I. Cơ sở lý thuyết về vành đa thức và mật mã hạng nhẹ
Chương này trình bày các nghiên cứu tổng quan, các khái niệm, và ý nghĩa cốt lõi làm nền tảng cho các chương tiếp theo. Các chương được chia thành 4 mục chính. Mục 1 trình bày các khái niệm cốt lõi về vành đa thức được dùng để xây dựng các hệ mật mã trong các chương tiếp theo. Mục 2 trình bày khái niệm về mật mã hạng nhẹ, bao gồm tổng quan nghiên cứu về mật mã hạng nhẹ hiện nay trên thế giới và Việt Nam, cùng với các điểm cốt lõi của mật mã hạng nhẹ phổ biến như mật mã CBC-QRHE. Mục 3 trình bày tổng quan về phương pháp tiếp cận để xây dựng hệ mật mã, các tiêu chí và phương pháp để đánh giá một hệ mật mã, làm nền tảng kiến thức để đánh giá các hệ mật mã trong chương 2 và 3. Cuối cùng, phần này phác thảo các vấn đề còn tồn tại, những nhận định chính, đồng thời đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.
1.1. Khái niệm về vành đa thức
Vành đa thức là một cấu trúc toán học quan trọng trong mật mã hạng nhẹ. Định nghĩa vành cho thấy rằng nó là tập hợp các phần tử với hai phép toán là phép cộng và phép nhân, thỏa mãn các tiên đề nhất định. Vành đa thức cho phép thực hiện các phép toán nhanh chóng, điều này rất cần thiết trong các ứng dụng mật mã, đặc biệt là trên các thiết bị có tài nguyên hạn chế. Việc sử dụng vành đa thức trong mật mã hạng nhẹ giúp tối ưu hóa hiệu suất tính toán và giảm thiểu tài nguyên tiêu thụ. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng vành đa thức có thể cung cấp các giải pháp an toàn cho các hệ thống thông tin, đặc biệt trong bối cảnh Internet of Things (IoT).
1.2. Mật mã hạng nhẹ
Mật mã hạng nhẹ (lightweight cryptography) là một lĩnh vực nghiên cứu đang phát triển mạnh mẽ nhằm đáp ứng nhu cầu bảo mật thông tin trên các thiết bị có tài nguyên hạn chế như điện thoại di động và cảm biến IoT. Mật mã hạng nhẹ không chỉ cần đảm bảo tính bảo mật mà còn phải tối ưu hóa về hiệu suất và tiêu thụ năng lượng. Các thuật toán mật mã hạng nhẹ như CBC-QRHE và OM-CA đã được phát triển để đáp ứng các yêu cầu này. Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng các phương pháp mật mã hạng nhẹ trên vành đa thức có thể cải thiện đáng kể khả năng chống lại các cuộc tấn công, đồng thời giảm thiểu tài nguyên cần thiết cho việc thực hiện các phép toán mật mã.
II. Hệ mật CBC QRHE trên vành đa thức
Chương này tập trung vào việc xây dựng hệ mật CBC-QRHE, một hệ mật mã lai ghép có khả năng chống lại tấn công bằng bản rõ chọn trước (CPA). Hệ mật này được thiết kế dựa trên vành đa thức, cho phép thực hiện các phép toán một cách hiệu quả và an toàn. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng CBC-QRHE có khả năng chống lại các cuộc tấn công phổ biến, đồng thời đảm bảo tính bảo mật cao. Việc áp dụng vành đa thức trong thiết kế hệ mật này không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất mà còn nâng cao tính bảo mật. Các thử nghiệm thực tế trên thiết bị Arduino đã chứng minh rằng CBC-QRHE có thể hoạt động hiệu quả trong môi trường có tài nguyên hạn chế, mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng mật mã trong IoT.
