Luận án tiến sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu và ứng dụng lớp hàm băm mở rộng mới

• Tác giả: Nguyễn Toàn Thắng
• Người hướng dẫn: GS. Nguyễn Xuân Quỳnh
• Trường học: Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
• Chuyên ngành: Mật mã học
• Đề tài: Nghiên cứu xây dựng lớp hàm băm mở rộng mới và ứng dụng thực tiễn
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. PHẦN MỞ ĐẦU
• 1.1. MỞ ĐẦU
• 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
• 1.3. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
• 1.4. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• 1.5. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 1.6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.7. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
• 2. TỔNG QUAN VỀ MẬT MÃ VÀ HÀM BĂM
• 2.1. PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÁC HỆ MẬT CƠ BẢN
• 2.1.1. Phương pháp xây dựng các hệ mật khóa bí mật
• 2.1.2. Phương pháp xây dựng các hệ mật khóa công khai
• 2.1.3. Mô tả hàm băm
• 2.1.4. Các hàm băm không có khóa
• 2.1.5. Một số phương pháp toàn vẹn dữ liệu và xác thực thông báo
• 2.2. CẤP SỐ NHÂN CYCLIC
• 2.2.1. Nhóm nhân của vành đa thức
• 2.2.2. Các cấp số nhân cyclic cấp n
• 2.2.3. Phân hoạch vành đa thức
• 2.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG I
• 3. XÂY DỰNG CÁC HÀM BĂM MỚI
• 3.1. HÀM BĂM DỰA TRÊN HỆ MẬT THEO SƠ ĐỒ LAI-MASSEY
• 3.1.1. Hệ mật sử dụng cấp số nhân cyclic theo sơ đồ LAI-MASSEY
• 3.1.2. Xây dựng hàm băm trên cơ sở hệ mật
• 3.2. HÀM BĂM DỰA TRÊN HỆ MẬT MÃ LAI GHÉP
• 3.2.1. Bài toán Logarit rời rạc và hệ mật POHLIG-HELLMAN
• 3.2.2. Đề xuất một phương pháp xây dựng hệ mật mã lai ghép. Khả năng xây dựng hàm băm từ hệ mật
• 3.3. HÀM BĂM SỬ DỤNG CÁC CẤP SỐ NHÂN CYCLIC
• 3.3.1. Sơ đồ hàm băm MDC-2 sử dụng lưu đồ FEISTEL
• 3.3.2. Xây dựng hàm băm và kết quả mô phỏng
• 3.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG II
• 4. XÂY DỰNG MỘT LỚP CÁC HÀM BĂM MỞ RỘNG MỚI
• 4.1. XÂY DỰNG HÀM BĂM MỞ RỘNG MỚI MDC-3
• 4.2. HÀM BĂM DỰA TRÊN HỆ MẬT MÃ KHỐI KẾT HỢP SƠ ĐỒ LAI-MASSEY VỚI FEISTEL
• 4.2.1. Hệ mật mã khối kết hợp sơ đồ LAI-MASSEY và FEISTEL
• 4.2.2. Xây dựng hàm băm trên cơ sở hệ mật kết hợp
• 4.3. XÂY DỰNG HÀM BĂM MỞ RỘNG MỚI MDC 512 BÍT
• 4.3.1. Mô tả hệ mật mã khối 256 bít
• 4.3.2. Đánh giá độ khuếch tán của hệ mật. Xây dựng hàm băm 512 bit trên cơ sở hệ mật
• 4.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG III
• 5. KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA HÀM BĂM XÂY DỰNG MỚI
• 5.1. KIỂM TRA TÍNH TOÀN VẸN CỦA THÔNG ĐIỆP
• 5.2. BẢO VỆ MẬT KHẨU
• 5.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG IV
• 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 6.1. KIẾN NGHỊ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về hàm băm

