Nghiên cứu giải thuật advanced encryption standard mã hóa các văn bản mật tại trường cao đẳng công kỹ nghệ đông á

-1- -2- B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Cơng trình đư c hồn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG Đ I H C ĐÀ N NG NGUY N VĂN MINH Ngư i hư ng d n khoa h c: TS NGUY N THANH BÌNH Ph n bi n 1: PGS.TS VÕ TRUNG HÙNG NGHIÊN C U GI I THU T ADVANCES ENCRYPTION STANDARD MÃ HĨA Ph n bi n 2: TS TRƯƠNG CƠNG TU N VĂN B N M T T I TRƯ NG CAO Đ NG CÔNG K NGH ĐÔNG Á Chuyên ngành: KHOA H C MÁY TÍNH Lu n văn đư c b o v trư c H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p th c sĩ k thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 15 tháng 10 năm 2011 Mã s : 60.48.01 TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Có th tìm hi u lu n văn t i: - Trung tâm Thông tin - H c li u, Đ i h c Đà N ng Đà N ng - Năm 2011 - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng -3- -4- Triple DES, Advanced Encryption Standard – AES; phương pháp mã hóa M Đ U Lý ch n ñ tài Ngày v i s xu t hi n c a máy tính, tài li u văn b n gi y t thơng tin quan đ u đư c s hóa x lý máy tính, đư c truy n m t mơi trư ng mà m c đ nh khơng an tồn Do ñó yêu c u v vi c có m t ch , gi i pháp ñ b o v s an tồn bí m t c a thông tin nh y c m, quan tr ng ngày tr nên c p thi t.Vi c b o v d li u v n ñ mà t t c nh ng s d ng máy tính quan tâm D li u c a m i ngư i dùng có th khác t t p tin văn b n đ n chương trình máy tính ho c d li u r t quan tr ng tài kho n ngân hàng, bí m t qu c gia Tùy theo t m quan tr ng c a tài li u mà ngư i dùng l a ch n phương pháp khác Trong đó, đ m b o tính b o m t n i dung c a t p tin c n thi t Vì v y, t p tin sau t o c n ñư c mã hóa nh m tăng tính b o m t đ an tồn c a d li u Mã hóa ñư c xem m c b o v t i ưu nh t ñ i v i d li u giúp thông tin không b l nâng cao ñ an toàn giao d ch truy n t i thông tin M t mã h c – Cryptography (hay crypto) – ngành khoa h c nghiên c u v vi c gi u thông tin C th hơn, m t mã h c ngành h c nghiên c u v nh ng cách chuy n ñ i thơng tin t d ng "có th hi u ñư c" (b n rõ – plaintext) thành d ng "khơng th hi u đư c" (b n mã – ciphertext) ngư c l i M t mã h c giúp đ m b o tính bí m t c a thông tin – thông tin ch ti t l cho nh ng đư c phép; tính tồn v n – thơng tin khơng th b thay đ i mà khơng phát hi n; tính xác th c – ngư i g i ho c ngư i nh n có th ch ng minh h ; đ m b o tính khơng ch i b , t c ngư i g i ho c nh n sau khơng th ch i b vi c g i ho c nh n thông tin Trên th c t có nhi u phương pháp mã hóa thu t toán tương ng v i m i phương pháp ñư c ng d ng ñ mã hóa thơng tin phương pháp mã hóa đ i x ng v i thu t toán Data Encryption Standard – DES, b t ñ i x ng v i khóa cơng khai g m thu t tốn n i ti ng: DiffleHellman, RSA Trong thu t tốn k trên, AES cịn đư c bi t v i m t tên g i khác thu t toán Rijndael hai tác gi Vincent Rijmen, Joan Daeman ñ ngh ñư c Vi n tiêu chu n công ngh qu c gia Hoa Kỳ NIST (National Institue of Standards and Technology) ch n làm chu n mã hóa nâng cao cơng báo FIPS PUB 197 AES ñư c ñánh giá m t thu t toán tiên ti n áp d ng r ng rãi h th ng khác t th thơng minh cho đ n máy tính cá nhân k c ph n c ng ph n m m Trong ph m vi c a trư ng Cao đ ng cơng k ngh Đơng Á có r t nhi u tài li u quan tr ng c n đư c lưu gi bí m t Đi n hình đ thi t t nghi p cu i khóa kèm đáp án, h sơ sinh viên, cơng trình nghiên c u khoa h c, đ án chưa đư c cơng b Cơng tác đ m b o bí m t cho tài li u c a nhà trư ng hi n chưa ñư c