Phân Tích và Đánh Giá Hệ Mã Hóa Trong Luận Văn Thạc Sĩ Công Nghệ Thông Tin

LỜI CAM ĐOAN

LỜI MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.1. SỐ HỌC CÁC SỐ NGUYÊN

1.2. XÁC SUẤT VÀ THUẬT TOÁN XÁC SUẤT

1.2.1. Khái niệm xác suất

1.2.2. Tính bí mật hoàn toàn của một hệ mật mã

1.2.3. Thuật toán xác suất

1.3. ĐỘ PHỨC TẠP TÍNH TOÁN

1.3.1. Khái niệm về độ phức tạp tính toán

1.3.2. Hàm một phía và Hàm một phía có cửa sập

2. CHƯƠNG 2: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP THÁM MÃ

2.1. PHƯƠNG PHÁP THÁM MÃ

2.1.1. Thám mã chỉ biết bản mã

2.1.2. Thám mã biết bản rõ

2.1.3. Thám mã với bản rõ được chọn

2.2. TÍNH AN TOÀN CỦA HỆ MÃ

2.2.1. An toàn một chiều (One – Wayness)

2.2.2. An toàn ngữ nghĩa (Semantic Security)

2.2.3. Tính không phân biệt được (Indistinguishability)(IND)

2.2.4. An toàn ngữ nghĩa tương đương với IND

2.2.5. Khái niệm an toàn mạnh nhất IND-CCA

3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ HỆ MÃ HOÁ

3.1. HỆ MÃ HOÁ RSA

3.1.1. Hệ mã RSA an toàn trước các tấn công KPA, COA, CPA

3.1.2. Hệ mã RSA không an toàn ngữ nghĩa

3.1.3. Hệ mã RSA không đạt an toàn trước tấn công CCA

3.1.4. Ứng dụng thực tế

3.2. HỆ MÃ HOÁ ELGAMAL

3.2.1. ELGAMAL đảm bảo an toàn ngữ nghĩa

3.2.2. Hệ mã ELGAMAL an toàn trước các tấn công KPA, COA, CPA

3.2.3. Hệ mã ELGAMAL không đạt an toàn trước tấn công CCA

3.3. HỆ MÃ HOÁ CRAMER-SHOUP (1998)

3.3.1. Giả thuyết Decisionnal Diffie-Hellman

3.3.2. Độ an toàn của hệ mã hoá

3.3.3. Cài đặt hệ mã hoá

3.3.4. Hệ mã hoá không dùng hàm băm

3.4. HỆ MÃ HOÁ LAI (Hybrid Encryption)

3.4.1. Hệ mã hoá KEM

3.4.2. Hệ mã hoá SKE

3.4.3. Hệ mã hoá công khai lai (Hybrid public-key encryption) (HPKE)

3.5. HỆ MÃ HOÁ OAEP (Optimal Asymmetric Encryption Padding)

3.5.1. Mô hình máy tư vấn ngẫu nhiên (Random Oracle Model)

3.5.2. An toàn Planitext – Awareness

3.5.3. Đánh giá lược đồ

4. CHƯƠNG 4: THỬ NGHIỆM CHƯƠNG TRÌNH MÃ HÓA

4.1. CÁC THÀNH PHẦN CỦA CHƯƠNG TRÌNH

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về hệ mã hóa

Hệ mã hóa là một phần quan trọng trong lĩnh vực công nghệ thông tin. Nó đảm bảo tính bảo mật thông tin trong quá trình truyền tải và lưu trữ dữ liệu. Các hệ mã hóa hiện nay được phát triển dựa trên nhiều thuật toán khác nhau, mỗi loại có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Việc phân tích và đánh giá các hệ mã hóa giúp xác định tính an toàn và khả năng chống lại các cuộc tấn công. Đặc biệt, các hệ mã hóa như RSA, ElGamal, và Cramer-Shoup đã được nghiên cứu kỹ lưỡng để đảm bảo tính an toàn ngữ nghĩa và khả năng chống lại các phương pháp tấn công như CCA2. Theo đó, việc hiểu rõ về các hệ mã hóa này là cần thiết để áp dụng trong thực tiễn.

