Tìm hiểu một số phương pháp thám mã hệ mật mã khóa công khai ứng dụng trong bảo mật dữ liệu

i

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

®¹i häc th¸i nguyªn

Tr-êng ®¹i häc C¤NG NGHÖ TH¤NG TIN Vµ TRUYÒN TH¤NG

VŨ QUỐC THỊNH

TÌM HIỂU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP

THÁM MÃ HỆ MẬT MÃ KHÓA CÔNG KHAI

ỨNG DỤNG TRONG BẢO MẬT DỮ LIỆU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

th¸i nguyªn - n¨m 2014

ii

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

®¹i häc th¸i nguyªn

Tr-êng ®¹i häc C¤NG NGHÖ TH¤NG TIN Vµ TRUYÒN TH¤NG

VŨ QUỐC THỊNH

TÌM HIỂU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP

THÁM MÃ HỆ MẬT MÃ KHÓA CÔNG KHAI

ỨNG DỤNG TRONG BẢO MẬT DỮ LIỆU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Chuyên ngành: KHOA HỌC MÁY TÍNH

Mã số: 60.48.01

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN DUY MINH

Thái Nguyên, 2014

iii

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

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS.Nguyễn Duy Minh,

ngƣời thầy đã giúp đỡ em trong suốt quá trình làm khóa luận, đồng thời cũng là

ngƣời thầy đã hƣớng dẫn em những bƣớc đi đầu tiên để khám phá một lĩnh vực đầy

bí ẩn và thách thức – lĩnh vực an toàn và bảo mật dữ liệu.

Em xin đƣợc cảm ơn các thầy, các cô đã giảng dạy em trong suốt quá trình

học tập. Những kiến thức mà các thầy các cô đã dạy sẽ mãi là hành trang giúp em

vững bƣớc trong tƣơng lai.

Em cũng xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến tập thể lớp CK11G, một tập thể lớp

đoàn kết với những ngƣời bạn không chỉ học giỏi mà còn luôn nhiệt tình, những

ngƣời bạn đã giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập.

Cuối cùng em xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình em, những ngƣời

luôn kịp thời động viên, khích lệ em, giúp đỡ em vƣợt qua những khó khăn trong

cuộc sống.

Thái Nguyên, tháng 08 năm 2014

Học viên

Vũ Quốc Thịnh

iv

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

ĐỊNH NGHĨA, VIẾT TẮT

Advanced Encryption Standard (AES)

Asymmetric key cryptography

Authentication

Tiêu chuẩn tiên tiến

Mã hóa bất đối xứng

Tính xác thực

Cipher text

Concatenate frequency of pairs

Confidentiality

Cryptannalysis

Cryptography

Cryptology

Bản mã

Tần số bộ đôi móc xích

Tính bảo mật

Thám mã

Mật mã

Mật mã học

Data Encryption Standard (DES)

Decryption

Tiêu chuẩn mã hóa dữ liệu

Giải mã

Encryption Mã hóa

Frequency Tấn số

Integrity Tính toàn vẹn

Key seed Mầm khóa

Most Likelihood Ratio (MLR) Tỷ số hợp lý cực đại

Non – repudation Tính không thể chối bỏ

Plain text

Private key

Public key

Bản rõ

Khóa bí mật

Khóa công khai

Relative frequency

Rivest, Shamir, & Adleman (RSA)

Tần số tƣơng đối

Symmetric - key cryptography Mã hóa đối xứng

v

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

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................i

ĐỊNH NGHĨA, VIẾT TẮT............................................................................................iv

MỤC LỤC.......................................................................................................................v

DANH MỤC HÌNH VẼ...............................................................................................viii

LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................................1

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẬT MÃ KHÓA CÔNG KHAI VÀ THÁM MÃ .3

1.1. Giới thiệu..........................................................................................................3

1.2. Các khái niệm cơ bản.......................................................................................3

1.2.1. Mật mã ......................................................................................................3

1.2.2. Mật mã học................................................................................................4

1.2.3. Bản rõ ........................................................................................................4

1.2.4. Bản mã ......................................................................................................4

1.2.5. Mã hóa.......................................................................................................4

1.2.6. Giải mã ......................................................................................................4

1.2.7. Khái niệm hệ mật mã ................................................................................5

1.3. Phân loại các hệ mật mã...................................................................................6

1.3.1. Mã hóa đối xứng .......................................................................................6

1.3.2. Mã hóa bất đối xứng .................................................................................7

1.4. Tiêu chuẩn đánh giá hệ mật mã......................................................................10

1.5. Hệ mật mã RSA .............................................................................................10

1.5.1. Mô tả hệ mật RSA...................................................................................11

1.5.2. Thực thi hệ RSA......................................................................................13

1.5.3. Độ an toàn của hệ RSA...........................................................................14

1.6. Thám mã.........................................................................................................15

1.6.1. Khái niệm................................................................................................15

1.6.2. Các bƣớc cơ bản để tiến hành thám mã ..................................................19

1.7. Kết luận ..........................................................................................................26

CHƢƠNG 2: CÁC PHƢƠNG PHÁP THÁM MÃ HỆ MẬT MÃ KHÓA CÔNG

KHAI .............................................................................................................................27

vi

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

2.1. Tính an toàn của hệ mật mã ...........................................................................27

2.1.1. An toàn vô điều kiện ...............................................................................27

2.1.2. An toàn đƣợc chứng minh.......................................................................27

2.1.3. An toàn tính toán.....................................................................................27

2.2. Các kiểu thám mã...........................................................................................28

2.2.1. Tấn công dạng 1: Tìm cách xác định khóa bí mật ..................................28

2.2.2. Tấn công dạng 2: Tìm cách xác định bản rõ...........................................30

2.3. Một số sơ hở dẫn đến tấn công hệ mật RSA..................................................32

2.3.1. Biết (n) tìm đƣợc p, q............................................................................33

2.3.2. Biết số mũ giải a......................................................................................33

2.3.3. Giao thức công chứng .............................................................................34

2.3.4. Giao thức số mũ công khai nhỏ ..............................................................35

2.3.5. Giao thức số mũ bí mật nhỏ ....................................................................37

2.3.6. Trƣờng hợp các tham số p-1 và q-1 có các ƣớc nguyên tố nhỏ..............39

2.4. Kết luận ..........................................................................................................42

CHƢƠNG 3: THỬ NGHIỆM PHƢƠNG PHÁP THÁM MÃ VỚI HỆ RSA............44

3.1. Mô tả bài toán tấn công RSA sử dụng modul chung .....................................44

3.2. Thuật toán tấn công giao thức modul n chung...............................................44

3.2.1. Kiểu tấn công thứ nhất: Tấn công dựa trên các số mũ mã hóa nguyên tố

cùng nhau ..........................................................................................................44

3.2.2. Kiểu tấn công thứ hai: Phân tích số modul n bằng cách tìm căn bậc hai

không tầm thƣờng của 1 mod n.........................................................................45

3.2.3. Kiểu tấn công thứ ba: Sử dụng khóa công khai và bí mật của mình để

sinh ra khóa bí mật của ngƣời dùng khác .........................................................47

3.3. Thử nghiệm chƣơng trình...............................................................................48

3.3.1. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................48

3.2.2. Thuật toán................................................................................................49

3.3.3. Đánh giá kết quả......................................Error! Bookmark not defined.

3.3.4. Thử nghiệm .............................................................................................51

3.4. Kết luận ..........................................................................................................60

KẾT LUẬN ...................................................................................................................61

vii

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

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................62