Hàm băm là một trong những công cụ quan trọng trong lĩnh vực bảo mật thông tin. Nó được sử dụng để đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu và xác thực thông tin. Các hàm băm hiện nay có nhiều loại khác nhau, từ đơn giản đến phức tạp, với độ dài mã băm khác nhau. Việc nghiên cứu và phát triển các hàm băm mới, đặc biệt là hàm băm mở rộng, là cần thiết để đáp ứng yêu cầu bảo mật ngày càng cao trong thời đại công nghệ thông tin. Các hàm băm như MD5 và SHA-1 đã từng được sử dụng rộng rãi, nhưng hiện nay đã bộc lộ nhiều điểm yếu, dẫn đến việc cần thiết phải phát triển các hàm băm mới với độ dài lớn hơn và tính kháng va chạm tốt hơn.

1.1. Tầm quan trọng của hàm băm

Hàm băm đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ thông tin. Chúng được sử dụng trong nhiều ứng dụng thực tiễn như chữ ký số, xác thực thông tin và bảo vệ dữ liệu. Việc sử dụng hàm băm giúp đảm bảo rằng thông tin không bị thay đổi trong quá trình truyền tải. Đặc biệt, trong bối cảnh các cuộc tấn công mạng ngày càng tinh vi, việc phát triển các hàm băm mở rộng mới có thể giúp tăng cường bảo mật cho các hệ thống thông tin.

II. Nghiên cứu và phát triển hàm băm mở rộng

Nghiên cứu về hàm băm mở rộng mới là một lĩnh vực đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu. Các phương pháp xây dựng hàm băm mới thường dựa trên các hệ mật mã hiện có, như hệ mật mã khóa bí mật và hệ mật mã công khai. Việc áp dụng các cấu trúc toán học như cấp số nhân cyclic vào việc xây dựng hàm băm có thể mang lại nhiều lợi ích, bao gồm tăng cường tính bảo mật và khả năng kháng va chạm. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng việc sử dụng các hàm băm mở rộng có thể giúp cải thiện đáng kể tính toàn vẹn của dữ liệu.

2.1. Phương pháp xây dựng hàm băm mới

Các phương pháp xây dựng hàm băm mới thường bao gồm việc kết hợp các kỹ thuật mã hóa hiện có với các thuật toán băm. Một trong những phương pháp được đề xuất là sử dụng hệ mật mã khối kết hợp với sơ đồ Feistel để tạo ra các hàm băm mở rộng. Phương pháp này không chỉ giúp tăng cường tính bảo mật mà còn cải thiện khả năng kháng va chạm của hàm băm. Việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp này là rất quan trọng để đáp ứng nhu cầu bảo mật ngày càng cao trong các ứng dụng thực tiễn.

III. Ứng dụng thực tiễn của hàm băm mở rộng

Các hàm băm mở rộng mới có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ bảo mật thông tin cá nhân đến bảo vệ dữ liệu trong các hệ thống lớn. Việc sử dụng hàm băm trong chữ ký số là một ví dụ điển hình. Người gửi có thể tạo ra một đoạn mã băm từ thông điệp và mã hóa nó bằng khóa riêng của mình. Người nhận sau đó có thể sử dụng khóa công khai để xác thực thông điệp. Điều này không chỉ đảm bảo tính toàn vẹn của thông tin mà còn xác thực nguồn gốc của thông điệp.

3.1. Tính ứng dụng trong bảo mật thông tin

Trong bối cảnh hiện nay, việc bảo vệ thông tin cá nhân và dữ liệu nhạy cảm là rất quan trọng. Các hàm băm mở rộng có thể giúp tăng cường bảo mật cho các hệ thống thông tin, đặc biệt là trong các ứng dụng như ngân hàng trực tuyến, thương mại điện tử và các dịch vụ trực tuyến khác. Việc áp dụng các hàm băm mới có thể giúp giảm thiểu rủi ro bị tấn công và đảm bảo an toàn cho thông tin của người dùng.