PowerPoint Template LOGO BÁO CÁO TIỂU LUẬN NHÓM NHÓM 1 – MẬT MÃ NHẸ LOGOTHÀNH VIÊN NHÓM 1 1 Nguyễn Hoài Nam – B16DCVT220 Trần Minh Ngọc – B16DCVT227 1 2 Dương Xuân Pháp – B16DCVT235 Đinh Viết Tùng – B.
Trang 1LOGO
Trang 2Nguyễn Hoài Nam – B16DCVT220
Trang 4 Hiện nay, chưa có một tổ chức nào đưa ra khái niệm chính xác hay định lượng cụ thể về mật mã nhẹ.
Mật mã nhẹ là mật mã được dùng cho mục đích bảo mật, xác thực, nhận dạng và trao đổi khóa; phù hợp cài đặt cho những môi trường tài nguyên hạn chế (ISO/IEC 29192-1).
Khái niệm mật mã nhẹ
1.1
Trang 5 Trong triển khai phần cứng, diện tích chip và năng lượng tiêu thụ là những biện pháp quan trọng để đánh giá tính nhẹ của hệ mật.
Trong triển khai phần mềm thì kích thước mã nguồn, kích thước RAM lại là tiêu chí cho một hệ mật được coi
là nhẹ
Khái niệm mật mã nhẹ
1.1
Trang 6 Kích thước khối nhỏ: Để tiết kiệm bộ nhớ, mã khối nhẹ
thông thường sử dụng khối nhỏ (64 bit hoặc 80 bit)
Kích thước khóa nhỏ: Một vài mã khối nhẹ sử dụng
khóa nhỏ, kích thước nhỏ hơn 96 bit Tuy nhiên nó vẫn đảm bảo tính hiệu quả trong việc mã hóa Ví dụ như PRESENT 80 bit khóa.
Đặc điểm của mật mã nhẹ
1.2
Trang 7 Các vòng mã hóa đơn giản: Dựa vào sơ đồ mã hoá ta
thấy các công thức tính toán tương đối đơn giản
Tính toán khóa đơn giản: Pha tính toán khóa nếu sử
dụng một công thức thức tạp sẽ dẫn đến việc tăng chi phí về lưu trữ, tăng độ trễ và năng lượng tính toán
Cài đặt đơn giản: Mã nhẹ bao gồm các phần tử, các
vòng lặp rất đơn giản nên sơ đồ mã hóa tổng thể của nó không thể nào phức tạp được
Đặc điểm của mật mã nhẹ
1.2
Trang 8 Mật mã nhẹ đã được nhiều nhà nghiên cứu tìm hiểu từ rất lâu, nhưng mãi đến cách đây 15 năm mới có sự ra đời và áp dụng chính thức của những giải thuật mật mã nhẹ đầu tiên.
Grain và Trivium (2005), Present, DESL, DESXL (2007), KATAN (2009) và Sprout (2015),
Quá trình hình thành, phát triển của mật mã nhẹ
1.3
Trang 9Quá trình hình thành, phát triển của mật mã nhẹ
1.3
Hình 1: Thống kê số lượng mật mã nhẹ
Trang 10Nguyên lý thiết kế thuật toán mật mã nhẹ
1.4
Hình 2: Nguyên lý thiết kế thuật toán mật mã nhẹ
Trang 11Nguyên lý thiết kế thuật toán mật mã nhẹ
1.4
Độ an toàn: Với mật mã nhẹ, người thiết kế cần thiết kế
một hệ mật “đủ an toàn” trong điều kiện cho phép về chi phí và hiệu quả cài đặt
Hiệu quả cài đặt: Thường được đánh giá qua các độ đo
tài nguyên được sử dụng bởi thuật toán như: diện tích
bề mặt, số chu kỳ xung nhịp, thời gian thực thi, thông lượng, nguồn cung cấp, năng lượng, điện tích,…
Trang 12Nguyên lý thiết kế thuật toán mật mã nhẹ
1.4
Giá thành của thuật toán: Thông thường các hệ mật
mã nhẹ thường được áp dụng trên một số lượng lớn các thiết bị như hệ thống IoT Chính vì vậy giá thành của thuật toán cũng đóng ý nghĩa quan trọng trong việc triển khai
Trang 13Nguyên lý thiết kế thuật toán mật mã nhẹ
1.4
Bảng 1: Hiệu quả phần cứng của một số giải thuật mật mã nhẹ
Trang 14Giới thiệu
