xay dung chuong trinh tao va xac thuc chu ky so theo chuan dss

chữ ký số thuật toán rsa thuật toán dsa, phần mềm ứng dụng rsa phần mềm ứng dụng dsa, file báo cáo chuẩn quốc gia CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CHỮ KÝ SỐ 1.1. Giới thiệu chung về chữ ký số 1.1.1. Khái niệm Theo Nghị định 1302018NĐCP quy định chi tiết thi hành luật giao dịch điện tử về chữ ký số và dịch vụ chứng thực chữ ký số ngày 2792018: Chữ ký số là một dạng chữ ký điện tử được tạo ra bằng sự biến đổi một thông điệp dữ liệu sử dụng hệ thống mật mã không đối xứng, theo đó, người có được thông điệp dữ liệu ban đầu và khóa công khai của người ký có thể xác định được chính xác: Việc biến đổi nêu trên được tạo ra bằng đúng khóa bí mật tương ứng với khóa công khai trong cùng 1 cặp khóa; Sự toàn vẹn nội dung của thông điệp dữ liệu kể từ khi thực hiện việc biến đổi nêu trên. 1.1.2. Vai trò của chữ ký số Chữ ký số dùng cho các văn bản số, cho biết toàn bộ văn bản đã được ký bởi người ký, và người khác có thể xác minh điều này. Chữ ký số tương tự như chữ ký viết tay thông thường, đảm bảo: Tính bảo mật: Chỉ những người có quyền mới có thể đọc được nội dung; Tính toàn vẹn: Kẻ trung gian làm biến đổi nội dung thông điệp trong quá trình gửi đi, người nhận biết được thông điệp đã bị sửa đổi; Tính nhận biết: xác định được danh tính của người gửi thông điệp; Tính chống chối bỏ: người gửi thông điệp không thể phủ nhận được thông điệp đó là của họ. Tuy nhiên, chữ ký số và chữ ký viết tay thông thường có các điểm khác nhau cơ bản sau: Bảng 1.1. So sánh giữa chữ ký số và chữ ký viết tay Chữ ký viết tay Chữ ký số Vấn đề ký Là một phần vật lý của tài liệu Không gắn kiểu vật lý vào tài liệu Vấn đề kiểm tra chữ ký So sánh với chữ ký mẫu Thông qua một thuật toán kiểm tra công khai Bản sao tài liệu Không đồng nhất với bản gốc Đồng nhất với bản gốc 1.1.3. Sơ đồ tổng quan Một thuật toán ký số thường gồm: quy trình tạo chữ ký và xác thực chữ ký. Người ký sử dụng quy trình tạo chữ ký để tạo ra 1 chữ ký trên thông điệp, người xác thực sử dụng quy trình xác thực để xác thực chữ ký số. Một sơ đồ chữ ký số 2, 3, 5 là bộ 5 thành phần (P, A, K, S, V) trong đó: P: tập hữu hạn các thông điệp có thể; A: tập hữu hạn chữ ký có thể; K: tập hữu hạn các khóa có thể; S: tập thuật toán ký có dạng ; V: tập thuật toán xác thực chữ ký có thể dạng là những hàm sao cho mỗi thông điệp x P và mỗi chữ ký y A:

LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp “Xây dựng chương trình tạo xác thực chữ ký số theo chuẩn DSS” cơng trình nghiên cứu thân tôi; số liệu sử dụng khóa luận trung thực, xác; tài liệu tham khảo có nguồn gốc trích dẫn rõ ràng; kết nghiên cứu không chép vi phạm quyền cơng trình Tơi xin chịu trách nhiệm hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan Hà Nội, tháng năm 2019 Sinh viên MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CHỮ KÝ SỐ .6 1.1 Giới thiệu chung chữ ký số 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Vai trò chữ ký số 1.1.3 Sơ đồ tổng quan 1.2 Cơ sở hình thành chữ ký số 1.2.1 Mật mã học mật mã khóa cơng khai 1.2.2 Hàm băm 10 Kết luận chương 13 CHƯƠNG CHUẨN CHỮ KÝ SỐ DSS - HOA KỲ 14 2.1 Giới thiệu chung 14 2.1.1 Khởi tạo ban đầu 16 2.1.2 Tạo chữ ký số 18 2.1.3 Xác thực chữ ký số 2.2 Thuật toán ký số DSA20 19 2.2.1 Giới thiệu 