nghiên cứu kỹ thuật mã hóa khóa công khai cài đặt thuật toán mã hóa và giải mã bằng kỹ thuật mã hóa công khai

luận văn về nghiên cứu kỹ thuật mã hóa khóa công khai cài đặt thuật toán mã hóa và giải mã bằng kỹ thuật mã hóa công khai

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT MÃ HÓA KHÓA CÔNG KHAI, CÀI ĐẶT THUẬT TOÁN MÃ HÓA VÀ GIẢI MÃ BẰNG KỸ THUẬT MÃ HÓA KHÓA CÔNG KHAI

RESEARCH IN PUBLIC KEY CRYPTOGRAPHY , INSTALL ALGORITHM ENCRYPT AND DECRYPT BY PUBLIC KEY CRYPTOGRAPHY

NGUYỄN TIẾN HOÀI NAM, NGUYỄN VĂN HUY,

HÀ THỊ HƯƠNG

Lớp 06I, Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thông Tin

GVHD: THS NGUYỄN ĐỨC HIỂN

Bộ môn Công nghệ, Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thông Tin

TÓM TẮT

Chúng ta phải thừa nhận rằng những rủi ro gặp phải trong quá trình giao dịch, kinh doanh trên mạng là hiện hữu; nguy cơ bị thay đổi, sao chép hoặc mất dữ liệu trên mạng thực sự một trở ngại trong giao dịch điện tử Việc xác thực điện tử và kiểm tra tính toàn vẹn dữ liệu trong giao dịch điện tử là một trong các biện pháp đảm bảo an toàn thông tin; và vấn đề này là thật sự

cần thiết và cấp bách Đề tài “kỹ thuật mã hóa khóa công khai, cài đặt thuật toán mã hóa

và giải mã bằng kỹ thuật mã hóa khóa công khai” của nhóm nghiên cứu sẽ tập trung vào

hai nội dung chính: (1) Tìm hiểu về kỹ thuật mã hoá công khai, (2) Vận dụng kỹ thuật mã hoá công khai trong hệ thống mã hoá và xác thực điện tử

ABSTRACT

We admit that risk at transaction, business on internet is real; the risk of changing, copy, or losing data on net is a big problem in electrical transation Verifying in eletricity and checking the perfectly data in electrical exchange is one of the solutions which ensure safe information;

This problem is necessary and immidiate Our topic will mention 2 mains contents "Public Key Cryptography , install algorithm encrypt and decrypt by Public Key Cryptography ":

(1) Researching in Public Key Cryptography, (2) Applying Public Key Cryptography into encrypt system and electrical verification

1 MỞ ĐẦU

Ngày nay, các ứng dụng Công nghệ thông tin ngày càng phổ biến rộng rãi đã ảnh hưởng rất lớn đến diện mạo của đời sống, kinh tế, xã hội Mọi công việc hàng ngày của chúng

ta đều có thể thực hiện được từ xa với sự hổ trợ của máy vi tính và mạng internet (từ việc học tập, đi mua sắm, gửi thư… đến việc đi chợ của một cô đầu bếp) Tất cả thông tin liên quan đến những công việc này đều do máy vi tính quản lý và truyền đi trên hệ thống mạng Đối với những thông tin bình thường thì không có ai chú ý đến, nhưng đối với những thông tin mang tính chất sống còn đối với một số cá nhân (hay tổ chức) thì vấn đề bảo mật thật sự rất quan trọng Nhiều tổ chức, cá nhân đã tìm kiếm và đưa ra nhiều giải pháp bảo mật; phương pháp mã hóa khóa công khai được xem là phương pháp có tính an toàn khá cao

Hình 1.1 – Mô hình trao đổi thông tin qua mạng theo cách thông thường

- Tạo ra thông tin cần gửi đi

- Gửi thông tin này cho các đối tác

Theo cách này thì chúng ta sẽ không thể quản lý được sự bí mật của thông tin và người thứ ba không mong muốn nào đó có thể đón được thông tin trên Vì vậy ta có thể xây dựng một mô hình trao đổi thông tin bảo mật như ở hình 1.2, các bước thực hiện như sau:

- Tạo ra thông tin cần gửi đi

- Mã hóa và gửi thông tin đã được mã hóa đi

- Đối tác giải mã thông tin nhận được

- Đối tác có được thông tin ban đầu của người gởi

Hình 1.2 – Mô hình trao đổi thông tin theo phương pháp mã hóa khóa công khai

Phương pháp mã hóa khóa công khai sử dụng thuật toán RSA - thuật toán có khả năng giải quyết triệt để yêu cầu của mô hình trao đổi thông tin bảo mật trên

