Nghiên cứu kỹ thuật an toàn thông tin trong kiểm phiếu điện tử ứng dụng cho trường trung học phổ thông chuyên hạ long

I HC THI NGUYấN TRƯờNG ĐạI HọC CÔNG NGHệ THÔNG TIN Và TRUYềN THÔNG MC THY LINH NGHIấN CU K THUẬT AN TỒN THƠNG TIN TRONG KIỂM PHIẾU ĐIỆN TỬ - ỨNG DỤNG CHO TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN HẠ LONG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH THI NGUYấN - 2020 I HC THI NGUYấN TRƯờNG ĐạI HọC CÔNG NGHệ THÔNG TIN Và TRUYềN THÔNG MC THY LINH NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT AN TỒN THƠNG TIN TRONG KIỂM PHIẾU ĐIỆN TỬ - ỨNG DỤNG CHO TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN HẠ LONG Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 48 01 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Giáo viên hướng dẫn: TS Hồ Văn Hương THÁI NGUYÊN - 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tơi thực hiện, hướng dẫn khoa học TS Hồ Văn Hương, kết lý thuyết trình bày luận văn tổng hợp từ kết cơng bố có trích dẫn đầy đủ, kết chương trình thực nghiệm luận văn tác giả thực hồn tồn trung thực, sai tơi hồn tồn chịu trách nhiệm Thái Nguyên, ngày 20 tháng năm 2020 Học viên Mạc Thùy Linh ii LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành Trường Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thông hướng dẫn TS Hồ Văn Hương Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn tới thầy giáo thuộc Trường Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thông, thầy cô giáo thuộc Viện Công nghệ Thông tin – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tạo điều kiện, giúp đỡ tác giả trình học tập làm luận văn Trường, đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới TS Hồ Văn Hương tận tình hướng dẫn cung cấp nhiều tài liệu cần thiết để tác giả hồn thành luận văn thời hạn Xin chân thành cảm ơn anh chị em học viên cao học bạn bè đồng nghiệp trao đổi, khích lệ tác giả q trình học tập làm luận văn Trường Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thông - Đại học Thái Nguyên Cuối tác giả xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người ln bên cạnh, động viên khuyến khích tơi q trình thực đề tài Thái Nguyên, ngày 20 tháng năm 2020 Học viên cao học Mạc Thùy Linh iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii LỜI CAM ĐOAN i DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC BẢNG BIỂU viii MỞ ĐẦU 1 Tính khoa học cấp thiết đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Phương pháp luận nghiên cứu Nội dung bố cục luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BỎ PHIẾU VÀ KIỂM PHIẾU ĐIỆN TỬ Giới thiệu chương Những vấn đề chung an tồn thơng tin 1.2.1 Khái niệm an tồn thơng tin 1.2.2 Các phương pháp bảo vệ thông tin Bài toán bỏ phiếu kiểm phiếu điện tử 1.3.1 Khái niệm bỏ phiếu 1.3.2 Khái niệm bỏ phiếu điện tử 1.3.3 Các thành phần hệ thống bỏ phiếu điện tử 1.3.4 Các giai đoạn bỏ phiếu điện tử 1.3.5 Các yêu cầu hệ thống bỏ phiếu điện tử Đảm bảo an tồn thơng tin bỏ phiếu kiểm phiếu điện tử 10 1.4.1 Sử dụng kỹ thuật mật mã 10 1.4.2 Đảm bảo tính tồn vẹn hệ thống thơng tin mật mã chia sẻ khóa bí mật 15 1.4.3 Bảo mật xác thực chữ ký số 16 Kết luận chương 20 CHƯƠNG SỬ DỤNG MẬT MÃ ĐẢM BẢO AN TỒN THƠNG TIN TRONG KIỂM PHIẾU ĐIỆN TỬ 21 iv Giới thiệu chương 21 Cơ sở toán học mật mã 22 2.2.1 Nhóm, vành không gian Zp 22 2.2.2 Bài toán logarit rời rạc 23 Sử dụng hệ mã hóa khóa cơng khai Elgamal bỏ phiếu điện tử 24 2.3.1 Tổng quan hệ mật mã khóa cơng khai Elgamal 24 2.3.2 Tính đồng cấu hệ mã hóa Elgamal 26 2.3.3 Ứng dụng hệ mã hóa Elgamal cho tốn bỏ phiếu đồng ý /không đồng ý 27 Sử dụng