quan tâm m c Do đó, v i nh ng k thu t tinh vi, l i d ng l h ng c a h th ng, t i ph m có th d dàng ti p c n thơng tin m t M c đích nghiên c u k t qu đ t ñư c Xu t phát t s phân tích, tơi ch n đ tài "Nghiên c u gi i thu t Advances Encryption Standard mã hóa văn b n m t t i trư ng Cao ñ ng công k ngh Đông Á" nh m nghiên c u gi i thu t mã hóa đ i x ng Advanced Encryption Standard - AES ñ ñưa m t phương pháp mã hóa t p tin t i ưu xây d ng h th ng mã hóa tài li u m t ñ m b o ñ an toàn c a d li u, tin c y, bí m t c a tài li u M c đích c a tác gi tìm hi u nghiên c u sâu lý thuy t liên quan ñ n mã hóa d li u, so sánh ưu ñi m, c ñi m c a m t s thu t tốn hi n t i, đ ng th i nêu ng d ng ñi n hình liên quan đ n thu t tốn Trong đó, tơi t p trung nghiên c u sâu gi i mã hóa d li u tiên ti n nh t hi n hay, AES, m t s ch mã hóa t p tin có ñ t ñó ñưa m t gi i pháp mã hóa t p tin đ m b o tính ch t, đ c m c a v n đ b o m t thơng tin -5- -6- Phương pháp ph m vi nghiên c u C không gian b n mã: t p h u h n b n mã có th có D a s thu th p tài li u liên quan c a tác gi K khơng gian khóa: t p h u h n khóa có th có ngồi nư c đ tìm hi u phân tích thơng tin liên quan đ n lu n văn Đ i v i m i k∈K, có m t quy t c mã hóa ek∈E m t quy t c gi i Nghiên c u cài đ t gi i thu t AES mơi trư ng Windows Sau đó, mã tương ng dk∈D V i m i ek: P → C dk: C → P nh ng hàm ki m th ñánh giá k t qu mà dk(ek(x))=x cho m i b n rõ x∈P Hàm gi i mã dk ánh x Đ tài ch nghiên c u ng d ng mã hóa văn b n quan tr ng t i trư ng Cao đ ng Cơng K Ngh Đông Á C u trúc c a lu n văn C u trúc c a ñ tài ñư c t ch c thành 03 chương Chương T ng quan mã hóa thơng tin 1.1.3 ngư c c a hàm mã hóa ek Nguyên t c Kerckhoffs M t h m t mã s ñư c an toàn c t t c m i th h th ng cơng khai ngo i tr khóa (key) "Thu t tốn mã hóa đư c t o khơng c n ph i gi bí m t, có th đư c Chương Thu t tốn Advanced Encryption Standard cơng b cơng khai, rơi vào tay qn đ ch mà khơng có b t kỳ s phi n ph c Chương c " 1.2 Tính ch t c a mã hóa thơng tin ng d ng thu t toán Advanced Encryption Standard mã hóa văn b n m t trư ng Cao đ ng cơng k ngh Đơng Á Mã hóa thơng tin ph i đ m b o tính ch t sau: Tính bí m t CHƯƠNG T NG QUAN MÃ HĨA THƠNG TIN Chương t p trung nghiên c u m t s lý lu n, s lý thuy t v m t mã h c ñ ng th i gi i thi u m t s thu t toán ph bi n 1.1 Các khái ni m 1.1.1 M t mã h c Đ nh nghĩa 1.1: M t mã h c nghiên c u thu t toán liên quan đ n khía c nh b o m t thơng tin thông tin m t, ràng bu c d li u, ch ng th c th c th , ch ng th c ngu n g c d li u Error! Reference source not found M t s khái ni m m t mã h c g m: Mã hóa (encrypt hay encipher), Gi i mã (Decrypt hay decipher), B n rõ (Plaintext), Cipher (hay cypher), Khóa (Key) 1.1.2 H m t mã (Crypto System): (Confidentiality), tính xác th c (Authentication), tính tồn v n (Integrity), tính khơng th ch i b (Non-repudation) 1.3 Đ an toàn c a h m t mã Đ an toàn c a thu t tốn ph thu c vào đ ph c t p c a Các y u t xem xét thu t tốn an tồn chi phí hay phí t n; th i gian c n thi t ñ phá v ; lư ng d li u ñ phá v Có hai phương pháp đư c Claude Shannon trình bày vào năm 1949 đ đánh giá đ an toàn c a m t h m t mã 1.3.1 Đ an tồn tính tốn: 1.3.2 Đ an tồn khơng u ki n 1.4 Các phương pháp mã hóa 1.4.1 Mã hố c n (Classical cryptography) Phương pháp ti n thân c a phương pháp mã hóa đ i x ng Đ nh nghĩa 1.2: ngày Có hai phương pháp n i b t là: Mã hố thay th (Substitution M t h m t mã b (P,C,K,E,D) thõa mãn tính ch t sau: Cipher), Mã hố hốn v (Transposition Cipher) P không gian b n rõ: t p h u h n b n rõ có th có -7- 1.4.2 Mã hố đ i x ng (Symetric cryptography) Mã hố đ i x ng s d ng m t khoá cho c hai q trình mã hố gi i mã Mã hố ñ i x ng có th tác ñ ng b n rõ theo t ng nhóm bit hay theo t ng bit m t 1.4.3 Mã hoá b t ñ i x ng (Asymetric cryptography) Mã hóa b t ñ i x ng ñư c thi t k cho khố s d ng q trình -8- Thu t tốn DES b c l m t s m y u mà nh ng k l i d ng đ thám mã 1.6.1.2 Triple DES (3DES) Triple DES th t ch t mã hóa theo DES ba l n v i khóa K1, K2, K3 cho m i l n 1.6.1.3 Chu n mã hóa cao c p AES mã hoá khác bi t v i khố đư c s d ng q trình gi i mã T t nhiên AES m t chu n mã hóa cao c p v i khóa bí m t cho phép x lý không th suy lu n khóa gi i mã t khóa mã ngư c l i Khố đ mã hố kh i d li u đ u vào có kích thư c 128 bit s d ng khóa có đ dài đư c g i khóa cơng khai (Public Key), khố đ gi i mã đư c g i khóa 128, 192, 256 bit 1.6.2 Các h mã hóa cơng khai 1.6.2.1 Khái ni m bí m t (Private Key) 1.4.4 H th ng mã hoá khoá lai (Hybrid Cryptosystems) H th ng mã hoá khoá lai ñ i s k t h p gi a t c đ tính an tồn c a hai h th ng mã hoá 1.5 ng d ng c a mã hóa thơng tin Mã hóa thơng tin ñư c ng d ng r t nhi u lĩnh v c c v ph n c ng ph n m m 1.6 Gi i thi u m t s gi i thu t mã hóa tiên ti n 1.6.1 Các h mã kh i Các h mã kh i d a s làm vi c v i kh i d li u chu i bit có kích thư c khau (t i thi u 64bit), khóa c a h mã hóa m t xâu bit có đ dài c ñ nh M t s gi i thu t ñư c s d ng ph bi n DES, Triple DES (3DES), AES 1.6.1.1 Mã hóa d DES Mã hố b ng khố cơng khai phương th c đư c th c hi n hai khóa, m t đư c dùng đ mã hóa (đư c g i khóa cơng khai – public key) m t khóa đư c dùng q trình gi i mã (g i khóa bí m t – private key) Khóa gi i mã khơng th tính tốn đư c t khóa mã hóa 1.6.2.2 Thu t tốn RSA 1.6.2.3 H m t mã d a đư ng cong Elliptic Thu t tốn mã hóa s d ng ñư ng cong elliptic d a vào ñ ph c t p c a toán logarit r i r c h th ng ñ i s M t ñư c cong Elliptic m t ñư ng cong t o b i m t phương trình d ng m u Thu t tốn mã hóa d a đư ng cong Elliptic (ECC) th c hi n vi c mã hoá gi i mã d a t a ñ c a ñi m d a ñư ng cong Elliptic 1.6.3 Hàm băm DES (Data Encryption Standard) thu t toán mã hóa v i d li u đ u Hàm băm hàm tốn h c chuy n đ i m t thơng p có đ dài b t kỳ vào ñ u m t kh i 64 bit v i đ dài khóa 64 bit (trong đư c thành m t dãy bit có đ dài c đ nh M i thay đ i dù r t nh thơng dùng đ ki m tra tính ch n l ) Thu t tốn th c hi n 16 vịng v i 16 khóa p đ u vào đ u làm thay ñ i giá tr băm c a 1.7 K t chương (48bit) ñư c sinh m i vịng Q trình gi i mã đư c di n tương t v i khóa ng d ng vào vòng theo th t ngư c l i Chương ñã nêu ñư c m t s lý lu n v m t mã h c ng d ng c a lĩnh v c khác gi i thi u b n m t s phương pháp mã hóa đư c nhà khoa h c nghiên c u -9- ñ ng th i trình bày ngun t c ho t đ ng nêu ưu c - 10 - 2.2.2.3 M ng Byte Các m ng byte ñư c bi u di n theo d ng sau: a0 a1 a2 … an-1 (v i ñi m c a m i gi i thu t n=16, 24 hay 32 tùy thu c vào ñ dài c a d li u ñ u vào 128 bit, 192 bit CHƯƠNG THU T TOÁN ADVANCED ENCRYPTTION STANDARD 256 bit) 2.2.2.4 M ng tr ng thái (State) M ng tr ng thái m t m ng hai chi u g m hàng, Nb c t, ký hi u s Chu n mã hóa AES cho phép x lý kh i d li u ñ u vào có kích thư c 128 bit s d ng khóa có đ dài 128, 192 ho c 256 bit v i tên ñư c dùng ñ lưu tr giá tr trung gian m i bư c c a q trình x lý B t đ u c a phép mã hóa hay gi i mã vi c chép m ng byte g i AES-128, AES-192 hay AES-256 Chương t p trung đ c t chi ti t thu