Các công cụ bảo đảm an toàn thông tin trong thương mại điện tử

1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ




TIỂU LUẬN

MÔN HỌC: MẬT MÃ VÀ AN TOÀN DỮ LIỆU
Ngành: HỆ THỐNG THÔNG TIN


ĐỀ TÀI: TRÌNH BÀY CÁC CÔNG CỤ ĐẢM BẢO AN TOÀN THÔNG
TIN TRONG THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ

Học viên: Phùng Thị Liên
Khóa K20 - Hệ thống thông tin
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS. Trịnh Nhật Tiến





HÀ NỘI 05/2014

2

LỜI NÓI ĐẦU

Trong hai thập kỷ qua, Công nghệ thông tin và Thương mại điện tử đã xâm nhập
vào mọi góc cạnh của đời sống xã hội nói chung và của doanh nghiệp nói riêng. Đối với
doanh nghiệp, Thương mại điện tử góp phần hình thành những mô hình kinh doanh mới,
giảm chi phí, nâng cao hiệu quả kinh doanh. Đối với người tiêu dùng, Thương mại điện
tử giúp mua sắm thuận tiện các hàng hóa và dịch vụ trên các thị trường ở mọi nơi trên thế
giới.
Theo thống kê của các tổ chức uy tín trên thế giới thì trong những năm gần đây,
tội phạm tin học gia tăng cả về phạm vi và mức độ chuyên nghiệp. Ban đầu là lấy cắp
mật khẩu thẻ tín dụng để mua sách và phần mềm qua mạng, tiếp đến là làm thẻ tín dụng
giả để lấy cắp tiền từ máy ATM, thiết lập các mạng máy tính giả để gửi thư rác, thư
quảng cáo, hay tấn công từ chối dịch vụ, thậm chí ngang nhiên hơn nữa là đe dọa tấn
công, tống tiền hay bảo kê các website thương mại điện tử Chính vì vậy vấn đề an toàn
thông tin trong thương mại điện tử ngày càng trở nên cấp thiết trong thời đại internet hiện
nay.
Nội dung của tiểu luận "Trình bày các công cụ đảm bảo an toàn thông tin trong
thương mại điện tử" bao gồm 3 chương: Tổng quan về Thương mại điện tử, Các công
nghệ đảm bảo an toàn thông tin trong giao dịch thương mại điện tử, và Chương trình
demo chữ ký số DSS.

3

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 2
MỤC LỤC 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ 5
1.1. Các khái niệm chung về thương mại điện tử 5
1.1.1 Khái niệm về thương mại điện tử 5
1.1.2 Lịch sử hình thành thương mại điện tử 6
1.2. Các mốc thời gian của thương mại điện tử (theo vi.wikipedia.org): 7
1.3. Các ứng dụng kinh doanh và hình thức thương mại điện tử (theo
vi.wikipedia.org) 8
1.4. Thương mại điện tử là khuynh hướng toàn cầu 9
CHƯƠNG 2: CÁC CÔNG CỤ AN TOÀN THÔNG TIN TRONG THƯƠNG
MẠI ĐIỆN TỬ 11
2.1.1 Khái niệm mã hóa dữ liệu 11
2.1.2 Phân loại hệ mã hóa 12
2.1.3 Ứng dụng 12
2.1.4 Một số hệ mã hóa 13
2.2. Hàm băm 13
2.2.1 Khái niệm Hàm băm 13
2.2.2 Đặc tính 13
2.2.3 Ứng dụng hàm băm 14
2.2.4 Phương pháp thực hiện hàm băm 16
2.3. Thủy ký 18
2.3.1 Vai trò của thủy vân số trong mật mã học 18
2.3.2 Định nghĩa hệ thủy vân số 19
2.3.3 Tiêu chí đánh giá tính hiệu quả của một phương pháp thủy vân số 21
2.3.4 Phân loại thủy vân số 22
2.4. Chữ ký số 24

2.4.1 Khái niệm 24
2.4.2 Chuẩn chữ k số DSS (Digital Signature Standard) 26
CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH DEMO DSS 32
TÀI LIỆU THAM KHẢO 35


4

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Danh mục từ viết tắt Tiếng Anh
Từ viết
tắt
Tiếng Anh
Tiếng Việt
EC
Electronic Commerce
Thương mại điện tử
EDI
Electronic Data Interchange
Trao đổi dữ liệu điện tử
EFT
Electronic Funds Transfer
Chuyển tiền điện tử
B2B
Business To Business
Thương mại điện tử giữa doanh nghiệp
và doanh nghiệp
B2C
Business To Consumer
Thương mại điện tử giữa doanh nghiệp

và cá nhân
B2G
Business To Government
Thương mại điện tử giữa doanh nghiệp
và chính phủ
ERP
Enterprise Resource Planning
Hoạch định tài nguyên doanh nghiệp
PKI
Public Key Infastructure
Hạ tầng khóa công khai

Danh mục từ viết tắt Tiếng Việt
TMĐT
Thương mại điện tử



5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ
1.1. Các khái niệm chung về thương mại điện tử
1.1.1 Khái niệm về thương mại điện tử
Có nhiều khái niệm về thương mại điện tử. Theo Wikipedia.org định nghĩa thương
mại điện tử như sau:
Thương mại điện tử, hay còn gọi là e-commerce, e-comm và EC, là sự mua bán sản
phẩm hay dịch vụ trên các hệ thống điện tử như Internet và các mạng máy tính. Thương
mại điện tử dựa trên một số công nghệ như chuyển tiền điện tử, quản lý chuỗi dây chuyền
cung ứng, tiếp thị Internet, quá trình giao dịch trực tuyến, trao đổi dữ liệu điện tử (EDI-
Electronic Data Interchange), các hệ thống quản lý hàng tồn kho, và các hệ thống tự động

