Đến bây giờ, phương tiện mã hố truyền thơng q đại, người ta tiếp tục dùng OTP cho kênh thông tin thuộc loại top secret (như đường dây hotline Washington DC Moscow, liên lạc với tàu ngầm) tính tuyệt đối an tồn chứng minh lý thuyết Có thể kiểm chứng dấu vết việc sử dụng OTP thực tế:  2.TỔ CHỨC 2.1.Tên đề tài Mã Hóa Dữ Liệu One Time Pad ( OTP ) 2.2.Phân công Bảng phân công nhiệm vụ Trần Đức Bình - Đặt vấn đề tìm hiểu thuật tốn - Code Demo Hồng Vũ Nam Tấn - Làm báo cáo - Tìm hiểu cách hoạt động mơ hình mã hóa, giải mã - Code Demo - Làm báo cáo Hồng Đình Điệp - Code Demo - Làm Slide - Nhận xét ,kiểm tra sửa lỗi demo 2.3.Thời gian thực Tổng thời gian thực : 14 ngày Thời gian bắt đầu : 25/10/2021 Thời gian kết thúc : 7/11/2021 2.4.Mục tiêu đề tài - Nắm rõ kỹ thuật mã hóa One Time Pad ( OTP ) - Sản phẩm demo kĩ thuật One Time Pad 2.5.Công cụ môi trường thực dự án - Công cụ làm việc viên nhôm : Laptop cá nhân - Phần mềm công cụ thực dự án : DevC, VS Code, Google Driver 3.ĐẶT VẤN ĐỀ Tại cần mã hóa ● -Mã hóa phương pháp hỗ trợ tốt việc chống lại cập bất hợp pháp tới liệu truyền qua kênh truyền thơng ● -Mã hóa khiến cho nội dung thông tin truyền dạng mở đọc cố tình muốn lấy thơng tin PHẦN 2:THUẬT TỐN VÀ MƠ HÌNH GIỚI THIỆU ● One-Time-Pad đề xuất Joseph Mauborgne ● Xuất từ đầu kỉ 20 cịn có tên gọi khác Vernam Cipher, mệnh danh chén thánh ngành mã hóa liệu ● Năm 1882 Frank Miller người mô tả hệ thống đệm dùng one-time pad để bảo mật điện báo One Time Pad gì? - Là kỹ thuật mã hóa dạng cổ điển khơng thể bị bẻ khóa, yêu cầu sử dụng khóa chia sẻ trước có kích thước dài thơng điệp gửi -Để đạt mức độ bảo mật cao One Time Pad tất điều kiện sau phải thõa mãn: +Chìa khóa phải thực ngẫu nhiên +Khóa phải dài rõ +Chìa khóa khơng sử dụng lại toàn phần CÁCH HOẠT ĐỘNG … tưởng thực hiê †n triển khai theo bước sau: ● Chuyển liệu sang dạng số từ đến 26(ta gọi plaintext) ● Sinh ngẫu nhiên mảng liệu số với chiều dài chiều dài plaintext (ta gọi key) ● Tính tổng số plaintext với số vị trí tương ứng key sau mod 26 để liệu mã hóa (ta gọi cipher) ● Để lấy plaintext từ cipher, ta cần thực trừ cipher với key mod 26 MƠ HÌNH MÃ HĨA MƠ HÌNH GIẢI MÃ MƠ HÌNH TRUYỀN PHẦN 3.DEMO 1.SỐ LIỆU 1.1.Bộ mã 1.2.Mã hóa 1.3.Giải mã 2.THUẬT TỐN MÃ HĨA Ví dụ kết mã hóa Ta nhập vào chuỗi cần mã hóa :ABCD Chuỗi key:EFGH Chuỗi là:EGIK 3.THUẬT TỐN GIẢI MÃ Ví dụ kết giải mã Ta nhập vào chuỗi cần giải mã: HUNG Chuỗi key:FAST Chuỗi giải mã là:CUVN **Lưu ý nhập key: độ dài key phải = với độ dài chuỗi (khơng tính khoảng trắng) PHẦN 4.KẾT LUẬN, NHẬN XÉT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN KẾT LUẬN - Nắm rõ kỹ thuật mã hóa One Time Pad - Nắm bước làm việc nhóm - Nắm bắt trình thực dự án - Do thời gian kinh nghiệm có hạn thân nên sản phẩm demo dừng lại mã hóa bảng chữ NHẬN XÉT - Kĩ thuật mã hóa One Time Pad kĩ thuật phổ biến dễ sử dụng - Có tính bảo mật hồn hảo, an tồn tuyệt đối, khơng thể bẻ khóa - Tính ứng dụng thực tế khơng cao chiều dài khóa chiều dài tin, khoa sử dụng lần nên thay truyền khóa kênh an tồn truyền trực tiếp rõ mà khơng quan tâm đến vấn đề mã hóa HƯỚNG PHÁT TRIỂN - Cải thiện giao diện - Cải thiện thuật toán - Tối ưu mã nguồn