Nghiên cứu kỹ thuật an toàn thông tin trong kiểm phiếu điện tử - ứng dụng cho trường trung học phổ thông chuyên Hạ Long

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TR¦êNG §¹I HäC C¤NG NGHÖ TH¤NG TIN Vµ TRUYÒN TH¤NG

MẠC THÙY LINH

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT AN TOÀN THÔNG TIN

TRONG KIỂM PHIẾU ĐIỆN TỬ - ỨNG DỤNG CHO TRƯỜNG

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN HẠ LONG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

THÁI NGUYÊN - 2020

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TR¦êNG §¹I HäC C¤NG NGHÖ TH¤NG TIN Vµ TRUYÒN TH¤NG

MẠC THÙY LINH

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT AN TOÀN THÔNG TIN

TRONG KIỂM PHIẾU ĐIỆN TỬ - ỨNG DỤNG CHO TRƯỜNG

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN HẠ LONG

Chuyên ngành: Khoa học máy tính

Mã số: 8 48 01 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Giáo viên hướng dẫn: TS. Hồ Văn Hương

THÁI NGUYÊN - 2020

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này do chính tôi thực hiện, dưới sự hướng dẫn khoa

học của TS. Hồ Văn Hương, các kết quả lý thuyết được trình bày trong luận văn là

sự tổng hợp từ các kết quả đã được công bố và có trích dẫn đầy đủ, kết quả của chương

trình thực nghiệm trong luận văn này được tác giả thực hiện là hoàn toàn trung thực,

nếu sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 9 năm 2020

Học viên

Mạc Thùy Linh

ii

LỜI CẢM ƠN

Luận văn này được hoàn thành tại Trường Đại học Công nghệ Thông tin và

Truyền thông dưới sự hướng dẫn của TS. Hồ Văn Hương. Tác giả xin bày tỏ lòng

biết ơn tới các thầy cô giáo thuộc Trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền

thông, các thầy cô giáo thuộc Viện Công nghệ Thông tin – Viện Hàn lâm Khoa học

và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện, giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập và

làm luận văn tại Trường, đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới TS. Hồ Văn

Hương đã tận tình hướng dẫn và cung cấp nhiều tài liệu cần thiết để tác giả có thể

hoàn thành luận văn đúng thời hạn.

Xin chân thành cảm ơn anh chị em học viên cao học và bạn bè đồng nghiệp đã

trao đổi, khích lệ tác giả trong quá trình học tập và làm luận văn tại Trường Đại học

Công nghệ Thông tin và Truyền thông - Đại học Thái Nguyên.

Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, những người đã luôn bên

cạnh, động viên và khuyến khích tôi trong quá trình thực hiện đề tài.

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 9 năm 2020

Học viên cao học

Mạc Thùy Linh

iii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN....................................................................................................... ii

LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................. i

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.................................................................... vi

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ........................................................................ vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................... viii

MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1

1.Tính khoa học và cấp thiết của đề tài ............................................................ 1

2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài ................................................. 2

3. Phương pháp luận nghiên cứu........................................................................ 2

4. Nội dung và bố cục của luận văn .................................................................... 2

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BỎ PHIẾU VÀ KIỂM PHIẾU ĐIỆN TỬ .. 4

Giới thiệu chương.......................................................................................... 4

Những vấn đề chung về an toàn thông tin ................................................... 4

1.2.1 Khái niệm an toàn thông tin.............................................................. 4

1.2.2 Các phương pháp bảo vệ thông tin ................................................... 5

Bài toán bỏ phiếu và kiểm phiếu điện tử. .................................................... 7

1.3.1 Khái niệm về bỏ phiếu ...................................................................... 7

1.3.2 Khái niệm bỏ phiếu điện tử............................................................... 7

1.3.3 Các thành phần trong hệ thống bỏ phiếu điện tử .............................. 7

1.3.4 Các giai đoạn bỏ phiếu điện tử.......................................................... 8

1.3.5 Các yêu cầu đối với hệ thống bỏ phiếu điện tử................................. 9

Đảm bảo an toàn thông tin trong bỏ phiếu và kiểm phiếu điện tử.......... 10

1.4.1 Sử dụng kỹ thuật mật mã ................................................................ 10

1.4.2 Đảm bảo tính toàn vẹn trong hệ thống thông tin mật mã bằng chia sẻ khóa

bí mật................................................................................................ 15

1.4.3 Bảo mật và xác thực bằng chữ ký số............................................... 16

Kết luận chương 1 ........................................................................................ 20

CHƯƠNG 2. SỬ DỤNG MẬT MÃ ĐẢM BẢO AN TOÀN THÔNG TIN

TRONG KIỂM PHIẾU ĐIỆN TỬ........................................................... 21

iv

Giới thiệu chương......................................................................................... 21

Cơ sở toán học của mật mã. ........................................................................ 22

2.2.1 Nhóm, vành và không gian Zp........................................................ 22

2.2.2 Bài toán logarit rời rạc. ................................................................... 23

Sử dụng hệ mã hóa khóa công khai Elgamal trong bỏ phiếu điện tử. .... 24

2.3.1 Tổng quan về hệ mật mã khóa công khai Elgamal ......................... 24

2.3.2 Tính đồng cấu của hệ mã hóa Elgamal. .......................................... 26

2.3.3 Ứng dụng hệ mã hóa Elgamal cho bài toán bỏ phiếu đồng ý /không

đồng ý. ............................................................................................. 27

Sử dụng sơ đồ chia sẻ bí mật Shamir kết hợp với hệ mã hóa Elgamal

trong bỏ phiếu điện tử........................................................................................ 29

2.4.1 Sơ đồ ngưỡng Shamir 1979. ........................................................... 29

2.4.2 Sơ đồ chia sẻ bí mật Shamir kết hợp với hệ mã hóa Elgamal......... 31

2.4.3 Ứng dụng sơ đồ kết hợp giải quyết bài toán bỏ phiếu chọn L trong K.

......................................................................................................... 32

Xác thực cử tri bằng Chữ ký số Elgamal................................................... 35

2.5.1 Sơ đồ chữ ký Elgamal ..................................................................... 35

2.5.2 Họ sơ đồ chữ ký Elgamal ................................................................ 36

Kết luận chương 2 ........................................................................................ 39

CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG KỸ THUẬT MẬT MÃ TRONG KIỂM PHIẾU

ĐIỆN TỬ .................................................................................................... 41

Giới thiệu chương......................................................................................... 41

Phân tích yêu cầu bài toán bỏ phiếu, kiểm phiếu nhận xét giáo viên tại

trường THPT chuyên Hạ Long......................................................................... 41

3.2.1 Giới thiệu về trường THPT chuyên Hạ Long ................................. 41

3.2.2 Phân tích bài toán bỏ phiếu, kiểm phiếu nhận xét giáo viên tại trường

THPT chuyên Hạ Long ................................................................... 43

Xây dựng chương trình thử nghiệm........................................................... 48

3.3.1 Môi trường cài đặt........................................................................... 48

3.3.2 Cấu trúc chương trình...................................................................... 48

Kết quả thử nghiệm và đánh giá................................................................. 51

v

Kết luận chương 3 ........................................................................................ 57

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN........................................................ 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 60