thu thập dữ liệu. Thương mại điện tử hiện đại thường sử dụng mạng World Wide Web là
một điểm ít nhất phải có trong chu trình giao dịch, mặc dù nó có thể bao gồm một phạm
vi lớn hơn về mặt công nghệ như email, các thiết bị di động cũng như điện thoại.
Thương mại điện tử thông thường được xem ở các khía cạnh của kinh doanh điện tử
(e-business). Nó cũng bao gồm việc trao đổi dữ liệu tạo điều kiện thuận lợi cho các
nguồn tài chính và các khía cạnh thanh toán của việc giao dịch kinh doanh.
E-commerce có thể được phân chia thành:
- E-tailing (bán lẻ trực tuyến) hoặc "cửa hàng ảo" trên trang web với các danh
mục trực tuyến, đôi khi được gom thành các "trung tâm mua sắm ảo".
- Việc thu thập và sử dụng dữ liệu cá nhân thông qua các địa chỉ liên lạc web.
- Trao đổi dữ liệu điện tử (EDI), trao đổi dữ liệu giữa Doanh nghiệp với
Doanh nghiệp.
- Email và fax và các sử dụng chúng như là phương tiện cho việc tiếp cận và
thiếp lập mối quan hệ với khách hàng (ví dụ như bản tin - newsletters).
- Việc mua và bán giữa Doanh nghiệp với Doanh nghiệp.
- Bảo mật các giao dịch kinh doanh.
Một số khái niệm thương mại điện tử được định nghĩa bởi các tổ chức uy tín thế
giới như sau:
Theo Tổ chức Thương mại thế giới (WTO), "Thương mại điện tử bao gồm việc sản
xuất, quảng cáo, bán hàng và phân phối sản phẩm được mua bán và thanh toán trên mạng

6

Internet, nhưng được giao nhận một cách hữu hình, cả các sản phẩm giao nhận cũng như
những thông tin số hoá thông qua mạng Internet".
Theo Ủy ban Thương mại điện tử của Tổ chức Hợp tác kinh tế châu Á - Thái Bình
Dương (APEC) định nghĩa: "Thương mại điện tử liên quan đến các giao dịch thương mại
trao đổi hàng hóa và dịch vụ giữa các nhóm (cá nhân) mang tính điện tử chủ yếu thông
qua các hệ thống có nền tảng dựa trên Internet". Các kỹ thuật thông tin liên lạc có thể là
email, EDI, Internet và Extranet có thể được dùng để hỗ trợ thương mại điện tử.

Theo Ủy ban châu Âu: "Thương mại điện tử có thể định nghĩa chung là sự mua bán,
trao đổi hàng hóa hay dịch vụ giữa các doanh nghiệp, gia đình, cá nhân, tổ chức tư nhân
bằng các giao dịch điện tử thông qua mạng Internet hay các mạng máy tính trung gian
(thông tin liên lạc trực tuyến). Thật ngữ bao gồm việc đặt hàng và dịch thông qua mạng
máy tính, nhưng thanh toán và quá trình vận chuyển hàng hay dịch vụ cuối cùng có thể
thực hiện trực tuyến hoặc bằng phương pháp thủ công".
Như vậy tóm lại, thương mại điện tử chỉ xảy ra trong môi trường kinh doanh mạng
Internet và các phương tiện điện tử giữa các nhóm (cá nhân) với nhau thông qua các công
cụ, kỹ thuật và công nghệ điện tử.
1.1.2 Lịch sử hình thành thương mại điện tử
Về nguồn gốc, thương mại điện tử được xem như là điều kiện thuận lợi của các giao
dịch thương mại điện tử, sử dụng công nghệ như EDI và EFT (Electronic Funds Transfer
– chuyển tiền điện tử). Cả hai công nghệ này đều được giới thiệu thập niên 70, cho phép
các doanh nghiệp gửi các hợp đồng điện tử như đơn đặt hàng hay hóa đơn điện tử. Sự
phát triển và chấp nhận của thẻ tín dụng, máy rút tiền tự động (ATM) và ngân hàng điện
thoại vào thập niên 80 cũng đã hình thành nên thương mại điện tử. Một dạng thương mại
điện tử khác là hệ thống đặt vé máy bay bởi Sabre ở Mỹ và Travicom ở Anh.
Vào thập niên 90, thương mại điện tử bao gồm các hệ thống hoạch định tài nguyên
doanh nghiệp (ERP - Enterprise Resource Planning), khai thác dữ liệu và kho dữ liệu.
Năm 1990, Tim Berners-Lee phát minh ra World Wide Web trình duyệt web và
chuyển mạng thông tin liên lạc giáo dục thành mạng toàn cầu được gọi là Internet
(www). Các công ty thương mại trên Internet bị cấm bởi NSF cho đến năm 1995. Mặc dù
Internet trở nên phổ biến khắp thế giới vào khoảng năm 1994 với sự đề nghị của trình
duyệt web Mosaic, nhưng phải mất tới 5 năm để giới thiệu các giao thức bảo mật (mã hóa
SSL trên trình duyệt Netscape vào cuối năm 1994) và DSL cho phép kết nối Internet liên
tục. Vào cuối năm 2000, nhiều công ty kinh doanh ở Mỹ và Châu Âu đã thiết lập các dịch
vụ thông qua World Wide Web. Từ đó con người bắt đầu có mối liên hệ với từ

