Bài 3 trình bày về các giải thuật mã hoá dữ liệu. Chương này gồm có các nội dung chính như: Giới thiệu về mật mã hoá, lịch sử của mật mã, giải thuật mã hoá cổ điển, giải thuật mã hoá hiện đại, bẻ gãy một hệ thống mật mã. Mời các bạn cùng tham khảo.
Trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin Khoa Mạng Máy Tính Truyền Thơng AN TỒN MẠNG MÁY TÍNH ThS Tơ Nguyễn Nhật Quang NỘI DUNG MƠN HỌC Tổng quan an ninh mạng Các phần mềm gây hại Các giải thuật mã hố liệu Mã hố khố cơng khai quản lý khoá Chứng thực liệu Một số giao thức bảo mật mạng Bảo mật mạng không dây Bảo mật mạng vành đai Tìm kiếm phát xâm nhập ATMMT - TNNQ BÀI CÁC GIẢI THUẬT MÃ HỐ DỮ LIỆU Các giải thuật mã hố liệu Giới thiệu mật mã hoá Lịch sử mật mã Giải thuật mã hoá cổ điển Giải thuật mã hoá đại Bẻ gãy hệ thống mật mã Bài tập ATMMT - TNNQ Giới thiệu mật mã hoá Giới thiệu – Mật mã hoá sử dụng kể từ cổ đại tận ngày – Hiện nay, giao dịch tài chính, chuyển khoản, mua sắm hàng hoá, thư từ, tài liệu… thực nhiều qua mơi trường mạng địi hỏi liệu phải bảo mật tốt => phải mã hoá ATMMT - TNNQ Giới thiệu mật mã hoá Một số khái niệm – Thông báo, văn bản: chuỗi hữu hạn ký hiệu lấy từ bảng chữ Z ký hiệu m – Mật mã hoá: việc biến đổi thơng báo cho khơng thể hiểu người khác người nhận mong muốn – Phép mật mã hoá thường ký hiệu e(m), với m thông báo cần mã hoá ATMMT - TNNQ Giới thiệu mật mã hoá Một số khái niệm – Khoá: thơng số đầu vào phép mã hố giải mã Khoá dùng để mã hoá ký hiệu ke, khoá dùng để giải mã ký hiệu kd – Chuỗi mật mã: chuỗi nguỵ trang, tức chuỗi thơng báo qua phép mật mã hố thường ký hiệu c: c=e(m,ke) – Phép giải mã d(c,kd) q trình xác định thơng báo gốc (m) từ chuỗi mật mã c khoá giải mã kd, thường ký hiệu d(c,kd): d(c,kd)=m ATMMT - TNNQ Giới thiệu mật mã hoá ATMMT - TNNQ Lịch sử mật mã Mật mã học ngành có lịch sử hàng ngàn năm Mật mã học cổ điển với bút giấy Mật mã học đại với điện cơ, điện tử, máy tính Sự phát triển mật mã học liền với phát triển phá mã (thám mã): – Phát điện Zimmermann khiến Hoa Kỳ tham gia Thế chiến I – Việc phá mã thành cơng hệ thống mật mã Đức Quốc xã góp phần đẩy nhanh thời điểm kết thúc chiến II Hai kiện khiến cho mật mã học trở nên đại chúng: – Sự xuất tiêu chuẩn mật mã hóa DES – Sự đời kỹ thuật mật mã hóa khóa cơng khai ATMMT - TNNQ Lịch sử mật mã Mật mã học cổ điển – Các chữ tượng hình khơng tiêu chuẩn tìm thấy tượng Ai Cập cổ đại (cách khoảng 4500 năm tr.CN) – Mã hóa thay bảng chữ đơn giản mật mã hóa Atbash (khoảng năm 500-600 tr.CN) – Người La Mã xây dựng mật mã Caesar ATMMT - TNNQ 10 Giải thuật mã hoá đại Hệ mã hoá cơng khai RSA Dùng khố bí mật để ký thơng báo; dùng khố cơng khai để xác minh chữ ký ATMMT - TNNQ Tổ hợp khố bí mật với khố bí mật người khác tạo khoá dùng chung hai người biết 63 Giải thuật mã hố đại Hệ mã hố cơng khai RSA ATMMT - TNNQ 64 Giải thuật mã hố đại Hệ mã hố cơng khai RSA Các giải thuật mã hố DES RSA cịn ứng dụng vào chữ ký điện tử Giải thuật RSA an tồn tốc độ mã hố giải mã chậm giải thuật DES hàng ngàn lần Thông thường người ta thường kết hợp hai phương pháp mã hoá DES RSA sau: – DES mã hoá khối văn – RSA để mã hoá khoá mà DES dùng để mã hoá khối văn ATMMT - TNNQ 65 Bẻ gãy hệ thống mật mã Những chuyên gia mật mã hay kẻ công thường giả thiết biết đầy đủ thông tin hàm mã hoá e hàm giải mã d Các chuyên gia có thêm nhiều thông tin hỗ trợ thống kê ngôn ngữ, kiến thức ngữ cảnh Với chuỗi mật mã đó, họ thiếu khố k để sử dụng d để giải mã c cách xác ATMMT - TNNQ 66 Bẻ gãy hệ thống mật mã ATMMT - TNNQ 67 Bẻ gãy hệ thống mật mã Các khả công hệ thống: Tấn công dựa chuỗi mật mã (crytogram-only attack): đối phương biết vài mẫu chuỗi mật mã c Tấn công dựa văn biết (known-plaintext attack): Trong trường hợp người công giả thiết biết độ dài đáng kể văn thông báo chuỗi mật mã tương ứng, từ cố gắng tìm khố Tấn cơng dựa văn chọn (chosen-plaintext attack): người cơng có số lượng tuỳ ý cặp thông báo chuỗi mật mã tương ứng (m, c) ATMMT - TNNQ 68 Bẻ gãy hệ thống mật mã Các khả công hệ thống: Kiểu công Đối phương nắm ciphertext only attack Chỉ văn mã c known plaintext attack Cả văn nguồn p văn mã c chosen plaintext attack Đột nhập vào máy mã hoá Tự chọn văn p mã hoá lấy văn mã c tương ứng chosen ciphertext attack Đột nhập vào máy giải mã Tự chọn văn mã c giải mã lấy văn p tương ứng ATMMT - TNNQ 69 Bẻ gãy hệ thống mật mã Thời gian trung bình để tìm khố theo kiểu vét cạn Key size (bits) Number of alternative keys Time required at decryption/μs 32 232 = 4.3 x 109 231 μs = 35.8 minutes 2.15 milliseconds 56 256 = 7.2 x 1016 255 μs = 1142 years 10.01 hours 128 2128 = 3.4 x 1038 2127 μs = 5.4 x 1024 years 5.4 x 1018 years 168 2168 = 3.7 x 1050 2167 μs = 5.9 x 1036 years 5.9 x 1030 years 26 characters (permutation) 26! = x 1026 x = 6.4 x 1012 1026 μs years 6.4 x 106 years ATMMT - TNNQ Time required at 106 decryption/μs 70 Bài tập Giải thích chế việc bẻ gãy mật mã hệ thống sau: ATMMT - TNNQ 71 Bài tập Tìm mã hố ký số 1-9: Mỗi biểu tượng số chín biểu tượng xuất mảng (U{♥♠◊♣y) mã hóa chữ số đến Cột bên phải tổng số hàng Hàng cho tổng số cột Một dấu hỏi đại diện cho hai chữ số không thiết phải số trường hợp ATMMT - TNNQ 72 Bài tập Tìm mã hố ký số 1-9: ATMMT - TNNQ 73 Bài tập Sử dụng công cụ Cryptool Cryptool ứng dụng miễn phí chạy Windows, thường sử dụng để phân tích giải thuật mã hố Phiên 1.4.30 Địa download Cryptool: http://www.cryptool.org/ ATMMT - TNNQ 74 Bài tập Nêu chế hoạt động viết ứng dụng cho phép mã hoá giải mã với (hai) số giải thuật mã hoá sau: i ii iii iv v Vigenère Hill Affine Playfair Solitaire ATMMT - TNNQ 75 Bài tập Nêu chi tiết chế hoạt động giải thuật mã hố DES Trình bày tổng quan chế hoạt động giải thuật RC4 RSA Viết ứng dụng mã hoá giải mã cho giải thuật mã hoá đại tuỳ chọn ATMMT - TNNQ 76 ATMMT - TNNQ 77 ... minh sử dụng máy TypeX Anh máy SIGABA Mỹ, thiết kế điện dùng rôto tương tự máy Enigma, song với nhiều nâng cấp ATMMT - TNNQ 11 Máy Enigma ATMMT - TNNQ 12 Máy Enigma ATMMT - TNNQ 13 Lịch sử mật... bí mật Xét độ an toàn, 3DES (một cải tiến DES) đánh giá có độ an tồn cao độ dài khố gấp lần so với DES ATMMT - TNNQ 35 Giải thuật mã hoá đại Chuẩn mã hoá liệu DES ATMMT - TNNQ 36 Giải thuật mã... ATMMT - TNNQ 37 Giải thuật mã hoá đại Chuẩn mã hoá liệu DES ATMMT - TNNQ 38 Giải thuật mã hoá đại Chuẩn mã hoá liệu DES ATMMT - TNNQ 39 Giải thuật mã hoá đại Chuẩn mã hoá liệu DES ATMMT - TNNQ