Nghiên cứu kỹ thuật ký cùng nhau trên cùng một văn bản và ứng dụng trong bài toán truy xuất nguồn gốc văn bằng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO UBND TỈNH THANH HÓA TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - - TRẦN VĂN BA NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT KÝ CÙNG NHAU TRÊN CÙNG MỘT VĂN BẢN VÀ ỨNG DỤNG TRONG BÀI TOÁN TRUY XUẤT NGUỒN GỐC VĂN BẰNG LUẬN VĂN THẠC SĨ MÁY TÍNH Chuy n ng nh ho học máy tính số Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trịnh Viết Cường THANH H A NĂ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn “Nghiên cứu kỹ thuật ký văn ứng dụng toán truy xuất nguồn gốc văn bằng” cơng trình nghiên cứu i n ôi d i n d n PGS.TS Trịnh Viết Cường Luận văn k ôn ùn lặp v i khóa luận, luận văn, luận án cơng trình nghiên cứu bố T an Hóa, án năm 2021 Người cam đoan Trần Văn Ba i LỜI CẢM ƠN Đề tài “Nghiên cứu kỹ thuật ký văn ứng dụng toán truy xuất nguồn gốc văn bằng” nội dung chọn để nghiên cứu làm luận văn ốt nghiệp au năm cao học chuyên ngành Khoa học máy tính eo ọc c ơn ìn ờn Đại học Hồng Đức Để hồn thành q trình nghiên cứu hoàn thiện luận văn này, lời xin chân thành cảm ơn âu ắc đến thầy giáo PGS.TS Trịnh Viết C ờng thuộc Khoa Công Nghệ thông tin Truyền thông - T ờn Đại học Hồn Đức, thầy c tiếp bảo ng d n tơi suốt q trình nghiên cứu để tơi hồn thiện luận văn Nhân dịp này, ôi cũn xin cảm ơn K oa Côn N Truyền ệ thông tin ôn , T ờn Đại học Hồn Đức, lãn đạo anh chị đan công tác k oa ạo điều kiện thời gian cho tơi suốt q trình nghiên cứu Cuối cùng, xin cảm ơn n ữn n ời thân, bạn bè b n ôi, động viên hồn thành khóa học luận văn Trân trọng cảm ơn! Tác giả Trần Văn Ba ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC HÌNH vi MỞ ĐẦU Lý chọn đề t i ục ti u nghi n cứu 3 Nội dung nghi n cứu Tổng qu n luận văn Chương GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BLOCKCHAIN VÀ CHỮ KÝ ĐIỆN TỬ Giới thiệu chung công nghệ Blockch in 1.1.1 Khối - Block Người dùng – Node mạng 1.1.3 Tạo Block Chữ ký điện tử 14 1.2.1 Hệ chữ ký RSA 15 1.2.2 Hệ chữ ký EC-Schnorr 16 Kết luận chương 19 Chương CHỮ KÝ CÙNG NHAU 20 Giới thiệu chữ ký nh u 20 Tình hình nghi n cứu n y củ hệ chữ ký nh u 22 ột số hệ chữ ký nh u qu n trọng n y 28 2.3.1 Hệ chữ ký Mihir Bellare Wei Dai 28 2.3.2 Hệ chữ ký Zhao 31 Kết luận chương 35 iii Chương ỨNG DỤNG TRUY XUẤT NGUỒN GỐC VĂN BẰNG 36 B i toán truy xuất nguồn gốc văn v ứng dụng truy xuất nguồn gốc văn 36 Hoạt động chi tiết thực thể củ ứng dụng 38 3.2.1 Quản trị viên vận hành hệ thống 38 Người dùng nhân viên chịu trách nhiệm uplo d văn 45 3.2.3 Tài khoản hiệu trưởng 52 Người dùng tra cứu văn 63 Kết luận chương 65 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT Các từ viết tắt ALGORAND Nghĩa tiếng Anh Algorithm Random Nghĩa tiếng Việt Giải thuật ngẫu nhiên BILLINEAR Ánh xạ song tuyến