Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu thuật toán mã hóa ElGamal và ứng dụng

• Tác giả: Phạm Thị Tuyết
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Ngọc Cương
• Trường học: Trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học máy tính
• Đề tài: Nghiên cứu một số thuật toán hệ mật mã khoá công khai ElGamal và ứng dụng
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thái Nguyên

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ MẬT MÃ
• 1.1. Lý thuyết toán học
• 1.2. Số nguyên tố, UCLN, BCNN
• 1.3. Nhóm, vành, trường, trường hữu hạn
• 1.4. Số học Modulo (phép tính đồng dư)
• 1.5. Không gian rời rạc của phép lấy Logarit
• 1.6. Định lí Fermat và định lí Euler
• 1.7. Hàm một phía và hàm một phía có cửa sập
• 1.8. Định lí Trung Quốc về phần dư
• 1.9. Khái niệm
• 1.10. Những yêu cầu đối với hệ mật mã
• 1.11. Hệ mã hóa RSA
• 1.12. Hệ mã hóa Paillier
• 2. CHƯƠNG 2: HỆ MẬT MÃ ELGAMAL CẢI TIẾN VÀ MÃ HÓA ĐỒNG CẤU
• 2.1. Hệ mã hóa ElGamal cải tiến
• 2.2. Thuật toán mật mã ElGamal cổ điển
• 2.3. Một số thuật toán ElGamal cải tiến
• 2.3.1. Thuật toán thứ nhất
• 2.3.2. Thuật toán thứ hai
• 2.3.3. Thuật toán thứ ba
• 2.4. Hệ mã hóa đồng cấu
• 2.5. Khái niệm mã hóa đồng cấu
• 2.6. Mô hình hệ mã hóa đồng cấu ElGamal cho mô hình bỏ phiếu có/không
• 2.7. Sơ đồ chia sẻ bí mật
• 2.8. Khái niệm chia sẻ bí mật
• 2.9. Giao thức “Chia sẻ bí mật” Shamir
• 2.10. Khái niệm sơ đồ ngưỡng A(t, m)
• 2.11. Chia sẻ khóa bí mật K
• 2.12. Khôi phục khóa bí mật K từ t thành viên
• 3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG HỆ MẬT MÃ ELGAMAL TRONG BÀI TOÁN BỎ PHIẾU THĂM DÒ TÍN NHIỆM
• 3.1. Hệ thống bỏ phiếu điện tử
• 3.2. Khái niệm bỏ phiếu điện tử
• 3.3. Yêu cầu của hệ thống bỏ phiếu điện tử
• 3.4. Những vấn đề cần giải quyết
• 3.5. Các thành phần trong hệ thống bỏ phiếu điện tử
• 3.6. Quy trình bài toán bỏ phiếu điện tử
• 3.7. Ứng dụng hệ mật ElGamal trong quá trình bỏ phiếu thăm dò tín nhiệm
• 3.8. Mở phiếu bầu
• 3.9. Xây dựng chương trình thử nghiệm mô hình bỏ phiếu thăm dò tín nhiệm
• 3.10. Môi trường cài đặt và thử nghiệm
• 3.11. Phát biểu bài toán
• 3.12. Các đối tượng của hệ thống
• 3.13. Phân tích và thiết kế chương trình bỏ phiếu
• 3.14. Các chức năng chính
• 3.15. Thứ tự thực hiện chương trình
• 3.16. Kết quả thực nghiệm
• 3.17. Phân tích vấn đề bảo mật cần đạt được
• 3.18. Các tính chất đạt được
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về thuật toán mã hóa ElGamal và ứng dụng

Thuật toán mã hóa ElGamal là một trong những phương pháp mã hóa công khai nổi bật, được phát triển dựa trên lý thuyết số học. Nó sử dụng các số nguyên tố và phép toán modulo để đảm bảo tính bảo mật cho thông tin. ElGamal không chỉ được sử dụng trong việc mã hóa dữ liệu mà còn trong các ứng dụng như chữ ký số và xác thực thông tin. Việc hiểu rõ về thuật toán này là rất quan trọng trong bối cảnh an ninh mạng hiện nay.

