Chữ ký số và ứng dụng bảo mật trang thông tin điện tử

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

NGUYỄN THÀNH CHUNG

CHỮ KÝ SỐ VÀ ỨNG DỤNG BẢO MẬT

TRANG THÔNG TIN ĐIỆN TỬ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Thái Nguyên - 2013

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

NGUYỄN THÀNH CHUNG

CHỮ KÝ SỐ VÀ ỨNG DỤNG BẢO MẬT

TRANG THÔNG TIN ĐIỆN TỬ

Chuyên ngành : Khoa học máy tính

Mã số : 60.48.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS ĐOÀN VĂN BAN

Thái Nguyên - 2013

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan luận văn này là do bản thân tự nghiên cứu và thực hiện theo sự

hướng dẫn khoa học của PGS.TS Đoàn Văn Ban.

Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính pháp lý quá trình nghiên cứu khoa học

của luận văn này.

Thái Nguyên, ngày tháng 8 năm 2013

Ngƣời Cam Đoan

Nguyễn Thành Chung

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

4

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên tôi bầy tỏ lời cảm ơn chân thành đến các Thầy, Cô giáo đã

giảng dạy, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu

hoàn thành luận văn này.

Xin được bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy giáo PGS.TS Đoàn Văn

Ban đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và đóng góp cho tôi nhiều ý kiến quí báu

để hoàn thành luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo Trường Đại học Công nghệ

thông tin & truyền thông Thái Nguyên và Viện Công nghệ thông tin đã giảng

dạy, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian học tập tại

Trường.

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các bạn đồng nghiệp và các bạn học viên lớp

Cao học K10A khóa 2011 – 2013 đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi

trong quá trình học tập và làm luận văn.

Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, quan

tâm, giúp đỡ tôi hoàn thành khóa học và luận văn.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

5

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Trong sự phát triển không ngừng của ngành Công nghệ thông tin kéo theo là

rất nhiều ứng dụng của nó vào đời sống của con người, tạo cho chúng ta sự thoái

mái trong việc giao tiếp, trao đổi thông tin, tất cả những sự việc đều được cập nhật

một cách nhanh chóng trên các phương tiện truyền thông. Mọi thông tin của cá

nhân, tập thể, doanh nghiệp, hay thậm chí của các bộ, ban ngành các cấp đều có thể

được đưa lên mạng Internet. Làm thế nào để có thể khẳng định những thông tin đó

là của ai? Để giải quyết vấn đề này không thể sử dụng con dấu hay chữ ký thông

thường điều này dẫn đến sự ra đời của chữ ký số.

Mặt khác sự bùng nổ phương thức truyền thông tin thông qua Internet và các

phương tiện truyền thông khác đã đưa chúng ta đến việc cần phải đối mặt với việc

bảo mật những thông tin cá nhân, thông tin riêng tư, các thông tin cá nhân riêng tư

có thể bị thay đổi khi đưa lên Internet.

Vấn đề an toàn, an ninh mạng không mới nhưng càng ngày càng trở nên

quan trọng cùng với sự phát triển theo chiều rộng và chiều sâu của xã hội thông tin.

Ví dụ đơn giản như gần đây rất nhiều trang web, các hệ thống mạng ở Việt nam bị

hacker tấn công gây hậu quả đặc biệt nghiêm trọng. Việc xây dựng một số thuật

toán tối ưu hóa nhằm tăng hiệu quả của chương trình bảo mật thông tin và ứng dụng

vào chữ ký số là cơ sở nội dung trong đề tài luận văn này.

2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

Đối tƣợng nghiên cứu:

Nghiên cứu các giải pháp mã hóa để bảo mật thông tin và những phương

pháp, kỹ thuật tạo chữ kí số trên các tài liệu, văn bản điện tử để xác thực nguồn gốc

tài liệu hay văn bản của người gửi.

Các hệ mật mã khóa công khai, trong đó hệ mật mã RSA được sử dụng làm

đối tượng nghiên cứu chính của đề tài nhằm phát hiện các phép xử lý toán học cần

tối ưu. Từ các kết quả thu được bước đầu đề tài đưa ra một cách xây dựng thử

nghiệm vào chữ ký số áp dụng được các kết quả tối ưu hóa.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

6

Luận văn sẽ tập trung nghiên cứu và làm rõ hơn về ý tưởng, cơ sở toán học,

thuật toán và độ phức tạp của mã hóa nói chung và của mã hóa công khai nói riêng.

Phạm vi nghiên cứu:

Đề tài thực hiện tối ưu hóa với một số phép tính toán với số nguyên lớn. Ứng

dụng thử nghiệm trong một hệ mã nhằm so sánh hiệu năng xử lý của hệ mã trước và

sau khi tối ưu.

Nghiên cứu các tài liệu về mã hóa, mật mã của các tác giả trong và ngoài

nước, các bài báo, thông tin trên Internet, ...

Nghiên cứu ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng Visual basic 6, Visual C#

2008 để viết một ứng dụng nhỏ về chữ ký số.

3. Những nội dung chính nghiên cứu chính.

Luận văn sẽ được chia thành 3 chương, phần kết quả và hướng phát triển.

CHƢƠNG 1: CƠ SỞ TOÁN HỌC CỦA HỆ MẬT MÃ

1.1 Cơ sở toán học

1.2 Hệ mã hóa

1.3 Một số hệ mã hóa khóa công khai

1.4 Kết luận chương

CHƢƠNG 2: CHỮ KÝ SỐ

2.1 Giới thiệu

2.2 Các ứng dụng của chữ ký số

2.3 Hàm băm

2.4 Thuật toán chữ ký số

2.5 Chứng thực khóa công khai

2.6 Kết luận chương

CHƢƠNG 3: BẢO MẬT TRANG THÔNG TIN ĐIỆN TỬ

3.1 Giới thiệu trang thông tin điện tử

3.2 Bảo mật, an toàn thông tin

3.3 Bảo đảm hệ thống khỏi sự xâm nhập phá hoại từ bên ngoài

3.4 Giao thức bảo mật ứng dụng chữ ký số cho các văn bản pháp quy trên

trang thông tin

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

7

3.5 Cài đặt thực nghiệm và đánh giá

3.6 Kết luận chương

4. Các kí hiệu dùng trong luận văn

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.

C Là tập hữu hạn các bản mã có thể;

E Là tập hợp các hàm mã hóa có thể;

D Là tập các hàm giải mã có thể;

ek Thuật toán mã hoá

dk Thuật toán giải mã

gcd Ước chung lớn nhất

lcm Bội chung nhỏ nhất

Sig k Thuật toán ký

Ver k Thuật toán kiểm tra chữ ký