t tốn 2.1 Các thu t ng 2.2 Các ký hi u qui c 2.2.1 Các hàm, ký hi u tham s c a thu t toán 2.2.1.1 Các ký hi u phép tốn: Phép ngh ch đ o bit (⊕-XOR), phép nhân ña th c (⊗), phép nhân trư ng h u h n (•) 2.2.1.2 Các tham s c a thu t toán: 2.2.2 Các quy c 2.2.2.1 Đ u vào, ñ u Đ u vào (Input) ñ u (Output) c a thu t toán AES dãy nh phân 128 bit đư c đánh s th t t 0, cịn ñư c g i kh i (block) Khóa mã dùng tho thu t toán AES m t dãy nh phân có đ dài 128, 192 hay 256 bit 2.2.2.2 Đơn v Byte: Byte m t dãy bit ñư c bi u di n dư i d ng bit nh phân theo th t {b7, b6, 5, b4, b3, b2, b1, b0} ho c bi u di n trư ng h u h n b ∑b x in0, in1, in2, …, in15 ñ u vào vào m ng tr ng thái s theo công th c sau: s[r,c]= in[r+4c], v i ≤ r, c ≤ Vào cu i trình mã hóa hay gi i mã, M ng tr ng thái s ñư c chép vào m ng byte ñ u theo công th c: out0, out1, out2, …, out15 2.2.2.5 M ng t B n Byte m i c t c a M ng tr ng thái ñư c t o thành m t t 32 bit m t m ng g m byte ñư c ñánh ch m c theo hàng r T ñó ta có th coi M ng tr ng thái m t m ng môt chi u g m t w0, w1, w2, w3, giá tr c t c dùng làm ch m c cho m ng 2.3 Cơ s toán h c Hai phép c ng phép nhân trư ng Galoris GF (28) s toán h c c a thu t tốn AES 2.3.1 Phép c ng Phép “c ng” ñư c hi u phép XOR hai bit tương ng byte có ký hi u ⊕ 2.3.2 Phép nhân ho c b ng ký t h Hexa M t s phép toán Phép nhân trư ng GF(28), ký hi u ⦁, tương ng v i phép nhân trư ng h u h n cịn địi h i thêm m t bit (b8) vào bên trái c a m t byte thơng thư ng c a hai đa th c đem chia l y dư (modulo) cho m t ña th c t i bit, ký hi u {01} gi n b c Trong thu t toán AES, ña th c t i gi n ñư c ch n là: b ng ña th c: i =0 i i m(x) = x8 + x4 + x3 + x + hay {01}{1b} n u bi u di n dư i d ng hexa (2.2) - 11 - - 12 - K t qu nh n ñư c c a phép rút g n m t ña th c có b c nh Qui trình mã hóa B t đ u q trình mã hóa, b n rõ ñư c chép vào m ng tr ng thái nên có th bi u di n đư c dư i d ng byte 2.3.3 Phép nhân v i x theo phương pháp đư c mơ t Phép nhân v i ña th c x (hay ph n t {00000010}∈GF(2 )) có th đư c th c hi n 2.4.1 m c ñ byte b ng m t phép d ch trái sau th c hi n ph n 2.2.2.4 Sau th c hi n thao tác c ng v i khóa mã ñ u tiên, m ng tr ng thái s ñư c bi n đ i qua Nr vịng l n cu i ñư c th c hi n khác v i Nr-1 vịng trư c N i ti p phép XOR v i giá tr {1b} n u b7=1 Thao tác ñư c ký hi u xtime() dung c a m ng tr ng thái Phép nhân v i lũy th a c a x có th đư c th c hi n b ng cách áp d ng hóa nhi u l n thao tác xtime() K t qu phép nhân v i m t giá tr b t kỳ ñư c xác ñ nh b ng phép c ng (⊕)các k t qu trung gian l i v i 2.3.4 Đa th c v i h s trư ng GF(28) Phép nhân c a hai ña th c b c v i h s Trong quy trình mã hóa c a AES, t t c vịng l p đ u s d ng hàm (theo th t Subbytes(), ShiftRows(), MixColumns(), AddRoundKey() GF(2 ) a ( x) ⊗ b( x) ñư c xác ñ nh b ng h ng t d(x): d(x) = d3x3+ d2x2+ d1x+d0 đó, Riêng vịng cu i b qua vi c g i hàm MixColumns() 2.4.1.1 Phép bi n ñ i SubBytes() Phép bi n ñ i SubByte làm bi n M ng tr ng thái hi n hành b ng cách s d ng m t b ng thay th (S-Box) sau: Nhân ngh ch ñ o trư ng GF(28) Quy c d = (a0 • b0 ) ⊕ (a3 • b1 ) ⊕ (a2 • b2 ) ⊕ (a1 • b3 ) d1 = (a1 • b0 ) ⊕ (a0 • b1 ) ⊕ (a3 • b2 ) ⊕ (a2 • b3 ) d = (a2 • b0 ) ⊕ (a1 • b1 ) ⊕ (a0 • b2 ) ⊕ (a3 • b3 ) d = (a3 • b0 ) ⊕ (a2 • b1 ) ⊕ (a1 • b2 ) ⊕ (a0 • b3 ) 2.4 Đ c t thu t tốn Thu t tốn AES đư c th c hi n b i tu n t g m nhi u bư c bi n ñ i, theo K t qu trung gian c a phép bi n đ i m ng tr ng thái ph n 2.2.2.4 Đ dài c a kh i d li u ñ u vào c a AES