tính MAPS BLOCK Khối BLOCKCHAIN Chuỗi khối CLIENT Người dùng thông thường NODE EC Đường cong elliptic Elliptic Curve FULL NODE Người dùng hoạt động MINER NODE Người dùng đ o tiền ảo MULTIL Chữ ký SIGNATURE POS PROOF OF WORK Bằng chứng công việc POW PROOF OF STAKE Bằng chứng cổ phần RSA Riverst – Shamir – Adeline Viết tắt tên ba tác giả SHA Secure Hash Algorithm Giải thuật h m băm n to n v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Chuỗi khối 10 Hình 2.1 Giao dịch hệ thống Bitcoin 24 Hình 3.1 Cửa sổ đăng nhập 39 Hình 3.2 Cửa sổ quản trị viên 39 Hình 3.3 Cửa sổ chức vụ 40 Hình 3.4 Cửa sổ thêm chức vụ 40 Hình 3.5 Cửa sổ sửa chức vụ 41 Hình 3.6 Cửa sổ xóa chức vụ 41 Hình 3.7 Cửa sổ d nh sách người dùng 42 Hình 3.8 Cửa sổ thêm người dùng 42 Hình 3.9 Cửa sổ sử thơng tin người dùng 43 Hình 3.10 Cửa sổ xó người dùng 43 Hình D nh sách trường 44 Hình 3.12 Thêm trường 44 Hình 3.13 Sử thơng tin trường 45 Hình Xó thơng tin trường 45 Hình 3.15 Cửa sổ đăng nhập 46 Hình 3.16 Cửa sổ quản lý 46 Hình 3.17 Cửa sổ danh sách sinh viên 47 Hình 3.18 Cửa sổ thêm sinh viên 47 Hình 3.19 Sửa thơng tin sinh viên 48 Hình 3.20 Cửa sổ xóa sinh viên 48 Hình 3.21 Danh sách khoa 49 Hình 3.22 Cửa sổ thêm khoa 49 Hình 3.23 Cửa sổ sửa thơng tin khoa 50 Hình 3.24 Cửa sổ xóa khoa 50 Hình 3.25 Cửa sổ d nh sách văn 51 vi Hình 3.26 Cửa sổ thêm văn 51 Hình 3.27 Cửa sổ sử thơng tin văn 52 Hình 3.28 Cửa sổ xó văn 52 Hình 3.29 Cửa sổ đăng nhập 53 Hình 3.30 Cửa sổ hiệu trưởng 53 Hình 3.31 Cửa sổ tạo khóa 54 Hình 3.32 Cửa sổ đ tạo khóa 54 Hình 3.33 Cửa sổ tạo khóa thành công 55 Hình 3.34 Cửa sổ d nh sách văn chư ký 55 Hình 3.35 Cửa sổ chi tiết văn 56 Hình 3.36 Cửa sổ ký văn 56 Hình 3.37 Cửa sổ thơng báo ký thành cơng 57 Hình 3.38 Cửa sổ d nh sách văn đ ký 57 Hình 3.39 Cửa sổ chi tiết văn đ ký 58 Hình 3.40 Cửa sổ đăng nhập 58 Hình 3.41 Cửa sổ phịng đ o tạo 59 Hình 3.42 Cửa sổ tạo khóa 59 Hình 3.43 Cửa sổ thơng báo đ tạo khóa 60 Hình 3.44 Cửa sổ tạo khóa thành công 60 Hình 3.45 Cửa sổ danh sách bảng điểm chư ký 61 Hình 3.46 Cửa sổ chi tiết bảng điểm chư ký 61 Hình 3.47 Cửa sổ ký bảng điểm 62 Hình 3.48 Thơng báo ký thành cơng 62 Hình 3.49 Trang tra cứu thông tin văn 63 Hình 3.50 Thơng tin hiển thị sau tra cứu 63 Hình 3.51 Thơng báo khơng tìm thấy thông tin tra cứu 64 vii MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư đ ng diễn r nh nh chóng dự tr n tiến củ kho học - cơng nghệ trụ cột l cơng nghệ thơng tin vật lý sinh học m ng lại nhiều th y đổi sâu sắc sản xuất lẫn kinh tế - x hội trị Việc ứng dụng cơng nghệ thơng tin h y cơng nghệ số đến n y có b cấp độ l số hó (digitiz tion) ứng dụng số hó (digit liz tion) chuyển đổi số (digit l tr nsform tion) Ở cấp độ số hó t chuyển thơng tin liệu từ dạng tương tự ( n log) s ng dạng số việc lưu trữ tìm kiếm chi sẻ thực dễ d ng nhi n cách sử dụng liệu số chủ yếu dự theo