KỸ THUẬT MÃ HÓA pdf

Khái niệm về mã hóa Mã hóa nhằm đảm bảo các yêu cầu sau: Tính bí mật confidentiality: dữ liệu không bị xem Tính bí mật bởi “bên thứ 3” Tính toàn vẹn Integrity: dữ liệu không bị thay đ

KỸ THUẬT MÃ HÓA

Encryption

Khái niệm về mã hóa

 Mã hóa nhằm đảm bảo các yêu cầu sau:

Tính bí mật (confidentiality): dữ liệu không bị xem Tính bí mật

bởi “bên thứ 3”

Tính toàn vẹn (Integrity): dữ liệu không bị thay đổi Tính toàn vẹn

trong quá trình truyền

Tính không khước từ (Non-repudiation): là cơ chế Tính không khước từ

người thực hiện hành động không thể chối bỏ

những gì mình đã làm, có thể kiểm chứng được nguồn gốc hoặc người đưa tin

Khái niệm về mã hóa

e ->5

f ->6

g ->a

h ->b

.

F5n

om n1fe ih5

ni ih5

1->a 2->b 3->c 4->d

5 ->d

6 ->f

a ->g

b ->h

.

Let

us talk one

to one

 Block Cipher

Khái niệm về mã hóa

Ví dụ: mã DES, SHA-1

Các giải thuật mã hóa

compare

Các giải thuật mã hóa

 Nhằm đảm bảo tính toàn vẹn của thông tin

 Dữ liệu sau khi xử lý qua giải thuật băm gọi là giá trị băm (hash value)

 Giá trị băm có đội dài không đổi , không phụ thuộc vào độ dài dữ liệu và được gửi đi cùng dữ liệu

 Giá trị băm này sẽ được so sánh với giá trị băm gửi kèm

để xác định dữ liệu có bị thay đổi trên đường truyền hay không?

 Một số giải thuật băm

 MD5 (Message Digest 5): giá trị băm 128 bit (32 hex) SHA-1 (Secure Hash Algorithm): giá trị băm 160 bit

Message digest #5 (MD5)

 Thuật toán biến đổi 1 chuổi string thành 1 tín

hiệu “message digest” hay còn gọi là “MD5

hashes” (128 bits – 32 ký tự hexa)

 Bất cứ string nào cũng điều có duy nhất một

hash, không bao giờ có 2 hashes cho 1 string

 Từ 1 hash không thể tìm ngược lại string của nó

 Ý nghĩa: “vân tay của thông điệp”

Secure Hash Algorithm-1 (SHA-1)

 SHA-1 tương tự như MD5 nhưng độ dài của giá trị băm

là 160 bit  có độ bảo mật cao hơn MD5, khó bị bẻ

khóa bởi Brute Force

 Dữ liệu vào được nhóm thành khối 16 từ mã 32-bit dạng Hex (khối 512-bit)  dữ liệu ra 160 bit

 Dữ liệu khối 512-bit được đưa vào xử lý tuần tự B1,, B2,

B3,… Bn

 Việc tính toán được thực hiện trên 80 từ mã W0, W1, …,

W79 được đưa vào 2 bộ đệm có kích thước 5 từ mã

 Bộ đệm 1: A, B, C, D, E

Secure Hash Algorithm-1 (SHA-1)

 Từ mã W16 – W79 được tính như sau:

 Quá trình tính toán xuất ra từ mã SHA – 160 bit:

H0 H1 H2 H3 H4

 Ví dụ

Plaintext: viethan

SHA-1: 61223A9F54B6AA8D15F93D1E04E8ADC225F2E9DC

Secure Hash Algorithm-2 (SHA-2)

 Các phiên bản của SHA-1

 Độ dài của giá trị băm: 256, 348 và 512

 SHA-2 256

 SHA-2 348

 SHA-2 512

Các giải thuật mã hóa

C

function decryption

:

function encryption

keys

plaintexts

k

E D

E

K k

M m

Các giải thuật mã hóa

 Giải thuật mã hóa đồng bộ/đối xứng (Symmetric)