c ñ nh v i Nb=4 Tùy vào ñ dài khóa (Nk=4, 6, 8) ban đ u ta có s l n l p (Nr) cho m i trình ñư c xác ñ nh theo công th c Nr=max{Nb, Nk}+6 Áp d ng phép bi n ñ i Affine (trên GF(2) ) sau: bi' = bi ⊕ b( i+4 ) mod ⊕ b( i+5) mod ⊕ b( i+6 ) mod ⊕ b( i+7 ) mod ⊕ ci đó, ≤ i ≤8 bit th i b a byte b tương ng ci bit th th i c a byte c v i giá tr {63} hay {01100011} 2.4.1.2 Phép bi n ñ i ShiftRows() Làm bi n ñ i byte ba hàng cu i m ng Tr ng thái b ng cách d ch vòng th hi n qua công th c: sr' ,c = sr ,( c+ shift ( r , Nb ) mod Nb , v k t qu ñ u c a phép bi n ñ i trư c ñ u vào c a phép bi n ñ i ti p (state) trình bày vịng cu i s bãn mã c a trình mã S i 0< r ≤3 ≤ c < Nb l n d ch vòng shift(r,Nb) ph thu c vào ch s (2.13) vòng C th shift(1,4)=1, shift(2,4)=1, shift(3,4)=3 2.4.1.3 Phép bi n ñ i MixColumns() MixColumns() m t phép bi n đ i mã hóa đư c th c hi n b ng cách l y t t c c t c a M ng tr ng thái tr n v i d li u c a chúng m t cách ñ c l p ñ t o c t m i - 13 - 2.4.1.4 - 14 - Phép bi n ñ i AddRoundKey() Phép AddRoundKey() nh m b sung khóa riêng bi t cho m i vịng l p q trình mã hóa hay gi i mã c a AES Các khóa ñư c sinh t th t c sinh khóa Hàm AddRoundKey() th c hi n b ng cách c ng m t Như c m khơng thích h p thi t b th thơng minh c n nhi u mã s vịng x lý; không k th a l i mã l nh mã hóa gi i mã ho c r t c thi t k ph n c ng ph n m m 2.6 K t chương khóa vịng t i vịng xét v i M ng tr ng thái thơng qua phép tốn XOR đơn gi n bit 2.4.2 Thu t tốn sinh khóa chương 2, tác gi t p trung nghiên c u trình bày m t cách chi ti t đ c t gi i thu t AES ñ ng th i nêu ưu ñi m c ñi m c a T o m t b ng khóa t khóa ban đ u đ b sung khóa cho vịng CHƯƠNG NG D NG THU T TỐN ADVANCED ENCRYPTION STANDARD MÃ HĨA VĂN B N M T T I TRƯ NG CAO Đ NG CƠNG K NGH ĐƠNG Á q trình mã hóa hay gi i mã c a AES ñư c th c hi n trư c tiên Th t c s t o t ng c ng Nr+1 khóa đư c lưu tr m ng m t chi u, ký hi u , ñánh ch m c t đ n Nb*(Nr+1)-1 2.4.3 Qui trình gi i mã 3.1 Đ tv nñ Các văn b n ñư c hình thành t i quan, t ch c, đơn v có th ch a Q trình gi i mã ñư c th c hi n theo chi u ngư c l i v i quy trình mã đ ng bên thơng tin thu c v bí m t Nhà nư c mà m i cơng hóa, đ ng th i phép bi n ñ i trình ñư c th c hi n dân có nhi m v b o v nh m góp ph n xây d ng b o v T qu c Vi c ñ o ngư c Ngo i tr phép bi n ñ i AddRoundKey() khơng thay đ i lưu tr , b o v bí m t nhà nư c đư c quy ñ nh t i Chương c a Pháp l nh b n thân m t phép bi n ñ i thu n ng ch ch áp d ng m t s 30/2000/PL-UBTVQH10 phép toán XOR 2.4.3.1 Phép bi n đ i InvShiftRows() InvShiftRows() phép bi n ñ i ngư c c a ShiftRows() 2.4.3.2 Phép bi n ñ i InvSubBytes() Là phép bi n ñ i ngư c c a SubBytes() ñư c th c hi n b ng thay th S-Box ngh ch ñ o c a S-Box 2.4.3.3 Phép bi n ñ i InvMixColumns() InvMixColumns() phép bi n ñ i ngư c c a MixColumns() 2.4.3.4 Thu t tốn gi i mã tương đương 2.5 Các ưu ñi m h n ch c a gi i thu t Ưu m c a thu t tốn AES cho phép th c thi hi u qu b ng c ph n m m ph n c ng mà không c n nhi u b nh có thi t k đơn gi n, linh ho t v n ñ m b o ñ an tồn c a thơng tin Trư ng Cao đ ng Công K Ngh Đông Á m t t ch c giáo d c ho t ñ ng lĩnh v c giáo d c ñào t o nên văn b n hình thành trình ho t ñ ng thu c danh m c ñư c quy ñ nh t i ñi u c a quy t đ nh s 160/2005/QĐ-BCA(A11) c a B Cơng An v danh m c bí m t nhà nư c ñ M t ngành giáo d c ñào t o ph i ñư c gi bí m t cho đ n đư c phép cơng b 3.2 Th c tr ng qu n lý văn b n t i trư ng Cao đ ng cơng k ngh Đông Á Nh ng văn b n quan tr ng đư c hình