TT CNTT HN Wednesday, April 25, 2012
CCIT/RIPT 1
VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT BƯU ĐIỆN
TRUNG TÂM TƯ VẤN ĐẦU TƯ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ
TS. Phạm Việt Hà
MẬT MÃ HÓA HIỆN ĐẠI
Chương 1: Tổng quan vềmật mã hóa hiệnđại
MẬT MÃ HÓA HIỆN ĐẠI
Chương 1: Tổng quan vềmật mã hóa hiệnđại
Trang 2© 2009 | CCIT/RIPT
VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT BƯU ĐIỆN
TRUNG TÂM TƯ VẤN ĐẦU TƯ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ
1.1. Sơlượcvềmậtmãhọc1.1. Sơlượcvềmậtmãhọc
Mật mã học (cryptography): là khoa học nghiên cứu cách ghi bí mật thông tin nhằm
biến bản tin rõ thành các bản mã.
Phân tích mật mã (cryptanalysis): là khoa học nghiên cứu cách phá các hệ mật nhằm
phục hồi bản rõ ban đầu từ bản mã. Việc tìm hiểu các thông tin về khóa và các
phương pháp biến đổi thông tin cũng là một nhiệm vụ quan trọng của phân tích mật
mã.
Kí hiệu:
y = Ek(x): y là bản mã của bản rõ x qua hàm biến đổi E (hàm mã hóa) với khóa K
x = Dk(y): x là bản rõ của bản mã y qua hàm biến đổi D (hàm giải mã) với khóa K
TT CNTT HN Wednesday, April 25, 2012
CCIT/RIPT 2
Trang 3© 2009 | CCIT/RIPT
VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT BƯU ĐIỆN
TRUNG TÂM TƯ VẤN ĐẦU TƯ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ
1.1. Sơlượcvềmậtmãhọc1.1. Sơlượcvềmậtmãhọc
Ví dụ:
+ Bản rõ x: HELLOWORLD
+Hàm E
k(x) = x + k mod 26
Cho k = 5
Khi đó: bảnmãy = e
k(x) = MJRRTBTWRI
H: 7 + 5 mod 26 = 12
M;
E: 4 + 5 mod 26 = 9
J;
…
Ta cũng có thểsuy ra bảnrõx từbảnmãy từhàm giải mã:
dk(y) = y – k mod 26
Trang 4© 2009 | CCIT/RIPT
VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT BƯU ĐIỆN
TRUNG TÂM TƯ VẤN ĐẦU TƯ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ
1.1. Sơlượcvềmậtmãhọc1.1. Sơlượcvềmậtmãhọc
- Có ba phương pháp tấn công cơ bản của thám mã:
+ Tìm khóa vét cạn.
+ Phân tích thống kê.
+ Phân tích toán học.
-Việc tấn công của thám mã có thể được thực hiện với các giả định:
+ Tấn công chỉ với bản mã: biết thuật toán, bản mã, dùng phương pháp thống kê xác
định bản rõ
+ Tấn công với bản rõ đã biết: biết thuật toán, biết được bản mã/bản rõ, tấn công tìm
khóa
+ Tấn công với các bản rõ được chọn: chọn bản rõ và nhận được bản mã, biết thuật toán,
tấn công tìm khóa.
+ Tấn công với các bản mã được chọn: chọn bản mã và có được bản rõ tương ứng, biết
thuật toán, tấn công tìm khóa
TT CNTT HN Wednesday, April 25, 2012
CCIT/RIPT 3
Trang 5© 2009 | CCIT/RIPT
VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT BƯU ĐIỆN
TRUNG TÂM TƯ VẤN ĐẦU TƯ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ
1.1. Sơlượcvềmậtmãhọc1.1. Sơlượcvềmậtmãhọc
- Chú ý:
•Một hệ mật có thể bị phá chỉ với bản mã thường là hệ mật có độ an toàn thấp.
•Một hệ mật là an toàn với kiểu tấn công có các bản rõ được chọn thường là một hệ
mật có độ an toàn cao.
- Khi xây dựng một hệ mật người ta thường xem xét tới các tiêu chuẩn sau:
•Độ mật cần thiết.
•Kích thước không gian khóa.
•Tính đơn giản và tốc độ mã hóa và giải mã.
•Tính lan truyền sai.
•Tính mở rộng bản tin.