 Tốc độ mã hóa nhanh, phù hợp với dữ liệu dung lượng lớn

 Quá trình trao đổi khóa không an toàn

 Các loại

 DES (Data Encryption Standard): 56 bit key / 64 bit plaintext

 3DES (Triple DES): 168 bit key

 AES (Advanced Encryption Standard): 128, 192, 256 bit key

 Vernam’s One-time pad: khóa thay đổi “giả ngẫu nhiên”

 Có thể bẻ khóa bằng tấn công vét cạn (Brute Force)

Data Encryption Standard (DES)

 Sơ đồ mã hóa

 Nếu khóa k được chọn, ta có

 Quá trình mã hóa gồm 16 bước (round), mỗi bước sử dụng 1 key 48-bit (round key), bản tin được chia thành 2 khối 32-bit

Data Encryption Standard (DES)

 Cứ sau mỗi round, khối 32-bit được hoán vị cho đến round cuối cùng thì xuất mã DES

 Đặc điểm

 Tốc độ mã hóa nhanh, được sử dụng rộng rãi

 Khóa có thể bị dò tìm bằng cách thử tất cả các tổ hợp có thể có của khóa

n i

c m

k DES

k

i

i ) , 1, ,,

(

)1,0







Triple DES (3-DES)

 Là một phiên bản của DES

 Sử dụng 2-3 khóa thay vì 1 khóa đối với DES và mã hóa liên tục 3 lần

Advanced Encryption Standard

(AES)

 Xử lý khối dữ liệu 128-bit

 Sử dụng 03 loại khóa 128, 192, 256-bit

 Đối với AES-128, mã hóa được thực hiện qua

10 round sử dụng thuật toán Rijdael xuất mã AES 128 bit

Các giải thuật mã hóa

(Asymmetric)

 Khóa dùng để mã hóa và giải mã là khác nhau

 Có 2 loại khóa

 Khóa bí mật (Private key): giữ riêng

 Khóa công khai (Public key): đưa ra công cộng

Các giải thuật mã hóa

xứng (tt)

Các giải thuật

 RSA (Ron Rivest, Adi Shamir, and Leonard Adleman)

 DSA (Digital Signature Standard)

 Diffie-Hellman (W.Diffie and Dr.M.E.Hellman)

Ý nghĩa thực tiễn

 Mã hóa

Chọn khóa chung (public) kp (số nguyên tố)

Tính khóa riêng kr sao cho: E mod (kp*kr) =1

Mã hóa bản tin C = m kr mod n

Giải mã tín hiệu nhận được = mkp mod n

Công cụ

 TrueCrypt

 GPG

Thực hành

 Mã hóa file dữ liệu bằng PGP

Tìm kiếm trên Internet ứng dụng sau và cài vào máy:

 Mã hóa nội dung email

1-Cài đặt ThunderBird ThunderBird

2-Cài đặt Enigmail (add-on) tải về tại Enigmail

http://enigmail.mozdev.org

5-Xuất key và gửi đến người nhận

6-Giải mã nội dung email

Thực hành

Tạo form nhập chuỗi bất kỳ

Xuất dữ liệu

Chữ ký số

Licensing site

Chữ ký số

điện tử)

 “Chữ ký số được tạo lập dưới dạng từ, chữ, số, ký hiệu,

âm thanh hoặc các hình thức khác bằng phương tiện

điện tử, gắn liền hoặc kết hợp một cách lôgic với thông điệp dữ liệu, có khả năng xác nhận người ký thông điệp

dữ liệu và xác nhận sự chấp thuận của người đó đối với nội dung thông điệp dữ liệu được ký.

 Chữ ký số có thể được chứng thực bởi một tổ chức cung cấp dịch vụ chứng thực chữ ký.”

Chữ ký số

 Chữ ký điện tử : Digital Signature

 Là một phương pháp chứng thực thông tin sử dụng kỹ thuật mã hóa

Hàm băm (MD5/SHA)

Gửi đến nơi nhận

Chứng chỉ số

 Certificate Authority - CA

PKI là cấu trúc nền tảng của mã hóa không đối

xứng, nó không định nghĩa các công nghệ cụ thể.

Việc thực hiện PKI là khác nhau, phụ thuộc vào các công nghệ sử dụng

được dùng để chỉ toàn bộ hệ thống bao gồm nhà cung cấp chứng thực số (CA) cùng các cơ chế liên quan đồng thời với toàn bộ việc sử dụng các

 Certificate Authority – CA: là bên thứ 3 đứng ra nhận trách nhiệm cung cấp, thu hồi và phân phối khóa

 Digital Certificate: chứng chỉ số

 Certificate Policy

 Certificate Pratice Statement - CPS

 Quản lý khóa

Tạo khóa: tập trung và phân tán

Lưu trữ và phân phối khóa

Tiêu chuẩn và giao thức mã hóa

 Nguồn gốc của các tiêu chuẩn và giao thức mã hóa

 Từ các tổ chức của chính phủ và quân đội

 NSA (National Security Agency)

 NIST (National Institute of Standards and Technology)

 Từ các hiệp hội

 IETF (Internet Engineering Task Force)

 IEEE (Institute of Electrical and Electroncis Engineers)

 W3C (World Wide Web Consortium)

 Từ các tổ chức công cộng

 PGP (Pretty Good Privacy)

Tiêu chuẩn và giao thức mã hóa

Định nghĩa cấu trúc và các trường trong khóa

công khai (Public key)

Định nghĩa thủ tục phân phối khóa

Tiêu chuẩn và giao thức mã hóa

 SSL (Secure Socket Layer) và TLS (Transport

Layer Security)

Đảm bảo tính toàn vẹn

`

Connection Request Security Capabilities Secure Connection Needed

SSL Connection Established

Tiêu chuẩn và giao thức mã hóa

 CMP (Certificate Management Protocols)

Giao thức quản lý giao tiếp trong sử dụng khóa

 S/MIME (Secure Multipurpose Internet Mail Extensions)

Tiêu chuẩn và giao thức mã hóa

 SET (Secure Electronic Transaction)

Chuẩn dùng để mã hóa thông tin của các thẻ tín dụng

 SSH (Secure Shell)

Sử dụng trong các ứng dụng terminal thay thế cho telnet, rlogin, remote

Internet

Tiêu chuẩn và giao thức mã hóa

 PGP (Pretty Good Privacy)

Tiêu chuẩn và giao thức mã hóa

nhau

 IPSec (Internet Protocol Security)

Dùng 2 giao thức

 AH (Authentication Header): chứng thực, toàn vẹn

Tiêu chuẩn và giao thức mã hóa

Tiêu chuẩn và giao thức mã hóa

Tập các tiêu chuẩn quốc tế dùng để đánh giá hệ thống

 WTLS (Wireless Transport Layer Security)

Cung cấp chứng thực và kết nối mã hóa giữa Client và Server trong hệ thống mạng không dây

 WEP (Wired Equivalent Privacy)

Giao thức mã hóa cho các thiết bị không dây, đảm bảo hoạt động như các thiết bị có dây

Thực hành

dịch vụ email, mã hóa nội dung email

 Incomming: pop.gmail.com (port: 995, SSL) pop.gmail.com

 Outgoing: smtp.gmail.com (port: 465, SSL) smtp.gmail.com

Submit để gửi y/c

 Đăng nhập vào http://localhost/certsrv Đăng nhập vào http://localhost/certsrv để tải

chứng chỉ về

 Chọn View status of pending certificate

 Chọn Email Protection Certificate

 Chọn Install  cài đặt vào máy tính

Thảo luận

 Mã hóa: MD5(1), SHA-2(2), AES(3), RSA(4): mô

tả thuật toán (lưu đồ), viết chương trình mô

phỏng thuật toán (C#, PHP,…)

 PKI:

CA(2,4): mã hóa email, cấp chứng chỉ số