thành q trình ho t ñ ng c a trư ng Cao ñ ng Cơng K Ngh Đơng Á chưa đư c tr ng C th : - Đ thi chưa ñư c b o m t t t - Các văn b n lưu t i máy cá nhân khơng có ch b o m t - Nhà trư ng chưa l p ñư c danh m c văn b n m t - Qu n lý văn b n chưa tuân theo m t quy trình c th - 15 - - 16 - Các gi i pháp quy trình ti p nh n, x lý qu n lý văn b n d a mô t đư c trình bày ph n ti p theo 3.3 Mô t công tác t ch c lưu tr qu n lý văn b n t i trư ng Cao đ ng Cơng K Ngh Đơng Á 3.3.1 Đ c t h th ng ñây, xây d ng m t máy ch ñ lưu tr t p trung t t c văn b n c a ngư i dùng theo t ng danh m c V i m i t p tin văn b n ñư c đánh Hình 3.1 Sơ đ quy trình x lý cơng văn đ n Đ i v i cơng văn đi: nhãn theo t khóa khác ph c v cho vi c tìm ki m sau này, ñ ng th i c p quy n ñ nh ng ngư i đư c phép m i có th xem ho c t i v Thông tin c a m t t p tin văn b n ngư i dùng ñư c lưu tr t i m t CSDL Ngư i dùng tương tác qua ng d ng khách 3.3.2 Xác ñ nh yêu c u c a h th ng H th ng sau xây d ng ph i ñáp ng ñư c yêu c u: - Cho phép lưu tr , qu n lý toàn b t p tin văn b n ngư i dùng t i lên - Theo dõi c p nh t thông tin c a văn b n “l ch s ” Hình 3.2 Sơ đ quy trình x lý văn b n n i b 3.3.3.2 Quy trình đ x lý ñ thi Đ i v i giáo viên: s phát hành c a - Cho phép ngư i dùng tra c u văn b n theo tiêu chí - Đ m b o ch nh ng ngư i đư c phép m i có quy n truy c p ñ n văn b n ch ñ nh - Đ m b o văn b n quan tr ng ph i đư c mã hóa - Ph i thư ng xuyên lưu d phòng (Back-up) Hình 3.3 Sơ đ quy trình đ thi Đ i v i b ph n in ñ : - Cho phép th ng kê, theo dõi tình hình th c hi n văn b n 3.3.3 Các quy trình x lý văn b n 3.3.3.1 Quy trình x lý văn b n hành Đ i v i cơng văn đ n: Hình 3.4 Sơ đ quy trình rút trích, in đ thi - 18 - - 17 - 3.3.3.3 3.3.3.4 c) Sơ ñ ca s d ng c a tác nhân “cán b ” Qu n lý văn b n cá nhân Quá trình nh n x lý văn b n Hình 3.5 Sơ đ quy trình đưa tài li u cá nhân Gi i mã Văn b n g c Truy c p danh m c văn b n Đăng nh p Ngư i dùng Chuy n văn b n ñ n ngư i khác Máy ch Xóa văn b n Hình 3.6 Sơ ñ ti p ti p nh n x lý văn b n 3.4 3.4.1 Phân tích thi t k h th ng Các tác nhân (actor) Các tác nhân c a h th ng g m: Qu n tr h th ng, nhân viên, cán b văn thư, lãnh ñ o 3.4.2 Sơ ñ ca s d ng (use case) a) Sơ ñ ca s d ng t ng qt Hình 3.9 Sơ đ ca s d ng c a tác nhân Nhân viên d) Sơ ñ ca s d ng c a tác nhân “Văn thư” Hình 3.10 Sơ đ ca s d ng c a tác nhân Văn thư Hình 3.7 Sơ đ ca s d ng t ng quát b) Sơ ñ ca s d ng c a tác nhân “qu n tr h th ng” Hình 3.8 Sơ đ ca s d ng c a tác nhân Qu n tr h th ng 3.4.3 a) Ca s b) Ca s c) Ca s d) Ca s e) Ca s 3.4.4 Đ c t ca s d ng d ng “G i văn b n lên máy ch ” d ng “Mã hóa văn b n” d ng “Gi i mã văn b n” d ng “Chuy n văn b n” d ng “T i văn b n” Bi u ñ l p - 19 - 3.4.5 - 20 - c) Ho t ñ ng ñ thi x lý ñ thi Bi u ñ ho t ñ ng a) X lý văn b n hành n i b Văn thư/Nhân viên Lãnh ñ o H th ng Cá nhân liên quan Ý ki n ch đ o [Khơng t] So n th o văn b n [Duy t] Đóng d u, Đăng ký vào s Mã hóa văn b n Ký t Lưu vào danh m c văn b n Lưu thông tin văn b n vào CSDL Ch n ngư i nh n Chuy n văn b n ñ n ngư i nh n Th c hi n Hình 3.11 Bi u đ ho t đ ng x lý văn b n hành b) X lý cơng văn đ n Hình 3.13 Bi u đ ho t ñ ng ñ x lý ñ thi d) Ho t ñ ng ti p nh n x lý văn b n 3.4.6 Bi u ñ tu n t a) Nhân viên g i văn b n lên máy ch Hình 3.12 Bi u đ ho t đ ng x lý cơng văn đ n Hình 3.14 Bi u ñ tu n t lưu tr văn b n - 21 - - 22 - ti n hành gi i mã ph n n i dung l i b ng khóa Ke đ thu đư c văn b) T i văn b n v b n rõ ban ñ u 3.5.2 T ch c t p tin mã hóa V i nh ng phân tích trên, t p tin sau mã hóa đư c t ch c làm hai ph n b n: ph n Header ch a thông tin v t p tin g c t p tin mã hóa; ph n Content ch a byte mã hóa c a t p tin g c ban ñ u K t c u c a t p tin mã hóa đư c mô t b ng B ng 3.1 B ng 3.1 C u t o t p tin mã hóa Thành ph n Tiêu đ Đ dài byte 128 byte 38 byte Hình 3.15 Bi u đ tu n t t i văn b n c) Chuy n văn b n ñ n ngư i dùng khác 3.5 V n đ mã hóa 3.5.1 Mã hóa gi i mã văn b n C hai trình mã hóa gi i mã đ u th c hi n d a hai khóa bí m t M t khóa đư c dùng đ mã hóa n i dung t p tin g i khóa mã hóa, 64 byte 32 byte N i dung mã hóa byte Nx16 byte N i dung D u hi u nh n bi t t p tin mã hóa b i h th ng Tên t p tin b n rõ Th i gian kh i t o ch nh s a l n cu i c a t p tin b n rõ Giá tr băm c a khóa Ku Giá tr khóa mã hóa Ke mã hóa theo khóa Ku Giá tr s byte c a kh i cu i Ch a N kh i byte d li u mã hóa tương ng v i N kh i byte d li u b n rõ ban ñ u M i kh i g m 16 byte d li u ký hi u Ke, ñư c sinh t b sinh khóa ng u nhiên c a chương trình M t khóa đư c dùng ñ mã hóa khóa Ke g i khóa ngư i dùng, ký hi u Ku, ngư i dùng nh p t bàn phím K t qu mã hóa c a t p tin văn b n rõ theo khóa Ke CKe K t qu 3.6 3.6.1 Cài ñ t Thi t k h th ng Xây d ng m t máy ch FTP ñ truy n file thông qua môi trư ng m ng c p phép cho nh ng ngư i dùng ñư c quy n truy c p ñ n nh ng thư mã hóa c a khóa Ke theo khóa ngư i dùng Ku CKu Và k t qu băm c a m c lưu tr tương ng Vi c ñăng t p tin lên hay t i t p tin t h th ng v khóa Ku BKu T p h p d li u BKu, CKu, CKe s k t qu c a t p tin ñ u ñư c th c hi n qua chương trình ng d ng thi t k riêng Ngư i dùng b n mã đăng nh p thơng qua chương trình đ đư c phép truy c p đ n h th ng Q trình gi i mã đư c th c hi n ngư c l i V i khóa Ku, ta s ti n hành so kh p giá tr băm c a v i BKu đư c ñ c t t p tin b n mã N u phép so kh p th a mãn gi i mã 32 bit ti p theo (tương ñương v i giá tr CKu) b ng thu t toán AES v i khóa gi i mã Ku đ nh n đư c khóa Ke Cu i Vi c chuy n nh n văn b n gi a thành viên ñư c ghi nh n CSDL c a h th ng 3.6.2 Cơng c H u hành Windows Server 2003 v i công c IIS; MS SQL Server 2008; Microsoft Visual C# n n dotNetFramework 4.0 - 23 - 3.6.3 3.6.4 Cơ s d li u Xây d ng thư vi n mã hóa AESCrypto Gi i thu t AES ñư c cài ñ t m t thư vi n có tên AESCrypto g m - 24 - K T LU N Qua trình nghiên c u, đ tài đ t đư c m t s k t qu nh t ñ nh Bên c nh t n t i nh ng h n ch m t s m t Ph n s hai l p: l p AESImpClass kh i t o giá tr ban ñ u cho gi i thu t; l p ñánh giá l i nh ng k t qu ñ ng th i phân tích kh ng d ng AESMainClass ch a hàm mã hóa, gi i mã hàm khác c a ñ tài đ t có hư ng phát tri n cao trình bày ph n 2.4 3.7 Th nghi m ñánh giá K t qu th nghi m cho th y t c ñ x lý lo i t p tin khác ñ u cho m t k t qu x lý mã hóa gi i mã đư c th c hi n t ng byte c a t p tin g c T t c t p tin sau mã hóa có đ l n tăng thêm 448 byte so v i t p tin g c Do đ dài c a khóa khác gi i thu t nên s vòng th c hi n m i trình s khác Đi u d n t i v i chi u dài khóa c a l n t c đ x lý ch m H th ng qu n lý văn b n qua th nghi m ñã th hi n m t s ưu ñi m kh b o m t thông tin r t cao; th c hi n t t ch c xu t b n tài li u lên máy ch , t i gi i mã văn b n, chuy n ti p văn b n gi a ngư i dùng ñ ng th i cho phép cá nhân tìm ki m văn b n mong mu n theo ch ñ 3.8 K t chương chương th hi n m t s k t qu ñ t ñư c sau cài ñ t th nghi m thành công gi i thu t AES môi trư ng Windows Qua đó, so sánh t c đ mã hóa gi i mã c a gi i thu t v i ñ dài khác h th ng khác Đ ng