7

"ecommerce" với quyền trao đổi các loại hàng hóa khác nhau thông qua Internet dùng các
giao thức bảo mật và dịch vụ thanh toán điện tử.
1.2. Các mốc thời gian của thương mại điện tử (theo vi.wikipedia.org):
Các mốc thời gian về sự phát triển của thương mại điện tử như sau:
1979: Michael Aldrich phát minh mua sắm trực tuyến.
1982: Minitel được giới thiệu tại Pháp thông qua France Telecom và sử dụng để đặt
hàng trực tuyến.
1984: Gateshead SIS/Tescolà trang mua bán trực tuyến dạng B2C đầu tiên và bà
Snowball, 72 tuổi, là khách hàng mua hàng trực tuyến đầu tiên.
1984: Tháng 4 năm 1984, CompuServe ra mắt Trung tâm Mua sắm Điện tử ở Mỹ
và Canada, đây là dịch vụ thương mại điện tử đầu tiên toàn diện.
1990: Tim Berners-Lee xây dựng trình duyệt đầu tiên, WorldWideWeb, sử máy
máy NeXT.
1992: Terry Brownell ra mắt hệ thống bảng Bulletin cửa hàng trực tuyến dùng
RoboBOARD/FX.
1994: Netscape tung trình duyệt Navigator vào tháng 10 với tên là Mozilla. Pizza
Hut đặt hàng trên trang web này. Ngân hàng trực tuyến đầu tiên được mở. Một số nỗ lực
nhằm cung cấp giao hoa tươi và đăng k tạp chí trực tuyến. Các dụng cụ "người lớn"
cũng có sẵn như xe hơi và xe đạp. Netscape 1.0 được giới thiệu vào cuối năm 1994, giao
thức mã hóa SSL làm cho các giao dịch bảo mật hơn.
1995: Thứ năm, ngày 27 tháng 4 năm 1995, việc mua sách của ông Paul Stanfield,
Giám đốc sản xuất của công ty CompuServe tại Anh, từ cửa hàng W H Smith trong trung
tâm mua sắm CompuServe là dịch vụ mua hàng trực tuyến đầu tiên ở Anh mang tính bảo
mật. Dịch vu mua sắm trực tuyến bắt đầu từ WH Smith, Tesco, Virgin/Our Price, Great
Universal Stores/GUS, Interflora, Dixons Retail, Past Times, PC World (retailer) và
Innovations.
1995: Jeff Bezos ra mắt Amazon.com và thương mại miễn phí 24h, đài phát thanh
trên Internet, Radio HK và chương trình phát sóng ngôi sao NetRadio. Dell và Cisco bắt
đầu tích cực sử dụng Internet cho các giao dịch thương mại. eBay được thành lập bởi
máy tính lập trình viên Pierre Omidyar như là dạng AuctionWeb .

1998: Tem điện tử được mua bán và tải trực tuyến từ Web.
1998: Alibaba Group được hình thành ở Trung Quốc.

8

1999: Business.com bán khoảng 7.5 triệu USD cho eCompanies, được mua vào
năm 1997 với giá 149,000 USD. Phần mềm chia sẻ tập tin ngang hàng Napster ra mắt.
ATG Stores ra mắt các sản phẩm trang trí tại nhà trực tuyến.
2000: Bùng nổ dot-com.
2001: Alibaba.com đạt lợi nhuận trong tháng 12 năm 2001.
2002: eBay mua lại PayPal với 1.5 tỉ USD.
2003: Amazon.com đăng tải bài viết lợi nhuận hàng năm.
2004: DHgate.com, công ty B2C giao dịch trực tuyến đầu tiên ở Trung Quốc được
thành lập, buộc các trang web khác B2B bỏ mô hình "trang vàng".
2005: Yuval Tal sáng lập giải pháp phân phối thanh toán trực tuyến bảo mật.
2007: Business.com mua lại bởi R.H. Donnelley với 345 triệu USD.
2009: Zappos.com mua lại bởi Amazon.com với 928 triệu USD.
2010: Groupon ra báo cáo từ chối một lời đề nghị mua lại trị giá 6 tỷ USD từ
Google. Thay vào đó, Groupon có kế hoạch đi trước với IPO vào giữa năm 2011.
2011: Quidsi.com, công ty cha của Diapers.com, được mua lại bởi Amazon.com với
500 triệu USD tiền mặt cộng với 45 triệu nợ và các nghĩa vụ khác. GSI Commerce, công
ty chuyên tạo ra, phát triển và thực thi trang web mua sắm trực tuyến cho dịch vụ gạch và
vữa trong kinh doanh, được mua lại bởi eBay với 2.4 tỉ USD.
2012: Thương mại điện tử và Doanh số bán lẻ trực tuyến của Mỹ dự kiến đạt 226 tỷ
USD, tăng 12%so với năm 2011.
1.3. Các ứng dụng kinh doanh và hình thức thương mại điện tử (theo
vi.wikipedia.org)
Các ứng dụng phổ biến liên quan đến thương mại điện tử:
- Tài liệu tự động hóa ở chuỗi cung ứng và hậu cần
- Hệ thống thanh toán trong nước và quốc tế

- Quản lý nội dung doanh nghiệp
- Nhóm mua
- Trợ lý tự động trực tuyến
- IM (Instant Messaging)
- Nhóm tin

9

- Mua sắm trực tuyến và theo dõi đặt hàng
- Ngân hàng điện tử
- Văn phòng trực tuyến
- Phần mềm giỏ hàng
- Hội thảo truyền thông trực tuyến
- Vé điện tử
Các hình thức thương mại điện tử:
Thương mại điện tử ngày nay liên quan đến tất cả mọi thứ từ đặt hàng nội dung "kỹ
thuật số" cho tiêu dùng trực tuyến tức thời, để đặt hàng và dịch vụ thông thường, các dịch
vụ "meta" đều tạo điều kiện thuận lợi cho các dạng khác của thương mại điện tử.
Ở cấp độ tổ chức, các tập đoàn lớn và các tổ chức tài chính sử dụng Internet để trao
đổi dữ liệu tài chính nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho kinh doanh trong nước và quốc tế.
Tính toàn vẹn dữ liệu và tính an ninh là các vấn đề rất nóng gây bức xúc trong thương
mại điện tử.
Hiện nay có nhiều tranh cãi về các hình thức tham gia cũng như cách phân chia các
hình thức này trong thương mại điện tử. Nếu phân chia theo đối tượng tham gia thì có 3
đối tượng chính bao gồm: Chính phủ (G - Goverment), Doanh nghiệp (B - Business) và
Khách hàng (C - Customer hay Consumer). Nếu kết hợp đôi một 3 đối tượng này sẽ có 9
hình thức theo đối tượng tham gia: B2C, B2B, B2G, G2B, G2G, G2C, C2G, C2B, C2C.
Trong đó, các dạng hình thức chính của thương mại điện tử bao gồm:
- Doanh nghiệp với Doanh nghiệp (B2B)
- Doanh nghiệp với Khách hàng (B2C)