2.1. Thiết kế hệ mật CBC QRHE
Hệ mật CBC-QRHE được thiết kế với mục tiêu tối ưu hóa hiệu suất và bảo mật. Các thuật toán được phát triển dựa trên các nguyên lý toán học của vành đa thức, cho phép thực hiện các phép toán một cách nhanh chóng và hiệu quả. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng hệ mật này có khả năng chống lại các cuộc tấn công bằng bản rõ chọn trước, điều này rất quan trọng trong bối cảnh bảo mật thông tin hiện nay. Việc áp dụng vành đa thức trong thiết kế hệ mật không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn đảm bảo tính bảo mật cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về an toàn thông tin trong các thiết bị IoT.
2.2. Đánh giá hiệu suất của hệ mật
Đánh giá hiệu suất của hệ mật CBC-QRHE cho thấy rằng nó hoạt động hiệu quả trên các thiết bị có tài nguyên hạn chế. Các thử nghiệm thực tế đã được thực hiện để kiểm tra khả năng chống lại các cuộc tấn công và hiệu suất tính toán. Kết quả cho thấy rằng CBC-QRHE không chỉ đảm bảo tính bảo mật mà còn tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên, điều này rất quan trọng trong bối cảnh phát triển công nghệ IoT. Hệ mật này có thể được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như an ninh thông tin, bảo mật dữ liệu và các ứng dụng IoT.
III. Hệ mật Omura Massey trên vành đa thức
Chương này tập trung vào việc nghiên cứu hệ mật Omura-Massey, một hệ mật mã công khai được xây dựng trên vành đa thức. Hệ mật này có khả năng cung cấp tính bảo mật cao và hiệu suất tốt, đặc biệt trong các ứng dụng yêu cầu bảo mật thông tin. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng hệ mật Omura-Massey có thể chống lại các cuộc tấn công phổ biến, đồng thời đảm bảo tính bảo mật cho các thông tin nhạy cảm. Việc áp dụng vành đa thức trong thiết kế hệ mật này không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất mà còn nâng cao tính bảo mật, mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng mật mã trong IoT.
3.1. Thiết kế hệ mật Omura Massey
Hệ mật Omura-Massey được thiết kế với mục tiêu cung cấp tính bảo mật cao và hiệu suất tốt. Các thuật toán được phát triển dựa trên các nguyên lý toán học của vành đa thức, cho phép thực hiện các phép toán một cách nhanh chóng và hiệu quả. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng hệ mật này có khả năng chống lại các cuộc tấn công phổ biến, điều này rất quan trọng trong bối cảnh bảo mật thông tin hiện nay. Việc áp dụng vành đa thức trong thiết kế hệ mật không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn đảm bảo tính bảo mật cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về an toàn thông tin trong các thiết bị IoT.
3.2. Đánh giá hiệu suất của hệ mật
Đánh giá hiệu suất của hệ mật Omura-Massey cho thấy rằng nó hoạt động hiệu quả trên các thiết bị có tài nguyên hạn chế. Các thử nghiệm thực tế đã được thực hiện để kiểm tra khả năng chống lại các cuộc tấn công và hiệu suất tính toán. Kết quả cho thấy rằng Omura-Massey không chỉ đảm bảo tính bảo mật mà còn tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên, điều này rất quan trọng trong bối cảnh phát triển công nghệ IoT. Hệ mật này có thể được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như an ninh thông tin, bảo mật dữ liệu và các ứng dụng IoT.
IV. Kết luận
Tổng hợp đánh giá các kết quả đạt được của luận án đồng thời xác định các hướng nghiên cứu tiếp theo. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng vành đa thức trong thiết kế các hệ mật mã hạng nhẹ có thể cải thiện đáng kể khả năng bảo mật và hiệu suất. Các hệ mật như CBC-QRHE và Omura-Massey đã chứng minh được tính khả thi và hiệu quả trong các ứng dụng thực tế. Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển thêm các thuật toán mật mã mới dựa trên vành đa thức, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về bảo mật thông tin trong bối cảnh công nghệ phát triển nhanh chóng.