ý tưởng n log Ở cấp độ c o l ứng dụng số hó (digit liz tion) dự v o cơng nghệ thơng tin v liệu đ số hó quy trình nghiệp vụ cải tiến đơn giản hó tự động hó phần; l m cho hoạt động trước trở n n đơn giản nh nh chóng hiệu Ở cấp độ c o chuyển đổi số l ứng dụng công nghệ số để th y đổi tạo phương thức điều h nh quy trình hoạt động văn hó khách h ng trải nghiệm Chuyển đổi số l m th y đổi cách thức mơ hình kinh nh hoạt động v chí l tạo r nhiều dịch vụ nh nghiệp kiểu chẳng hạn t xi công nghệ tiền kỹ thuật số ngân h ng số trợ lý ảo Đảng v Nh nước t qu n tâm v chủ trương chủ động th m gi Cuộc cách mạng công nghiệp đề r v thực nh nh chương trình chuyển đổi số quốc gi Blockch in l cơng nghệ với đặc tính bật phi tập trung hóa liệu xác thực v th y đổi không cần th nh phần trung gi n th m gi minh bạch v ho n to n ẩn d nh Blockch in đóng v i trị l cơng nghệ đột phá khơng thể thiếu chuyển đổi số Dự tr n blockch in chúng t th y đổi ho n to n cách thức quy trình gi o dịch t i hợp đồng xác minh truy xuất nguồn gốc… Trong thời gi n gần nạn l m văn chứng giả có chiều hướng gi tăng Rất dễ d ng tìm kiếm tr n mạng tin r o l m văn chứng chí l nhận tin nhắn rác ch o mời Điều n y phần nhu cầu tuyển dụng thăng tiến v nhờ phát triển củ công nghệ s o chép in ấn đại tinh vi B n cạnh thủ tục xác minh giấy tờ văn chứng phức tạp tốn thời gi n chi phí lại Điều n y ảnh hưởng ti u cực tới chất lượng tuyển dụng quy hoạch nhân qu n nh nghiệp đặc biệt nhân chủ chốt Với đặc tính đặc trưng ứng dụng công nghệ Blockch in chúng t ho n to n đẩy lui vấn nạn n y bảo đảm công kh i minh bạch dễ d ng xác minh… loại giấy tờ nói chung v văn nói ri ng Từ bảo đảm cơng x hội bảo đảm chất lượng nguồn nhân lực cho phát triển kinh tế x hội củ đất nước ặt khác chữ ký điện tử đóng v i trị vơ qu n trọng việc chứng nhận văn ột văn đư l n hệ thống sc n dạng file pdf nhi n l chư đủ tin tưởng mặt pháp lý Do cần người có trách nhiệm dùng chữ ký điện tử củ để ký xác nhận l n file pdf Nếu dùng hệ chữ ký thơng thường RSA DSS hay Schnorr có b o nhi u người có trách nhiệm ký l n file pdf củ văn hệ thống cần lưu nhi u chữ ký v kiểm tr đắn củ văn phải kiểm tr đắn củ chữ ký Điều n y dẫn đến l ng phí t i nguy n củ hệ thống lưu trữ v độ phức tạp tính toán Giải pháp n y đư r l dùng kỹ thuật chữ ký gộp ( ultiSign ture) với chữ ký gộp hệ thống cho phép gộp nhiều chữ ký tr n văn (ví dụ file pdf) th nh chữ ký v kiểm tr đắn củ chữ ký n y t cần kiểm tr đắn củ chữ ký gộp Điều n y giúp tiết kiệm cho hệ thống không gi n lưu trữ (một chữ ký th y nhiều chữ ký) v độ phức tạp tính tốn (kiểm tr đắn củ chữ ký th y kiểm tr nhiều chữ ký) T ôn in văn : Hình 3.35 Cửa sổ chi tiế văn Hình 3.36 Cửa sổ ký văn 56 Hình 3.37 Cửa sổ thơng báo ký thành cơng Hình 3.38 Cửa sổ dan 57 ác văn bằn ký Hình 3.39 Cửa sổ chi tiế văn bằn ký Tài khoản Trưởng phòng đào tạo Tương tự t i