Xem mẫu
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
om
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ HÀNG KHÔNG VŨ TRỤ
.c
Môn học:
ng
co
LÝ THUYẾT MẬT MÃ
an
th
g
on
Giảng viên: PGS.TS Đỗ Trọng Tuấn
du
Email: dotrongtuan@gmail.com
u
cu
3/21/2016 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Mục tiêu học phần
om
Cung cấp kiến thức cơ bản về mật mã đảm bảo an toàn và bảo mật
thông tin:
.c
Các phương pháp mật mã khóa đối xứng; Phương pháp mật mã
ng
co
khóa công khai;
an
Các hệ mật dòng và vấn đề tạo dãy giả ngẫu nhiên;
th
Lược đồ chữ ký số Elgamal và chuẩn chữ ký số ECDSA;
g
on
Độ phức tạp xử lý và độ phức tạp dữ liệu của một tấn công cụ thể
du
vào hệ thống mật mã;
u
Đặc trưng an toàn của phương thức mã hóa;
cu
Thám mã tuyến tính, thám mã vi sai và các vấn đề về xây dựng hệ
mã bảo mật cho các ứng dụng.
2
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Nội Dung
om
1. Chương 1. Tổng quan
.c
2. Chương 2. Mật mã khóa đối xứng
ng
co
3. Chương 3. Mật mã khóa công khai
an
th
4. Chương 4. Hàm băm và chữ ký số
g
on
5. Chương 5. Dãy giả ngẫu nhiên và hệ mật dòng
du
6. Chương 6. Kỹ thuật quản lý khóa
u
cu
3/21/2016 3
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Tài liệu tham khảo
om
1. A. J. Menezes, P. C. Van Oorschot, S. A. Vanstone, Handbook
.c
of applied cryptography, CRC Press 1998.
ng
2. B. Schneier, Applied Cryptography. John Wiley Press 1996.
co
3. M. R. A. Huth, Secure Communicating Systems, Cambridge
an
University Press 2001.
th
4. W. Stallings, Network Security Essentials, Applications and
g
on
Standards, Prentice Hall. 2000.
du
u
cu
4
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Nhiệm vụ của Sinh viên
om
1. Chấp hành nội quy lớp học
.c
2. Thực hiện đầy đủ bài tập
ng
co
3. Nắm vững ngôn ngữ lập trình Matlab
an
th
g
on
du
u
cu
5
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Chương 1. Tổng quan
om
1.1. Giới thiệu sơ lược lịch sử khoa học mật mã
.c
1.2. Khái niệm, mô hình của hệ mật
ng
1.3. Một số hệ mật ban đầu
co
an
1.4. Các bài toán an toàn thông tin
th
1.5. Thám mã
g
on
1.6. Tính an toàn của các hệ mật mã
du
1.7. Cơ sở toán học của hệ mật mã
u
cu
1.8. Tính bí mật của các hệ mật
6
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1.1. Giới thiệu sơ lược lịch sử khoa học
mật mã
om
• Người Ai Cập cổ đại bắt đầu sử dụng mật mã hạn chế khoảng
.c
4000 năm về trước.
ng
• Thuật ngữ “mật mã - cryptography ” dịch từ tiếng Hy Lạp có
co
nghĩa là “chữ viết bí mật” (Kryptósgráfo “hidden” và grafo “to
an
write” or legein “to speak”).
th
• Sự phổ biến của máy tính và hệ thống thông tin liên lạc trong
g
những năm 1960 đã tạo ra nhu cầu từ khu vực tư nhân bảo vệ
on
thông tin dưới dạng số và cung cấp dịch vụ an ninh thông tin.
du
• DES: Tiêu chuẩn bảo mật dữ liệu được Feistel bắt đầu từ năm
u
cu
1970 tại IBM và chấp thuận vào năm 1977 là một tiêu chuẩn xử
lý thông tin liên bang Hoa Kỳ để bảo mật thông tin không được
phân loại. DES là cơ chế mã hóa nổi tiếng nhất trong lịch sử.
7
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1.1. Giới thiệu sơ lược lịch sử khoa học
mật mã
om
• Diffie và Hellman xuất bản bài báo New Directions in
.c
Cryptography năm 1976: Mật mã khóa công cộng public-key
cryptography; cơ chế trao đổi khóa mới; các tác giả chưa đề nghị
ng
phương án thực tế.
co
• Năm 1978 thuật toán mật mã và chữ ký khóa công khai đầu tiên,
an
RSA, ra đời.
th
• Trước đó, vào năm 1973, Clifford Cocks, một nhà toán học người
g
Anh đã mô tả một thuật toán tương tự. Với khả năng tính toán tại
on
thời điểm đó thì thuật toán này không khả thi và chưa bao giờ
du
được thực nghiệm. Tuy nhiên, phát minh này chỉ được công bố
u
vào năm 1997 vì được xếp vào loại tuyệt mật.
cu
• Năm 1985 ElGamal phát triển một lớp thuật toán khóa công cộng
khác dựa trên bài toán logarit rời rạc.