sơ đồ chia sẻ bí mật Shamir kết hợp với hệ mã hóa Elgamal bỏ phiếu điện tử 29 2.4.1 Sơ đồ ngưỡng Shamir 1979 29 2.4.2 Sơ đồ chia sẻ bí mật Shamir kết hợp với hệ mã hóa Elgamal 31 2.4.3 Ứng dụng sơ đồ kết hợp giải toán bỏ phiếu chọn L K 32 Xác thực cử tri Chữ ký số Elgamal 35 2.5.1 Sơ đồ chữ ký Elgamal 35 2.5.2 Họ sơ đồ chữ ký Elgamal 36 Kết luận chương 39 CHƯƠNG ỨNG DỤNG KỸ THUẬT MẬT MÃ TRONG KIỂM PHIẾU ĐIỆN TỬ 41 Giới thiệu chương 41 Phân tích u cầu tốn bỏ phiếu, kiểm phiếu nhận xét giáo viên trường THPT chuyên Hạ Long 41 3.2.1 Giới thiệu trường THPT chuyên Hạ Long 41 3.2.2 Phân tích tốn bỏ phiếu, kiểm phiếu nhận xét giáo viên trường THPT chuyên Hạ Long 43 Xây dựng chương trình thử nghiệm 48 3.3.1 Môi trường cài đặt 48 3.3.2 Cấu trúc chương trình 48 Kết thử nghiệm đánh giá 51 v Kết luận chương 57 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Từ tiếng Anh Từ tiếng Việt AES Advanced Encryption Standard Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến CA Certificate Authority Cơ quan chứng thực số CMS Content Management System Hệ thống quản lý nội dung DES Data Encryption Standard Chuẩn mã hóa liệu Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền tải siêu văn Secure an tồn Identifier Định danh International Data Encryption Thuật tốn mã hóa liệu quốc Algorithm tế Internet Protocol Giao thức mạng HTTPS ID IDEA IP LDAP Lightweight Directory Access Protocol Chuẩn dịch vụ thư mục PKCS Public Key Cryptography Standards Chuẩn mã hóa khóa cơng khai PKI Public Key Infrastructure RSA Rivest Shamir Adleman SHA Secure Hash Algorithm Giải thuật băm an toàn SSL Secure Sockets Layer Giao thức bảo mật web TLS Transport Layer Security Hạ tầng sở khóa cơng khai Thuật tốn mã hóa khóa cơng khai RSA Giao thức bảo mật tầng truyền thông vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ mã hóa giải mã khóa riêng 12 Hình 1.2 Sơ đồ mã hóa giải mã khóa cơng khai 13 Hình 1.3 Hoạt động hệ thống chữ ký số 17 Hình 1.4 Quá trình tạo chữ ký 17 Hình 1.5 Quá trình xác thực chữ ký 18 Hình 2.1 Hệ mật mã công khai .24 Hình 2.2 Sơ đồ bỏ phiếu đồng ý/ không đồng ý 28 Hình 2.3 Sơ đồ bỏ phiếu chọn L K 32 Hình 3.1 Giới thiệu trường THPT chuyên Hạ Long 41 Hình 3.2 Hình ảnh mẫu phiếu hỏi lớp 10 tốn năm học 2018-2019 43 Hình 3.3 Hình ảnh mẫu phiếu hỏi lớp 12 Anh toán năm học 2018-2019 .44 Hình 3.4 Một ví dụ minh họa mơ hình phần cứng bỏ phiếu điện tử 47 Hình 3.5 Giao diện chương trình .51 Hình 3.6 Minh họa sử dụng mã hóa Elgamal với câu hỏi dạng có/khơng 52 Hình 3.7 Minh họa sử dụng kết hợp mã hóa khóa cơng khai Elgamal sơ đồ chia sẻ bí mật Shamir với câu hỏi dạng “chọn K” .54 Hình 3.8 Minh họa việc xác thực chữ kí số Elgamal .56 viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Ví dụ mã hóa giải mã 26 Bảng 3.1 Các file để minh họa bỏ phiếu dạng có/khơng đồng ý 49 Bảng 3.2 Các file để minh họa bỏ phiếu với câu hỏi dạng “chọn K” 49 Bảng 3.3 Các file để minh họa Bài tốn bỏ phiếu có/khơng đồng ý 50 ... NGUYấN TRƯờNG ĐạI HọC CÔNG NGHệ THÔNG TIN Và TRUYềN THÔNG MC THY LINH NGHIấN CU K THUẬT AN TỒN THƠNG TIN TRONG KIỂM PHIẾU ĐIỆN TỬ - ỨNG DỤNG CHO TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN HẠ LONG Chuyên. .. nên học viên chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu kỹ thuật An tồn thơng tin kiểm phiếu điện tử - Ứng dụng cho trường Trung học phổ thông chuyên Hạ Long? ?? làm đề tài tốt nghiệp thạc sĩ Đề tài tập trung nghiên. .. tốt nghiệp thạc sĩ Đề tài tập trung nghiên cứu kỹ thuật An tồn thơng tin kiểm phiếu điện tử - Ứng dụng cho trường Trung học phổ thông chuyên Hạ Long kiểm phiếu hỏi nhận xét giá