Bài giảng Nhập môn an toàn thông tin - Chương 2: Mã hóa (Mã hóa đối xứng) cung cấp cho người học các kiến thức về: Giới thiệu, những khái niệm cơ bản về mã hóa, hàm cửa lật một chiều và mã công khai, một số mã công khai thông dụng, nguyên lý thiết kế mã đối xứng, một số mã đối xứng thông dụng.
2 (Cryptography) Mã hóa đối xứng SYMMETRIC CIPHERS NỘI DUNG Giới thiệu Những khái niệm mã hóa Hàm cửa lật chiều mã công khai Một số mã công khai thông dụng Nguyên lý thiết kế mã đối xứng Một số mã đối xứng thông dụng Trần Thị Kim Chi 1-2 Giới thiệu Trần Thị Kim Chi 1-3 Giới thiệu Trần Thị Kim Chi 1-4 Vấn Đề đặt • Tại cần mã hóa? • Mã hóa phương pháp hỗ trợ tốt cho việc chống lại truy cập bất hợp pháp tới liệu truyền qua kênh truyền thông • Mã hố khiến cho nội dung thơng tin truyền dạng mờ đọc cố tình muốn lấy thơng tin Trần Thị Kim Chi 1-5 Mật mã học gì? • Mật mã học bao gồm hai lĩnh vực : mã hóa (cryptography) thám mã (cryptanalysis codebreaking) đó: • Mã hóa: nghiên cứu thuật tốn phương thức để đảm bảo bí mật xác thực thông tin gồm hệ mã mật, hàm băm, hệ chư ký điện số, chế phân phối, quản lý khóa giao thức mật mã • Thám mã: Nghiên cứu phương pháp phá mã tạo mã giả gồm phương pháp thám mã , phương pháp giả mạo chư ký, phương pháp • cơng ,các hàm băm giao thức mật mã Trần Thị Kim Chi 1-6 Mật Mã gì? • Mật mã (Cryptography) ngành khoa học nghiên cứu kỹ thuật toán học nhằm cung cấp dịch vụ bảo vệ thông tin • W Stallings (2003), Cryptography and Network Security: Principles and Practice, Third Edition, Prentice Hall Trần Thị Kim Chi 1-7 Mật Mã gì? • Cách hiểu truyền thống: giữ bí mật nội dung trao đổi GỬI NHẬN trao đổi với TRUNG GIAN tìm cách “nghe lén” Trần Thị Kim Chi 1-8 Một số vấn đề bảo vệ thơng tin • Bảo mật thơng tin (Secrecy): đảm bảo thơng tin giữ bí mật • Tồn vẹn thơng tin (Integrity): bảo đảm tính tồn vẹn thông tin liên lạc giúp phát thơng tin bị sửa đổi • Xác thực (Authentication): xác thực đối tác liên lạc xác thực nội dung thơng tin liên lạc • Chống lại thoái thác trách nhiệm (Non-repudiation): đảm bảo đối tác hệ thống từ chối trách nhiệm hành động mà thực • Chống lặp lại: Khơng cho phép bên thứ ba copy lại văn gửi nhiều lần đến người nhận mà người gửi không hay biết 1-9 Trần Thị Kim Chi Những khái niệm mã hóa • Văn gốc (plaintext) văn ban đầu có nội dung đọc cần bảo vệ • Văn mã hóa (ciphertext) văn sau mã hóa, nội dung khơng thể đọc • Mã hóa (encryption) q trình chuyển văn rõ thành văn mã hóa Giải mã (decryption) trình đưa văn mã hóa lại văn gốc ban đầu • Hệ thống mã hóa (cryptosystem) • Cryptosystem = encryption + decryption algorithms • Khóa (key) sử dụng q trình mã hóa giải mã Trần Thị Kim Chi 1-10 Cipher Block Chaining Mode • Sử dụng đoạn mã hố block trước, q trình mã hố Trần Thị Kim Chi Cipher Feedback Mode • Chế độ mã phản hồi: s bit mã hóa trước đưa vào ghi đầu vào thời Trần Thị Kim Chi 1-153 Cipher Feedback Mode Trần Thị Kim Chi 1-154 Output Feedback Mode • Chế độ mã phản hồi đầu ra: s bit trái đầu trước đưa vào ghi đầu vào thời Trần Thị Kim Chi 1-155 Counter Mode • XOR khối nguyên với giá trị đếm mã hóa Trần Thị Kim Chi 1-156 Counter Mode Trần Thị Kim Chi 1-157 Câu hỏi tập Mã hóa đối xứng đại mã hóa đối xứng cổ điển khác điểm Mã dòng hoạt động dựa nguyên tắc thay hay hốn vị? Hệ mã Fiestel có thuận lợi việc thực mã khối? Tại mã hóa DES lại dùng phép biến đổi phức tạp để mã hóa khối 64 bít? Trần