8
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1.1. Giới thiệu sơ lược lịch sử khoa học
mật mã
om
• Đóng góp quan trọng trong khóa công cộng là chữ ký số . Năm
.c
1991 tiêu chuẩn chữ ký số đầu tiên ISO/IEC 9796 dựa trên thuật
ng
toán RSA
co
• Năm 1994 chính phủ Mỹ xuất bản Digital Signature Standard
an
dựa trên cơ chế ElGamal.
th
• Hàng thế kỷ qua, mật mã là nghệ thuật viết mã và giải mã
g
• Trước: Chủ yếu trong thông tin quân sự và tình báo
on
du
u
cu
9
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1.1. Giới thiệu sơ lược lịch sử khoa học
mật mã
om
• Ngày nay, các ứng dụng mã hóa và bảo mật thông tin đang được sử
dụng ngày càng phổ biến trong các lĩnh vực khác nhau trên thế giới, từ
.c
các lĩnh vực an ninh, quân sự, quốc phòng…, cho đến các lĩnh vực dân
ng
sự như thương mại điện tử, ngân hàng.
co
• Trong đời sống – xã hội: Các ứng dụng mã hóa thông tin cá nhân, trao
đổi thông tin kinh doanh, thực hiện các giao dịch điện tử qua mạng... đã
an
trở nên gần gũi và quen thuộc với mọi người.
th
• Ứng dụng của khoa học mật mã không chỉ đơn thuần là mã hóa và giải
mã thông tin mà còn bao gồm nhiều vấn đề khác nhau cần được nghiên
g
on
cứu và giải quyết như chứng thực nguồn gốc nội dung thông tin (kỹ
thuật chữ ký điện tử), chứng nhận tính xác thực về người sở hữu mã
du
khóa (chứng nhận khóa công cộng), các quy trình giúp trao đổi thông
tin và thực hiện giao dịch điện tử an toàn trên mạng...
u
cu
• Những kết quả nghiên cứu về mật mã cũng đã được đưa vào trong các
hệ thống phức tạp hơn, kết hợp với những kỹ thuật khác để đáp ứng yêu
cầu đa dạng của các hệ thống ứng dụng khác nhau trong thực tế.
10
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1.1. Giới thiệu sơ lược lịch sử khoa học
mật mã
om
• Ngày nay, các ứng dụng mã hóa và bảo mật thông tin đang được sử
dụng ngày càng phổ biến trong các lĩnh vực khác nhau trên thế giới, từ
.c
các lĩnh vực an ninh, quân sự, quốc phòng…, cho đến các lĩnh vực dân
ng
sự như thương mại điện tử, ngân hàng.
co
• Trong đời sống – xã hội: Các ứng dụng mã hóa thông tin cá nhân, trao
đổi thông tin kinh doanh, thực hiện các giao dịch điện tử qua mạng... đã
an
trở nên gần gũi và quen thuộc với mọi người.
th
• Ứng dụng của khoa học mật mã không chỉ đơn thuần là mã hóa và giải
mã thông tin mà còn bao gồm nhiều vấn đề khác nhau cần được nghiên
g
on
cứu và giải quyết như chứng thực nguồn gốc nội dung thông tin (kỹ
thuật chữ ký điện tử), chứng nhận tính xác thực về người sở hữu mã
du
khóa (chứng nhận khóa công cộng), các quy trình giúp trao đổi thông
tin và thực hiện giao dịch điện tử an toàn trên mạng...
u
cu
• Những kết quả nghiên cứu về mật mã cũng đã được đưa vào trong các
hệ thống phức tạp hơn, kết hợp với những kỹ thuật khác để đáp ứng yêu
cầu đa dạng của các hệ thống ứng dụng khác nhau trong thực tế.
11
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1.1. Giới thiệu sơ lược lịch sử khoa học
mật mã
om
.c
ng
co
an
th
g
on
du
Herodotos xứ Halikarnasseus, là một nhà sử học người Hy Lạp
u
cu
sống ở thế kỷ 5 trước Công nguyên (khoảng 484 TCN - 425
TCN), ông được coi là "người cha của môn sử học" trong văn
hóa phương Tây.
