Nghiên cứu phương pháp phát hiện thiết bị thu làm lộ khoá bí mật
BÁO CÁO TỐT NGHIỆP Đề tài: Nghiên cứu phương pháp phát thiết bị thu làm “lộ” khố bí mật GV hướng dẫn: PGS.TS Trịnh Nhật Tiến Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Một số khái niệm + Trung tâm quảng bá (Center, Broadcast Center), nhà cung cấp liệu (NCCDL-Data Provider): Trung tâm có kênh phát thông tin quảng bá tới thiết bị thu liệu + Thiết bị thu liệu (TBTDL - User): thu liệu phát từ NCCDL dùng khố bí mật để giải mã liệu thu + Thông điệp hay tin (Message): thông tin đoạn thông tin NCCDL gửi đến TBTDL qua kênh quảng bá + Khoá thời gian tồn (Short-lived key-session key): khóa trì phiên truyền liệu gọi tắt khoá phiên + Khoá thời gian tồn dài (long- lived key): khoá tồn thời gian dài hệ thống, gọi tắt khoá thời gian dài hay khoá “dài” + Bộ khoá nhái: khoá mà kẻ gian (dùng phương pháp đó,ví dụ thám khố) thu từ tập khố số TBTDL + Thiết bị thu bất hợp pháp (Traitor): TBTDL làm rị rỉ khố TBTDL sử dụng khoá nhái để giải mã tin nhận từ NCCDL 1.1.1 Các ký hiệu sử dụng: N: Tập tất TBTDL, |N|=n u1, , un : ký hiệu TBTDL R: Tập TBTDL bất hợp pháp, |R|=r P: Tập TBTDL hợp pháp, P=N-R K: Khố phiên L: Khố “d ài” M: Thơng điệp hay tin CM: Bản mã thông điệp M tM: Bản tin thử nghiệm i Lu tập khoá “dài” TBTDL ui, i=1, 2,…, n |Lu |: số lượng khoá “dài” TBTDL ui Si: Tập TBTDL dùng chung khoá “dài” Li Si,j = Si – Sj: chứa TBTDL thuộc phần bù tập Si so với tập Sj Các TBTDL tập Si,j dùng chung khoá “dài” Li,j i 1.1.2 Vấn đề mã hố 1.1.2.1 Khái niệm hệ mã hố Mã hóa q trình chuyển thơng tin nhận biết thành thơng tin “khó” nhận biết 1.1.2.2 Phân loại mã hố Các hệ thống mã hố máy tính thuộc hai loại: + Mã hoá với khoá đối xứng (Symmetric-key Encryption) + Mã hố với khố cơng khai (Public-key Encryption) 1.1.3 Khái niệm “phủ” j ⊆ Cho họ tập khác rỗng S = { S1, S2, , Sw}, Sj N, j=1,…, w Cho tập khác rỗng P⊆ N; phủ tập P tập Si , Si ,…, Si , ⊆ {1, , w} thoả mãn điều kiện: {i1,i2, , it} P = Si Sij ∩ Sik =Φ,∀ ij ≠ ik Kích thước phủ số lượng tập tạo nên phủt Ví dụ đây, kích thước phủ P t t j j= 1.2 Khái niệm “Khung phủ tập con” ( Subset Cover Framework – SCF) Trong SCF, có giải thuật xác định tập S1, S2, , Sw N, = ⊂ S N Mỗi tập Si có khố “dài” Li Mỗi u € Si tính Li từ tập khố Lu Tập P phải m j=1 SPi = phân hoạch thành tập rời1rạc2Si , Sim,…, Si cho: Các khoá “dài” tương ứng với tập Si1,Si2.…, Sim Li , Li , , Li m SCF sử dụng hai giải thuật mã hoá E F: + Giải thuật E: {0,1}*→{0,1}*, mã hố khóa phiên K, với khoá “dài” Li1, Li2 , , Li , nhận mã: E(K, Li ), m E(K, Li2), , E(K, Lim ) + Giải thuật F : {0,1}*→ {0,1}*, mã hố thơng điệp M sử dụng khóa phiên K, nhận mã: FK(M) w i i =1 j 1.3 Giải pháp lưu vết thiết bị thu a) Bài tốn lưu vết NCCDL truyền thơng điệp M tới TBTDL (|N| = n) Mỗi i TBTDL ui có tập khố “dài” (bí mật) Lu (i = 1, 2, , n).Trong tập N có tập R TBTDL làm lộ khố bí mật tập P TBTDL hợp pháp P, R thoả mãn: P ∪ R = N, P ∩ R = Φ Yêu cầu NCCDL xác định định danh TBTDL thuộc R phân hoạch P thành tập chứa TBTDL hợp pháp b) Giải pháp lưu