Xây dựng hệ mật mã tích dựa trên hệ mật mã truyền thống và giải quyết bài toán trao đổi khóa

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

VŨ NGỌC HÒA

XÂY DỰNG HỆ MẬT MÃ TÍCH DỰA TRÊN

HỆ MẬT MÃ TRUYỀN THỐNG VÀ GIẢI

QUYẾT BÀI TOÁN TRAO ĐỔI KHÓA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

THÁI NGUYÊN, NĂM 2016

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

VŨ NGỌC HÒA

XÂY DỰNG HỆ MẬT MÃ TÍCH DỰA TRÊN

HỆ MẬT MÃ TRUYỀN THỐNG VÀ GIẢI

QUYẾT BÀI TOÁN TRAO ĐỔI KHÓA

Chuyên ngành : Khoa học máy tính

Mã số : 60 48 01 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TIẾN SỸ HỒ VĂN CANH

THÁI NGUYÊN, NĂM 2016

i

LỜI CAM ĐOAN

Với mục đích nghiên cứu, tìm hiểu để nâng cao kiến thức và trình độ chuyên

môn để áp dụng trong các bài toán cụ thể trong tương lai nên tôi đã làm luận văn này

một cách nghiêm túc và hoàn toàn trung thực. Nội dung luận văn do tự tôi tìm hiểu

và hoàn thành.

Trong luận văn, tôi có sử dụng tài liệu tham khảo của một số tác giả trong và

ngoài nước để hoàn thành luận văn được nêu ở phần tài liệu tham khảo.

Tôi xin cam đoan và chịu trách nhiệm về nội dung, sự trung thực trong luận văn

tốt nghiệp Thạc sỹ của mình.

Thái Nguyên, tháng 6 năm 2016

Học viên

Vũ Ngọc Hòa

ii

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy cô giáo trong trường Đại học công

nghệ thông tin và truyền thông Đại học Thái Nguyên đã hết lòng dạy dỗ chỉ bảo, tạo

điều kiện tốt cho em trong suốt quá trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện

khóa luận này.

Đặc biệt em gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới TS Hồ Văn Canh người

đã trực tiếp quan tâm, tận tình hướng dẫn giúp đỡ và tạo điều kiện hết sức thuận lợi

cho em trong quá trình thực hiện khóa luận.

Cảm ơn các bạn đồng khóa và gia đình đã động viên, giúp đỡ tôi rất nhiều trong

quá trình học tập tại trường Đại học công nghệ thông tin và truyền thông Đại học

Thái Nguyên cũng như trong quá trình thực hiện khóa luận.

Thái Nguyên, tháng 6 năm 2016

Học viên

Vũ Ngọc Hòa

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... I

LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................II

MỤC LỤC.................................................................................................................III

DANH MỤC BẢNG..................................................................................................V

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.............................................................................VIII

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

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ MẬT MÃ .....................................................3

1.1. Lý thuyết về mã hóa thông tin ..........................................................................3

1.1.1. Khái niệm ....................................................................................................3

1.1.2. Vai trò của mật mã hóa................................................................................4

1.1.3. Các thành phần cơ bản của hệ mã hóa.........................................................5

1.2. Tiêu chuẩn để đánh giá hệ mã hóa ...................................................................6

1.2.1. Độ an toàn của thuật toán ............................................................................6

1.2.2. Tốc độ mã hóa và giải mã............................................................................6

1.2.3. Phân phối khóa ............................................................................................6

1.3. Phân loại các hệ mật mã ....................................................................................7

1.3.1. Mật cổ điển ..................................................................................................7

1.3.2. Mật mã hiện đại .........................................................................................32

1.3.3. Mã hóa khóa công khai..............................................................................33

1.4 Kết luận ..............................................................................................................43

CHƯƠNG 2:THUẬT TOÁN KẾT HỢP GIỮA VIGENERE VÀ CHUYỂN VỊ .44

2.1. Hệ mật mã vigenere..........................................................................................44

2.1.1. Định nghĩa .................................................................................................44

2.1.2. Phương pháp mã hóa .................................................................................45

2.1.3. Phương pháp giải mã .................................................................................46

2.1.4. Phân tích,đánh giá......................................................................................46

2.2 Hệ mật mã chuyển vị.........................................................................................48

2.2.1. Định nghĩa .................................................................................................48

2.2.2. Phương pháp mã hóa .................................................................................49

2.2.3. Phương pháp giải mã .................................................................................49

2.2.4. Phân tích , đánh giá....................................................................................50

2.3 Sự kết hợp giữa hai mã chuyển vị và mã vigenere.........................................51

iv

2.3.1. Thuật toán 1 khóa k có độ dài 16 ký tự .....................................................51

2.3.2. Thuật toán 2 khóa k có độ dài 21 ký tự .....................................................53

2.3.3. Thuật toán 3 khóa k có độ dài tùy .............................................................56

2.4 Đánh giá kết quả...............................................................................................57

CHƯƠNG 3: CÀI ĐẶT VÀ THỬ NGHIỆM .......................................................58

3.1. Yêu cầu hệ thống................................................................................................58

3.2. Thử nghiệm chương trình...................................................................................58

3.2.1. Mô tả dữ liệu thử nghiệm ..........................................................................58

3.2.2. Quy trình mã hóa .......................................................................................59

KẾT LUẬN...............................................................................................................66

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................68

v

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng mã .....................................................................................................12

Bảng 1.2 Bảng tần số đơn .........................................................................................13

Bảng 1.3. Mã trùng bô 3,4,6......................................................................................14

Bảng 1.4 Bảng tần số định kỳ ...................................................................................16

Bảng 1.5 Bảng tần số đơn của 26..............................................................................17

Bảng 1.6 Bản giả mã độ dài 41 .................................................................................21

Bảng 1.7 Độ dài 79....................................................................................................22

Bảng 1.8 Phương pháp thám mã ...............................................................................23

Bảng 1.9 Phương pháp thám mã 1 ............................................................................23

Bảng 1.10 Phương pháp thám mã 2 ..........................................................................23

Bảng 1.11 Phương pháp thám mã 3 ..........................................................................24

Bảng 1.12 Thám mã 1 ...............................................................................................24

Bảng 1.13 Thám mã 2 ...............................................................................................25

Bảng 1.14 Thám mã 3 ...............................................................................................25

Bảng 1.15 Thám mã 4 ...............................................................................................26

Bảng 1.16 Thám mã 5 ...............................................................................................27

Bảng 1.17 Thám mã 6 ...............................................................................................27

Bảng 1.18 Bảng mã dịch chuyển...............................................................................28

Bảng 1.19 Bảng mã dịch chuyển 1............................................................................28

Bảng 1.20 Bảng mã dịch chuyển 2............................................................................29

Bảng 1.21 Bảng mã dịch chuyển 3............................................................................29

Bảng 1.22 π được cho bởi hoán vị ............................................................................30

Bảng 1.23 Mã a phin .................................................................................................31

Bảng 1.24 Quy đổi ký tự bản rõ thành số .................................................................31

Bảng 1.25 Quy đổi ký tự bản mã thành số................................................................32

Bảng 1.26 Bảng RSA ................................................................................................35

Bảng 1.27 Bảng Elgama............................................................................................39

Bảng 1.2 Bảng thuật toán Rabin ..............................................................................42