th i áp d ng đ xây d ng thành cơng h th ng qu n lý văn b n chung cho toàn trư ng v i ch b o m t t t V k t qu ñ t ñư c N i dung c a đ tài làm rõ cách t ch c, ho t ñ ng c a gi i thu t AES kh ng d ng c a K t qu n i b t c a ñ tài xây d ng ñư c m t h th ng qu n lý văn b n áp d ng t i trư ng Cao đ ng Cơng K Ngh Đơng Á d a vào vi c ng d ng chu n mã hóa AES nói vào vi c mã hóa t p tin nh m đ m bào tính an tồn, bí m t c a thơng tin mà ch a đ ng Qua đó, ngư i dùng hồn tồn n tâm v i nh ng văn b n cá nhân ñư c lưu tr t i h th ng tính b o m t đ an tồn cao Ngồi h th ng th hi n đư c m t s ch c ưu vi t khác cho phép ngư i dùng chuy n văn b n ñ n nh ng ngư i dùng khác h th ng, gi i mã nh ng văn b n ñư c phép v máy cá nhân hay tìm ki m văn b n ý mu n theo t khóa V ưu m c ñi m c a ñ tài Như ñã trình bày, ñ tài th hi n ñư c ba ưu m chính: Th nh t, đ tài ñã làm rõ ho t ñ ng c a chu n mã hóa AES ng d ng thành cơng vào vi c mã hóa văn b n h th ng qu n lý văn b n ñư c xây d ng áp d ng t i trư ng Cao đ ng Cơng K Ngh Đơng Á đ m b o đ an tồn, tính bí m t c a thông tin Th hai, h th ng ñáp ng ñư c ch c quan tr ng c a m t h th ng qu n lý văn b n Th ba, vi c áp d ng h th ng qu n lý văn b n vào công tác qu n lý văn b n t i trư ng s giúp ti t ki m v không gian lưu tr , ti t ki m v th i gian chi phí chuy n giao văn b n Ngồi nh ng ưu m k trên, ph m vi nghiên c u ch t p trung vào m t s ch c nên đ tài v n cịn m t s h n ch sau: - 25 - - V v n đ qu n lý khóa mã hóa: Khó khăn nh t c a v n ñ v n chuy n khóa đ n nh ng ngư i ñư c nh n văn b n Đây m t h n ch c a ñ tài - V ch c c a h th ng: Dù h th ng đư c phân tích k lư ng đư c xây d ng thành cơng h th ng ch m i ñáp ng m t s ch c b n công tác qu n lý văn b n - V ch mã hóa: Do ch t p trung vào vi c cài đ t gi i thu t mã hóa tu n t kh i d li u c a t p tin ñ u vào ñánh giá kh th c thi c a gi i thu t theo nguyên b n c a nên th i gian x lý t p tin văn b n ch m V kh ng d ng c a ñ tài V i nh ng ưu ñi m có đư c c a h th ng, có kh ng d ng vào th c ti n r t cao H u h t quan, doanh nghi p, t ch c trình ho t ng d ng công ngh thông tin vào cơng tác hành chính, lưu tr văn b n Trong kh i lư ng l n văn b n ñư c hình thành trình ho t ñ ng ch c ch n r ng s có nh ng văn b n mang thông tin quan tr ng c n ñư c b o m t Tuy nhiên v n đ đ m b o an tồn cho nh ng thơng tin lưu tr chưa đư c quan tâm ho c có quan tâm phương pháp b o v cịn sơ sài, có kh b t n cơng nguy l bí m t r t cao Do vi c áp d ng m t h th ng c n thi t nh ng c ñi m k c n ph i kh c ph c ñ t i ưu h th ng Hư ng phát tri n Đ h th ng th c s hi u qu n u đư c áp d ng vi c kh c ph c nh ng c ñi m ñư c nêu nênphát tri n thêm m t s v n ñ : - Nghiên c u m r ng gi i thu t AES ñ có th x lý v i kh i d li u ñ u vào l n 512 bit hay 1024 bit - Áp d ng ch ña lu ng b x lý hi n ñ tăng hi u qu vi c x lý t p tin - Ti p t c nghiên c u v n ñ qu n lý v n chuy n khóa mã hóa  ... THU T TOÁN ADVANCED ENCRYPTION STANDARD MÃ HÓA VĂN B N M T T I TRƯ NG CAO Đ NG CÔNG K NGH ĐÔNG Á q trình mã hóa hay gi i mã c a AES ñư c th c hi n trư c tiên Th t c s t o t ng c ng Nr+1 khóa đư... ng mã hố 1.5 ng d ng c a mã hóa thơng tin Mã hóa thơng tin đư c ng d ng r t nhi u lĩnh v c c v ph n c ng ph n m m 1.6 Gi i thi u m t s gi i thu t mã hóa tiên ti n 1.6.1 Các h mã kh i Các h mã. .. phương pháp mã hóa thu t tốn tương ng v i m i phương pháp ñư c ng d ng đ mã hóa thơng tin phương pháp mã hóa đ i x ng v i thu t toán Data Encryption Standard – DES, b t đ i x ng v i khóa cơng