Theo nghiên cứu của ECRYPT1, mật mã nhẹ cũng có 4 loại mật mã nguyên thủy tương tự với 4 loại của mật mã truyền thống Đó là mã khối, mã dòng, mã xác thực thông báo và hàm băm
Trang 15Mã khối
2.1
Mã khối hạng nhẹ là một nhóm thuộc mật mã nhẹ sử dụng trong an toàn thông tin, ở đó thuật toán mã hóa sử dụng đầu vào là các khối B-bit và khóa là K-bit
Mã khối: HIGHT, KATAN / KTANTAN, DESL / DESX /
DESXL, PRESENT, PRINTCIHER, SEA, XTEA, LBlock,
…
Trang 16Mã khối
2.1
Bảng 2: Một số mật mã khối nhẹ nguyên thuỷ
Trang 17Mã khối
2.1
Bảng 2: Một số mật mã khối nhẹ nguyên thuỷ
Trang 18Mã khối
2.1
Bảng 2: Một số mật mã khối nhẹ nguyên thuỷ
Trang 19Mã dòng
2.2
Mã dòng hoạt động với dữ liệu đầu vào được mã hóa từng bit một có thể đáp ứng được sự biến thiên theo thời gian trên những khối bản rõ riêng biệt
Mã dòng thực sự phát triển từ những năm 1960, nhiều tổ chức sử dụng như các quân đội, ngoại giao, các tổ chức gián điệp, các doanh nghiệp, viễn thông
Mã dòng ngày càng trở lên phổ biến nhất là khi những thiết bị mã hóa điện tử bán dẫn bắt đầu xuất hiện với dung lượng bộ nhớ thấp
Trang 20Mã dòng
2.2
Bảng 3: Một số mật mã dòng nguyên thuỷ
Trang 21Mã dòng
2.2
Bảng 3: Một số mật mã dòng nguyên thuỷ
Trang 22Hàm băm
2.3
Là một hàm ánh xạ dữ liệu kích thước tùy ý thành dữ liệu có kích thước cố định Các giá trị được trả về bởi một hàm băm được gọi là giá trị băm, mã băm, tiêu chí, hoặc đơn giản là băm
Ban đầu hàm băm ra đời nhằm phát hiện những sai sót phát sinh khi truyền/nhận dữ liệu do lỗi của thiết bị hay của đường truyền
Hàm băm sau này mang nhiều chức năng hơn, nhất là đối với hàm băm mật mã (cryptography hash function)
Trang 23Hàm băm
2.3
Hàm băm mật mã thỏa mãn các yêu cầu:
• Là hàm một chiều
• Khả năng kháng xung đột loại một
• Khả năng kháng xung đột loại hai
Hàm băm mật mã được ứng dụng khá rộng rãi, ví dụ như trong chữ ký số, mã xác thực thông báo, hỗ trợ kiểm tra mật khẩu, xác thực thông điệp trong các kênh truyền tin, các giao thức kết nối an toàn trên web,…
Trang 24Hàm băm
2.3
Bảng 4: Một số hàm băm nhẹ nguyên thuỷ
Trang 25Hàm băm
2.3
Bảng 4: Một số hàm băm nhẹ nguyên thuỷ
Trang 26Hàm băm
2.3
Bảng 4: Một số hàm băm nhẹ nguyên thuỷ
Trang 27Mã xác thực thông báo
2.4
Bản tin có độ d ài thay đổi sẽ được rút gọn qua khối xác thực bằng khóa bí mật chia sẻ giữa người gửi và người nhận, kèm một giá trị ngẫu nhiên công khai (public nonce)
Bảng 5: Một số hàm băm nhẹ nguyên thuỷ
Trang 28 Mật mã nhẹ đem lại độ an toàn phù hợp với một giải pháp cài đặt gọn nhẹ cho các thiết bị chuyên dụng, là sự cân bằng giữa độ an toàn, tính hiệu quả và giá thành.
Cùng với sự phát triển của công nghệ IoT thì mật mã nhẹ nói chung sẽ được quan tâm rất nhiều trong những năm sắp tới đây
Thách thức lớn nhất là làm sảo để đảm bảo được yếu tố bảo mật, đồng thời chi phí thấp nhưng hiệu suất lại cao
Trang 29VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE