Nghiên Cứu Họ Hệ Mật Wg Trong Mật Mã Hạng Nhẹ

1

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy TS. Hồ Văn Canh, đã tận

tâm, tận lực hướng dẫn, định hướng cho tôi, đồng thời, cũng đã cung cấp nhiều tài liệu và

tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu để tôi có thể hoàn thành

luận văn này.

Tôi xin chân thành cảm ơn đến các thầy, cô trong Bộ môn Quản lý hệ thống thông

tin và Khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội

cùng với ban lãnh đạo nhà trường đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức,

kinh nghiệm qúy giá trong suốt quá trình học tập rèn luyện tại trường.

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các bạn học viên lớp K22-QLHTTT, nhóm bảo mật UET

đã đồng hành cùng tôi trong suốt quá trình học tập. Cảm ơn gia đình, bạn bè đã quan tâm

và động viên giúp tôi có nghị lực phấn đấu để hoàn thành tốt luận văn này.

Do kiến thức và thời gian có hạn nên luận văn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót

nhất định. Tôi rất mong nhận được những sự góp ý quý báu của thầy cô, đồng nghiệp và

bạn bè.

Một lần nữa xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc.

Hà Nội, 27 tháng 12 năm 2017

Học viên thực hiện

Nguyễn Thị Thuỳ Dung

2

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam các kết quả đạt được trong luận văn “Nghiên cứu họ hệ mật WG trong

mật mã hạng nhẹ” do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Hồ Văn Canh.

Trong toàn bộ nội dung nghiên cứu của luận văn, các vấn đề được trình bày đều là

những tìm hiểu và nghiên cứu của cá nhân tôi hoặc là trích dẫn các nguồn tài liệu và một

số trang web đều được đưa ra ở phần Tài liệu tham khảo.

Tôi xin cam đoan những lời trên là sự thật và chịu mọi trách nhiệm trước thầy cô và

hội đồng bảo vệ luận văn thạc sĩ.

Hà Nội, 27 tháng 12 năm 2017

Nguyễn Thị Thùy Dung

3

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN..............................................................................................................................................1

LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................................................2

MỤC LỤC....................................................................................................................................................3

DANH MỤC HÌNH VẼ..............................................................................................................................5

DANH MỤC BẢNG....................................................................................................................................6

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ..........................................................................................................7

MỞ ĐẦU......................................................................................................................................................9

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỌ HỆ MẬT WG...............................................................................11

1.1 Lịch sử mật mã dòng WG [2], [7].....................................................................................................11

1.2 Cơ sở toán học [6].............................................................................................................................12

1.2.1 Mô đun số học............................................................................................................................12

1.2.2 Nhóm và trường .........................................................................................................................12

1.2.3 Trường hữu hạn..........................................................................................................................14

1.2.4 Lựa chọn cơ sở...........................................................................................................................16

1.2.5 Thanh ghi dịch phản hồi tuyến tính LFSR [6] ...........................................................................17

1.3 Họ hệ mật WG [3],[5].......................................................................................................................22

1.3.1 Cơ sở ..........................................................................................................................................22

1.3.2 Nguyên tắc hoạt động của họ hệ mật WG..................................................................................23

1.3.3 Khởi tạo khóa và hoạt động của mật mã....................................................................................27

1.4 Phân tích họ hệ mật WG [3],[9]........................................................................................................30

1.4.1 Các thuộc tính ngẫu nhiên của dòng khóa .................................................................................30

1.4.2 Chuyển đổi WG .........................................................................................................................31

1.4.3 An ninh chống lại các cuộc tấn công .........................................................................................31

1.5 Công nghệ RFID và họ hệ mật WG [6], [8]......................................................................................34

CHƯƠNG 2 CÁC HỆ MẬT WG-8 VÀ WG-16.....................................................................................37

2.1 Tổng quan hệ mật WG-8 [8].............................................................................................................37

2.1.1 Giới thiệu WG-8 ........................................................................................................................37

2.1.2 Thuật ngữ và ký hiệu .................................................................................................................37

2.1.3 Đặc tả cấu trúc mật mã dòng WG-8...........................................................................................38

4

2.1.4 Đánh giá các tấn công mật mã dòng WG-8 ...............................................................................40

2.2 Hệ mật WG-16 [1] ............................................................................................................................43

2.2.1 Giới thiệu WG-16 ......................................................................................................................43

2.1.2 Thuật ngữ và ký hiệu .................................................................................................................44

2.1.3 Đặc tả cấu trúc mật mã dòng WG-16.........................................................................................45

2.1.4 Đánh giá các tấn công mật mã dòng WG-16 .............................................................................47

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT CẢI TIẾN HỆ MẬT WG – UET VÀ CHƯƠNG TRÌNH DEMO...............50

3.1 Đề xuất cải tiến hệ mật WG-UET.....................................................................................................50

3.2 Bài toán và cài đặt chương trình .......................................................................................................53

KẾT LUẬN................................................................................................................................................55

HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ...................................................................................................56

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................................................57

5

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ khối của LFSR...................................................................................................................17

Hình 1.2 LFSR 3 trạng thái.........................................................................................................................18

Hình 1.3 LFSR 4 trạng thái.........................................................................................................................19

Hình 1.4 Mạch LFSR 3 bít..........................................................................................................................20

Hình 1.5 Đa thức đặc trưng cài đặt LFSR...................................................................................................20

Hình 1.6 Đa ứng dụng cài đặt LFSR...........................................................................................................21

Hình 1.7 Cài đặt phép chia LFSR...............................................................................................................21

Hình 1.8 Sơ đồ mô tả mật mã WG..............................................................................................................23

Hình 1.9 Sơ đồ khối của chuyển đổi WG ...................................................................................................24

Hình 1.10 Sơ đồ khối cài đặt chuyển đổi WG ...........................................................................................25

Hình 1.11 Pha khởi tạo khóa của mật mã WG............................................................................................28

Hình 1.12 Hệ thống RFID...........................................................................................................................35

Hình 2.1 Pha thực thi của mật mã WG-8....................................................................................................40

Hình 2.2 Pha khởi tạo của mật mã dòng WG-16 ........................................................................................45

Hình 2.3 Pha thực thi của mật mã WG-16..................................................................................................47

Hình 3.1 Sơ đồ giao thức xác thực lẫn nhau của RFID sử dụng WG-5......................................................53