ĐỀ tài THUẬT TOÁN mã hóa KHỐI HẠNG NHẸ

Ngữ cảnh 2.Các bên liên quan và các yêu cầu về bảo mật II.. Ngữ cảnh 2.Các bên liên quan và các yêu cầu về bảo mật... Ngữ cảnh 2.Các bên liên quan và các yêu cầu về bảo mật... I.TỔNG

Trang 1

MÔN HỌC: AN TOÀN MẠNG MÁY TÍNH

NT101.L12.MMCL BÁO CÁO ĐỒ ÁN GIÁO VIÊN: NGUYỄN NGỌC TỰ

Trang 2

CÁC BÀI BÁO LIÊN QUAN

• [1] Thakor, V A., Razzaque, M A., & Khandaker, M R (2020) for

IoT: A State-of-the-Art arXiv preprint arXiv:2006.13813 Lightweight Cryptography

• [2]Thakor, V A., Razzaque, M A., & Khandaker, M R (2020)

Lightweight Cryptography for IoT: A State-of-the-Art. arXiv preprint arXiv:2006.13813.

• [3]Irwin, D., Liu, P., Chaudhry, S R., Collier, M., & Wang, X (2018, June) A Performance Comparison of the PRESENT Lightweight

Cryptography Algorithm on Different Hardware Platforms In 2018 29th Irish Signals and Systems Conference (ISSC) (pp 1-5) IEEE.

Trang 3

THUẬT TOÁN MÃ HÓA KHỐI HẠNG NHẸ

I TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1 Ngữ cảnh

2.Các bên liên quan và các yêu cầu về bảo mật

II Hướng nghiên cứu

1 Hướng nghiên cứu

2 Giới thiệu về Present

III PRESENT

Trang 4

1 Ngữ cảnh

2.Các bên liên quan và các yêu cầu về bảo mật

Trang 6

1 Ngữ cảnh

2.Các bên liên quan và các yêu cầu về bảo mật

Trang 7

I.TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

Sự phát triển bùng nổ của IoT đã đặt ra lỗ hổng

chưa từng có trước các mối đe dọa mạng trong cơ sở

hạ tầng quan trọng thông qua các hệ thông được

kết nối với nhau

An ninh mạng trở thành một yếu tố chính thách

thức trong các thiết bị IoT với yêu cầu về tính bảo

mật(Confidentiality), tính toàn vẹn dữ liệu(Data

Integrity), xác thực và ủy quyền (Authentication),

tính sẵn có(Availability) và quy định cập nhật hệ

thống thường xuyên

Trang 8

I.TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

.Các bên liên quan gồm có: Các thiết bị IoT như thiết

bị cảm biến, và thiết bị vật lí như các thiết bị phân

tích dữ liệu

Trang 9

THUẬT TOÁN MẬT MÃ KHỐI HẠNG NHẸ

II.HƯỚNG NGHIÊN CỨU

1 Hướng nghiên cứu

2.Giới thiệu về PRESENT

Trang 10

I.HƯỚNG NGHIÊN CỨU

1.Hướng nghiên cứu

Trước mối đe dọa về bảo mật đó, mật mã

hạng nhẹ ra đời nhằm tối ưu về tài nguyên, bộ nhớ và bảo mật của thiết bị

Trong thực tế, IoT có rất nhiều vấn đề từ:

Tiêu thụ điện của thiết bị, không gian bộ nhớ, chi phí hiệu suất và bảo mật thông tin Cần

phải có sự cân bằng giữa độ phức tạp và bảo mật của thiết bị

Trang 11

1.Hướng nghiên cứu

Hạn chế của IoT:

 Ít tài nguyên (RAM, ROM, thanh ghi)

 Khả năng tính toán hạn chế

 Lượng pin thấp (hoặc không có pin)

Dưới những hạn chế trên, PRESENT được thiết kế với ba tiêu chí:

 Sử dụng ít tài nguyên, ít bộ nhớ.

 Không cần quá nhiều năng lượng để hoàn thành mã

hóa/giải mã.

Mức độ bảo mật vừa đủ.

Trang 12

II.HƯỚNG NGHIÊN CỨU

1 Hướng nghiên cứu

2.Giới thiệu về PRESENT

Trang 13

2.Giới thiệu về Present

• PRESENT là mã hóa khối được tiêu chuẩn hóa trong ISO/IEC 29192-2:2019 sử dụng cấu trúc SPN (Substitution –

permutation network/ Mạng lưới thay thế - hoán vị).

• Tính năng chính của PRESENT là thay thế 8 S-box thông

thường thành 1 S-box được lựa chọn tỉ mỉ.

• Thiết kế của PRESENT cực kỳ hiệu quả về mặt phần cứng

vì không cần tính toán đại số nào trong quá trình mã hóa hay giải mã.

Trang 14

III.PRESENT

Trang 15

PRESENT Block Cipher

• Sử dụng các phép thay thế

- hoán vị trong quá trình

mã hóa

• Có độ dài khối là 64 bit

• Có 2 phiên bản với độ dài khóa khác biệt: 80 bit và

128 bit

• Có tổng cộng 32 vòng mã hóa

Trang 16

Chu kỳ khóa của PRESENT bao gồm:

• Khóa 80 bit do người dùng nhập sẽ được lưu vào thanh ghi K:

K = K79K78 K1K0

• Ở vòng thứ i, giá trị khóa của vòng (round key) sẽ là:

ki = k63k62 k1k0 = K79K78 K17K16

• Sau khi lấy giá trị khóa của mỗi vòng,

• thanh ghi K sẽ được cập nhật như sau:

Trang 17

SINH KHÓA CỦA MẬT MÃ KHỐI PRESENT

Với khóa 80 bit nhập vào ta sử dụng 64 bit tận cùng bên trái

cho vòng khóa thứ i

ki = k63k62 k1k0 = K79K78 K17K16Khóa K sau mỗi lần tham gia vào quá trình thực hiện theo trình

tự sau:

Trang 18

• Đầu mỗi vòng, PRESENT sẽ XOR đầu vào với khóa của vòng, tiếp đó đầu ra sẽ đi vào lớp thay thế

• Lớp thay thế gồm 16 S-box song song có đầu vào 4 bit đầu ra 4 bit

• S-box trong hệ hexa sẽ có tác dụng thay thế như

bảng sau:

Trang 19

• Lớp hoán vị của PRESENT sẽ thực hiện chuyển bit ở vị trí i đến vị trí P(i) như bảng dưới đây:

Trang 20

III.DEMO

Trang 21

KHAI BÁO SBOX VÀ LỚP THAY THẾ

Trang 22

HÀM SINH KHÓA

Trang 23

HÀM MÃ HÓA

Trang 25

Thử đổi 1 bit trong Plaintext

Từ kết quả cho thấy Ciphertext hoàn toàn khác so với lúc chưa thay đổi bit ở Plaintext, điều này làm giảm mối liên quan giữa bản mã và bản rõ

Trang 26

Input đầu vào và đầu ra tương ứng

Trang 27

Tổng kết

• PRESENT là một cột mốc quan trọng trong quá

trình phát triển mã hóa khối gọn nhẹ

• PRESENT được xem như tiêu chuẩn để đánh giá

các mã hóa khối gọn nhẹ mới ra mắt

• Mỗi loại thuật toán mã hóa khối đều có điểm mạnh điểm yếu riêng

Định dạng
Số trang	28
Dung lượng	4,48 MB