Bài giảng Lý thuyết mật mã - Chương 1: Tổng quan - Đỗ Trọng Tuấn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ HÀNG KHÔNG VŨ TRỤ
Môn học:
LÝ THUYẾT MẬT MÃ
Giảng viên: PGS.TS Đỗ Trọng Tuấn
Email: [email protected]
3/21/2016
1
Mục tiêu học phần
Cung cấp kiến thức cơ bản về mật mã đảm bảo an toàn và bảo mật
thông tin:
Các phương pháp mật mã khóa đối xứng; Phương pháp mật mã
khóa công khai;
Các hệ mật dòng và vấn đề tạo dãy giả ngẫu nhiên;
Lược đồ chữ ký số Elgamal và chuẩn chữ ký số ECDSA;
Độ phức tạp xử lý và độ phức tạp dữ liệu của một tấn công cụ thể
vào hệ thống mật mã;
Đặc trưng an toàn của phương thức mã hóa;
Thám mã tuyến tính, thám mã vi sai và các vấn đề về xây dựng hệ
mã bảo mật cho các ứng dụng.
2
Nội Dung
1. Chương 1. Tổng quan
2. Chương 2. Mật mã khóa đối xứng
3. Chương 3. Mật mã khóa công khai
4. Chương 4. Hàm băm và chữ ký số
5. Chương 5. Dãy giả ngẫu nhiên và hệ mật dòng
6. Chương 6. Kỹ thuật quản lý khóa
3/21/2016
3
Tài liệu tham khảo
1. A. J. Menezes, P. C. Van Oorschot, S. A. Vanstone, Handbook
of applied cryptography, CRC Press 1998.
2. B. Schneier, Applied Cryptography. John Wiley Press 1996.
3. M. R. A. Huth, Secure Communicating Systems, Cambridge
University Press 2001.
4. W. Stallings, Network Security Essentials, Applications and
Standards, Prentice Hall. 2000.
4
Nhiệm vụ của Sinh viên
1. Chấp hành nội quy lớp học
2. Thực hiện đầy đủ bài tập
3. Nắm vững ngôn ngữ lập trình Matlab
5
Chương 1. Tổng quan
1.1. Giới thiệu sơ lược lịch sử khoa học mật mã
1.2. Khái niệm, mô hình của hệ mật
1.3. Một số hệ mật ban đầu
1.4. Các bài toán an toàn thông tin
1.5. Thám mã
1.6. Tính an toàn của các hệ mật mã
1.7. Cơ sở toán học của hệ mật mã
1.8. Tính bí mật của các hệ mật
6
1.1. Giới thiệu sơ lược lịch sử khoa học
mật mã
• Người Ai Cập cổ đại bắt đầu sử dụng mật mã hạn chế khoảng
4000 năm về trước.
• Thuật ngữ “mật mã - cryptography ” dịch từ tiếng Hy Lạp có
nghĩa là “chữ viết bí mật” (Kryptósgráfo “hidden” và grafo “to
write” or legein “to speak”).
• Sự phổ biến của máy tính và hệ thống thông tin liên lạc trong
những năm 1960 đã tạo ra nhu cầu từ khu vực tư nhân bảo vệ
thông tin dưới dạng số và cung cấp dịch vụ an ninh thông tin.
• DES: Tiêu chuẩn bảo mật dữ liệu được Feistel bắt đầu từ năm
1970 tại IBM và chấp thuận vào năm 1977 là một tiêu chuẩn xử
lý thông tin liên bang Hoa Kỳ để bảo mật thông tin không được
phân loại. DES là cơ chế mã hóa nổi tiếng nhất trong lịch sử.
7
1.1. Giới thiệu sơ lược lịch sử khoa học
mật mã
• Diffie và Hellman xuất bản bài báo New Directions in
Cryptography năm 1976: Mật mã khóa công cộng public-key
cryptography; cơ chế trao đổi khóa mới; các tác giả chưa đề nghị
phương án thực tế.
• Năm 1978 thuật toán mật mã và chữ ký khóa công khai đầu tiên,
RSA, ra đời.
• Trước đó, vào năm 1973, Clifford Cocks, một nhà toán học người
Anh đã mô tả một thuật toán tương tự. Với khả năng tính toán tại
thời điểm đó thì thuật toán này không khả thi và chưa bao giờ
được thực nghiệm. Tuy nhiên, phát minh này chỉ được công bố
vào năm 1997 vì được xếp vào loại tuyệt mật.
• Năm 1985 ElGamal phát triển một lớp thuật toán khóa công cộng
khác dựa trên bài toán logarit rời rạc.
8
1.1. Giới thiệu sơ lược lịch sử khoa học
mật mã
• Đóng góp quan trọng trong khóa công cộng là chữ ký số . Năm
1991 tiêu chuẩn chữ ký số đầu tiên ISO/IEC 9796 dựa trên thuật
toán RSA
• Năm 1994 chính phủ Mỹ xuất bản Digital Signature Standard
dựa trên cơ chế ElGamal.
• Hàng thế kỷ qua, mật mã là nghệ thuật viết mã và giải mã
• Trước: Chủ yếu trong thông tin quân sự và tình báo
9
1.1. Giới thiệu sơ lược lịch sử khoa học
mật mã
• Ngày nay, các ứng dụng mã hóa và bảo mật thông tin đang được sử
dụng ngày càng phổ biến trong các lĩnh vực khác nhau trên thế giới, từ
các lĩnh vực an ninh, quân sự, quốc phòng…, cho đến các lĩnh vực dân
sự như thương mại điện tử, ngân hàng.
• Trong đời sống – xã hội: Các ứng dụng mã hóa thông tin cá nhân, trao
đổi thông tin kinh doanh, thực hiện các giao dịch điện tử qua mạng... đã
trở nên gần gũi và quen thuộc với mọi người.
• Ứng dụng của khoa học mật mã không chỉ đơn thuần là mã hóa và giải
mã thông tin mà còn bao gồm nhiều vấn đề khác nhau cần được nghiên
cứu và giải quyết như chứng thực nguồn gốc nội dung thông tin (kỹ
thuật chữ ký điện tử), chứng nhận tính xác thực về người sở hữu mã
khóa (chứng nhận khóa công cộng), các quy trình giúp trao đổi thông
tin và thực hiện giao dịch điện tử an toàn trên mạng...
• Những kết quả nghiên cứu về mật mã cũng đã được đưa vào trong các
hệ thống phức tạp hơn, kết hợp với những kỹ thuật khác để đáp ứng yêu
cầu đa dạng của các hệ thống ứng dụng khác nhau trong thực tế.
10
1.1. Giới thiệu sơ lược lịch sử khoa học
mật mã
• Ngày nay, các ứng dụng mã hóa và bảo mật thông tin đang được sử
dụng ngày càng phổ biến trong các lĩnh vực khác nhau trên thế giới, từ
các lĩnh vực an ninh, quân sự, quốc phòng…, cho đến các lĩnh vực dân
sự như thương mại điện tử, ngân hàng.
• Trong đời sống – xã hội: Các ứng dụng mã hóa thông tin cá nhân, trao
đổi thông tin kinh doanh, thực hiện các giao dịch điện tử qua mạng... đã
trở nên gần gũi và quen thuộc với mọi người.
• Ứng dụng của khoa học mật mã không chỉ đơn thuần là mã hóa và giải
mã thông tin mà còn bao gồm nhiều vấn đề khác nhau cần được nghiên
cứu và giải quyết như chứng thực nguồn gốc nội dung thông tin (kỹ
thuật chữ ký điện tử), chứng nhận tính xác thực về người sở hữu mã
khóa (chứng nhận khóa công cộng), các quy trình giúp trao đổi thông
tin và thực hiện giao dịch điện tử an toàn trên mạng...
• Những kết quả nghiên cứu về mật mã cũng đã được đưa vào trong các
hệ thống phức tạp hơn, kết hợp với những kỹ thuật khác để đáp ứng yêu
cầu đa dạng của các hệ thống ứng dụng khác nhau trong thực tế.
