CHƯƠNG 1: TONG QUAN MAT MA 1. Tổng quan hệ mật ma 1 Các khái niệm - Mật mã là ngành khoa học nghiên cứu việc ứng dung toán học vào biển. đổi thông tin nhằm mục đích bão vệ thông tin khỏi sự truy cập của những người không có thâm quyên. - Hệ mật mã được định nghĩa là một bộ năm (2, C,H, €,D), trong đồ: 1.P làtập hữu hạn các các bin rõ có thể 2.
€ tập hữu hạn các bản mã có thể 3. 3£ là tập hữu hạn các khoá có thể 4. € là tập các hàm lập mã 5. D là tập các hàm giải mã.
Với mỗi # € 2€, có một hàm lập mã er€ €, ey: P — C va một ham gidi ma d; € D, dy: C — ? sao cho ds(ex @)) =x, vx EP - Mã hóa: là qua trình chuyển thông tin có thé đọc được (goi là bản rõ) thành thông tin "khó" thể đọc được theo cách thông thường (goi là bản mã) .Đó 1à một trong những kỹ thuật đề bảo mật thông tin. - Giải mã: là quá trình chuyên thông tin ngược lại từ bản mã thành bản rõ. - Thuật toán mã hóa hay giải mã là thủ tục đề thực hiện mã hóa hay giải ~ Khoa ma hóa là một giá trị làm cho thuật toán mã hóa thực hiện theo cách riêng biệt và sinh ra bản rõ riêng. Thông thường khóa càng lớn thì bản mã càng an toàn.
Phạm vi các giá trị có thể có của khóa được gọi là “không gian khóa - Hệ mã hóa là tập các thuật toán, các khóa nhằm che giấu thông tin, cũng như làm rõ nó. Lich sử hình thành và phát trí "Mật mã học là một ngành có lịch sử từ hàng nghìn năm nay, xuất hiện đồng thời với sự xuất hiện của chữ viết (khoảng 4000 năm trước). Thuật n; “cryptography — mat mã" địch tử tiếng Hy Lạp có nghĩa là “chữ viết bí mật Trong phần lớn thời gian phát triển cia minh (ngoại trừ vài thập kỹ trở lại đây), lịch sử mật mã học chính là lịch sử của những phương pháp mật mã học cỗ dién- các phương pháp mật mã hóa với bút và giấy, đôi khi có hỗ trợ từ nhữt đụng cụ cơ khí đơn giãn. Vào đầu thế kỹ 20, sự xuất hiện của các cơ cấu cơ khí và điện cơ, chẳng hạn như máy Enigma, đã cung cấp những cơ chế phức tạp và hiệu quả hơn cho việc mật mã hóa.
Sự ra đời và phát triễn mạnh mẽ của ngành điện tử và máy tính trong những thập kỹ gần đây đã tạo điều kiện để mật mã học phát triển nhây vọt lên một tầm cao mới. Sự phát triễn của mật mã học luôn luôn đi kèm với sự phát triển của các kỹ thuật phá mã (hay thám mã). Các phát hiện và ứng đụng của các kỹ thuật phá mã trong một số trường hợp đã có ảnh hưởng đáng kể đến các sự kiện lịch sỡ. Cho tới đầu thập kỹ 1970, các kỹ thuật liên quan tới mật mã học hầu như chỉ nằm trong tay các chính phủ.
Hai sự kiện đã khiến cho mật mã học trở nên thích hợp cho mọi người, đó là: sự xuất hiện của tiêu chuẩn mật mã hóa DES và sự ra đời của các kỹ thuật mật mã hóa khóa công khai. - Các giai đoạn phát triển "Mật mã học cổ đại "Mật mã học trung cổ ‘Mat mi hoc từ 1800 tới Thé chiến II Mật mã học trong Thế chiến II "Mật mã học hiện đại 1. Các loại hình tấn công. Xem trộm thông tin Trường hợp người đùng T chặn các thông điệp của A gửi cho B, và xem được nội dung của thông điệp này.