20 2.2.2 Mơ hình 26 2.2.3 Đánh giá 28 2.3 Thuật tốn ký số RSA29 2.3.1 Giới thiệu 2.3.2 Mơ hình 2.3.3 Đánh giá Kết luận chương 29 30 32 33 CHƯƠNG XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TẠO VÀ XÁC THỰC CHỮ KÝ SỐ THEO CHUẨN DSS 34 3.1 Xây dựng chương trình thiết lập xác thực chữ ký số sử dụng thuật toán DSA 34 3.1.1 Giao diện chức 34 3.1.2 Xây dựng chương trình thiết lập chữ ký 36 3.1.3 Xây dựng chương trình xác thực chữ ký số 40 3.1.4 Kết thực nghiệm 41 3.2 Xây dựng chương trình thiết lập xác thực chữ ký số sử dụng thuật toán RSA 45 3.2.1 Giao diện chức 45 3.2.2 Xây dựng chương trình thiết lập chữ ký số 47 3.2.3 Xây dựng chương trình xác thực chữ ký số 48 3.2.4 Kết thử nghiệm 51 Kết luận chương 53 KẾT LUẬN 54 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CA DSA FIPS NIST PKCS SP SHA Certification Authority Digital Signature Algorithm Federal Information Processing Standard National Institute of Standards and Technology Public Key Cryptography Standard Special Publication Secure Hash Algorithm DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Phân loại giải thuật mã hóa theo số lượng khóa Hình 2.1 Quy trình tạo xác thực chữ ký số theo chuẩn DSS 15 Hình 2.2 Quy trình khởi tạo ban đầu 16 Hình 2.3 Quy trình tạo chữ ký số 18 Hình 2.4 Quy trình xác thực chữ ký số 19 Hình 2.5 Mơ hình sơ đồ chữ ký số DSA .26 Hình 2.6 Lược đồ chữ ký số RSA 30 Hình 3.1 Giao diện tạo khố lược đồ chữ ký số DSA 34 Hình 3.2 Giao diện ký lược đồ chữ ký số DSA 35 Hình 3.3 Giao diện xác thực chữ ký số lược đồ DSA 35 Hình 3.4 Thơng báo tạo khóa thành cơng 40 Hình 3.5 Thơng tin cần ký lược đồ DSA .43 Hình 3.6 Giao diện tạo chữ ký thành công 43 Hình 3.7 Giao diện thơng báo chữ ký tồn vẹn khơng bị thay đổi 44 Hình 3.8 Thông tin sau bị chỉnh sửa 44 Hình 3.9 Giao diện chữ ký bị thay đổi 44 Hình 3.10 Giao diện tạo khóa theo lược đồ chữ ký số RSA 45 Hình 3.11 Giao diện ký theo lược đồ chữ ký số RSA 46 Hình 3.12 Giao diện xác thực theo lược đồ chữ ký số RSA 46 Hình 3.13 Giao diện thơng báo chữ ký tồn vẹn khơng thay đổi 52 Hình 3.14 Giao diện thông báo chữ ký bị thay đổi 52 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 So sánh chữ ký số chữ ký viết tay Bảng 1.2 So sánh hàm băm chuẩn băm an toàn 12 Bảng 2.1 Sự khác phiên chữ ký số DSS 14 Bảng 2.2 Thời gian bảo mật 22 Bảng 2.3 Lựa chọn hàm băm cho cặp (L, N) .22 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong phát triển xã hội loài người, đặc biệt kể từ mạng máy tính đời việc trao đổi thông tin trở nên thuận lợi hơn, nhu cầu trao đổi thông tin ngày lớn đa dạng Các tiến khoa học kĩ thuật phát triển không ngừng ứng dụng để nâng cao chất lượng lưu lượng truyền tin Bảo mật thông tin trở nên quan trọng hết, người cần có tư bảo mật thơng tin Trong phương pháp bảo mật thông tin, mật mã học xem phương pháp mang lại hiệu kinh tế Trong năm gần phát triển khoa học máy tính Internet cho thấy tầm quan trọng mật mã thông tin Mật mã thông tin ứng dụng nhiều lĩnh vực đời sống xã hội như: an ninh, quân sự, quốc phòng… lĩnh vực thương mại điện tử Ngày nay, việc ứng dụng mật mã mã hóa giải mã, mật mã ứng dụng để xác thực nguồn gốc thông tin, xác thực người sở hữu mã hóa Chữ ký số đời đáp ứng yêu cầu Các vấn đề chữ ký số thường xuyên nghiên cứu, để tìm sơ đồ chữ ký số phù hợp với thực tiễn Trong