1.1. Khái niệm cơ bản về thuật toán mã hóa ElGamal

ElGamal là một thuật toán mã hóa bất đối xứng, sử dụng hai khóa: khóa công khai và khóa bí mật. Khóa công khai được sử dụng để mã hóa thông tin, trong khi khóa bí mật được dùng để giải mã. Điều này giúp bảo vệ thông tin khỏi các truy cập trái phép.

1.2. Lịch sử phát triển và ứng dụng của ElGamal

Thuật toán ElGamal được phát triển bởi Taher ElGamal vào năm 1985. Nó đã trở thành một phần quan trọng trong các hệ thống bảo mật thông tin, đặc biệt trong các ứng dụng như giao dịch điện tử và bảo mật dữ liệu cá nhân.

II. Vấn đề bảo mật thông tin trong hệ thống ElGamal

Mặc dù thuật toán ElGamal cung cấp một mức độ bảo mật cao, nhưng vẫn tồn tại một số vấn đề cần được giải quyết. Các tấn công như tấn công chọn văn bản và tấn công phân tích tần suất có thể làm giảm hiệu quả của hệ thống. Do đó, việc cải tiến và phát triển các phương pháp bảo mật mới là rất cần thiết.

2.1. Các thách thức trong bảo mật thông tin

Các thách thức chính bao gồm khả năng chống lại các tấn công mã hóa và đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu. Việc phát hiện và ngăn chặn các tấn công này là rất quan trọng để bảo vệ thông tin.

2.2. Giải pháp cải tiến cho hệ thống ElGamal

Một số giải pháp cải tiến bao gồm việc sử dụng các thuật toán mã hóa kết hợp và các phương pháp xác thực mạnh mẽ hơn. Điều này giúp tăng cường khả năng bảo mật và giảm thiểu rủi ro từ các tấn công.

III. Phương pháp mã hóa ElGamal cải tiến và ứng dụng

Các phương pháp mã hóa ElGamal cải tiến đã được đề xuất để nâng cao tính bảo mật và hiệu suất. Những cải tiến này không chỉ giúp tăng cường khả năng chống lại các tấn công mà còn cải thiện tốc độ mã hóa và giải mã.

3.1. Các thuật toán mã hóa ElGamal cải tiến

Các thuật toán cải tiến thường sử dụng các kỹ thuật như mã hóa đồng cấu và chia sẻ bí mật. Những kỹ thuật này giúp bảo vệ thông tin trong các ứng dụng nhạy cảm như bỏ phiếu điện tử.

3.2. Ứng dụng thực tiễn của ElGamal trong bảo mật dữ liệu

ElGamal được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống bảo mật thông tin, bao gồm bảo mật dữ liệu cá nhân và giao dịch trực tuyến. Việc áp dụng các cải tiến giúp tăng cường tính bảo mật cho các ứng dụng này.

IV. Kết luận và tương lai của thuật toán mã hóa ElGamal

Thuật toán mã hóa ElGamal đã chứng minh được tính hiệu quả và độ tin cậy trong bảo mật thông tin. Tuy nhiên, với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, cần tiếp tục nghiên cứu và cải tiến để đáp ứng các yêu cầu bảo mật ngày càng cao.

4.1. Tương lai của ElGamal trong bảo mật thông tin

Với sự gia tăng của các mối đe dọa an ninh mạng, ElGamal sẽ cần được cải tiến để đáp ứng các thách thức mới. Nghiên cứu về các phương pháp mã hóa mới sẽ là cần thiết để đảm bảo an toàn thông tin.

4.2. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực mã hóa

Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc phát triển các thuật toán mã hóa mới, cải tiến các phương pháp hiện tại và ứng dụng chúng trong các lĩnh vực khác nhau như tài chính và y tế.