- Impersonation attemps: Mạo danh Password cracking: phá password
BÀI 3– LÝ THUYẾT MÃ HĨA VÀ AN TỒN THƠNG TIN 1 Mật mã học
1.2. Mật mã học qua các giai đoạn
Trải qua một quá trình hình thành và phát triển, mật mã học đã trở thành môn khoa học quan trọng hang đầu hiện nay khi lượng thông tin trên thế giới bùng nổ kèm theo các vấn đề an tồn trong q trình truyền thơng. Với lịch sử hình thành và phát triển, nghành mật mã học có thể chia ra làm các giai đoạn như sau:
Bài 3: Lý thuyết mã hóa và an tồn thơng tin Trang 3 Mật mã học Cổ điển Mật mã học Trung cổ Mật mã học từ 1800 tới Thế chiến thứ II Mật mã học trong Thế chiến thứ II Mật mã học Hiện đại
Mã hóa cổ điển: Các chữ tượng hình khơng tiêu chuẩn tìm thấy trên các bức tượng
Ai Cập cổ đại (cách đây khoảng 4500). Văn tự cổ này chứa đựng các dấu tích của nền văn hóa Ai cập cổ đại huyền bí hay văn tự của người Trung Quốc cũng là một trong những văn tự cổ theo dạng tượng hình khơng được coi là dạng mật mã.
Hình 1: Văn tự người Ai Cập cổ đại
Mã hóa cổ điển được ghi nhận bởi người Hy Lạp cổ đại. Người Hy Lạp cổ đại đã xây dựng hệ thống mật mã theo phương pháp chuyển vị (transposition) sử dụng một dụng cụ gọi
Bài 3: Lý thuyết mã hóa và an tồn thơng tin Trang 4
là gậy mật mã (scytale). Trong cùng thời đại này, Người Do Thái cổ (Hebrew) sáng tạo ra thuật tốn mã hóa atbash sử dụng phương pháp thay thế (substitution) các ký tự trong bảng chữ cái. Hai nền văn mình này được coi là nền móng của mật mã học hình thành và phát triển cho đến ngày nay.
Hình 2: Gậy Scytale của người Hy Lạp
Mã hóa Trung cổ: Thời Trung cổ, hoàng đế La Mã nổi tiếng Gaius Julius Caesar đã
tạo một công cụ lập mã rất đơn giản theo nguyên lý mã vòng (cyclic code) để trao đổi thông tin với các tướng lĩnh. Đế chế Lã Mã là một trong những quốc gia đi đầu trong lĩnh vực mã hóa. Thậm chí đã có những đề cập đến một cuốn sách nói về mật mã trong quân đội La Mã.
Bài 3: Lý thuyết mã hóa và an tồn thơng tin Trang 5
Hình 3: Vịng mã hóa Caesar
Mã hóa cận đại (từ 1800 - thế chiến thứ 2): Trong những giai đoạn tiếp theo, mật mã
học được phát triển mạnh ở Châu Âu và chủ yếu chỉ được sử dụng trong lĩnh vực quân sự. Rất nhiều các hệ thống mã hóa được phát triển dựa trên nguyên lý thay thế (substitution) và chuyển vị (transposition). Các kỹ thuật thám mã cũng ngày càng phát triển, phương pháp phân tích tần suất xuất hiện của các ký tự đã phá vỡ hoàn tồn các hệ thống mã hóa sử dụng khóa là ký tự đơn (Monoalphabetic cipher). Alberti được cho là người đã sáng tạo ra kỹ thuật mật mã sử dụng khóa đa ký tự (Polyalphabetic cipher)
o Trong thế chiến II, các hệ thống mật mã cơ khí và cơ điện tử được sử dụng rộng rãi mặc dù các hệ thống thủ công vẫn được dùng tại những nơi không đủ điều kiện.
o Các kỹ thuật phân tích mật mã đã có những đột phá. Người Đức đã sử dụng rộng rãi một hệ thống máy rơ tơ cơ điện tử, dưới nhiều hình thức khác nhau, có tên gọi là máy Enigma.
Bài 3: Lý thuyết mã hóa và an tồn thơng tin Trang 6
Hình 4: Máy Enigma của Đức
Mã hóa cận đại (từ thừ thế chiến thứ 2 – 1970s): Trong giai đoạn này, nhiều
phương pháp toán học đã được ứng dụng trong mật mã học. William F. Friedman công bố tác phẩm “Index of Coincidence and its application in Cryptography” năm 1920 và ông được cho là cha đẻ của “mật mã học hiện đại”
Marian Rejewski và một nhóm các nhà mật mã học thành cơng trong việc bẻ gãy mật mã hệ thống Enigma của quân đội Đức và cung tấp mọi thông tin cho quân đồng minh, theo đánh giá rút ngắn cuộc chiến được 2 năm
Bài 3: Lý thuyết mã hóa và an tồn thơng tin Trang 7
Hình 5: William Frederick Friedman (1891 - 1969)
Mã hóa hiện đại: Claude Shannon, được coi là cha đẻ của lý thuyết thơng tin. Những cơng trình to lớn của ơng như “Lý thuyết về truyền thông trong các hệ thống bảo mật” và “Lý thuyết toán học trong truyền thông” - cùng với Warren Weaver đã thiết lập một nền tảng lý thuyết cơ bản cho mật mã học và thám mã học
Giữa thập niên kỷ 1970 được chứng kiến hai tiến bộ cơng chính lớn (công khai).
o 17/03/1975: Công bố đề xuất Tiêu chuẩn mã hóa dữ liệu (DES). DES đã chính thức được thay thế bởi AES (Advanced Encryption Standard) năm 2001
o 15/1/1977: Tiêu chuẩn Xử lý Thông tin của Liên bang sử dụng trong máy tính dân sự (FISP)
Bài 3: Lý thuyết mã hóa và an tồn thơng tin Trang 8
Hình 6: Claude Elwood Shannon