Trang 6© 2009 | CCIT/RIPT
VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT BƯU ĐIỆN
TRUNG TÂM TƯ VẤN ĐẦU TƯ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ
1.2. Mộtsốkhái niệmcơbản1.2. Mộtsốkhái niệmcơbản
-Bản rõ (Plaintext): Dạng ban đầu của thông báo
-Bản mã (Ciphertext): Dạng mã của bản rõ ban đầu
- Khóa (Key): thông tin tham số dùng để mã hóa.
- Mã hóa (Encryption): Quá trình mã 1 thông báo sao cho nghĩa của nó không bị lộ ra
-Giải mã (Decryption): Quá trình ngược lại biến đổi 1 thông báo đã mã ngược trở lại
thành dạng thông thường.
TT CNTT HN Wednesday, April 25, 2012
CCIT/RIPT 4
Trang 7© 2009 | CCIT/RIPT
VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT BƯU ĐIỆN
TRUNG TÂM TƯ VẤN ĐẦU TƯ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ
1.3. Hệthống thông tin số1.3. Hệthống thông tin số
Ý nghĩa của khối mã bảo mật đó là bảo vệ các thông tin không bị khai thác bất hợp pháp
Bản mã
Từ mã được
truyền
Nguồn tin
tương tự
Đầu vào rõ Bản mã Bản rõ
Biến đổi
A/D
(tương tự
– số)
Mã
nguồn
Mã bảo
mật
Mã
kênh
Kênh truyền
(tạp âm, đa đường, giao thoa,
nhiễu, nghe trộm …)
Nhận tin
Đầu ra số Bản rõ
Biến đổi
D/A (số -
tương tự)
Giải mã
nguồn
Giải mã
mật
Giải mã
kênh
Trang 8© 2009 | CCIT/RIPT
VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT BƯU ĐIỆN
TRUNG TÂM TƯ VẤN ĐẦU TƯ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ
1.3. Hệthống thông tin số1.3. Hệthống thông tin số
Trong hệ thống TTS, khối mã bảo mật có chức năng bảo vệ cho thông tin không bị
khai thác bất hợp pháp, chống lại các tấn công sau:
Thám mã thụ động, bao gồm các hoạt động:
•Thu chặn.
•Dò tìm.
•So sánh tương quan.
•Suy diễn.
Thám mã tích cực, bao gồm các hoạt động:
•Giả mạo.
•Ngụy trang.
•Sử dụng lại.
•Sửa đổi.
TT CNTT HN Wednesday, April 25, 2012
CCIT/RIPT 5
Trang 9© 2009 | CCIT/RIPT
VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT BƯU ĐIỆN
TRUNG TÂM TƯ VẤN ĐẦU TƯ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ
1.4. Hệmật hoàn thiện1.4. Hệmật hoàn thiện
Có hai quan điểm về độ an toàn của một hệ mật: Độ an toàn tính toán và Độ an toàn
không điều kiện
Độ an toàn tính toán: Là độ đo liên quan đến những nỗ lực tính toán cần thiết để phá
một hệ mật.
•Một hệ mật được coi là an toàn về mặt tính toán nếu như thuật toán tốt nhất để
phá hệ mật đó cần ít nhất N phép toán, N là số rất lớn nào đó.
•Tuy nhiên, chưa có một hệ mật nào thỏa mãn điều kiện này vì vậy thực tế người
ta coi hệ mật là an toàn về tính toán nếu có một phương pháp tốt nhất phá hệ này
cũng phải cần thời gian lớn không thể chấp nhận được.
•Có một quan điểm khác chứng minh về độ an toàn tính toán đó là quy độ an toàn
của một hệ mật về một bài toán đã được nghiên cứu kĩ và được coi là khó. Ví dụ
chứng minh được hệ mật không, thể phân tích được thành thừa số nguyên n cho
trước và đôi khi hệ mật được gọi là “an toàn chứng minh được”.
Trang 10 © 2009 | CCIT/RIPT
VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT BƯU ĐIỆN
TRUNG TÂM TƯ VẤN ĐẦU TƯ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ
1.4. Hệmật hoàn thiện1.4. Hệmật hoàn thiện
Thuật toán
Để hình dung “độ phức tạp” của các thuật toán khi làm việc với các số lớn, ta xem bảng
dưới đây cho khoảng thời gian cần thiết để phân tích một số nguyên n ra thừa số nguyên
tố bằng thuật toán nhanh nhất được biết hiện nay: