BÁO CÁO TIỂU LUẬN Môn học: Mật Mã Và An Toàn Dữ Liệu MÃ HÓA KHỐI ( BLOCK CIPHER ) 1. Khái niệm mã hóa khối. 2. Thiết kế mã hóa khối. 3. Một số kĩ thuật thám mã. 4. Demo chương trình mã hóa khối (DES). Khối dữ liệu là một nhóm dữ liệu với chiều dài cố định của các bit. • Mã hóa khối (Block Cipher) là một loại mã hoá giải mã trong đó khối dữ liệu gốc được sử dụng toàn bộ và dùng để tạo ra khối dữ liệu mã hoá có chiều dài bằng nhau cùng lúc.
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
BÁO CÁO TIỂU LUẬN
Môn học: Mật Mã Và An Toàn Dữ Liệu
Giảng viên: PGS.TS Trịnh Nhật Tiến Học viên trình bày: Cấn Mạnh Cường
Hà nội – 2014
Trang 2Nội dung trình bày
1 Khái niệm mã hóa khối
2 Thiết kế mã hóa khối
3 Một số kĩ thuật thám mã
4 Demo chương trình mã hóa khối (DES)
Trang 31 Khái niệm Mã hóa khối
• Khối dữ liệu là một nhóm dữ liệu với chiều dài cố định của các bit
• Mã hóa khối (Block Cipher) là một loại mã hoá
/giải mã trong đó khối dữ liệu gốc được sử dụng
toàn bộ và dùng để tạo ra khối dữ liệu mã hoá có chiều dài bằng nhau cùng lúc
• Mã hóa khối là một trong những thành phần cơ bản quan trọng trong việc thiết kế nhiều giao thức
mã hóa, và được được sử dụng rộng rãi để thực hiện mã hóa dữ liệu số lượng lớn
Trang 4Mã hóa Giải mã
Minh họa mã hóa khối và giải mã
Trang 52 Thiết kế cấu trúc mã hóa khối
• Mã khối lặp (Iterated block ciphers)
• Mạng thay thế - hoán vị (Substitution-permutation networks)
• Mã hóa Feistel
• Lai-Massey Scheme
Trang 6Mã khối lặp (Iterated block ciphers)
Hầu hết các thuật toán mã hóa khối được phân loại vào nhóm mã hóa khối lặp có nghĩa là quá trình chuyển đổi khối kích thước cố định của dữ liệu thành các khối của bản mã có kích thước giống hệt nhau
Thông qua ứng dụng lặp của một chuyển đổi có thể nghịch đảo gọi là hàm round, với mỗi lần lặp được gọi là một vòng (round)
Trang 7Mạng thay thế - hoán vị
(Substitution-permutation networks)
Mạng lưới thay thế-hoán vị (SPN) là một loại đặc biệt của thuật toán mã hóa khối lặp Nó nhận một khối dữ liệu và khóa làm đầu vào, và
áp dụng nhiều vòng xoay dịch chuyển bao gồm một đoạn thay thế tiếp theo là một đoạn hoán vị
để sinh ra từng khối mã đầu ra
Trang 8Substitution
-permutation networks
S : S-box (hộp thay thế) phép cho tương ứng 1-1 bit đầu vào đầu ra
P: P-box (hộp hoán vị ) hoán vị tất cả các bit
Trang 9Mã hóa Feistel
Thiết kế bởi Horst Feistel and Don Coppersmith năm 1973, trong phòng thí nghiệm của IBM
liệu được mã hóa được chia thành hai phần có kích thước bằng nhau Hàm vòng được áp dụng cho một nửa, sử dụng một khóa con, và sau đó đầu ra được thực hiện XOR với nửa kia Hai nửa sau đó được đổi chỗ
Trang 10Mã hóa Feistel
L,R: nửa trái nửa phải của khối dữ liệu F: hàm vòng
Ki: khóa con
Trang 11Lai-Massey Scheme
toàn của cấu trúc Feistel Nó cũng có lợi thế hàm vòng F không cần phải có tính nghịch đảo
Một điểm tương tự khác là cũng là chia tách các khối đầu vào thành hai phần bằng nhau
Tuy nhiên, hàm vòng được áp dụng cho sự khác biệt giữa hai phần, và kết quả là sau đó thêm vào cả hai nửa
Trang 12Lai-Massey Scheme Mã hóa Feistel
H: hàm half-round
Trang 133.Thám mã
• Brute force attacks
Vét cạn bạo lực, lợi dụng bộ vi xử lý tính toán hết các trường hợp
• Thám mã vi phân
Thám mã vi phân dựa trên việc tính vi phân để tạo mối liên hệ giữa bản mã và bản rõ
• Thám mã tuyến tính
Thám mã tuyến tính được dựa trên tìm tính xấp
xỉ tuyến tính để mô tả biến đổi thực hiện trong mã hóa
• Một số kĩ thuật khác
Trang 144.DEMO Hệ Mã Hóa DES
• Lịch sử DES (Data Encryption Standard):
– Là một phương pháp mã hóa được FIPS (Tiêu chuẩn Xử lý Thông tin Liên bang Hoa Kỳ) chọn làm chuẩn chính thức vào năm 1976 Sau đó chuẩn này được sử dụng rộng rãi trên phạm vi thế giới
– Đối với DES, dữ liệu được mã hóa trong khối 64-bit bằng cách
sử dụng một khóa 56-bit, tốc độ tính toán nhanh nhưng dễ bị thám mã bằng vét cạn khóa
– DES được sử dụng rộng rãi đặc biệt là trong các ứng dụng tài chính, thông tin liên lạc
FIPS : Federal Information Processing Standard
Trang 15Hệ Mã Hóa DES (cont.)
• Hiện nay DES được xem là không đủ an toàn cho nhiều ứng dụng Nguyên nhân chủ yếu là
độ dài 56 bit của khóa là quá nhỏ Khóa DES
đã từng bị phá trong vòng chưa đầy 24 giờ
• Ngày 26 tháng 5 năm 2002, DES được thay thế bằng AES (Advanced Encryption Standard
- Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến )
Trang 16Quy trình mã hóa DES
Trang 18Thank You