Nghiên cứu về mã khối hạng nhẹ ứng dụng cho các mạng cảm biến không dây

1

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

ÂU THẾ LINH

NGHIÊN CỨU VỀ MÃ KHỐI HẠNG NHẸ ỨNG DỤNG CHO

CÁC MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Thái Nguyên - 2021

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên em bày tỏ lời cảm ơn trân thành đến các thầy, cô giáo trường đại

học công nghệ thông tin và truyền thông, đặc biệt là các thầy cô trong khoa công

nghệ thông tin đã giảng dạy, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong thời

gian học tập tại trường.

Em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo TS. Đỗ Thị Bắc đã tận

tình hướng dẫn, định hướng nghiên cứu và đóng góp cho em nhiều ý kiến quý báu

để hoàn thành luận văn này.

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

giúp đỡ em hoàn thành khóa học và luận văn.

Thái Nguyên, năm 2021

Học viên

ÂU THẾ LINH

LỜI CAM ĐOAN

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

sự hướng dẫn khoa học của TS. Đỗ Thị Bắc

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

học của luận văn này.

MỤC LỤC

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

LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................ 3

MỤC LỤC........................................................................................................ 4

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................... 7

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ................................................................... 9

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ....................................................................... 10

MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 11

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ AN NINH TRONG GIAO THỨC MẠNG

KHÔNG DÂY.................................................................................................. 2

1.1 Giới thiệu..................................................................................................... 2

1.2. Tổng quan về an ninh mật mã trong một số mạng không dây ................... 3

1.2.1. Công nghệ GSM ...................................................................................... 3

1.2.2. Công nghệ WAP....................................................................................... 3

1.2.3. Công nghệ Bluetooth............................................................................... 4

1.2.4. Công nghệ WLAN.................................................................................... 5

1.2.5. Công nghệ HIPERLAN ........................................................................... 5

1.2.6. Công nghệ 3G.......................................................................................... 6

1.2.7. Công nghệ 4G.......................................................................................... 6

1.2.8. Công nghệ 5G và mạng cảm biến không dây.......................................... 6

1.3. Mạng cảm biến không dây và các yêu cầu thiết kế thuật toán mã hóa. .... 7

1.3.1. Mạng cảm biến không dây:..................................................................... 7

1.3.2. Đặc trưng của mạng cảm biến không dây .............................................. 8

1.3.3 Yêu cầu trong thiết kế thuật toán mật mã cho mạng không dây .............. 9

1.4. Triển khai thực hiện các thuật toán mật mã trong mạng không dây ....... 11

1.4.1 Phương pháp thực hiện bằng phần mềm ............................................... 11

1.4.2 Phương pháp thực hiện bằng phần cứng............................................... 12

1.5. Lịch sử xu hướng thiết kế các thuật toán mật mã .................................... 15

1.6. Định hướng nội dung triên khai nghiên cứu của luận văn ...................... 17

1.7. Tiểu luận chương 1................................................................................... 17

Chương 2: NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ MÃ KHỐI ..................................... 18

2.1.Mật mã khối............................................................................................... 18

2.1.1. Khái niệm chung.................................................................................... 18

2.1.2. Phương pháp thiết kế mật mã khối........................................................ 18

2.2. Nguyên lý thiết kế CSPN .......................................................................... 23

2.2.1. Lớp phần tử nguyên thủy mật mã điều khiển được............................... 23

2.2.2. Cấu trúc CSPN...................................................................................... 27

2.3. Chiến lược thiết kế các thuật toán mã hóa trên FPGA............................ 29

2.4. Các thông số và mô hình đánh giá........................................................... 30

2.4.1. Thông lượng .......................................................................................... 30

2.4.2. Tài nguyên ............................................................................................. 31

2.5. Đánh giá độ an toàn của thuật toán......................................................... 32

2.5.2. Đánh giá độ an toàn theo đặc trưng vi sai ........................................... 32

2.5.1 Các tiêu chuẩn đánh giá đặc trưng thống kê theo NESSIE................... 32

2.6. Tiểu luận chương 2................................................................................... 35

CHƯƠNG 3: CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ........................ 36

3.1. Mô tả thuật toán ....................................................................................... 36

3.2. Thiết kế của thuật toán Crypt(BM)_64A trên FPGA CHIP Virtex6-

XC6VLX75T/FF484 ........................................................................................ 38

3.2.1. Giới thiệu về chip Virtex®-6 FPGA:..................................................... 39