- Doanh nghiệp với Chính phủ (B2G)
- Khách hàng với Khách hàng (C2C)
- Thương mại di động (mobile commerce hay viết tắt là m-commerce).
1.4. Thương mại điện tử là khuynh hướng toàn cầu
Mô hình kinh doanh trên toàn cầu tiếp tục thay đổi đáng kể với sự ra đời của thương
mại điện tử. Nhiều quốc gia trên thế giới cũng đã đóng góp vào sự phát triển của thương
mại điện tử. Ví dụ, nước Anh có chợ thương mại điện tử lớn nhất toàn cầu khi đo bằng
chỉ số chi tiêu bình quân đầu người, con số này cao hơn cả Mỹ. Kinh tế Internet ở Anh có

10

thể tăng 10% từ năm 2010 đến năm 2015. Điều này tạo ra động lực thay đổi cho ngành
công nghiệp quảng cáo.
Trong số các nền kinh tế mới nổi, sự hiện diện của thương mại điện tử ở Trung
Quốc tiếp tục được mở rộng. Với 384 triệu người sử dụng Internet, doanh số bán lẻ của
cửa hàng trực tuyến ở Trung Quốc đã tăng 36,6 tỉ USD năm 2009 và một trong những lý
do đằng sau sự tăng trưởng kinh ngạc là cải thiện độ tin cậy của khách hàng. Các công ty
bán lẻ Trung Quốc đã giúp người tiêu dùng cảm thấy thoải mái hơn khi mua hàng trực
tuyến.
Thương mại điện tử cũng được mở rộng trên khắp Trung Đông. Với sự ghi nhận là
khu vực có tăng trưởng nhanh nhất thế giới trong việc sử dụng Internet từ năm 2000 đến
năm 2009, hiện thời khu vực có hơn 60 triệu người sử dụng Internet. Bán lẻ, du lịch và
chơi game là các phần trong thương mại điện tử hàng đầu ở khu vực, mặc dù có các khó
khăn như thiếu khuôn khổ pháp lý toàn khu vực và các vấn đề hậu cần trong giao thông
vận tải qua biên giới.
Thương mại điện tử đã trở thành một công cụ quan trọng cho thương mại quốc tế
không chỉ bán sản phẩm mà còn quan hệ với khách hàng.

11

CHƯƠNG 2: CÁC CÔNG CỤ AN TOÀN THÔNG TIN TRONG
THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ
2.1. Mã hóa
2.1.1 Khái niệm mã hóa dữ liệu
Để bảo đảm An toàn thông tin (ATTT) lưu trữ trong máy tính (giữ gìn
thông tin cố định) hay bảo đảm An toàn thông tin trên đường truyền tin (trên mạng
máy tính), người ta phải “Che Giấu” các thông tin này.
“Che” thông tin (dữ liệu) hay “Mã hóa” thông tin là thay đổi hình dạng
thông tin gốc (Giấu đi  nghĩa nghĩa TT gốc), và người khác “khó” nhận ra.
“Giấu” thông tin (dữ liệu) là “cất giấu” thông tin trong bản tin khác, và
người khác cũng “khó” nhận ra (Giấu đi sự hiện diện TT gốc).
Trong chương này chúng ta bàn về “Mã hóa” thông tin.
a. Hệ mã hóa
Việc mã hoá phải theo quy tắc nhất định, quy tắc đó gọi là Hệ mã hóa.
Hệ mã hóa được định nghĩa là bộ năm (P, C, K, E, D), trong đó:
P là tập hữu hạn các bản rõ có thể. C là tập hữu hạn các bản mã có thể.
K là tập hữu hạn các khoá có thể.
E là tập các hàm lập mã. D là tập các hàm giải mã.
Với khóa lập mã ke  K, có hàm lập mã e
ke
 E, e
ke
: P C,
Với khóa giải mã kd  K, có hàm giải mã d
kd
 D, d
kd
: C


P, sao cho d
kd
(e
ke
(x)) = x,  x  P.
Ở đây x được gọi là bản rõ, e
ke
(x) được gọi là bản mã.
b. Mã hóa và Giải mã
Người gửi G   e
ke
(T)   Người nhận N
(có khóa lập mã ke) (có khóa giải mã kd)

Tin tặc có thể trộm bản mã e
ke
(T)

