CHƯƠNG 03 CÁC GIẢI THUẬT MÃ HÓA DỮ LIỆU ĐỐI XỨNG ThS.Nguyễn Duy duyn@uit.edu.vn 9/28/2014 Nội Dung  Giới thiệu về mật mã học  Lịch sử của mật mã học  Giải thuật mã hoá cổ điển  Giải thuật mã hoá hiện đại  Phá mã một hệ thống mật mã 2 9/28/2014 duyn@uit.edu.vn Nội Dung  Giới thiệu về mật mã học  Lịch sử của mật mã học  Giải thuật mã hoá cổ điển  Giải thuật mã hoá hiện đại  Phá mã một hệ thống mật mã 3 9/28/2014 duyn@uit.edu.vn Giới thiệu về mật mã học Giới thiệu  Mật mã hoá được sử dụng kể từ cổ đại cho đến tận ngày nay.  Hiện nay, các giao dịch tài chính, chuyển khoản, mua sắm hàng hoá, thư từ, tài liệu… được thực hiện nhiều qua môi trường mạng đòi hỏi dữ liệu phải được bảo mật tốt => phải được mã hoá 4 9/28/2014 duyn@uit.edu.vn Giới thiệu về mật mã học Giới thiệu - tt  Mã hóa là một dạng của mật mã. Mã hóa cách thức xáo trộn hay biến thông tin từ dạng có thể đọc được sang dạng không thể đọc được.  Ví dụ :  Xáo trộn dữ liệu : 2 ký tự đứng cạnh nhau thì hoán đổi vị trí cho nhau, những ký tự nào lẻ thì giữ nguyên vị trí  Biến đổi thông tin : tăng giá trị mỗi ký tự lên 1 đơn vị 5 9/28/2014 duyn@uit.edu.vn ABCDEF BADCFE ABCDEF BCDEFG Giới thiệu về mật mã học Mô hình mã hóa đối xứng 6 9/28/2014 duyn@uit.edu.vn Giới thiệu về mật mã học Mô hình hệ thống mật mã đối xứng 7 9/28/2014 duyn@uit.edu.vn Giới thiệu về mật mã học Cryptographic Systems 8 9/28/2014 duyn@uit.edu.vn  Phụ thuộc vào 3 yếu tố: The type of operations used for transforming plaintext to ciphertext Substitution Transposition The number of keys used Symmetric, single-key, secret-key, conventional encryption Asymmetric, two-key, or public-key encryption The way in which the plaintext is processed Block cipher Stream cipher Giới thiệu về mật mã học Các khái niệm cơ bản  Plaintext: dữ liệu trước khi mã hóa  Ciphertext: dữ liệu sau khi mã hóa  Encryption algorithm: thuật toán mã hóa  Decryption algorithm: thuật toán giải mã  Secret key: khóa được thuật toán mã hóa và thuật toán giải mã sử dụng để mã hóa và giải mã dữ liệu 9 9/28/2014 duyn@uit.edu.vn Nội Dung  Giới thiệu về mật mã học  Lịch sử của mật mã học  Giải thuật mã hoá cổ điển  Giải thuật mã hoá hiện đại  Phá mã một hệ thống mật mã 10 9/28/2014 duyn@uit.edu.vn [...]... chiến II Hai sự kiện khiến cho mật mã học ứng dụng rộng rãi:   Sự xuất hiện của tiêu chuẩn mật mã hóa DES Sự ra đời của các kỹ thuật mật mã hóa khóa công khai 9/28/2014 Nội Dung 12 duyn@uit.edu.vn      Giới thiệu về mật mã học Lịch sử của mật mã học Giải thuật mã hoá cổ điển Giải thuật mã hoá hiện đại Phá mã một hệ thống mật mã 9/28/2014 Giải thuật mã hoá cổ điển Kĩ thuật Substitution 13 duyn@uit.edu.vn... Ri-1 Ki-1 Chu kỳ mã hóa 1 … Chu kỳ mã hóa i  f … Chu kỳ mã hóa Nr Li Ri Li = Ri-1 Ri = Li-1  f (Ri-1, Ki-1) Quy trình Giải mã theo kiến trúc Feistel Li Ri Ki Chu kỳ giải mã Nr … Chu kỳ giải mã i  f … Chu kỳ giải mã 1 Li-1 Ri-1 Ri-1 = Li Li-1 = Ri  f (Li, Ki) Quy trình Mã hóa của giải thuật DES Plaintext (64-bit) Initial Permutation Chu kỳ mã hóa 1 … Chu kỳ mã hóa i … Chu kỳ mã hóa 16 Final Permutation... changed 9/28/2014 Giải thuật mã hoá hiện đại Thuật toán Feistel Cipher - tt 29 duyn@uit.edu.vn 9/28/2014 Giải thuật mã hoá hiện đại Thuật toán Feistel Cipher - tt 30 duyn@uit.edu.vn 9/28/2014 Giải thuật mã hoá hiện đại Thuật toán Feistel Cipher - tt 31 duyn@uit.edu.vn 9/28/2014 Giải thuật mã hoá hiện đại Thuật toán Feistel Cipher - tt 32 duyn@uit.edu.vn 9/28/2014 Quy trình Mã