Bài giảng mã hóa đối xứng hiện đại

Trang 1

BAO MAT THONG TIN

— BÀI:

Trang 3

ra ăăằă=

— Mã hóa cô điển

= ban tin ngôn ngữ,

= mot don v1 ma hoa 1a chi cai,

= phuong thirc thay thé hay phương thức hoán vị — Thong tin ngay ngay nay

= HTML, hinh anh, video, am thanh

=> Biéu dién trén may vi tính dưới dạng một dãy các số nhị

phân

Trang 5

OH Nem TT E10 606i

Vi du ma hoa đôi xứng hiện đại

Trang 6

Of Nentonecbent steer — Giả sử dùng một khóa K gém 4 bit 0101 để mã hóa bản rõ trên băng phép XOR ®: “= bản rõ: 1111 0000 0011 (head) = khóa: 0101 0101 0101 “ bản mã: 1010 0101 0110 (FBCG)

— Đơn vị mã hóa không phải là một khôi 4 bít

Trang 7

Of Nentonecbent steer

— Mã hóa bang phép XOR: s Khóa được lặp lại:

« => điểm yếu giống như mã hóa Vigenere

-Ổ Khắc phục: dùng một bộ sinh số ngẫu nhiên để tạo khóa dài,

gia lap ma hoa One-Time pad

= Một khối được mã hóa băng phép XOR với khóa:

° => Khơng an tồn vì chỉ cần biết một cặp khối bản rõ - bản mã

(vd: 1111 và 1010) => dễ dàng tính được khóa

Trang 8

fos Ma dong (Stream Cipher)

— Ma dong co cac dac tinh sau:

e Kich thuéc mét đơn vị mã hóa: gôm k bít Bản rõ được chia thành các don vị mã hóa: P —> PạØ1P; Pn—1 (P; : k bít)

e_ Một bộ sinh dãy số ngẫu nhiên: dùng một khóa K ban đầu đề sinh ra các số

ngẫu nhiên có kích thước bằng kích thước đơn vị mã hóa:

StreamCipher(K) —> S = saS4S2 Sn_+ - (S¡: k bít)

e Moi so ngau nhién được XOR với đơn vị mã hóa của bản rõ để có được

bản mã

Trang 9

fos Ma dong (Stream Cipher)

— Giai ma => thuc hién ngugc lại

= Banma C được XOR với dãy số ngẫu nhiên S để cho ra lại bản rõ ban đâu: Po = Co @ So, P1 = C1 D 54 - Trong ví dụ trên đơn vị mã hóa có chiều dài k = 4 bit, n = 3: Do = 1111, p, = 0000, p, = 0011 Sg = 8, = $2 =K =0101 cạ = 1010, c, = 0101, c, = 0110

— Vi du nay khong phai la ma dong vi sO, s1, s2 lặp lại khóa K

Trang 10

fos Ma dong (Stream Cipher)

— Với mã dòng, các sô s, được sinh ra phải đảm bảo một độ ngau nhiên nào đó (chu ky tuần hoàn đài) P Do Dị ws Pn-t tulad mm | C Co C1 " Cn-1 Mõ hình mã dòng

— Khóa có chiều dài ngăn: Vigenere => khơng bảo đảm an tồn

— Khóa có chiêu dài băng chiều dài bản tin: One-Time Pad => không thực tê

— Mã dòng cân băng giữa hai điêm này => khóa ngắn nhưng dãy sô sinh ra bảo đảm một độ ngâu nhiên cân thiệt như khóa của One-time Pad, dùng răng khơng hồn tồn thực sự ngâu ie

Trang 11

6s em ae

— A5/1 được dùng trong mạng điện thoại GSM, dé bao mat dit liệu trong quá trình liên lạc giữa máy điện thoại và trạm thu phát sóng võ tuyên

— Đơn vị mã hóa của A5/1 là một bít

— Bộ sinh số mỗi lần sẽ sinh ra hoặc bít 0 hoặc bít 1 để sử dụng

Trang 12

5 Se

— Mô hình thu nhỏ của A5/1 gọi là TinyA5/1

— Cơ chế thực hiện của bộ sinh số TinyA5/1 là như sau: — Bộ sinh số gom 3 thanh ghi X, Y, Z