12

Người gửi G muốn gửi bản tin T cho người nhận N. Để bảo đảm bí mật, G mã hoá
bản tin bằng khóa lập mã ke, nhận được bản mã e
ke
(T), sau đó gửi cho N.
Tin tặc có thể trộm bản mã e
ke
(T), nhưng cũng “khó” hiểu được bản tin gốc T
nếu không có khoá giải mã kd.
Người N nhận được bản mã, họ dùng khoá giải mã kd, để giải mã e

ke
(T), sẽ nhận
được bản tin gốc T = d
kd
(e
ke
(T)).
2.1.2 Phân loại hệ mã hóa
Có nhiều mã hoá tùy theo cách phân loại, sau đây xin giới thiệu một số cách.
Cách 1: Phân loại mã hoá theo đối xứng của khoá.
Hệ mã hóa khóa đối xứng (Mã hoá khoá riêng, bí mật).
Hệ mã hóa khóa phi đối xứng (Khóa công khai).
Hiện có 2 loại mã hóa chính: mã hóa khóa đối xứng và mã hóa khoá công khai.
Hệ mã hóa khóa đối xứng có khóa lập mã và khóa giải mã “đối xứng nhau”, theo
nghĩa biết được khóa này thì “dễ” tính được khóa kia. Vì vậy phải giữ bí mật cả 2 khóa.
Hệ mã hóa khóa công khai có khóa lập mã khác khóa giải mã (ke  kd), biết
được khóa này cũng “khó” tính được khóa kia. Vì vậy chỉ cần bí mật khóa giải mã, còn
công khai khóa lập mã.
Cách 2: Phân loại mã hoá theo đặc trưng xử lý bản rõ.
Mã hoá khối, Mã hoá dòng
Cách 3: Phân loại mã hoá theo ứng dụng đặc trưng.
Mã hoá đồng cấu, Mã hóa xác suất, Mã hóa tất định.
2.1.3 Ứng dụng
Mã hóa có vai trò rất quan trọng, đặc biệt là trong giao dịch điện tử. Nó giúp đảm
bảo bí mật, toàn vẹn của thông tin, khi thông tin đó được truyền trên mạng. Mã hóa cũng
là nền tảng của kĩ thuật chữ k điện tử, hệ thống PKI

13

2.1.4 Một số hệ mã hóa

Thuật toán đối xứng hay là thuật toán mà tại đó khoá mã hoá có thể tính toán ra
được từ khoá giải mã. Trong rất nhiều trường hợp, khoá mã hoá và khoá giải mã là
giống nhau. Thuật toán này còn có nhiều tên gọi khác nhau thuật toán khoá bí mật,
thuật toán khoá đơn giản, thuật toán một khoá. Thuật toán này yêu cầu người gửi và
người nhận phải thoả thuận một khoá trước khi thông báo được gửi đi, và khoá này
phải được cất giữ bí mật. Độ an toàn của thuật toán này phụ thuộc vào khoá, nếu để
lộ ra khoá này nghĩa là bất kì ngƣời nào cũng có thể mã hoá và giải mã thông báo
trong hệ thống mã hoá. Sự mã hoá và giải mã của thuật toán đối xứng biểu thị bởi:
E
K
(K) = C và D
K
(C ) = P

2.2. Hàm băm
2.2.1 Khái niệm Hàm băm
Hàm băm là thuật toán không dùng khóa để mã hóa (ở đây dùng thuật ngữ
“băm” thay cho “mã hóa”), nó có nhiệm vụ “lọc” (băm) thông điệp (bản tin) và cho kết
quả là một giá trị “băm” có kích thước cố định, còn gọi là “đại diện thông điệp” hay “đại
diện bản tin”.
Hàm băm là hàm một chiều, theo nghĩa giá trị của hàm băm là duy nhất, và từ
giá trị băm này, “khó thể” suy ngược lại được nội dung hay độ dài ban đầu của thông
điệp gốc.
2.2.2 Đặc tính
Hàm băm h là hàm một chiều (One-way Hash) với các đặc tính sau:
1). Với thông điệp đầu vào (bản tin gốc) x, chỉ thu được giá trị duy nhất z = h(x).
2). Nếu dữ liệu trong bản tin x bị thay đổi hay bị xóa để thành bản tin x’, thì giá trị
băm h(x’)  h(x).

14

Cho dù chỉ là một sự thay đổi nhỏ, ví dụ chỉ thay đổi 1 bit dữ liệu của bản tin gốc
x, thì giá trị băm h(x) của nó cũng vẫn thay đổi. Điều này có nghĩa là: hai thông điệp
khác nhau, thì giá trị băm của chúng cũng khác nhau.
3). Nội dung của bản tin gốc “khó” thể suy ra từ giá trị hàm băm của nó. Nghĩa là:
với thông điệp x thì “dễ” tính được z = h(x), nhưng lại “khó” tính ngược lại được x nếu
chỉ biết giá trị băm h(x) (Kể cả khi biết hàm băm h)
2.2.3 Ứng dụng hàm băm
1). Với bản tin dài x, thì chữ k trên x cũng sẽ dài, như vậy tốn bộ nhớ lưu trữ chữ
ký hay tốn thời gian truyền chữ ký.
Người ta dùng hàm băm h để tạo đại diện bản tin z = h(x), nó có độ dài ngắn (VD
128 bit). Sau đó k trên z, như vậy chữ ký trên z sẽ nhỏ hơn rất nhiều so với chữ ký trên
bản tin gốc x.
2). Hàm băm dùng để xác định tính toàn vẹn dữ liệu.
3). Hàm băm dùng để bảo mật một số dữ liệu đặc biệt, ví dụ bảo vệ mật khẩu, bảo
vệ khóa mật mã, …
- Xác thực mật khẩu: Mật khẩu không được lưu dạng văn bản rõ (clear text) mà ở
dạng tóm tắt, tức là người dùng nhập mật khẩu vào, mật khẩu đó được băm ra, sau
đó so sánh với kết quả băm ở trong dữ liệu lưu trữ.
- Xác thực thông điệp: Khi giá trị đầu vào thay đổi thì tương ứng giá trị băm cũng
thay đổi, từ đó xác định được thông điệp đã bị sửa đổi hay chưa.
- Bảo vệ tính toàn vẹn của thông tin gửi trên mạng: Dựa vào tính chất một chiều của
hàm băm, khi gửi một gói tin trên mạng, người ta so sánh kết quả băm của gói tin
trước khi gửi với kết quả băm của gói tin khi nhận được. Nếu kết quả trùng nhau
thì gói tin không thay đổi.
- Tạo chữ ký điện tử: Chữ ký số được tạo ra bằng cách mã hóa bản tóm tắt (kết quả
băm) của thông điệp bằng khóa bí mật của người ký.

