Bài giảng an toàn thông tin mã hóa cổ điển

Tổng quan mã hóa •Mục tiêu mã hóa –Đảm bảo an tồn tin –Xác thực thơng tin •Phân chia mã hóa –Mã hóa mật –Mã hóa cơng khai Tổng quan mã hóa •Lý thuyết độ đo thơng tin Shanon – Tổng quan mã hóa •Một số tính chất –Một phần tử –Lớn Mã hóa cổ điển Mục tiêu • Một số giải thuật mã hóa thơng tin • Một số đánh giá sơ khả áp dụng Một số phương pháp mật mã cổ điển • Phương pháp thay • Phương pháp dịch chuyển • Phương pháp hốn vị Hình Mơ hình hệ thống mã hóa quy ước Hệ mật • Định nghĩa 1.1: Hệ thống mã hóa (cryptosystem) năm (P, C, K, E, D) thỏa mãn điều kiện sau:  Tập nguồn P tập hữu hạn tất tin nguồn cần mã hóa có  Tập đích C tập hữu hạn tất tin có sau mã hóa (tiếp)  Tập khóa K tập hữu hạn khóa sử dụng 2.1 Phương pháp dịch chuyển • Phương pháp mã hóa dịch chuyển phương pháp lâu đời sử dụng để mã hóa • Thơng điệp mã hóa cách dịch chuyển xoay vòng ký tự k vị trí bảng chữ • Trong trường hợp đặc biệt k = 3, gọi phương pháp mã hóa Caesar (tiếp) • Một hệ mã dòng gọi tuần hoàn với chu kỳ d zi+d= zi với số ngun i ≥ • Thí dụ: Mã Vigenère với độ dài từ khố m coi mã dòng tuần hồn với chu kỳ m  Trong trường hợp này, khoá K = (k1, km) Bản thân K tạo m phần tử dòng khố: zi = ki, ≤ i ≤ m Sau dòng khố tự lặp lại 2.5 Thám mã hệ mã cổ điển Giả thiết chung coi đối phương Oscar biết hệ mật dùng Giả thiết gọi nguyên lý Kerekhoff Các mức độ cơng • Chỉ có mã: Thám mã có xâu mã y • Bản rõ biết: Thám mã có xâu rõ x xâu mã tương ứng y (tiếp) • Bản rõ lựa chọn: Thám mã nhận quyền truy nhập tạm thời vào chế mã hoá Bởi vậy, thám mã chọn xâu rõ x tạo nên xâu mã y tương ứng • Bản mã lựa chọn: Thám mã có quyền truy nhập tạm thời vào chế giải mã Bởi thám mã chọn mã y tạo nên xâu rõ x tương ứng Yêu cầu • Bản rõ lựa chọn: Thám mã nhận quyền truy nhập tạm thời vào chế mã hố Bởi vậy, thám mã chọn xâu rõ x tạo nên xâu mã y tương ứng • Bản mã lựa chọn: Thám mã có quyền truy nhập tạm thời vào chế giải mã Bởi thám mã chọn mã y tạo nên xâu rõ x tương ứng Tấn cơng có mã Giả sử rằng, xâu rõ văn tiếng Anh thơng thường khơng có chấm câu khoảng trống (mã thám khó khăn mã dấu chấm câu khoảng trống) Các ước lượng bảng lấy theo tài liệu Beker Piper Beker Piper phân 26 chữ thành nhóm sau: • E: có xác suất khoảng 0,120 • T, A, O, I, N, S, H, R : ký tự có xac suất khoảng 0,06 đến 0,09 • D, L : ký tự có xác suất chừng 0,04 • C, U, M, W, F, G, Y, P, B: ký tự có xác suất khoảng 0,015 đến 0,023 • V, K, J, X, Q, Z ký tự có xác suất nhỏ 0,01 (tiếp) • Việc xem xét dãy gồm ký tự liên tiếp (được gọi đôi - diagrams ba Trigrams) hữu ích • 30 đơi thơng dụng (theo tự giảm dần ) là: TH, HE, IN, ER, AN, RE, ED, ON, ES, ST, EN, AT, TO, NT, HA, ND, OU, EA, NG, AS, OR, TI, IS, ET, IT, AR, TE, SE, HI OF • 12 ba thông dụng (theo thứ tự giảm dần) là: THE, ING, AND, HER, ERE, ENT, THA, NTH, WAS, ETH, FOR DTH Thám mã hệ mã thay Phân tích suất (tiếp) • Do Z xuất nhiều nhiều so với ký tự khác mã nên đốn rằng, dZ(Z) = e • Các ký tự lại xuất 10 lần (mỗi ký tự) C, D, F, J, R, M, Y Ta hy vọng rằng, ký tự mã khoá (một tập ) t, a, o, i, n, s, h, r, nhiên khác biệt tần suất khơng đủ cho ta có đốn thích hợp (tiếp) • Tới lúc ta phải xem xét đôi, đặc biệt đơi có dạng -Z Z- ta giả sử Z giải mã thành e • Nhận thấy đôi thường gặp dạng DZ ZW (4 lần ); NZ ZU (3lần ); RZ, HZ, XZ, FZ, ZR, ZV, ZC, ZD ZJ (2 lần bộ) (tiếp) • • • • • • • • o- r - riend - ro - - arise - a - inedhise - - t - - - ass - it YIFQFMZRWQFYVECFMDZPCVMRZNMDZVEJBTXCDDUMJ hs - r - riseasi - e - a - orationhadta - - en - -ace - hi - e NDIFEFMDZCDMQZKCEYFCJMYRNCWJCSZREZCHZUNMXZ he - asnt - oo - in - i - o - redso - e - ore - ineandhesett NZUCDRJXYYSMRTMEYIFZWDYVZVYFZUMRZCRWNZDZJJ - ed - ac - inhischair - aceti - ted - - to - ardsthes - n XZWGCHSMRNMDHNCMFQCHZJMXJZWIEJYUCFWDJNZDIR Bản rõ hồn chỉnh • Our friend from Pais examined his empty glass with surprise, as if evaporation had taen place while he wasn't looking I poured some more wine and he settled back in his chair, face tilted up towards the sun ...Tổng quan mã hóa •Lý thuyết độ đo thơng tin Shanon – Tổng quan mã hóa •Một số tính chất –Một phần tử –Lớn Mã hóa cổ điển Mục tiêu • Một số giải thuật mã hóa thơng tin • Một số đánh... (P, C, K, E, D) thỏa mãn điều kiện sau:  Tập nguồn P tập hữu hạn tất tin nguồn cần mã hóa có  Tập đích C tập hữu hạn tất tin có sau mã hóa (tiếp)  Tập khóa K tập hữu hạn khóa sử dụng 2.1 Phương... xét • Là phương pháp mã hóa đơn giản, thao tác xử lý mã hóa giải mã thực nhanh chóng • Tuy nhiên, thực tế, phương pháp dễ dàng bị phá vỡ cách thử khả khóa k  K (khơng gian khóa K có n phần tử