Mật mã ứng dụng trong an toàn thông tin (1)

04.10.2019

1

Nội dung khóa học

2

Tổng quan về các thuật
tốn mật mã

3

Một số vấn đề khác trong
mật mã

4

Bài tập lớn, tiểu luận

MẬT MÃ ƯD TRONG ATTT
Bài 01: Nhắc lại kiến thức tổng quan về
mật mã

Nội dung khóa học

1

Nội dung khóa học

2

Tổng quan về các thuật
toán mật mã

3

Một số vấn đề khác trong
mật mã

4

Bài tập lớn, tiểu luận

Nội dung
Tài liệu tham khảo
Cơ sở lý thuyết mật mã (Hv KTMM), 2013
Mật mã ứng dụng trong ATTT (Hv KTMM), 2013
St Denis, Tom. Cryptography for developers. Elsevier,
2006.
Applied Cryptography (Bruce Schneier)
Handbook of Applied Cryptography (Menezes et al.)
Cryptography Engineering (Bruce Schneier)
D. Boneh and Victor Shoup. A Graduate Course in
Applied Cryptography, 2015.
Saiful Azad, Al-Sakib Khan Pathan. Practical
Cryptography: Algorithms and Implementations Using
C++, 2015.

4

1

Nội dung khóa học

2

Tổng quan về các thuật
tốn mật mã

3

Một số vấn đề khác trong
mật mã

4

Bài tập lớn, tiểu luận

Thuật toán mật mã

Phân loại

Mật mã đối
xứng
Mật mã bất đối
xứng
Hàm băm

Chữ kí số

Mã dịng
Mã khối

Hàm băm khơng
khóa
Hàm băm có có
khóa
6

1


04.10.2019

Mật mã ñối xứng

Mật mã ñối xứng

ܿ = ‫ܧ‬௞೐ (m)
m

ciphertext

E

m

‫ܦ‬௞೏ (c) = m

D

plaintext
Thám mã

݇௘
Khóa mã hóa

DES, 3DES
IDEA
AES
RC2,
RC4
SEAL

Truyền
tin

݇ௗ

Mã
hóa

m = D(K, c)

Giải
mã

Nhận
tin

Khóa giải mã

thơng thường ݇௘ = ݇ௗ
KDC
(Key Distribution Center)

7

Mật mã đối xứng

m

Truyền
tin

c = E(K,m)

c = E(K,m)

Mã
hóa

8

Tính chất của mật mã đối xứng
Biết được khóa mã hóa sẽ dễ dàng suy ra khóa
giải mã (Thơng thường: Khóa mã hóa và khóa
giải mã là như nhau), khóa được chia sẻ và giữ bí
mật bởi hai bên.

m = D(K, c)

Giải
mã

Nhận
tin

Với khóa K định trước thì quan hệ giữa bản rõ m
và bản mã c là một tương ứng 1:1
Số lượng khóa trong hệ thống n người dùng là
n(n-1)/2

Sinh
khóa

Nói chung, khó chứng minh được độ an tồn về
mặt lý thuyết
An tồn thực tế

9

Các phép tốn thường đơn giản nên cho tốc độ
10
cao

Ứng dụng của mật mã khóa đối xứng

Mật mã khóa cơng khai

Ứng dụng của
mật mã khóa
đối xứng

ܿ = ‫ܧ‬௞೐ (m)
m

E

ciphertext

D

plaintext

Mã hóa dữ liệu khi lưu trữ

݇௘
Khóa mã hóa (cơng khai)

Mã hóa dữ liệu trên đường truyền

Kẻ tấn cơng

‫ܦ‬௞೏ (c) = m

݇ௗ
Khóa giải mã (bí mật)

Xác thực

Sử dụng như hàm băm có khóa

RSA
El-Gamal; DSA
ECDH, ECDSA

11

12

2


04.10.2019

Mật mã khóa cơng khai

m

Truyền
tin

c = E(Ke,m)

Mã
hóa

Mật mã khóa cơng khai

m = D(Kd, c)

Giải
mã

m

Nhận
tin

c = E(Ke,m)

Truyền
tin

Mã
hóa

m = D(Kd, c)

Giải
mã

Nhận
tin

Ke

Ke

Sinh cặp

khóa
Public Key Distribution Center

13

Tính chất của mã hóa khóa cơng khai

14

Ứng dụng của mật mã khóa cơng khai

Khóa mã hóa và khóa giải mã là khác nhau.

Ứng dụng của
mật mã khóa
cơng khai

Mỗi bên có khóa bí mật của riêng mình và khóa
cơng khai tương ứng (Kd, Ke).
Từ khóa cơng khai khơng thể tìm ra khóa bí mật

Vận chuyển khóa(truyền khóa)
Thiết lập khóa

Dữ liệu được mã hóa bằng khóa cơng khai, giải
mã bằng khóa bí mật

Kiểm tra tính tồn vẹn dữ
liệu

Mọi người đều có thể mã hóa nhưng chỉ một
người có thể giải mã, chính người mã hóa cũng
khơng thể giải mã

Chữ kí số

Thường tính tốn trên số lớn nên cho tốc độ thực
thi thấp
15

So sánh mật mã ñối xứng và mật mã khóa cơng khai

Mật mã đối
xứng

Thỏa thuận khóa

Xác thực nguồn gốc dữ liệu,
xác thực người dùng
Chống chối bỏ

16

So sánh mật mã đối xứng và mật mã khóa cơng khai

Mật mã khóa
cơng khai

Các bên CẦN thỏa
thuận trước khóa bí

mật cần dùng; số
lượng khóa lớn

Các bên KHƠNG
CẦN thỏa thuận
trước về khóa; số
lượng khóa nhỏ

tốn với bít, byte
nên tốc độ CAO
có thể xử lý
lượng LỚN dữ
liệu

với số rất lớn nên
tốc độ THẤP chỉ
phù hợp với lượng
NHỎ dữ liệu

Loại nào an toàn
hơn? Thực hiện tính tốn
Gồm các phép

17

Sử dụng mật mã đối xứng
hay
mật mã khóa cơng khai?