vết Sử dụng “khung phủ tập con” để phát R * Thuật toán lưu vết TBTDL làm lộ khố bí mật: Xác định định danh TBTDL làm lộ khố bí mật dựa phân hoạch tập TBTDL thành tập 1.4 Cây nhị phân a Khái niệm Cây đồ thị đơn, vơ hướng, liên thơng khơng có chu trình b Khái niệm nhị phân Cây nhị phân (hình 1.2) có hai dạng nút: Nút ngồi: nút lá, khơng có Nút trong: có xác hai trái phải Gốc Nút cha v Nút v Con phải v Con trái v Nút a Nút b Hình 1.2: Cây nhị phân Nút c Quá trình thực lưu vết sau: Khởi tạo: P ≡ {S1} = {u1, u2, u3, u4, u5, u6, u7, u8}, R = ∅ Bước 1: PM thực thủ tục Lưu_vet(P), P = {S1} + NCCDL phát thử nghiệm tin tM (tM tuỳ ý) thông qua mã: Trong phần đầu mã khố phiên K, mã hoá khoá “dài” L1, phần thân mã tM, mã hoá khoá phiên K + If TBTDL_TN giải mã tM với xác suất p = then Begin P = {S1}; R = ∅; Lưu P, R vào CSDL NCCDL; Kết thúc; End; + Else (Tức là: TBTDL_TN giải mã tM với xác suất p = 1) Chứng tỏ rằng: S1 chứa TBTDL làm rị rỉ khố “dài” L1 (TBTDL_TN có khố L1) Cơng việc tiếp theo: Xác định TBTDL ∈ S1 làm rò rỉ L1 Nếu |S1| = TBTDL S1 làm rị rỉ L1 Nhưng S1 gồm TBTDL, nên phải chia S1 thành hai tập con, S2 S3 để xác định tiếp TBTDL S2 hay S3 làm rò rỉ L1 S2 = {u1, u2, u3, u4}, S3 = {u5, u6, u7, u8}, Chuyển sang bước Bước 2: PM thực thủ tục Luu_vet(P), P = {S2, S3} + NCCDL phát thử nghiệm tin tM (tM tuỳ ý) thông qua mã: Trong phần đầu mã khoá phiên K, mã hoá khoá “dài” L2, L3, phần thân mã tM, mã hoá khoá phiên K + If TBTDL_TN giải mã tM với xác suất p = then Begin P = {S2, S3}; R = ∅; Lưu P, R vào CSDL NCCDL; Kết thúc; End; + Else (Tức là: TBTDL_TN giải mã tM với xác suất p = Chứng tỏ TBTDL_TN có L2 L3) Như S2 làm rò rỉ L2, S3 làm rò rỉ L3 PM thực thủ tục Tim_j(P) để xác định rõ TBTDL làm rị rỉ khố L2 L3, P = {S2, S3}: Khởi tạo: [a, b] [0, 2] //Trong số lượng tập P = {S2, S3} = {Si , Si} a + b 0 + 2 Do a ≠ b - (0 ≠ - 1) → c = = = NCCDL phát thử nghiệm tin tM với c = lần dùng khoá giả KP, thông qua mã: If |pa - pc| > p −2 p then Begin b := c (= 1); pb := pc; End; a b Do a = b - (0 = - 1) → S2 chứa TBTDL làm rị rỉ khố “dài” L2 (tức TBTDL_TN có khoá “dài” L2) (B2.1) Else Begin a := c (=1); pa := pc; End; Do a = b – (1 = - 1) → S3 chứa TBTDL làm rị rỉ khố “dài” L3 (tức TBTDL_TN có khố “dài” L3) (B2.2) Bước 3: Giả sử S2 chứa TBTDL làm rị rỉ khố “dài” L2 (từ B2.1) Nếu |S2| = TBTDL làm rị rỉ khố L2 Nhưng S2 chứa TBTDL {u1, u2, u3, u4}, nên PM chia S2 thành tập S4 S5 để xác định tiếp S4 hay S5 làm rò rỉ khoá S4 = {u1, u2}, S5 = {u3, u4}, S3 = {u5, u6, u7, u8} PM thực thủ tục Luu_vet(P), P = {S4, S5, S3} = {Si , Si , Si } + NCCDL phát thử nghiệm tin tM thông qua mã Trong phần đầu mã khố phiên K, mã hoá khoá “dài” L4, L5, L3, phần thân mã tM, mã hoá khoá phiên K + If TBTDL_TN giải mã tM với xác suất p < then Begin P = { S4, S5, S3}; R = ∅; Lưu P, R vào CSDL NCCDL; Kết thúc; End; + Else, (Tức là: TBTDL_TN giải mã tM với xác suất p = Chứng tỏ TBTDL_TN có khoá “dài” L4, L5, L3) Như S4 làm rò rỉ L4, S5 làm rò rỉ L5, S3 làm rò rỉ L3 PM thực thủ tục Tim_j(P) để xác định rõ TBTDL làm rị rỉ khố L4 L5 