1.1. Các loại hệ mã hóa

Có nhiều loại hệ mã hóa khác nhau, bao gồm mã hóa đối xứng và mã hóa bất đối xứng. Mã hóa đối xứng sử dụng cùng một khóa cho cả quá trình mã hóa và giải mã, trong khi mã hóa bất đối xứng sử dụng một cặp khóa khác nhau. Hệ mã RSA là một ví dụ điển hình cho mã hóa bất đối xứng, trong khi AES là một ví dụ cho mã hóa đối xứng. Việc lựa chọn hệ mã hóa phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng và mức độ bảo mật cần thiết.

II. Phân tích các phương pháp tấn công

Các phương pháp tấn công vào hệ mã hóa rất đa dạng, từ tấn công chỉ biết bản mã (COA) đến tấn công biết bản rõ (KPA) và tấn công với bản rõ được chọn (CPA). Mỗi phương pháp tấn công có những kỹ thuật và chiến lược riêng, nhằm khai thác điểm yếu của hệ mã. Đặc biệt, tấn công CCA2 được coi là một trong những phương pháp tấn công mạnh nhất hiện nay. Việc phân tích các phương pháp tấn công này không chỉ giúp đánh giá tính an toàn của hệ mã mà còn cung cấp thông tin quý giá cho việc phát triển các hệ mã mới. Các nhà nghiên cứu cần phải liên tục cập nhật và cải tiến các hệ mã để đối phó với những phương pháp tấn công ngày càng tinh vi.

2.1. Tấn công chỉ biết bản mã

Tấn công chỉ biết bản mã (COA) là một trong những phương pháp tấn công cơ bản, trong đó kẻ tấn công chỉ có bản mã mà không có thông tin nào về bản rõ. Kỹ thuật này thường sử dụng phân tích tần số để tìm ra các mẫu trong bản mã. Hệ mã cổ điển thường dễ bị tấn công theo phương pháp này. Để bảo vệ chống lại COA, các hệ mã hiện đại đã áp dụng nhiều kỹ thuật mã hóa phức tạp hơn, nhằm làm giảm khả năng phân tích và suy đoán của kẻ tấn công.

III. Đánh giá tính an toàn của hệ mã

Đánh giá tính an toàn của hệ mã là một quá trình quan trọng trong việc phát triển và triển khai các hệ thống bảo mật. Các tiêu chí đánh giá bao gồm khả năng chống lại các phương pháp tấn công, tính bảo mật của khóa, và độ phức tạp của thuật toán. Hệ mã RSA, mặc dù phổ biến, đã cho thấy một số điểm yếu khi đối mặt với các tấn công hiện đại. Ngược lại, các hệ mã như OAEP và Cramer-Shoup đã chứng minh được tính an toàn cao hơn dưới các phương pháp tấn công mạnh nhất. Việc lựa chọn hệ mã phù hợp cần dựa trên các yêu cầu cụ thể của ứng dụng và mức độ bảo mật cần thiết.

3.1. Các tiêu chí đánh giá

Các tiêu chí đánh giá tính an toàn của hệ mã bao gồm độ phức tạp tính toán, khả năng chống lại các cuộc tấn công, và tính bảo mật của khóa. Độ phức tạp tính toán thường được đo bằng số phép toán cần thiết để giải mã một bản mã. Hệ mã càng phức tạp thì khả năng bị tấn công càng thấp. Ngoài ra, tính bảo mật của khóa cũng rất quan trọng, vì nếu khóa bị lộ, toàn bộ hệ thống sẽ bị đe dọa. Do đó, việc đánh giá và cải tiến các hệ mã là cần thiết để đảm bảo an toàn thông tin.

Phân Tích và Đánh Giá Một Số Hệ Mã Hóa Trong Luận Văn Thạc Sĩ Công Nghệ Thông Tin