hóa theo kiến trúc Feistel... Thuật toán Affine Cipher - tt 21 duyn@uit.edu.vn  Ví dụ: y = E(x) = (5x + 8)   a=5 b=8 9/28/2014 Giải thuật mã hoá cổ điển Kĩ thuật Transposition 22 duyn@uit.edu.vn  Transposition là cơ chế mã hóa dựa trên kĩ thuật thay đổi vị trí của dữ liệu 9/28/2014 Nội Dung 23 duyn@uit.edu.vn      Giới thiệu về mật mã học Lịch sử của mật mã học Giải thuật mã hoá cổ điển Giải thuật mã hoá hiện đại Phá mã. .. thuật mã hoá cổ điển Thuật toán Affine Cipher 19 duyn@uit.edu.vn  Mã tuyến tính là mã thay thế có dạng: e(x) = ax + b (mod 26), với a, b  Z26  Nếu a = 1 ta có mã dịch chuyển Giải mã: Tìm x? y = ax + b (mod 26) ax = y – b (mod 26) x = a-1(y – b) (mod 26) 9/28/2014 Giải thuật mã hoá cổ điển Thuật toán Affine Cipher - tt 20 duyn@uit.edu.vn  Ví dụ: y = E(x) = (5x + 8)   a=5 b=8 9/28/2014 Giải thuật mã. .. mã hoá các khối có chiều dài cố định 64 bit hoặc 128 bit Phổ biến có IDEA, RC2, DES, Triple DES, Rijndael (AES), MARS, RC6, Serpent, Twofish, DESX, DESL, DESXL Stream ciphers: mã hoá từng bit của thông điệp Đại diện là RC4 Mã hoá khoá bất đối xứng (asymmetric): RSA 9/28/2014 Giải thuật mã hoá hiện đại Block vs Stream Ciphers 26 duyn@uit.edu.vn    Block ciphers sẽ xử lý dữ liệu theo khối khi mã hóa. .. duyn@uit.edu.vn    Block ciphers sẽ xử lý dữ liệu theo khối khi mã hóa hoặc giải mã Một khối có thể là 64 bits hoặc 128 bits Stream cipher sẽ xử lý dữ liệu theo bit hoặc byte khi mã hóa hoặc giải mã 9/28/2014 Giải thuật mã hoá hiện đại Block vs Stream Ciphers 27 duyn@uit.edu.vn 9/28/2014 Giải thuật mã hoá hiện đại Thuật toán Feistel Cipher 28 duyn@uit.edu.vn Substitutions • Each plaintext element or... thống mật mã 9/28/2014 Giải thuật mã hoá hiện đại 24 duyn@uit.edu.vn     Thường sử dụng mã khối kết hợp với các phép hoán vị và thay thế Việc biến đổi văn bản được thực hiện nhiều lần trong một số vòng lặp Khoá con của các vòng lặp sẽ khác nhau và được sinh ra từ khoá ban đầu Phổ biến có DES, AES, RSA 9/28/2014 Giải thuật mã hoá hiện đại Phân loại 25 duyn@uit.edu.vn  Mã hoá khoá đối xứng (symmetric)... cổ điển Kĩ thuật Substitution 13 duyn@uit.edu.vn   Substistution hay còn gọi là mã hóa “thay thế” Những kí tự trong plaintext sẽ được thay thế bằng những kí tự khác, những con số hoặc những kí hiệu 9/28/2014 Giải thuật mã hoá cổ điển Thuật toán Caesar Cipher 14 duyn@uit.edu.vn 9/28/2014 Giải thuật mã hoá cổ điển Thuật toán Caesar Cipher 15 duyn@uit.edu.vn  Can define transformation as: a b c d e f...Lịch sử của mật mã học 11 duyn@uit.edu.vn     Mật mã học là ngành có lịch sử hàng ngàn năm Mật mã học cổ điển với bút và giấy Mật mã học hiện đại với điện cơ, điện tử, máy tính Sự phát triển của mật mã học đi liền với sự phát triển của phá mã (thám mã) :    Phát hiện ra bức điện Zimmermann khiến Hoa Kỳ tham gia Thế chiến I Việc phá mã thành công hệ thống mật mã của Đức Quốc xã góp phần . mật mã học Các khái niệm cơ bản  Plaintext: dữ liệu trước khi mã hóa  Ciphertext: dữ liệu sau khi mã hóa  Encryption algorithm: thuật toán mã hóa  Decryption algorithm: thuật toán giải mã . khóa được thuật toán mã hóa và thuật toán giải mã sử dụng để mã hóa và giải mã dữ liệu 9 9/28/2014 duyn@uit.edu.vn Nội Dung  Giới thiệu về mật mã học  Lịch sử của mật mã học  Giải thuật mã. CHƯƠNG 03 CÁC GIẢI THUẬT MÃ HÓA DỮ LIỆU ĐỐI XỨNG ThS.Nguyễn Duy duyn@uit.edu.vn 9/28/2014 Nội Dung  Giới thiệu về mật mã học  Lịch sử của mật mã học  Giải thuật mã hoá cổ điển  Giải thuật mã hoá