Nghiên Cứu Thuật Toán Truyền Dữ Liệu Qua Kênh Thoại GSM và Ứng Dụng Bảo Mật

• Tác giả: Nguyễn Thanh Bình
• Người hướng dẫn: GS. Nguyễn Xuân Quỳnh
• Trường học: Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
• Đề tài: Xây Dựng Thuật Toán Truyền Dữ Liệu Qua Kênh Thoại Của Mạng GSM Và Ứng Dụng Thuật Toán Sinh Số Giả Ngẫu Nhiên Dựa Trên Các Dãy Phi Tuyến Lồng Ghép Để Bảo Mật Dữ Liệu
• Loại tài liệu: luận án tiến sỹ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về mạng viễn thông di động GSM
• 1.2. An toàn, bảo mật và một số điểm yếu về vấn đề này trong hệ thống mạng GSM
• 1.3. Nguyên lý xác thực và bảo mật trong mạng di động GSM
• 1.4. Điểm yếu của bảo mật trong mạng di động GSM và một số tấn công phổ biến
• 1.5. Một số phương pháp bảo mật thông tin thoại di động
• 1.6. Các phương pháp nén tiếng nói trong mạng GSM
• 1.7. Một số đặc điểm tín hiệu tiếng nói cơ bản của mạng GSM
• 1.8. Quá trình tạo và các tính chất cơ bản của tiếng nói
• 1.9. Mô hình hoá quá trình tạo tiếng nói
• 1.10. Các tính chất cơ bản của tiếng nói
• 1.11. Các phương pháp mã hoá tiếng nói cơ bản
• 1.12. Mã hoá dạng sóng. Kỹ thuật nén tiếng nói trong thông tin di động GSM
• 1.13. Các bộ mã Codec trong mạng GSM
• 1.14. Cấu trúc một bộ mã hoá tiếng nói dùng phương pháp mã hoá lai AbS
• 1.15. Một số loại mã hoá lai dùng trong liên lạc di động
• 1.16. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT THUẬT TOÁN NÉN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO MẬT, TRUYỀN DỮ LIỆU QUA KÊNH THOẠI GSM
• 2.1. Lựa chọn giải pháp mã hóa mật cuộc gọi thoại di động trên kênh GSM
• 2.2. So sánh ba thuật toán nén dùng kỹ thuật dự đoán tuyến tính (LP Specch Model)
• 2.3. Mô hình và đề xuất bộ mã hoá dự đoán tuyến tính kích thích hỗn hợp MELP
• 2.4. Mô hình thuật toán mã thoại MELP
• 2.5. Quá trình mã thoại MELP được biểu diễn trên Hình 2. Quá trình giải mã MELP
• 2.6. Đề xuất bộ mã hoá MELP cải tiến tốc độ thấp
• 2.7. Giải pháp điều chế và giải điều chế để truyền dữ liệu qua kênh thoại GSM
• 2.8. Phương pháp điều chế tín hiệu tựa tiếng nói
• 2.9. Đề xuất phương pháp điều chế tín hiệu kiểu viễn thông truyền thống có cấu trúc phổ gần giống phổ của tiếng nói
• 2.10. Điều chế tín hiệu kiểu viễn thông truyền thống
• 2.11. Điều chế tín hiệu kiểu viễn thông truyền thống có cấu trúc phổ gần giống phổ của tiếng nói
• 2.12. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: BẢO MẬT DỮ LIỆU SỬ DỤNG THUẬT TOÁN SINH SỐ GIẢ NGẪU NHIÊN DỰA TRÊN DÃY PHI TUYẾN HAI CHIỂU LỒNG GHÉP
• 3.1. Thanh ghi dịch và đa thức nguyên thủy
• 3.2. Dãy có độ dài cực đại. Các thuộc tính của m-dãy
• 3.3. Dãy có cấu trúc lồng ghép
• 3.4. Xây dựng dãy lồng ghép và dãy phi tuyến lồng ghép. Các tính chất của dãy lồng ghép
• 3.5. Tính ngẫu nhiên
• 3.6. Hàm tự tương quan
• 3.7. Các phương pháp sinh dãy lồng ghép và lồng ghép phi tuyến
• 3.8. Phương pháp sinh dãy lồng ghép sử dụng biến đổi d
• 3.9. Phương pháp sinh dãy lồng ghép sử dụng hàm vết
• 3.10. Phương pháp tính toán trực tiếp giá trị thứ tự lồng ghép
• 3.11. Thực thi dãy lồng ghép bằng phần cứng Vi xử lý
• 3.12. Ứng dụng dãy lồng ghép phi tuyến trong kỹ thuật mật mã
• 3.13. Thực thi thuật toán nén Melpe bằng Vi xử lý STM32F
• 3.14. Lưu đồ thuật toán nén thoại Melpe trên ARM
• 3.15. Lưu đồ thuật toán giải nén Melpe trên ARM
• 3.16. Phân tích hiệu suất
• 3.17. Tối ưu hóa thuật toán (Optimization of algorithm)
• 3.18. Phân tích kết quả thực nghiệm
• 3.19. Lưu đồ giải thuật khối mã hóa/giải mã
• 3.20. Lưu đồ giải thuật khối mã hóa
• 3.21. Lưu đồ giải thuật khối giải mã
• 3.22. Kết luận chương 3
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Thuật Toán Truyền Dữ Liệu Qua Kênh GSM

Nghiên cứu về thuật toán truyền dữ liệu qua kênh GSM đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong ngành viễn thông. Mạng GSM, với khả năng cung cấp dịch vụ thoại và dữ liệu, đã mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển các ứng dụng mới. Tuy nhiên, việc bảo mật thông tin trong quá trình truyền tải vẫn là một thách thức lớn. Các thuật toán mã hóa và xác thực cần được cải tiến để đảm bảo an toàn cho dữ liệu người dùng.