= Thanh ghi X gom 6 bit, ky hiéu 1a (Xp, Xj, ., X‹)

= Thanh ghi Y gôm 8 bit (Yo Yq: ., Y2)

= Thanh ghi Z lưu 9 bit (Zo, Z¿, , Zạ)

— Khóa K ban đầu có chiêu dài 23 bít và lần lượt được phân bố

Trang 14

fos TinyA5/1

— Hàm maj(x, y, z) nêu trong 3 bít x, y, z có từ hai bít 0 trở lên thì hảm trả về giá trị 0, nêu không hàm trả về giá trị 1 — Tại bước sinh số thứ 1, các phép tính sau được thực hiện:

= m=maj(X,, y3, Z3)

= If x, =m then thuc hién quay X = Iƒ ya=m then thực hiện quay Y = If z,=m then thực hiện quay Z

— Và bít được sinh ra là: $S¡Z xs ® y7Œ Ze

— Bít s; được XOR với bít thứ ¡ trong bản rõ để có được bít thứ i

Trang 15

VỊ dụ: mã hóa bản rõ P=III (chữ h) với khóa K là 100101 01001110.100110000

Trang 16

6mm ae

— A5/1 hoạt động giỗng như TinyA5/1

Trang 17

1mm

— Hàm mai được tính trên 3 bít xạ, Y¡o; Z¡ạ Sau khi quay xong bít sinh ra là: s¡ = xis @ y21® Z2z

Trang 18

— RC4 được dùng trong giao thức SSL để bảo mật dữ liệu trong quá trình truyền đữ liệu giữa Web Server và trình duyệt Web — RC4 còn được sử dụng trong mã hóa WEP của mạng WIreless

Trang 19

5 Sco

— Là mô hình thu nhỏ của RC4

— Đơn vị mã hóa của TinyRC4 la 3 bit

— TinyRC4 dung 2 mang S va T mỗi mảng gơm § số ngun 3 bít (từ 0 đên 7)

— Khóa là một dãy gồm N sô nguyên 3 bít với N có thể lấy giá trị

từ I đên 8 Bộ sinh sô môi lân sinh ra 3 bít đê sử dụng trong phép XOR

Trang 20

fos TinyRC4 a) Giai đoạn khởi tạo /* Khoi tao day so S5 va T */ for 1 = 9 to 7 do S[i] = 1; T[i] = K[i mod N]; next i /* Hoan vi day S */ J= 9; for 1 = 9 to 7 do j = (j + S[i] + T[i]) mod 8; Swap(S[i], S[j]); next i

Trang 22

fos TinyRC4 b) Giai doan sinh sé: i, Jj = 9; while (true) i = (i + 1) mod 8; j = (j + S[i]) mod 8; Swap (S[iJ, S[j]); t = (S[i] + S[j]) mod 8; k = S[t]; end while;

— Cac phan tử của S tiếp tục được hoán vị

—_ Tại mỗi bước sinh sô, hai phân tử của dãy S được chọn đê tính

ra số k 3 bít là số được dùng để XOR với đơn vị mã hóa của

Trang 24

public static int[] cryptRC4(int S[], int T[], int K[], int N) {

// Giai đoạn khởi tạo

Trang 26

— Cơ chế hoạt động của RC4 cũng giông như TinyRC4 với các đặc tính sau:

= Don vi ma hoa của RC4 là một byte 8 bít = Mang S va T gồm 256 so nguyên 8 bit

s Khóa K là một dãy gom N so nguyén 8 bit voi N có thé lay

gia tri ty 1 dén 256

Trang 27

Bi naaaaa=n

— Hai giai doan cua RC4 la:

a) Giai doan khoi tao: /* Khoi tao day S va T*/ for i = 0 to 255 do S[i] = 1; T[i] = K[i mod N]; next i /* Hoan vi day S */ J= 9; for i = 8 to 255 do j = (j + SLi] + TLi]) mod 256; Swap(S[i], S[j]); next i b) Giai doan sinh số: i, j = 9; while (true) i = (i + 1) mod 256; j = (j + S[i]) mod 256; Swap (S[i], S[j]); t = (S[i] + S[j]) mod 256; k = S[t]; end while;

— Quá trình sinh số của RC4 cũng sinh ra dãy số ngẫu nhiên, khó