L3, P = { S4, S5, S3}: Khởi tạo: [a,b] [0,3] //Trong số lượng tập P + a + b Do a ≠ b - (0 ≠ - 1) → c = = = NCCDL phát thử nghiệm tin tM với c = lần dùng khoá giả KP, thông qua mã: PM tính pc (p1) If |pa - pc| > then p −p Begin b := c (= 1); pb := pc (= p1); End; Do a = b - (0 = - 1) → S4 chứa TBTDL làm rị rỉ khố “dài” L4 (tức TBTDL_TN có khố “dài” L4) (B3.1) Else Begin a := c (= 1); pa := pc (= p1); End; a b a + b 1 + Do a ≠ b – (1 ≠ - 1) → c: = = =2 NCCDL phát thử nghiệm tin tM với c = lần dùng khố giả KP, thơng qua mã: PM tính pc (p2) If |pa - pc| > p − p (Tức |p1 – p2| >p1 − ) then 2 Begin b := c (= 2); pb := pc (= p2); End; Do a = b – (1 = - 1) → S5 chứa TBTDL làm rị rỉ khố “dài” L5 (tức TBTDL_TN có khố “dài” L5) (B3.2) Else Begin a := c (= 2); pa := pc (= p2); End; a b Do a = b - (2 = - 1) → S3 chứa TBTDL làm rị rỉ khố “dài” L3 (tức TBTDL_TN có khoá“dài” L3) (B3.3) … Ta phân hoạch tập TBTDL thành tập phân hoạch tập P TBTDL_TN giải mã tM với xác suất nhỏ 1, lưu P, R vào CSDL NCCDL kết thúc lưu vết TBTDL_TN Bước 7: Giả sử S3 chứa TBTDL làm rị rỉ khố (từ B6.3) Do S3 có bốn TBTDL {u5, u6, u7, u8} nên chia S3 thành hai tập S6 S7 P = {S6, S7, S9, S5) Trong đó: S6 = {u5, u6}, S7 = {u7, u8}, S9 = {u2}, S5 = {u3, u4} PM thực thủ tục Luu_vet(P), P = {S6, S7, S9, S5} + NCCDL phát thử nghiệm tin tM (tM tuỳ ý), thông qua mã Trong phần đầu mã khoá phiên K, mã hoá khoá “dài” L6, L7, L9, L5, phần thân mã tM, mã hoá khoá phiên K Tạm dừng: Giả sử TBTDL_TN giải mã tM với xác suất p < 1, theo thuật toán: Begin: P ={S6, S7, S9, S5)}; R = {u1}; Lưu P, R vào CSDL NCCDL; Kết thúc; End; Trong đó: S6 = {u5, u6}, S7 = {u7, u8}, S9 = {u2}, S5 = {u3, u4} P, R lưu vào CSDL NCCDL để phục vụ cho lần lưu vết TBTDL làm rị rỉ khố sau CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ • 3.1 TRUYỀN HÌNH INTERNET (INTERNET PROTOCOL TELEVISION - IPTV) • Truyền hình Internet (IPTV) hệ thống truyền hình kỹ thuật số, dịch vụ cung cấp cho người dùng qua giao thức IP • Truyền hình Internet cung cấp dịch vụ: + Dịch vụ quảng bá + Dịch vụ theo yêu cầu + Dịch vụ tương tác + Truyền hình cá nhân hố 3.2 TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG (MOBILE TELEVISION – MOBILETV) Truyền hình di động (Mobile TV) cho phép người dùng xem truyền hình điện thoại di động Truyền hình di động cung cấp dịch vụ: + Dịch vụ tương tác + Dịch vụ theo yêu cầu + Dịch vụ quảng bá EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN ! ... Provider): Trung tâm có kênh phát thông tin quảng bá tới thiết bị thu liệu + Thiết bị thu liệu (TBTDL - User): thu liệu phát từ NCCDL dùng khố bí mật để giải mã liệu thu + Thông điệp hay tin (Message):... Giải pháp lưu vết Sử dụng “khung phủ tập con” để phát R * Thu? ??t toán lưu vết TBTDL làm lộ khố bí mật: Xác định định danh TBTDL làm lộ khố bí mật dựa phân hoạch tập TBTDL thành tập 1.4 Cây nhị... Giải pháp lưu vết thiết bị thu a) Bài tốn lưu vết NCCDL truyền thơng điệp M tới TBTDL (|N| = n) Mỗi i TBTDL ui có tập khố “dài” (bí mật) Lu (i = 1, 2, , n).Trong tập N có tập R TBTDL làm lộ khố bí