1.1. Ứng dụng của Mạng GSM trong Truyền Dữ Liệu

Mạng GSM không chỉ hỗ trợ truyền thông thoại mà còn cho phép truyền dữ liệu qua các dịch vụ như SMS và Internet. Điều này tạo ra nhu cầu cao về bảo mật thông tin trong các giao dịch trực tuyến.

1.2. Các Thuật Toán Mã Hóa Thông Dụng Trong GSM

Các thuật toán như A3, A5 và A8 được sử dụng để mã hóa và xác thực thông tin trong mạng GSM. Tuy nhiên, những thuật toán này vẫn có những điểm yếu cần được khắc phục để tăng cường bảo mật kênh GSM.

II. Vấn Đề Bảo Mật Trong Truyền Dữ Liệu Qua Kênh GSM

Mặc dù mạng GSM đã được thiết kế với các biện pháp bảo mật, nhưng vẫn tồn tại nhiều lỗ hổng. Các cuộc tấn công như nghe lén và giả mạo thông tin có thể xảy ra, gây ra rủi ro cho người dùng. Việc hiểu rõ các vấn đề này là rất cần thiết để phát triển các giải pháp bảo mật hiệu quả hơn.

2.1. Các Điểm Yếu Trong Hệ Thống Bảo Mật GSM

Hệ thống bảo mật của GSM có thể bị tấn công thông qua các phương pháp như tấn công giả mạo và tấn công nghe lén. Những điểm yếu này cần được phân tích để tìm ra giải pháp khắc phục.

2.2. Tác Động Của Các Cuộc Tấn Công Đến Người Dùng

Các cuộc tấn công vào mạng GSM có thể dẫn đến việc lộ thông tin cá nhân và tài chính của người dùng. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến cá nhân mà còn đến uy tín của các nhà cung cấp dịch vụ.

III. Phương Pháp Bảo Mật Dữ Liệu Qua Kênh GSM Hiệu Quả

Để bảo vệ thông tin trong quá trình truyền tải, cần áp dụng các phương pháp bảo mật tiên tiến. Việc sử dụng thuật toán mã hóa mạnh mẽ và các kỹ thuật xác thực đa lớp sẽ giúp tăng cường an ninh cho dữ liệu.

3.1. Thuật Toán Mã Hóa Mới Được Đề Xuất

Nghiên cứu đã đề xuất một thuật toán mã hóa mới dựa trên các dãy phi tuyến lồng ghép, giúp tăng cường độ bảo mật cho dữ liệu truyền qua kênh GSM.

3.2. Kỹ Thuật Xác Thực Đa Lớp

Sử dụng kỹ thuật xác thực đa lớp sẽ giúp ngăn chặn các cuộc tấn công giả mạo và đảm bảo rằng chỉ những người dùng hợp lệ mới có thể truy cập vào dịch vụ.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Nghiên Cứu Bảo Mật Dữ Liệu

Nghiên cứu về bảo mật dữ liệu qua kênh GSM không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn. Các giải pháp bảo mật có thể được áp dụng trong các lĩnh vực như ngân hàng, thương mại điện tử và quốc phòng.

4.1. Bảo Mật Trong Ngân Hàng Điện Tử

Các giải pháp bảo mật được phát triển có thể giúp bảo vệ thông tin tài chính của người dùng trong các giao dịch ngân hàng điện tử, ngăn chặn các cuộc tấn công từ bên ngoài.

4.2. Ứng Dụng Trong Quốc Phòng

Trong lĩnh vực quốc phòng, việc bảo mật thông tin liên lạc là cực kỳ quan trọng. Các thuật toán bảo mật mạnh mẽ sẽ giúp bảo vệ thông tin nhạy cảm khỏi các mối đe dọa.

V. Kết Luận và Tương Lai Của Nghiên Cứu Bảo Mật Qua Kênh GSM

Nghiên cứu về bảo mật dữ liệu qua kênh GSM là một lĩnh vực đang phát triển mạnh mẽ. Các giải pháp bảo mật cần được cập nhật thường xuyên để đối phó với các mối đe dọa mới. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến trong việc bảo vệ thông tin người dùng.

5.1. Xu Hướng Phát Triển Các Thuật Toán Mới

Các nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào việc phát triển các thuật toán mã hóa mới, mạnh mẽ hơn để bảo vệ thông tin trong môi trường mạng không ngừng thay đổi.

5.2. Tích Hợp Công Nghệ Mới Vào Bảo Mật

Việc tích hợp các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và blockchain vào bảo mật dữ liệu sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho việc bảo vệ thông tin trong mạng GSM.