Thay đổi nội đung thông điệp. Người đùng T chặn các thông điệp của A gửi cho B và ngăn không cho các thông điệp này đến B. Kế tiếp T thay đổi nội đung của thông điệp và lại gũi thông điệp đồ cho B, khi đồ B, mà B không hễ biết là thông điệp đó đã bị thay đối 1. Mao danh người gũi ‘Vi du T giả làm là A gửi thông điệp cho B.
B khôi biết điều này và nghĩ. rầng thông điệp là của A gửi cho mình. Phát lại thông điệp .Ví đụ trường hợp T sao chép lại hoàn toàn thông điệp mà A gửi cho B. "bằng các công cụ chụp các packet.
Sau một thời gian xử lý T lại gửi ban sao chép. này choB và B tin đó là thông điệp chính B gửi vi nó giống thông điệp cũ. Cách tắn công này nhìn qua có vẽ không ảnh hưởng gì đối với B, nhưng ta xét ví dụ tiếp sau: B là nhân viên ngân hàng A là khách hàng cần thanh toán. -A gửi thông điệp đề nghị B chuyên cho T 100008.
A đã áp đụng các biện pháp an toàn thông tin như đùng chữ ký điện tử phòng trường hợp T thay đổi nội đung hoặc xem nội đung như các cách tấn công trên. Nhưng lần này T lại đùng cách khác đô là sao chép và phát lại thông điệp này thì các biện pháp bảo vệ, phòng tránh trên đều không thể chống lại được. B luôn tin rằng A đã gửi tiếp một thông điệp mới (kế tiếp) đẻ chuyên thêm cho Truđy 10000S nữa, và như v đã biết tách dụng của cách tấn công này.Trong nhiều trường hợp cũng gây ra tác hại không kém so với việc giả mạo thông điệp. Các chức ning co ban cia mit mã hiện đại 1.
Đảm bảo tính bí mật (confiđentiality) — giải quyết vấn đề bảo vệ thông. tin chống lại sự tìm hiểu nội đung thông tin từ các đối tượng không cô quyền. truy nhập chúng. "Thuật ngữ sự bí mật (secrecy) hoặc sự riêng tư (privacy) cũng đỏng nghĩa véi confidentiality 1.
Đảm bảo tính toàn ven di liéu (data integrity) — dim bao kha ning phat thiện sửa đổi trái phép thông tin. "Đề đảm bão toàn vẹn dữ liệu, cần cô các phương pháp đơn giãn và tin cậy phát hiện bất kỳ sự can thiệp không mong muốn vào dữ liệu (các can thiệp như. chèn, xóa va thay thé trong bản tin) 1. Đảm bão sự xác thực (authentication) — chức năng này có liên hệ với sự inh danh (identification).
Vì thế nỗ được thực hiện xác thực trên cả thực thể (hai đối tượng trong một phiên liên lạc sẽ định đanh lẫn nhau) và bản thân thông tin (thông tin được truyền trên kênh truyền sẽ được xác thực về nguồn gốc, nội dung, thời gian gửi,. ‘Vi thé vin đề xác thực trong mật mã được chia thành hai lớp chính ~ xác 'thực thực thé (identity authentication) và xác thực nguồn gốc đữ liệu (đata origin authentication). Dam bao chéng sv tir ché: (non-repudiation) ~ chức năng ngăn ngửa một 'thực thê từ chối (phủ nhận) một cam kết hoặc hành động trước đó. Hệ mã khóa đối xứng - Mã hóa đối xứng (mã hóa không công khai-symmetric-key algorithms) là lớp thuật toán các mã hóa trong đó việc mã hóa và giải mã đều đùng chung cho 1 khôa (secret key).1 Các loại thuật toán khóa đối xứng Thuật toán đối xứng có thể được chia ra làm hai thể loại mật mã.
từng bít của thông điệp trong khi mật mã khối gộp một số bit lại và mật mã hóa. chúng như một đơn vị. Cỡ khối được đùng thường là các khối 64 bít. Thuật 10 toantiéu chuin m3 hoa tin tién (Advanced Encryption Standard), được NIST công nhận tháng 12 năm 2001, sit dung các khối gồm 128 bit.
Các thuật toán đối xứng thường không được sử dụng độc lập Trong thiết 'kế của các hệ thống mật mã hiện đại, cả hai thuật toán bất đối xứng (asymrmetric) (đùng chia khóa công khai) và thuật toán đối xứng được sử đụng phối hợp để tận. đụng các ưu điểm của cả hai. Những hệ thống sử dụng cả hai thuật toán bao gồm những cải nhw SSL (Secure Sockets Layer), PGP Pretty Good Privacy) và GPG (GNU Privacy Guarđ) v. Các thuật toán khóa bất đối xứng được sử đụng để phân phối khóa mật cho thuật toán đối xứng.
Một số ví đụ các thuật toán mã hóa khóa đối xứng nỗi tiếng khá được tôn. trọng bao gồm: Twofish, Serpent, AES (còn được gọi là Rijndael), Blotufish, CASTS, RC4, Tam phần DES (Triple DES) va IDEA (Intemational Data Encryption Algorithm — Thuật toán mật rnã hóa đữ liệu quốc tế). Tốc độ Các thuật toán đối xứng nói chung đồi hỏi công suất tính toán it hon các thuật toán khóa bất đối xứng (asymmetric key algorithrns). Trên thực tế, một thuật toán khóa bất đối xứng có khối lượng tính toán nhiều hơn gap hing trim, hằng ngàn lần một thuật toán khóa đối xứng (symmetric key algorithm) có khối lượng tương đương.
Hạn chế Hạn chế của các thuật toán khóa đối xứng bắt nguồn từ yêu cầu về sự phân. phối chỉa khóa bí mật, mỗi bên phi có một bản sao của chia. Do khả năng các chia khóa có thể bị phát hiện bởi đối thủ mật mã, chúng thường phãi được bảo an trong khi phân phối và trong khi ding. Hau qua của yêu cầu về việc lựa chọn, " phân phối và lưu trữ các chìa khóa một cách không có lỗi, không bị mất mát là một việc làm khô khăn, khó có thể đạt được một cách đáng tin cậy Để đảm bảo giao thông liên lạc an toàn cho tất cả mọi người trong một nhóm gồmn người, tổng số lượng chia khóa cần phải có là- ” D Hiện nay người ta phổ biến đùng các thuật toán bất xứng có tốc độ chậm hơn để phân phối chia khóa đối xứng khi một phiên giao địch bắt đầu, sau đồ các thuật toán khóa đối xứng tiếp quân phần còn lại.
V: đề về bảo quản sự. phân phối chìa khóa một cách đáng tin cậy cũng tồn tại ở tầng đối xứng, song ở một điểm nào đấy, người ta cô thể kiểm soát chúng đễ đàng hơn. Tuy thế, các khóa đối xứng hầu như đều được sinh tạo tại chỗ. Các thuật toánkhóa đối xứngkhông thể dùng cho mục đíchxác thực (authentication) hay mục đích chống thoái thác (non-repudiation) được.
La thuật toán trong đồ việc mã hóa và giãi mã đùng hai khóa khác nhau là pulic key (khóa công khai hay khóa công cộng) và private key (khóa riêng ) Nếu dùng public key để mã hóa thì private key sẽ đùng đễ giãi mã và ngược lại. `Ý tưởng của hệ mật công khai được Difffe và Hellman đưa ra năm 1976. Còn việc thực hiện hệ mật công khai thì do Rivest, Shamir và Adleman đưa ra đầu tiên năm 1977, họ đề iất một hệ mật RSA nỗi tiếng. Và kể từ đó có một số.
hệ mật khác được công bố, độ mật của chúng đựa trên bài tính toán khác nhau, như đựa trên độ khó của bài toán phân tích thành nhân tử như hệ mật RSA, đựa vào đô khô logarthm rời rạc như hệ mật ElGamal, hay dựa trên đường cong Elliptic.