Sơ đồ chu kỳ một lần

Sơ đồ chu kỳ một lần

Trường Đại Học Dân Lập Hải PhòngKhoa Công Nghệ Thông TinĐỀ TÀI: SƠ ĐỒ CHỮ KÝ MỘT LẦN GVHD:Trần Ngọc Thái SVTH:Trần Trung Hiếu Nguyễn Văn Tân Tài liệu Tham Khảo•How to construct optimal one-time signatures•Kemal Bicakci a,*, Gene Tsudik b, Brian Tung c•a Informatics Institute, Middle East Technical University, Ankara 06531, Turkey•b Computer Science Department, University of California, Irvine, CA 92612, USA•c USC Information Sciences Institute, 4676 Admiralty Way, Marina del Rey, CA 90292, USA•Received 25 March 2002; received in revised form 23 April 2003; accepted 24 April 2003•Responsible Editor: S.F. Wu Tóm Tắt•Chữ ký 1 lần OTS (one time signature ) cung cấp 1 sự thay thế cho chữ ký điện tử dựa trên mã hóa khóa công khai .•Sự bảo mật của OTS phụ thuôc vào độ mạnh của hàm 1 chiều OWF (one Way funtion) mà không phụ thuộc vào độ khó của các vấn đề toán học .•Phát triển 1 giải thuật tối ưu cho OTS•-------------------------------•Các từ khóa:•One-time signature; Digital signature; On-line/off-line digital signature; Hash function; Combinatorics Giới Thiệu•Mạng Internet và các mạng hiện đại khác ngày càng phát triển và có tính mở cao•Truyền thông qua mạng cũng có sự thay đổi về cấu trúc :từ việc chỉ chuyền các tệp text thì giờ đây là các tệp tin dữ liêu. Phức tạp .•Những sự tiến triển này làm cho sự bảo toàn dữ liệu và tính riêng tư ngày càng được quan tâm ,đặc biệt là tính bảo mật và tính hiệu quả .•Các phương thức chữ ký điện tử truyền thống dựa trên mã hóa công khai là không vững chắc ,có thể bị phá vỡ bởi khả năng của máy tính .•OTS cung cấp 1 phương pháp có thẻ thay thế chữ ký sử dụng khóa công khai .Không giống như chữ ký dựa trên mã hóa khóa công khai ,OTS chỉ dựa trên •“ hàm 1 chiều”(OWFs) .Do vậy nó không đòi hỏi việc tính toán số học phức tạp trong việc tạo chữ ký và xác minh .•Trên thực tế ,sự bảo mật của chữ ký điện tử truyền thống dựa trên 2 nhân tố :toán học và các “message digest funtions” là các hàm dùng để tạo ra các digest có kích thước cố định từ dữ liệ đầu vào bất kỳ .(Hàm này phải là 1 chiều và chịu đươc xung đột) .Sử dụng OTS cho phép ta loại trừ nhân tố đầu tiên Giới Thiệu•OTS đã được đề cập đến từ hơn 2 thập ký trước .Ban đầu được phát triển bởi Lamport ,sau đó là Merkle và Winternitz . Bleichenbacher chính thức khái niệm OTS sử dụng một đồ thị có hướng (DAGS)•TH đơn giản nhất :Người ký lấy 1 số ngẫu nhiên r ,phục vú cho việc tạo khóa 1 lần .•Người ký sau đó bí mật phân bổ 1 khóa h(r) .Với h(.) là 1 OWF .Khóa này đôi khi được xem như là 1 giá trị tin cậy và sau này được sử dụng để người xác minh xác nhận chữ ký .•Một chữ ký được xây dựng bằng cách cho biết khóa bí mật .Người xác nhận ,nhận được r’ (có thể giống hoặc khác r) .Tính h(r’) .Nếu h(r’)=h(r) thì chữ ký đó là hợp lệ .Trên thực tế cho phép việc ký với 1bit có thể đoán trước được .và cung cấp chứng thực gốc .Để ký 1 bit bất kỳ ,yêu cầu 2 số ngẫu nhiên {r0 ,r1} .Theo cách này cả h(r0)và h(r1) đã được phân bổ trước .Nhưng tối đa 1 trong 2 số đó được tiết lộ như là 1 phần của chữ ký .Cặp (r0,h(r0)) được coi như là 1 chữ ký của thông điếp “0”,trong khi (r1,h(r1)) là 1 chữ ký của thông điệp “1” .•Merkle mở rộng phương pháp này cho phép ký trên 1 thông điệp có độ dài bất kỳ .Việc này được bắt đầu bằng hàm chuyển thông điệp thành các digest có đọ dài cố định ,theo cách thông thường ở chữ ký mã hóa khóa công khai . Giới Thiệu•Tuy nhiên thay vì biến đổi cả khối này với 1 khóa bí mật ,mỗi bit có 1 chữ ký được liên kết và chữ ký của cả thông điệp được coi như là sự ghép nối của các OTS cho mỗi ”1” bit trên thông điệp cùng với 1 vài giá trị thêm vào để chắc chắn rằng thứ tự của các bit kia không tự nó thay đổi .•Cần nói rõ là giải thuật này yêu cầu các khóa công khai cho các OTS phải được phân phối trong 1 chế độ bảo mật .•Trong công thưc này ,các chữ ký sẽ dài hơn .Tuy nhiên độ dài bổ xung ,từng là mối quan tâm của hơn 2 thập kỷ trước bây giờ đã không còn đáng ngại với sự phát triển về tốc độ của mạng & Modem .•Trên thực tế chưa có 1 đánh giá nào về khả năng của OTS được thực hiện .Việc xây dựng OTS tối ưu là làm tăng kích thước của thông điệp(được ký) và làm giảm số lượng của các khối ngẫu nhiên được dùng để tạo OTS•Kết quả đó dẫn chúng ta đến đến 1 cách xây dựng OTS tối ưu ,mà hiệu quả tương ứng với số lượng nhỏ nhất của các thao tác trong OWF được sử dụng trong cả việc tạo và xác minh chữ ký . Cấu trúc OTS của Mercle•Gán thông điệp đầu vào có kích thước là b.Đặt s=(└ logb ┘+ 1) và n=b+s .Người ký tạo 1 vectơ khóa bí mật có kích thước (b+2s) của 1 dãy số ngẫu nhiên .•R={R1,…,Rb,L1,0,L1,1,…,Ls,0,Ls,1}•Người ký sau đó áp dụng OWF cho mỗi phần tử của vector khóa bí mật và phân phát kết quả của vectơ kết quả khóa công khai tới người cần xác minh .•H(R)=<H(R1),…, H(Rb),H(L1,0),H(L1,1),…,H(Ls,0),H(Ls,1)>•Sau đó để ký 1 thông điệp m (có kích thước k bit) ,người ký đếm số lượng bit 1 trong m ,mã hóa số bit đó thành 1 xâu (s bit) và bổ xung chúng vào m .•Kết quả là 1 thông điệp m0 (kích thước n bit ) .Hiện tại chữ ký SIG(m) được xây dựng như dưới đây :• for(i=1;i<=b;i++)• if(m[i]==1)• Realease H(Ri);• for(i=b+1;i<=n;i++)• if(m[i]==1)• Realease H(Li,1)• else• Realease H(Li,0)• Cấu trúc OTS của Mercle•Ví dụ như nếu b=4,(như vậy m=7)•Và m=0101,sau đó m’=0101010•Và SIG(m)={R2,R4,L1,0,L2,1,L3,0 }•Người xác minh kiểm tra chữ ký bằng cách áp dụng H vào các thành phần của SIG(m) và kiểm tra chúng bằng vectơ khóa công khai H(R) .Để tính roán chi phí của giải thuật này ,người ký tạo ra (b+2s) số nguyên ngẫu nhiên và chạy bởi rất nhiều thao tác tính toán với OWF .Mỗi người xác minh thực hiện trung bình là (b/2+s)các thao tác với OWF•VD:với 1 thông điệp 160 bit,176 và 168 thao tác tương ứng để ký và xác minh .•Mặc dù nó có chi phí nhỏ và đơn giản ,Giải thuật trên về cơ bản là 1 cach xây dựng đăc biệt .Không có 1 luận chứng nào về sự tối ưu của nó được đưa ra .Hơn thế nữa nó còn không rõ ràng trong ngữ cảnh của 1 hệ thống OTS Tổng quát về chữ ký 1 lần•Tổng quát hơn, người gửi thông điệp,chuẩn bị 1 chữ kí bằng cách tạo ra một vectơ n phần tử số tự nhiên,R=(r1,r2…r n),sau đó người ta tính toán H(R)={H(r1),H(r2) H(rn)} trong đó H(.) là 1 OWF thích hợp •Nguời sau đó bí mật phân phối vectơ khóa tới tất cả người xác minh mong muốn •Quá trình tạo chữ kí là quá trình biến đổi thông điệp đầu vào trong 1 tập con SЄ R •S sau đó được gắn vào thông điệp đóng vai trò chữ kí của nó •Để xác minh S, mỗi nguời nhận thông điệp tính toán biến đổi tương tự từ thông điệp đầu vào,vào 1 tập con T của H(R), chữ kí được coi là hợp lệ nếu T=H(S).•Hàm biến đổi phải thỏa mãn điều kiện:•Với mỗi thông điệp D1, 1 nguời thám mã không thể tìm đuợc thông điệp D2 khác sao cho F(D2)ЄF(D1).•Mặt khác nếu người kí hợp lệ phân bố (D1,F(D1)),người thám mã có thể thay thế D1 bằng D2,giảm tập F(D1) thành F(D2) và thu được 1 cặp thông điệp (D2,F(D2))•Điều này dẫn chúng ta tới 1 câu hỏi : Tổng quát về chữ ký 1 lần Khi R chứa n số ngẫu nhiên có bao nhiêu thông điệp khác biệt có thể được kí hoặc nói cách khác kích thước tối đa của thông điệp là bao nhiêu.Với n=1 câu trả lời là 1 và chữ kí là 1 số ngẫu nhiên .Vói n=2 chữ kí có thể là r1,r2.Nếu chúng ta có thể thay đổi thông điẹp trên tập con chữ kí {r1,r2}sự lựa chọn đó có thể bị loại trừ.Nói chung,chúng ta có thể nhận thấy với mọi giá trị n,chúng ta có thể thu được 1 thông điệp hợp lệ bằng cách lấy ra từ tất cả các thông điệp con,chứa p<n các số ngẫu nhiên,rõ ràng hơn,không có tập con nào có thể là tập con của tập con khác,cho phép chúng ta có C(n,p)= n!/p!(n-p)! Thông điệp khác nhau. [...]... “message digest funtions” là các hàm dùng để tạo ra các digest có kích thước cố định từ dữ liệ đầu vào bất kỳ .(Hàm này phải là 1 chiều và chịu đươc xung đột) .Sử dụng OTS cho phép ta loại trừ nhân tố đầu tiên Trường Đại Học Dân Lập Hải Phịng Khoa Cơng Nghệ Thông Tin ĐỀ TÀI: SƠ ĐỒ CHỮ KÝ MỘT LẦN GVHD:Trần Ngọc Thái SVTH:Trần Trung Hiếu Nguyễn Văn Tân Giới Thiệu • Tuy nhiên thay vì biến đổi... signature; Hash function; Combinatorics Giới Thiệu • Mạng Internet và các mạng hiện đại khác ngày càng phát triển và có tính mở cao • Truyền thơng qua mạng cũng có sự thay đổi về cấu trúc :từ việc chỉ chuyền các tệp text thì giờ đây là các tệp tin dữ liêu. Phức tạp . • Những sự tiến triển này làm cho sự bảo toàn dữ liệu và tính riêng tư ngày càng được quan tâm ,đặc biệt là tính bảo mật và tính hiệu... Tóm Tắt • Chữ ký 1 lần OTS (one time signature ) cung cấp 1 sự thay thế cho chữ ký điện tử dựa trên mã hóa khóa cơng khai . • Sự bảo mật của OTS phụ thuôc vào độ mạnh của hàm 1 chiều OWF (one Way funtion) mà không phụ . PhòngKhoa Công Nghệ Thông TinĐỀ TÀI: SƠ ĐỒ CHỮ KÝ MỘT LẦN . thức khái niệm OTS sử dụng một đồ thị có hướng (DAGS)•TH đơn giản nhất :Người ký lấy 1 số ngẫu nhiên r ,phục vú cho việc tạo khóa 1 lần .•Người ký sau đó bí