15

16

Xác thực chữ ký số:

2.2.4 Phương pháp thực hiện hàm băm
a. Thuật toán SHA-1
Thuật toán SHA-1 do Cục An ninh Trung ương Hoa Kỳ (NSA) xây dựng dựa trên
thuật toán MD4. Thuật toán SHA-1 tạo ra chuỗi mã băm có chiều dài cố định 160 bit từ
chuỗi bit dữ liệu đầu vào tùy ý với độ dài tối đa 2
64
bits.
Giải thuật gồm 5 bước trên khối 512 bits.
- Bước 1: Nhồi dữ liệu
Thông điệp được nhồi thêm các bit sao cho độ dài L mod 512 luôn đồng dư là 448
Số bit nhồi thêm phải nằm trong khoảng (1,512)
Phần thêm vào cuối dữ liệu gồm 1 bit 1 và theo sau là các bit 0.
- Bước 2: Thêm độ dài
Độ dài khối dữ liệu ban đầu sẽ được biểu diễn dưới dạng nhị phân 64 bit và được
thêm cuối chuỗi nhị phân mà ta thu được ở bước 1.
Độ dài được biểu diễn dưới dạng nhị phân 64 bit không dấu.
Kết quả thu được từ 2 bước là một khối dữ liệu có độ dài là bội số của 512.
- Bước 3: Khởi tạo bộ nhớ đệm MD
Một bộ đệm 160 bits được dùng để lưu trữ các giá trị băm trung gian và kết quả. Bộ
đệm được biểu diễn bằng 5 thanh ghi 32 bit với các giá trị khởi tạo ở dạng big-
endian (byte có trọng số lớn nhất trong từ, nằm ở địa chỉ thấp nhất) và có 2 bộ đệm.

17

Năm thanh ghi của bộ đệm đầu tiên đặt tên là A, B, C, D, E và tương tự cho bộ đệm
thứ 2 là H
0,
H
1,
H
2,
H
3,
H
4,
H
5.
Giá trị các thanh ghi (theo dạng HEX) như sau:
= 67452301
= EFCDAB89
= 98BADCFE
= 10325476
= C3D2E1F0
- Bước 4: Xử lý các khối dữ liệu 512 bit

Thuật toán gồm 4 vòng lặp, tất cả 80 bước. Các vòng lặp có cấu trúc như nhau, chỉ
khác nhau ở hàm logic Ft
Bước
Hàm
Giá trị
(0≤ t ≤ 19)
=F(B, C,D)
(B AND C) OR (
(NOT B) AND D)

18

(20≤ t ≤ 39)
=F(B, C,D)
B XOR C XOR D
(40≤ t ≤ 59)
=F(B, C,D)
(B AND C) OR (B
AND D) OR (C AND D)
(60≤ t ≤ 79)
=F(B, C,D)
B XOR C XOR D
2.3. Thủy ký
2.3.1 Vai trò của thủy vân số trong mật mã học
Steganography (viết mật) có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp và được sử dụng tới
ngày nay, nó có nghĩa là “tài liệu được phủ” (covered writing). Giấu thông tin là
một kỹ thuật nhúng (giấu) một lượng thông tin số nào đó vào một đối tượng dữ liệu
số khác. Kỹ thuật giấu thông tin nhằm bảo đảm an toàn và bảo mật thông tin với hai
mục đích. Một là bảo mật cho dữ liệu được đem giấu, hai là bảo vệ cho chính đối
tượng dùng để giấu dữ liệu vào. Yêu cầu cơ bản của kỹ thuật giấu tin là không làm
ảnh hưởng đến dữ liệu gốc.
"Ẩn-giấu tin" là một nhánh của ngành mật mã học với mục tiêu là "che giấu"
thông tin mật.

Ngành mật mã
Cryptology
Mật mã
Cryptography
Viết mật

Steganography
Giấu tin
steganography
Thủy vân số
Digital watermarking

Sự khác biệt giữa giấu tin và thủy ấn số
Tiêu Chí
So Sánh
Giấu Tin
Thủy Vân Số
Hình thức
Giống nhau, tìm cách nhúng thông tin vào một môi trường
Mục tiêu
Bảo vệ tin cần giấu
Chứng thực bản quyền

19

Đặc trưng tin
cần giấu
- Thường là tin mật, không
muốn bị lộ
- Không "cảm nhận" được
tin giấu
- Không nhất thiết là tin mật
- Đôi khi cần phải lộ cho mọi
người biết
Tiêu chí đánh
giá hiệu quả

Dung lượng của tin được giấu
Tính bền vững của tin được giấu
2.3.2 Định nghĩa hệ thủy vân số
Thuật ngữ “thủy vân” (watermarking) được đưa ra vào cuối thế 18, nó bắt nguồn
từ một loại mực vô hình khi viết lên giấy và chỉ hiển thị khi nhúng giấy đó vào nước.
Năm 1988, Komatsu và Tominaga đã đưa ra thuật ngữ “thủy vân số” (Digital
watermarking).
Vậy thủy vân số là quá trình sử dụng các thông tin (ảnh, chuỗi bít, chuỗi số) nhúng
một cách tinh vi vào dữ liệu số (ảnh số, audio, video hay text) nhằm xác định thông tin
bản quyền của tác phẩm số. Mục đích của thủy vân số là bảo vệ bản quyền cho phương
tiện dữ liệu số mang thông tin thủy vân.
a. Mô hình một hệ thủy vân
Nhúng thủy vân
Tấn công/Chỉnh
sửa
Phát hiện/Tách
thủy vân
Thông điệp M
Tài liệu nền S
Tài liệu có
thủy vân X
Tài liệu có
thủy vân đã
chỉnh sửa
Y
Khóa mật K
Thông điệp
tách được M’

Thông tin của một thủy vân số ký hiệu là thông điệp M sẽ được nhúng vào một tài

liệu nền ký hiệu là S. Hệ thủy vân hoạt động qua 3 giai đoạn đó là nhúng thủy vân, tấn
công thủy vân và phát hiện/tách thủy vân.
b. Nhúng thủy vân
Trong quá trình nhúng thủy vân, một thuật toán mã hóa E sẽ nhận các tham số đầu
vào là tài liệu nguồn S, dữ liệu cần nhúng là thủy vân M, khóa của người dùng K (tùy
chọn, khóa công khai hoặc bí mật) và sẽ sinh ra một tài liệu đã thủy ký X. Khóa K có vai
trò tăng độ bảo mật cho thông điệp M và không bắt buộc phải có.