khoản Hiệu trưởng, tài khoản Trưởng phòng đ o tạo có quyền ký lên bảng điểm … củ sinh vi n trường Tài khoản tạo khóa, xem, kiểm tra thơng tin bảng điểm thơng tin liên quan xác h y chư v thực chức ký Đăn n ập : Hình 3.40 Cửa sổ đăn n ập 58 Giao diện : Hình 3.41 Cửa sổ p ịn đào ạo Hình 3.42 Cửa sổ tạo khóa 59 Hình 3.43 Cửa sổ ơn báo ạo khóa Hình 3.44 Cửa sổ tạo khóa thành cơng 60 Giao diện danh sách điểm chờ ký : Hình 3.45 Cửa sổ danh sách điểm c a ký Thông tin điểm : Hình 3.46 Cửa sổ chi tiết điểm c 61 a ký Giao diện ký điểm : Hình 3.47 Cửa sổ ký điểm Hình 3.48 Thơng báo ký thành công 62 3.2.4 Người dùng tra cứu văn Tài khoản tra cứu thơng tin (bao gồm văn bằng, bảng điểm, trình học tập …) cá nhân dựa số hiệu văn họ t n v trường đại học Hình 3.49 Trang tra cứu ơn in văn Hình 3.50 Thông tin hiển thị sau tra cứu 63 Hình 3.51 Thơng báo khơng tìm thấy thơng tin tra cứu 64 Kết luận chương Nội dung chương trình b y tốn truy xuất nguồn gốc văn bằng, lý vấn đề truy xuất nguồn gốc văn lại có tính thực tiễn Nội dung củ chương giới thiệu giải pháp kỹ thuật ứng dụng công nghệ Blockchain hệ chữ ký nh u để giải toán này, mô tả cụ thể chức ứng dụng chạy tr n môi trường Web với công cụ lập trình NET hệ quản trị SQL Server 65 KẾT LUẬN Luận văn trình b y h i nội dung chính, thứ cơng nghệ Blockchain cơng nghệ đ ng quan tâm gần với nhiều ứng dụng thực tế tiền điện tử, truy xuất nguồn gốc sản phẩm, hợp đồng thông minh, sở hữu quyền điện tử … Thứ hai hệ chữ ký điện tử nhau, hướng nghiên cứu với nhiều ứng dụng thực tế phủ điện tử, truy xuất nguồn gốc văn … Cụ thể cấu trúc luận văn chi l m b chương Chương luận văn trình b y công nghệ Blockchain số hệ chữ ký điện tử quan trọng n y hệ chữ ký RSA hay hệ chữ ký EC-Schnorr Chương luận văn trình b y chữ ký nhau, bao gồm định nghĩ tổng quát hệ chữ ký nhau, tình hình nghiên cứu chữ ký giới thiệu hai hệ chữ ký nh u xem quan trọng hiệu n y Chương l chương cuối luận văn trình b y tốn truy xuất nguồn gốc văn bằng, áp dụng công nghệ Blockchain chữ ký nh u để xây dựng ứng dụng giải toán Hướng phát triển luận mặt lý thuyết nghiên cứu xây dựng hệ chữ ký giải vấn đề mở trình bày chương Về mặt ứng dụng xây dựng phiên di động cho ứng dụng truy xuất nguồn gốc văn nhằm tạo điều kiện dễ d ng cho người dùng tra cứu 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh [1] H K Alper and J Burdges (2020), “Two-round trip schnorr multisignatures via delinearized witnesses” Cryptology ePrint Archive, Report 2020/1245 [2] A Bagherzandi, J H Cheon, and S Jarecki (2008), “Multisignatures secure under the discrete logarithm assumption and a generalized forking lemma” ACM Press, In P Ning, P F Syverson, and S Jha, editors, ACM CCS, pp.449–458 [3] Foteini Baldimtsi and Varun Madathil and Alessandra Scafuro and Linfeng Zhou (2020), “Anonymous Lottery in the Proof-of-Stake