Thị Kim Chi 158 Câu hỏi tập Khái niệm mã hóa, phải mã hóa thơng tin truyền tin mạng? Khái niệm mã hóa đối xứng, chế, thành phần hệ mã hóa đối xứng Tại gửi mã (cipher) kê truyền khơng sợ bị lộ thơng tin? Khóa gì? Tại cần giữ bí mật khóa có người gửi người nhận biết? Khám mã khác giải mã điểm nào? Khám mã theo hình thức vét cạn khóa thực thể nào? Cần làm để chống lại hình thức khám mã theo kiểu vét cạn khóa? 159 Trần Thị Kim Chi Câu hỏi tập Các phương pháp Ceasar, mã hóa đơn bảng, đa bảng, onetime pad dùng ngun tắc để mã hóa? Mã hóa rõ “DAI HOC CONG NGHIEP”, dùng phương pháp mã hóa Ceasar với k=3 Giải mã mã sau, giải mã hóa Ceasar sử dụng để mã hóa với k=3 IRXUVFRUHDQGVHYHQBHDUVDJR Mã hóa rõ “DAI HOC CONG NGHIEP”, dùng phương pháp mã hóa thay thể đơn (Monoalphabetic Ciphers) với khóa hốn vị K là: IAUTMOCSNREBDLHVWYFPZJXKGQ Mã hóa rõ “DAI HOC CONG NGHIEP”, dùng phương pháp mã hóa Playfair với khóa k “monarchy” Bài tập trang 59 (File BaiGiangATTT.pdf) Trần Thị Kim Chi 160 Câu hỏi tập Example 6.1 Find the output of the initial permutation box when the input is given in hexadecimal as: Solution Only bit 25 and bit 64 are 1s; the other bits are 0s In the final permutation, bit 25 becomes bit 64 and bit 63 becomes bit 15 The result is Câu hỏi tập Example 6.2 Prove that the initial and final permutations are the inverse of each other by finding the output of the final permutation if the input is Solution The input has only two 1s; the output must also have only two 1s Using Table 6.1, we can find the output related to these two bits Bit 15 in the input becomes bit 63 in the output Bit 64 in the input becomes bit 25 in the output So the output has only two 1s, bit 25 and bit 63 The result in hexadecimal is Câu hỏi tập The input to S-box is 100011 What is the output? Solution If we write the first and the sixth bits together, we get 11 in binary, which is in decimal The remaining bits are 0001 in binary, which is in decimal We look for the value in row 3, column 1, in Table 6.3 (S-box 1) The result is 12 in decimal, which in binary is 1100 So the input 100011 yields the output 1100 Câu hỏi tập The input to S-box is 000000 What is the output? Solution If we write the first and the sixth bits together, we get 00 in binary, which is in decimal The remaining bits are 0000 in binary, which is in decimal We look for the value in row 0, column 0, in Table 6.10 (S-box 8) The result is 13 in decimal, which is 1101 in binary So the input 000000 yields the output 1101 6.164 Câu hỏi tập What is the probability of randomly selecting a weak, a semiweak, or a possible weak key? Solution DES has a key domain of 256 The total number of the above keys are 64 (4 + 12 + 48) The probability of choosing one of these keys is 8.8 × 10−16, almost impossible ... lật chi u mã công khai Một số mã công khai thông dụng Nguyên lý thiết kế mã đối xứng Một số mã đối xứng thông dụng Trần Thị Kim Chi 1-2 Giới thiệu Trần Thị Kim Chi 1-3 Giới thiệu Trần Thị Kim Chi. .. dời nội dung sang phải – Keycode =1 “Lfmmp fxfsacpea” Giải mã : dời nội dung sang trái – Keycode =1 “Hello everybody” Trần Thị Kim Chi 1-1 1 Hệ thống mã hóa Trần Thị Kim Chi 1-1 2 Phân loại... hóa bất đối xứng gọi hệ thống mã hóa khóa công khai (public-key cryptosystem) Trần Thị Kim Chi 1-1 3 Phân loại mã hóa Trần Thị Kim Chi 1-1 4 Phân loại thuật tốn mật mã • Các thuật tốn mã hóa khóa