11
1.1. Giới thiệu sơ lược lịch sử khoa học
mật mã
Herodotos xứ Halikarnasseus, là một nhà sử học người Hy Lạp
sống ở thế kỷ 5 trước Công nguyên (khoảng 484 TCN - 425
TCN), ông được coi là "người cha của môn sử học" trong văn
hóa phương Tây.
12
1.1. Giới thiệu sơ lược lịch sử khoa học
mật mã
Hy Lạp cổ xưa
g cuốn The Histories, Herodotus miêu tả về cuộc chiến
Hy Lạp và Ba Tư vào khoảng thế kỷ 5th B.C.
erxes(Vua Ba Tư) đang thiết lập quân đội và lên kế
ạch tấn công bất ngờ Hy Lạp
emaratus, một người Hy Lạp bị trục xuất khỏi quê
ương; đang sống ở Ba Tư đã gửi cảnh báo tới Hy Lạp:
đã cạo lớp sáp trên hai thanh gỗ dầy, viết lên đó lời
báo, cuối cùng phủ một lớp sáp ra ngoài.
gười Hy Lạp, được cảnh báo, đã đảo ngược tính thế.
u tố bất ngờ của người Ba Tư đã mất, cuộc chiến của
ân đội Ba Tư đã thất bại.
13
1.1. Giới thiệu sơ lược lịch sử khoa học
mật mã
miêu
đang
ký tự
ược
14
1.1. Giới thiệu sơ lược lịch sử khoa học
mật mã
Caesar cip
Cuộc đời của
mô tả chi tiết về
r thay thế một cách đơn giản từng
chữ cái trong thư bằng crí
trong bảng chữ cái. Sau h
chuyển Caesar.
DVH Oderu
1.2. Khái niệm, mô hình của hệ mật
Hệ thống truyền
dẫn
Hệ thống chuyển
mạch
U
E
R
s
U
E
R
s
TE
AN
TE
AN
Core
Network
Links
Nodes
AN: Access Network ; TE: Terminal Equipment
16
1.2. Khái niệm, mô hình của hệ mật
Mật mã trước hết là một loại hoạt động thực tiễn, nội
dung chính của nó là để giữ bí mật thông tin (chẳng
hạn dưới dạng một văn bản) từ một người gửi A đến
một người nhận B.
. A phải tạo cho văn bản đó một bản mã mật tương ứng.
. B nhận được bản mã mật và sẽ có cách từ đó khôi phục lại
văn bản rõ để hiểu được thông tin mà A muốn gửi cho
mình.
. A và B phải có một “chìa khóa chung” được gọi là
“Khóa mật mã”
17
1.2. Khái niệm, mô hình của hệ mật
Khóa mật mã
Mật mã hóa
(Encryption)
Bản tin rõ
(Plaintext)
Bản tin mật
(Ciphertext)
Giải mã mật
(Decryption)
Bản tin rõ
(Plaintext)
18
1.2. Khái niệm, mô hình của hệ mật
Thuật toán lập/giải mật mã: là thuật toán biến bản rõ,
cùng với khóa mật mã, thành bản mã mật và ngược
lại.
Trong khoa học mật mã:
Thuật toán lập/giải mật mã có thể không cần giữ bí mật.
Giữ tuyệt mật: khóa mật mã
19
1.2. Khái niệm, mô hình của hệ mật
Ngược lại của mật mã là
Mật mã học (Cryptology)
=
thám mã
. Thực hiện bài toán: “Tìm
chìa khóa mật mã”
Mật mã (Cryptography) +
Thám mã (Cryptanalysis)
Không thể xây dựng một hệ mật
(Cryptosystem) tốt nếu không
hiểu biết sâu về thám mã.
Một giải pháp mật mã là bảo đảm
bí mật, nếu mọi thuật toán thám
mã, nếu có, đều phải được thực
hiện với độ phức tạp tính toán
cực lớn.
20
Tải về để xem bản đầy đủ
57 trang
19300
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Lý thuyết mật mã - Chương 1: Tổng quan - Đỗ Trọng Tuấn", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_ly_thuyet_mat_ma_chuong_1_tong_quan_do_trong_tuan.pdf