20

E
Thủy vân M
Khóa mật K
Tài liệu nguồn S
Tài liệu đã thủy
ký
E
k
(S,M) = X

c. Tấn công thủy vân
Tài liệu đã thủy ký sẽ được sao chép, lưu trữ, được truyền đi trên mạng cho người
khác. Người đó có thể thực hiện một sửa đổi hay còn gọi là "tấn công", mặc dù hành
động sửa đổi này có thể là không gây hại tuy nhiên khái niệm tấn công được sử dụng do
ứng dụng của thủy vân trong bảo vệ bản quyền. Khi các kẻ tấn công tìm cách xóa thủy
vân số thông qua việc chỉnh sửa tài liệu thì có thể thông qua một số cách như nén dữ liệu
có gây mất mát (ví dụ thu nhỏ độ phân giải ảnh, video), cắt nhỏ ảnh hoặc video, chèn
thêm các dữ liệu khác vào.
d. Phát hiện-tách thủy vân
Việc phát hiện/tách thủy vân dựa vào một thuật toán giải mã. Thuật toán này sẽ xử

lý tài liệu thủy k đã bị tấn công. Tùy thuộc vào yêu cầu là phát hiện có thủy vân hay là
tách thủy vân mà đầu ra của thuật toán này sẽ có đôi chút khác biệt. Nếu như tài liệu thủy
ký không bị sửa đổi trên đường truyền thì thủy vân vẫn còn nguyên vẹn và có thể phát
hiện hoặc tách ra được. Ngược lại thì chứng tỏ tài liệu thủy k đã bị tấn công.

21

D
Thủy vân M’
Khóa mật K
Tài liệu nguồn S
Tài liệu cần kiểm
tra Y
D
k
(S,Y,M) = {0,1}
Thủy vân M
Bộ đối chiếu
Kết quả Đúng/Sai
D
k
(Y) = M’
Tham số đầu vào cho thuật toán giải mã D này là tài liệu cần xác minh Y, khóa bí
mật/công khai K của người dùng, và tùy theo phương pháp sẽ có thể cần thêm cả tài liệu
nguồn ban đầu S và/hoặc thủy vân ban đầu (thông điệp M).
e. Ứng dụng:
- Giấu một thông tin sở hữu của người chủ vào trong tác phẩm (tài liệu số) của họ,
nếu ai sử dụng trái phép tác phẩm đó, thì thông tin giấu sẽ là vật chứng để chứng
minh quyền hợp pháp của người chủ. Đó là ứng dụng để bảo vệ bản quyền tác
phẩm “số”.

- Khi giấu một thông tin vào tác phẩm (tài liệu số), ta có thể dùng chính xác thông
tin giấu để kiểm xem tác phẩm có bị thay đổi nội dung hay không. Vì nếu tác
phẩm thay bị thay đổi nội dung, thì không thể lọc ra được thông tin giấu nguyên
vẹn lúc ban đầu. Đó là ứng dụng dùng thông tin giấu để kiểm tính toàn vẹn của
môi trường giấu tin.
2.3.3 Tiêu chí đánh giá tính hiệu quả của một phương pháp thủy vân số
Việc đưa ra các tiêu chí và xác định tiêu chí nào quan trọng hơn thì đều tùy thuộc
vào ngữ cảnh ứng dụng của phương pháp thủy vân đó. Nhưng về mặt tổng quát thì có thể
dựa trên một số tiêu chí sau:
- Tính ẩn trước cảm quan (perceptually transparent): sự xuất hiện của thủy vân
không được làm giảm cảm quan của người dùng (thị giác, thính giác, ) so với nội
dung ban đầu
- Tính bền vững (robust): tùy theo mục đích sử dụng mà yêu cầu đặc tính này có
khác nhau. Ví dụ thủy vân dùng để bảo vệ bản quyền thì phải bền với các phép tấn

22

công, sửa đổi. Còn thủy vân dùng để đảm bảo toàn vẹn dữ liệu thì cần phải bị phá
hủy ngay khi có sửa đổi, tấn công.
- Tính bảo mật (confidentially): sau khi thủy vân số được nhúng vào tài liệu thì yêu
cầu chỉ cho những người có quyền mới được chỉnh sửa.
- Tính hiệu quả: yêu cầu thuật toán thủy vân phải làm việc được với đa dạng loại
môi trường nền
- Dung lượng giấu: thuật toán cho phép che giấu càng nhiều thông tin càng tốt
Tuy nhiên, các yêu cầu trên thường không đi liền với nhau, việc cân nhắc ưu tiên
yếu tố nào là tùy vào bài toán cụ thể.
2.3.4 Phân loại thủy vân số
Việc phân loại có thể căn cứ vào nhiều tiêu chí, dưới đây là các nhánh phân loại
thường thấy
Dựa vào miền tác

động
(working domain)
Dựa vào kiểu môi trường
mang thủy vân
Dựa vào tác động tới
cảm quan
Tác động tới
miền không
gian
(spartial
domain)
Tác động tới
miền tần số
(frequency
domain)
Text
Ảnh Audio Video
Thủy vân
ẩn
(invisible)
Thủy vân
hiện
(visible)
Bền
(robust)
Dễ vỡ
(fragile)
Thủy vân số
(digital watermark)
Công

khai
(public)
Bí mật
(private)

a. Phân loại dựa trên miền chèn thủy vân
Dựa vào miền tác động ta có thể phân loại thủy vân thành loại tác động lên miền
không gian (spartial domain) môi trường nhúng (ảnh/audio/video) hay tác động lên
miền tần số (frequency domain) môi trường nhúng (ảnh/audio/video).
Trên miền không gian ta có một số phương pháp thủy k như Thủy ký trên bit có
trọng số thấp (least significant bit - LSB), phương pháp thủy ký trên dải quang phổ SSM
(spread-spectrum). Trên miền tần số, ta có các phương pháp thủy k như Biến đổi cosin

23

rời rạc (Discrete Cosine Transform - DCT), Biến đổi sóng con rời rạc (Discrete Wavelet
Transform). Việc trình bày các phương pháp thủy ký này không nằm trong khuôn khổ bài
tiểu luận này.
b. Phân loại dựa trên môi trường nhúng thủy vân
Dựa vào kiểu môi trường nhúng thủy vân thì có thể phân chia thành loại nhúng trên
ảnh, nhúng trên text, nhúng trên video hay audio.
c. Phân loại dựa trên khả năng tác động tới cảm quan của con người
Dựa vào tác động tới thị giác con người thì có thể phân chia thành loại thủy vân
hiện và thủy vân ẩn. Thủy vân ẩn lại chia thành thủy vân bền và thủy vân dễ vỡ. Thủy
vân bền là thủy vân có thể tồn tại sau khi tài liệu thủy k đã bị sửa đổi. Thủy vân dễ vỡ là
loại thủy vân sẽ bị phá hủy sau khi tài liệu thủy ký bị sửa đổi.
Minh họa thủy vân bền vững (robust watermark):

Minh họa thủy vân dễ vỡ (fractile watermark)

24


d. Phân loại dựa trên cách thức xác định thủy vân
Thủy vân riêng tư (private watermakr) là loại thủy vân đòi hỏi phải có tài liệu
nguồn ban đầu thì mới có thể phát hiện/tách được thủy vân
Thủy vân công khai là loại thủy vân không cần đòi hỏi tài liệu nguồn ban đầu để
phát hiện/tách thủy vân.
e. Phân loại dựa trên cách thức chèn thủy vân
Có hai nhóm phương pháp chèn thủy vân đó là nhóm dựa trên phép cộng và nhóm
dựa trên việc lượng tử hóa và thay thế.
2.4. Chữ ký số
2.4.1 Khái niệm
Để chứng thực nguồn gốc hay hiệu lực của một tài liệu (ví dụ: đơn xin học, giấy báo
nhập học, ), lâu nay người ta dùng chữ k “tay”, ghi vào phía dưới của mỗi tài liệu.
Như vậy người ký phải trực tiếp “ký tay” vào tài liệu.
Ngày nay các tài liệu được số hóa, người ta cũng có nhu cầu chứng thực nguồn
gốc hay hiệu lực của các tài liệu này. Rõ ràng không thể “k tay” vào tài liệu, vì chúng
không được in ấn trên giấy. Tài liệu “số” (hay tài liệu “điện tử”) là một xâu các bit (0 hay

25

1), xâu bít có thể rất dài (nếu in trên giấy có thể hàng nghìn trang). “Chữ k” để chứng
thực một xâu bít tài liệu cũng không thể là một xâu bit nhỏ đặt phía dưới xâu bit tài liệu.
Một “chữ k” như vậy chắc chắn sẽ bị kẻ gian sao chép để đặt dưới một tài liệu khác bất
hợp pháp.
Những năm 80 của thế kỷ 20, các nhà khoa học đã phát minh ra “chữ ký số” để
chứng thực một “tài liệu số”. Đó chính là “bản mã” của xâu bít tài liệu.
Người ta tạo ra “chữ ký số” (chữ k điện tử) trên “tài liệu số” giống như tạo ra
“bản mã” của tài liệu với “khóa lập mã”.

Như vậy “ký số” trên “tài liệu số” là “ký” trên từng bit tài liệu. Kẻ gian khó thể
giả mạo “chữ ký số” nếu nó không biết “khóa lập mã”.
Để kiểm tra một “chữ ký số” thuộc về một “tài liệu số”, người ta giải mã
“chữ ký số” bằng “khóa giải mã”, và so sánh với tài liệu gốc.
Ngoài  nghĩa để chứng thực nguồn gốc hay hiệu lực của các tài liệu số hóa,
Mặt mạnh của “chữ ký số” hơn “chữ k tay” là ở chỗ người ta có thể “ký” vào
tài liệu từ rất xa trên mạng công khai. Hơn thế nữa, có thể “k” bằng các thiết bị
cầm tay (VD điện thoại di động) tại khắp mọi nơi (Ubikytous) và di động
(Mobile), miễn là kết nối được vào mạng. Đỡ tốn bao thời gian, sức lực, chi phí,…
“K số” thực hiện trên từng bit tài liệu, nên độ dài của “chữ ký số” ít nhất cũng
bằng độ dài của tài liệu. Do đó thay vì k trên tài liệu dài, người ta thường dùng “hàm
băm” để tạo “đại diện” cho tài liệu, sau đó mớI “K số” lên “đại diện” này.
Sơ đồ chữ ký số:
Sơ đồ chữ ký là bộ năm (P, A, K, S, V ), trong đó:
P là tập hữu hạn các văn bản có thể.
A là tập hữu hạn các chữ ký có thể.
K là tập hữu hạn các khoá có thể.
S là tập các thuật toán ký.
V là tập các thuật toán kiểm thử.