Setting” IEEE Computer Security Foundations Symposium [4] Rachid Bansarkhani and Johannes Buchmann (2014), “Toward Latticebased Aggregate Signatures” AfricaCrypt Conference [5] M Bellare and G Neven (2006), “Multi-signatures in the plain publickey model and a general forking lemma” ACM CCS, In A Juels, R N Wright, and S De Capitani di Vimercati, editors, pp.390–399 [6] M Bellare, C Namprempre and G Neven (2007), “Unrestricted Aggregate Signatures” ICALP, pp 411-422 [7] Fabrice Benhamouda and Craig Gentry and Sergey Gorbunov and Shai Halevi and Hugo Krawczyk and Chengyu Lin and Tal Rabin and Leonid Reyzin (2020), “Can a Blockchain Keep a Secret?” Cryptology ePrint Archive, Report 2020/464 [8] Eli Ben-Sasson, Alessandro Chiesa, Christina Garman, Matthew Green, Ian Miers, Eran Tromer and Madars Virza (2014), “Zerocash: Decentralized Anonymous Payments from Bitcoin” IEEE Symposium on Security and Privacy [9] A Boldyreva (2003), “Threshold signatures, multisignatures and blind signatures based on the gap-Diffie-Hellman-group signature scheme” PKC, In Y Desmedt, editor, 2567, LNCS, pp.31–46 Springer, Heidelberg 67 [10] D Boneh, M Drijvers, and G Neven (2018), “Compact multisignatures for smaller blockchains” ASIACRYPT, In T Peyrin and S Galbraith, editors, Part II, volume 11273 of LNCS, pages 435–464 Springer Heidelberg [11] Ji Chen and Silvio Micali (2019), “Algorand” Theoretical Computer Science (TCS), 777 [12] L Cheng, Q Wen, Z Jin, H Zhang, and L Zhou (2015), “Cryptanalysis and improvement of a certifcateless aggregate signature scheme” Information Sciences, 295, pp 337–346 [13] M Drijvers, K Edalatnejad, B Ford, E Kiltz, J Loss, G Neven, and I Stepanovs (2019), “On the security of two-round multi-signatures” IEEE Symposium on Security and Privacy, pp.1084–1101, IEEE Computer Society Press [14] Amos Fiat and Adi Shamir (1986) “How to prove yourself Pr ctic l solutions to identification and sign ture problems” CRYPTO, In Andrew M Odlyzko, editor [15] David Galindo and Flavio Garciab (2009), “A Schnorr-like lightweight identity-based signature scheme” In Bart Preneel, editor, Progress in Cryptology AFRICACRYPT [16] S Hohenberger, B Waters (2018), „Synchronized Aggregate Signatures from the RSA Assumption” EUROCRYPT, pp 197-229 [17] K Itakura and K Nakamura (1983), “A public-key cryptosystem suitable for digital multisignatures” NEC Research and Development [18] Dimitris Karakostas, Aggelos Kiayias, and Mario Larangeira (2020), „Account Management in Proof of Stake Ledgers” IACR Cryptol, ePrint Arch [19] A Kiayias, A Russel, B David, and R Oliynycov (2018), “Ouroburos: A provably secure proof-of-stake protocol” Eurocrypt 68 [20] P.Kumar, S.Kumari, V.Sharma, A.K.Sangaiah, J.Wei, and X Li (2017), “A certifcateless aggregate signature scheme for healthcare wireless sensor network”, Sustainable Computing [21] S Lu, R Ostrovsky, A Sahai, H Shacham, and B Waters (2006), “Sequential aggregate signatures and multisignatures without random oracles” EUROCRYPT, In S Vaudenay, editor, vol 4004 of LNCS, pp 465–485 Springer, Heidelberg [22] S Lu, R Ostrovsky, A Sahai, H Shacham, and B Waters (2006), “Sequential Aggregate Signatures and Multisignatures without Random Oracles” EUROCRYPT, LNCS 4004, Springer-Verlag [23] Xiuhua Lu, Wei Yin, Qiaoyan Wen, Zhenping Jin, Wenmin Li (2018), “A Lattice-Based Unordered Aggregate Signature Scheme Based on the Intersection Method” IEEE Access [24] A Lysyanskaya, S Micali, L Reyzin, and H Shacham (2004), “Sequential Aggregate Signatures from Trapdoor Permutations” EUROCRYPT, LNCS 3027, Springer-Verlag [25] C Ma, J Weng, Y Li, and R Deng (2010), “Efficient discrete logarithm based multi-signature scheme in the plain public key model” Designs, Codes and Cryptography, 54(2), pp.121–133 [26] S Micali, K Ohta, and L Reyzin (2001), “Accountable-Subgroup Multisignatures” ACMCCS, ACM Press [27] Ian Miers, Christina Garman, Matthew Green and Aviel D Rubin, Zerocoin (2013), “Anonymous Distributed E-Cash from Bitcoin” IEEE Symposium on Security and Privacy [28] J Nick, T Ruffing, Y Seurin, and P Wuille MuSig-DN (2020), “Schnorr multi-sign tures with verifi bly deterministic nonces” ACM CCS 20, In J Ligatti, X Ou, J Katz, and G Vigna, editors, pp 1717– 1731 ACM Press 69 [29] J Nick, T Ruffing, and Y Seurin MuSig2 (2020), “Simple two-round schnorr multi-signatures” Cryptology ePrint Archive, Report 2020/1261 [30] David Pointcheval and Jacques Stern (1996), “Security rguments for digital sign tures nd blind sign tures” Journal of Cryptology, 13(3), pp.361-396 [31] D Pointcheval and J Stern (1996), “Security Proofs for Sign ture Schemes” Eurocrypt „96 Conference, LNCS1070, Springer-Verlag, Berlin [32] E Syta, I Tamas, D Visher, D I Wolinsky, P Jovanovic, L Gasser, N Gailly, I Khoffi, and B Ford (2016), “ eeping uthorities “honest or bust” with decentr lized witness cosigning” IEEE Symposium on Security and Privacy, pp.526–545, IEEE Computer Society Press [33] L.Wu, Z.Xu, D.He and X.Wang (2018), “New certifcateless aggregate signature scheme for healthcare multimedia social network on cloud environment” Journal of Security and Communication Networks, vol.2018, ArticleID 2595273, pp 13 [34] Yunlei Zhao (2019), “Practical Aggregate Signature from General Elliptic Curves, and Applications to Blockchain” AsiaCCS Conference, Pp.529–538 Internet [35] M Bellare and W Dai (2021), Chain Reductions for Multi-Signatures, https://eprint.iacr.org/2021/404 [36] G Maxwell, A Poelstra, Y Seurin, and P Wuille (2018), “Simple schnorr multi-signatures with applications to bitcoin” Cryptology ePrint Archive, Report 2018/068, https://eprint.iacr.org/2018/068 70