18

3


04.10.2019

Sử dụng mật mã đối xứng và mật mã khóa cơng khai

Hàm băm

Bộ sinh số
ngẫu nhiên
K

Bản rõ M

SE

KPB

Gửi cho B

AE
Khóa đ/x

MD4
MD5
SHA1
SHA224
SHA256

SHA512

Bản mã
Dữ liệu có độ
dài bất kì

H

Bản tóm lược có
độ dài định trước

19

Tính chất của hàm băm

20

Ứng dụng của hàm băm
Ứng dụng của
hàm băm

Nén
quan hệ giữa thông điệp và bản tóm
lược khơng phải là tương ứng 1:1
Kháng tiền ảnh: từ H(x) khơng thể tìm được x
Kháng tiền ảnh thứ hai: cho trước x, khơng thể
tìm được x' sao cho H(x) = H(x')
Kháng va chạm: khơng thể tìm được cặp (x, y)
sao cho H(x) = H(y)

Kiểm tra tính tồn vẹn dữ liệu
Xác thực nguồn gốc dữ liệu
Sử dụng trong các lược đồ xác
thực người dùng

21

Chữ kí số

22

Chữ kí số

Chữ kí viết tay
• Đặc trưng cho người kí, mỗi người
có một chữ kí đặc trưng, khơng thể
được tạo ra bởi người khác
• Chữ kí gắn liền với một văn bản,
khơng thể tách rời văn bản, thường
giống nhau trên nhiều văn bản.
• Mọi người đều có khả năng kiểm
tra chữ kí của một người bất kì
23

Chữ kí số
•Là thơng điệp dữ liệu (dãy
bít)
•Có các tính chất của chữ kí
viết tay
24

4


04.10.2019

Chữ kí số

Chữ ký số

Chữ kí số

Ks

ứng dụng mật mã khóa cơng khai

h = H(m)

Băm

m’ = D(Kp, s)

Giải
mã
m

Lưu lượng tăng gấp đơi
Lấy đại diện của m

Kích thước của m thường vượt

q khả năng tính tốn hiện nay

26

Chữ kí số
Kp

Mã
hóa

Giải
mã

s = E(Ks, h)

h’ = D(Kp, s)

Băm

So sánh

Ks

m

s = E(Ks, m)

Mã
hóa

25

Chữ ký số

m

m

So sánh

• Đặc trưng cho người kí
phụ thuộc vào
yếu tố bí mật của riêng người kí
• Là phần tách rời với văn bản, hai văn bản khác
nhau thì có chữ kí số khác nhau
chữ kí phụ
thuộc vào chính văn bản
• Người bất kì có thể kiểm tra có một đại
lượng cơng khai tương ứng với yếu tố bí
mật

Kp

h = H(m)

27

Một số ứng dụng thực tế của mật mã

28

Vai trò của mật mã trong ATTT

Đảm bảo tính bí mật

Vai trị của mật mã
trong ATTT

Đảm bảo tính tồn vẹn
Đảm bảo tính xác thực
Đảm bảo tính chống chối bỏ
29

30

5


04.10.2019

Một số ứng dụng thực tế của mật mã

Một số ứng dụng thực tế của mật mã

Mã hóa file, ổ đĩa
• Office, PDF, Archive...
• NTFS
• BitLocker, TrueCrypt,...

Mã hóa dữ liệu trên đường truyền

Bạn biết ứng dụng
nào nữa?

• VPN, IPsec, SSL/TLS, SSH...
• S/MIME

Chứng thực điện tử
• Xác thực người dùng bằng eToken
• Chữ kí số: Khai báo thuế qua mạng, Code Signing, Chống chối
bỏ trong các hệ thống quản lý công việc điện tử

...............
• ............

31

32

Một số vấn đề khác trong mật mã

1

Nội dung khóa học

2

Tổng quan về các thuật
tốn mật mã

3

Một số vấn đề khác
trong mật mã

4

Bài tập lớn, tiểu luận

1

Nội dung khóa học

2

Tổng quan về các thuật
tốn mật mã

3

Một số vấn đề khác trong
mật mã

4

Bài tập lớn

• Thiết kế các hệ mật an tồn
• Các phương pháp thám mã
• Cài đặt các hệ mật an toàn

–
–
–
–

Cài đặt hiệu quả bằng phần mềm
Cài đặt hiệu quả bằng phần cứng
Lược đồ mật mã chống lại tấn cơng lên thuật tốn
Lược đồ mật mã chống lại tấn cơng kênh kề

• Sinh khóa tốt
– Sinh số ngẫu nhiên
– Sinh số giả ngẫu nhiên
– Sinh số ngun tố

•
•
•
•

Trao đổi khóa an tồn
Nghiệp vụ mật mã
Ứng dụng mật mã
Luật pháp, chính sách, tiêu chuẩn về mật mã

34

6