12
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1.1. Giới thiệu sơ lược lịch sử khoa học
mật mã
om
Hy Lạp cổ xưa
.c
Trong cuốn The Histories, Herodotus miêu tả về cuộc chiến
giữa Hy Lạp và Ba Tư vào khoảng thế kỷ 5th B.C.
ng
Xerxes(Vua Ba Tư) đang thiết lập quân đội và lên kế
co
hoạch tấn công bất ngờ Hy Lạp
Demaratus, một người Hy Lạp bị trục xuất khỏi quê
an
hương; đang sống ở Ba Tư đã gửi cảnh báo tới Hy Lạp:
th
Ông đã cạo lớp sáp trên hai thanh gỗ dầy, viết lên đó lời
g
cảnh báo, cuối cùng phủ một lớp sáp ra ngoài.
on
Người Hy Lạp, được cảnh báo, đã đảo ngược tính thế.
du
Yếu tố bất ngờ của người Ba Tư đã mất, cuộc chiến của
quân đội Ba Tư đã thất bại.
u
cu
13
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1.1. Giới thiệu sơ lược lịch sử khoa học
mật mã
om
Caesar cipher
.c
ng
co
an
Trong cuốn “Chiến tranh xứ Gaul”, Julius Caesar có miêu
th
tả cách ông gửi thư cho Cicero – người bị vây hãm và đang
g
on
ngấp nghé đầu hàng như thế nào
du
Trong bức thư gửi Cicero, Caesar đã thay thế một số ký tự
u
Roma bằng ký tự Hy Lạp để bức thư không thể đọc được
cu
bởi đối thủ.
14
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1.1. Giới thiệu sơ lược lịch sử khoa học
mật mã
om
Caesar cipher
.c
ng
co
Trong cuốn Cuộc đời của Caesar VI của
an
Suetonius có mô tả chi tiết về một số mật mã của
th
Caesar. Caesar thay thế một cách đơn giản từng
g
chữ cái trong thư bằng chữ cái cách đó ba vị trí
on
trong bảng chữ cái. Sau này được gọi là mã dịch
du
chuyển Caesar.
u
cu
DVH Oderudwrub=
15
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1.2. Khái niệm, mô hình của hệ mật
om
Hệ thống truyền
Hệ thống chuyển dẫn
.c
mạch
ng
co
U
U
E
an
E
R TE AN TE
AN R
th
s
s
g
on
Core
du
Network
u
cu
Links
Nodes
AN: Access Network ; TE: Terminal Equipment
16
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1.2. Khái niệm, mô hình của hệ mật
om
Mật mã trước hết là một loại hoạt động thực tiễn, nội
.c
dung chính của nó là để giữ bí mật thông tin (chẳng
ng
hạn dưới dạng một văn bản) từ một người gửi A đến
co
một người nhận B.
an
A phải tạo cho văn bản đó một bản mã mật tương ứng.
th
B nhận được bản mã mật và sẽ có cách từ đó khôi phục lại
g
on
văn bản rõ để hiểu được thông tin mà A muốn gửi cho
du
mình.
u
A và B phải có một “chìa khóa chung” được gọi là
cu
“Khóa mật mã”
17
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1.2. Khái niệm, mô hình của hệ mật
om
Khóa mật mã
.c
ng
co
an
th
g
on
du
u
cu
Bản tin rõ Mật mã hóa Bản tin mật Giải mã mật Bản tin rõ
(Plaintext) (Encryption) (Ciphertext) (Decryption) (Plaintext)
18
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1.2. Khái niệm, mô hình của hệ mật
om
Thuật toán lập/giải mật mã: là thuật toán biến bản rõ,
.c
cùng với khóa mật mã, thành bản mã mật và ngược
ng
lại.
co
Trong khoa học mật mã:
an
Thuật toán lập/giải mật mã có thể không cần giữ bí mật.
th
Giữ tuyệt mật: khóa mật mã
g
on
du
u
cu
19
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1.2. Khái niệm, mô hình của hệ mật
om
Ngược lại của mật mã là Mật mã học (Cryptology)
.c
thám mã
Thực hiện bài toán: “Tìm
=
ng
chìa khóa mật mã”
co
Mật mã (Cryptography) +
Không thể xây dựng một hệ mật Thám mã (Cryptanalysis)
an
(Cryptosystem) tốt nếu không
th
hiểu biết sâu về thám mã.
Một giải pháp mật mã là bảo đảm
g
on
bí mật, nếu mọi thuật toán thám
du
mã, nếu có, đều phải được thực
u
hiện với độ phức tạp tính toán
cu
cực lớn.
20
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
nguon tai.lieu . vn