chuẩn chữ ký số giới, chuẩn chữ ký số Hoa Kỳ ứng dụng rộng rãi tồn giới Tính đến thời điểm tháng 6/2009, NIST đưa phiên chuẩn chữ ký số FIPS PUB 186, FIPS PUB 186-1, FIPS PUB 186-2, FIPS PUB 186-3 Khoa học cơng nghệ ngày phát triển, máy móc thiết bị ngày trở nên thông minh hơn, việc phá vỡ sơ đồ chữ ký phiên cũ có thể, vấn đề đặt cần có chuẩn để đảm bảo an tồn chữ ký số tương lai FIPS PUB 186-4 đời vào 7/2013 đáp ứng yêu cầu thực tiễn [13-15] Đặc biệt, thời điểm tại, Việt Nam xây dựng thương mại điện tử, phủ điện tử Việc ứng dụng chữ ký số đem lại nhiều hiệu thiết thực, góp phần bảo mật thơng tin, đơn giản hóa thủ tục hành chính, góp phần xây dựng thành cơng thương mại điện tử, phủ điện tử thời gian tới Xuất phát từ lý em lựa chọn đề tài “Xây dựng chương trình tạo xác thực chữ ký số theo chuẩn DSS” làm đề tài khóa luận tốt nghiệp, hướng dẫn Giảng viên – Thạc sĩ Lưu Tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài Hiện có nhiều nghiên cứu chữ ký số, ứng dụng nhằm bảo đảm tính bảo mật, tính tồn vẹn tính chống chối bỏ thơng tin giao dịch mạng Internet Tại Học viện ANND, có số nghiên cứu liên quan tới vấn đề chữ ký số như: - “Nghiên cứu ứng dụng chữ ký điện tử trao đổi thông tin dạng file hai máy mạng dựa hệ mã khóa cơng khai RSA”, tác giả Nguyễn Xn Thùy (Khóa luận, 2003) - “Xây dựng chương trình bảo mật liệu số hệ mật mã chữ ký điện tử”, tác giả Đỗ Thị Thu Huyền (Khóa luận, 2010) Một số nghiên cứu khác có liên quan tới lĩnh vực như: - “Nghiên cứu số kỹ thuật mã hóa, xác thực ứng dụng việc truyền số liệu Cục A18”, tác giả Nguyễn Hồng Đức (Khóa luận, 2007) - “Nghiên cứu hạ tầng mã hóa khóa cơng khai (Public key infrastructure - PKI) triển khai chữ ký số giao dịch trực tuyến A18 PA18”, tác giả Nguyễn Hoàng Tuấn Anh (Khóa luận, 2008) - “Nghiên cứu, tìm hiểu sở hạ tầng mật mã khóa cơng khai ứng dụng”, tác giả Nguyễn Văn Dũng (Khóa luận, 2009) - “Nghiên cứu, lập trình ứng dụng thử nghiệm số thuật tốn mã hóa liệu áp dụng cho hộ chiếu điện tử Việt Nam”, tác giả Nguyễn Thanh Hải (Khóa luận, 2011) - “Kỹ thuật mã hố DES bảo mật thơng tin”, tác giả Phạm Thế Hùng (Khóa luận, 2014) Các cơng trình nghiên cứu số thuật tốn mã hóa áp dụng vào việc bảo mật liệu tạo chữ ký số, có số cơng trình có ứng dụng vào thực tế Tuy nhiên, chưa có cơng trình đề cập tới việc nghiên cứu chuẩn chữ ký số công bố áp dụng nước tiên tiến Ngoài ra, việc ứng dụng số cơng trình tiếp cận mức thử nghiệm với số nhỏ Chính vậy, với mong muốn làm rõ vấn đề sở khoa học ứng dụng chữ ký số theo chuẩn cụ thể, tác giả mạnh dạn nghiên cứu chuẩn chữ ký số DSS Hoa Kỳ viết chương trình ứng dụng theo chuẩn Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu - Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu chuẩn chữ ký số DSS Hoa Kì lược đồ chữ ký số chuẩn DSS Từ xây dựng chương trình tạo xác thực chữ ký số theo chuẩn DSS - Nhiệm vụ nghiên cứu: Để đạt mục tiêu nghiên cứu tác giả, giải nhiệm vụ sau: + Nghiên cứu, hệ thống hóa lý luận có liên quan đến chữ ký số sở hình thành chữ ký số + Nghiên cứu chuẩn chữ ký số DSS Hoa Kỳ, sơ đồ chữ ký số đề cập chuẩn + Xây dựng, cài đặt, thử nghiệm chương trình tạo xác thực chữ ký số theo chuẩn DSS Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài - Đối tượng: + Các phương pháp mã hóa + Chuẩn chữ ký số DSS Hoa Kỳ - Phạm vi nghiên cứu đề tài: Đề tài tập trung nghiên cứu phương pháp mã hóa sở tảng để xây dựng chữ ký số, chuẩn chữ ký số DSS Hoa Kỳ, xây dựng chương trình tạo xác thực chữ ký số theo chuẩn DSS Phương pháp nghiên cứu Để đạt mục tiêu nghiên cứu đề tài, tác giả sử dụng tổng hợp cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp nghiên cứu tài liệu: + Phương pháp phân tích tổng hợp lý thuyết: tác giả thực phân tích, tổng hợp báo khoa học có liên quan đến vấn đề nghiên cứu đăng tạp chí, hội nghị uy tín giới cộng đồng nghiên cứu sử dụng như: Science direct: http://www.sciencedirect.com/ IEEE Xplore Digital Library: http://ieeexplore.ieee.org The ACM Digital Library: http://dl.acm.org/ Google Scholar: https://scholar.google.com + Phương pháp phân loại hệ thống hóa lý thuyết: Qua q trình phân tích tổng hợp lý thuyết, thơng tin thu thập tác giả hệ thống xếp cách khoa học, sử dụng chúng để nhận định, đánh giá, phương pháp có, từ đề phương pháp tối ưu cho toán đặt - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: + Phương pháp chuyên gia: Thu thập khoa học, tranh thủ ý kiến đóng góp, định hướng từ chuyên gia nghiên cứu có kinh nghiệm lĩnh vực tối ưu hóa khoa học máy tính để có góc nhìn định hướng nghiên cứu phù hợp; tham gia buổi hội thảo có chủ đề mật mã thơng tin, mã hóa khóa cơng khai, chữ ký số + Phương pháp thực nghiệm khoa học: Tác giả sử dụng phương pháp có để áp dụng cho tốn đặt ra, phương pháp giúp kiểm tra tính xác tính khả thi thuật tốn đề xuất đề tài, sở để đánh giá tính hiệu phương pháp đề xuất Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài Ý nghĩa khoa học: Đề tài góp phần bổ sung lý luận chữ ký số, giải vấn đề bảo mật lưu trữ thông tin, truyền thông tin Mở hướng nghiên cứu chữ ký số môi trường học tập Ý nghĩa thực tiễn: Việc nghiên cứu chuẩn chữ ký số DSS Mỹ, từ xây dựng chương trình tạo xác thực chữ ký số mở hướng nghiên cứu tăng mức độ bảo mật cho toán lớn thực tiễn 44 047541419628384143611319486734892814856482448404908230657259266243 464558874208438730252439957763485439626246324164602478117786106733 061758323266955113863484301807618141939553761245942794313938106512 492663255361183464451081945194036647364338617863579067106067302515 581398600558541210114609181670829024082270689400830983525530749192 885845835370947514007437908682154505063347628510651851606063534683 0416114220370200392759265329265456708152383947588311752415634125040 - Ký văn Thực ký văn sau: Hình XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TẠO VÀ XÁC THỰC CHỮ KÝ SỐ THEO CHUẨN DSS.12 Thông tin cần ký lược đồ DSA - Tạo chữ ký thành cơng: Hình XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TẠO VÀ XÁC THỰC CHỮ KÝ SỐ THEO CHUẨN DSS.13 Giao diện tạo chữ ký thành công - Kết chữ ký tạo ra: 965705514498602203011159267575160722717867329330957248619653582650 04995761780 45 152375821317138299381973641529218270425813713693251460607281699105 85058466767 - Xác thực văn + Trường hợp 1: Thông điệp chọn thơng điệp ban đầu Kết quả: Hình XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TẠO VÀ XÁC THỰC CHỮ KÝ SỐ THEO CHUẨN DSS.14 Giao diện thông báo chữ ký tồn vẹn khơng bị thay đổi + Trường hợp 2: Thơng điệp bị sửa đổi sau Hình XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TẠO VÀ XÁC THỰC CHỮ KÝ SỐ THEO CHUẨN DSS.15 Thông tin sau bị chỉnh sửa Kết lúc này: 46 Hình XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TẠO VÀ XÁC THỰC CHỮ KÝ SỐ THEO CHUẨN DSS.16 Giao diện chữ ký bị thay đổi 4.2 Xây dựng chương trình thiết lập xác thực chữ ký số sử dụng thuật toán RSA 4.2.1 Giao diện chức Chương trình thiết lập xác thực chữ ký số sử dụng thuật toán RSA gồm có chức bản: thiết lập khóa, ký văn xác thực văn - Thiết lập khóa: Người dùng lựa chọn kích thước khóa n, chiều dài khóa phụ thuộc vào thời gian mà người dùng mong muốn lưu trữ thơng điệp Với kích thước n chọn, phần mềm tạo cặp khóa bí mật cơng khai, cho phép người dùng lưu trữ cặp khóa Khóa bí mật dùng cho mục đích tạo chữ ký, khóa cơng khai sử dụng để xác thực chữ ký Sau giao diện chương trình: 47 Hình XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TẠO VÀ XÁC THỰC CHỮ KÝ SỐ THEO CHUẨN DSS.17 Giao diện tạo khóa theo lược đồ chữ ký số RSA - Ký văn Bằng cách chọn tập tin mà người sử dụng muốn truyền đi, sử dụng khóa bí mật, người dùng tạo chữ ký cho văn Chữ ký tạo lưu lại phục vụ cho trình xác thực chữ ký Giao diện chương trình sau: Hình XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TẠO VÀ XÁC THỰC CHỮ KÝ SỐ THEO CHUẨN DSS.18 Giao diện ký theo lược đồ chữ ký số RSA - Xác thực văn 48 Sau người gửi gửi thơng điệp, qua khơng gian khơng an tồn Internet, chữ ký bị kẻ trung gian thay đổi nội dung Cùng với khóa cơng khai nhận được, chữ ký thơng điệp, người nhận kiểm tra xem thông điệp bị thay đổi nội dung hay khơng Giao diện sau: Hình XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TẠO VÀ XÁC THỰC CHỮ KÝ SỐ THEO CHUẨN DSS.19 Giao diện xác thực theo lược đồ chữ ký số RSA 4.2.2 Xây dựng chương trình thiết lập chữ ký số - Tạo khóa public void KeyRSA(int bits){ SecureRandom r = new SecureRandom(); BigInteger p = new BigInteger(bits / 2, 100, r); BigInteger q = new BigInteger(bits / 2, 100, r); n = p.multiply(q); BigInteger m = (p.subtract(BigInteger.ONE)).multiply(q subtract(BigInteger.ONE)); boolean found = false; { e = new BigInteger(bits / 2, 50, r); if (m.gcd(e).equals(BigInteger.ONE) && e.compareTo(m) < 0) { found = true; } } while (!found); d = e.modInverse(m); } 49 - Tạo chữ ký private void jButtonSignActionPerformed(java.awt.event.ActionEvent evt) { String fileInput = jTextFieldPathDataSign.getText(); String filePrivateKey = jTextFieldPathPrivateKeySign.getText(); fileInput = fileInput.replace('\\', '/'); filePrivateKey = filePrivateKey.replace('\\', '/'); if ("".equals(fileInput) || "".equals(filePrivateKey)) { JOptionPane.showMessageDialog(null, "Bạn chưa nhập liệu đầu vào", "Thông báo", JOptionPane.ERROR_MESSAGE); } else { SHA1 sha1 = new SHA1(); String intD, intN; try { BigInteger sh1 = new BigInteger(sha1.md(fileInput).abs().toString()); try(BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(filePrivateKey))) { StringBuilder sb = new StringBuilder(); String line = br.readLine(); sb.append(line); sb.append(System.lineSeparator()); intN = sb.toString(); line = br.readLine(); sb = new StringBuilder(); sb.append(line); sb.append(System.lineSeparator()); intD = sb.toString(); } String sd = "", sn = ""; for (int i = 0; i < intD.length(); ++i) { if (intD.charAt(i) >= '0' & intD.charAt(i) = '0' & intN.charAt(i) = '0' & intE.charAt(i) = '0' & intN.charAt(i) = '0' & intS.charAt(i)