2 PHƯƠNG PHÁP MÃ HOÁ KHOÁ CÔNG KHAI

2.1 Khái niệm

Phương pháp mã hoá công khai (Public Key Cryptography) đã giải quyết được vấn đề của phương pháp mã hoá khoá bí mật là sử dụng hai khoá public key và private key Phương pháp này còn được gọi là mã hoá bất đối xứng (Asymmetric Cryptography) vì trong hệ sử dụng khoá mã hoá Ek và khoá giải mã Dk khác nhau (Ek # Dk) Trong đó , Ek được sử dụng để

mã hoá nên có thể được công bố, nhưng khoá giải mã Dk phải được giữ bí mật Nó sử dụng hai khoá khác nhau để mã hoá và giải mã dữ liệu

Phương pháp này sử dụng thuật toán mã hoá RSA (tên ba nhà phát minh ra nó: Ron Rivest, Adi Shamir và Leonard Adleman) và thuật toán Diffie Hellman

2.2 Phát sinh khóa:

Có 2 kích cỡ khóa là: 1024 bit và 2048

bit

Khi người dùng đã chọn kích cỡ khóa

và kích hoạt chức năng phát sinh khóa,

chương trình sẽ phát sinh ra 1 cặp khóa

gồm: khóa công khai sẽ được lưu ra file

với phần mở rộng là fpub và khóa bí mật

sẽ được lưu ra file với phần mở rộng là

.fpri

3 MÃ HOÁ VÀ GIẢI MÃ THÔNG ĐIỆP BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÃ HOÁ KHOÁ CÔNG KHAI

Hình 2.1 – Demo phát sinh khóa

Bảo mật có vai trò quan trọng trong các giao dịch thông qua mạng máy tính có thể hiểu như việc ký kết vào một bức thư và đóng dấu lên phong bì Nếu chữ ký chứng minh sự tin cậy của bức thư, thì phong bì được đóng dấu chứng minh cho sự bảo mật của bức thư

Khi gửi văn bản điện

tử, nếu người gửi muốn chỉ có

người cần gửi đọc được văn

bản này thì văn bản phải được

mã hoá bằng khoá công khai

của người nhận Khi đó văn

bản được gửi đi là văn bản đã

được mà hoá, người nhận

muốn đọc được thì cần phải

giải mã văn bản bằng khoá bí

mật của mình Qui trình gửi

và nhận văn bản thể hiện ở

hình 3.1

Khóa công khai và khóa

bí mật có liên hệ toán học với nhau; về nguyên tắc, khóa này có thể được suy ra từ khóa kia và ngược lại; tuy nhiên việc tính toán để tìm ra khóa bí mật từ một khóa công khai đối với người bình thường được xem như không khả thi Mỗi khóa sẽ đảm nhận những chức năng trái ngược nhau Khóa bí mật được sử dụng để ký và giải mã một thông điệp hay tài liệu, còn khóa công khai dùng để kiểm tra xác thực chữ ký và mã hóa thông tin Khác với kỹ thuật mã hoá đối xứng, kỹ thuật mã hoá sử dụng cặp khóa không đối xứng có ưu điểm hơn Với kỹ thuật mã hoá này, việc mã hoá và giải mã không dùng chung một khoá, nên không cần phải chuyển khoá đi kèm theo văn bản; vì vậy không thể bị đánh cắp khóa trên đường đi Tuy vậy, nó có nhược điểm là việc giải mã sẽ mất nhiều thời gian hơn

4 KÝ CHỮ KÝ VÀ XÁC THỰC CHỮ KÝ ĐIỆN TỬ

4.1 Ký gửi chữ ký điện tử (Mã hóa):

Khi một người muốn gửi cho ai

đó một văn bản quan trọng, đòi hỏi văn

bản phải được ký xác nhận chính danh

người gửi văn bản; người gửi văn bản

sẽ làm thực hiện quy trình ký chữ ký

điện tử

Qui trình ký chữ ký điện tử sử

dụng khoá công khai mô phỏng như ở

hình 4.1, các bước thực hiện như sau:

Bước 1: Dùng giải thuật băm

để thay đổi thông điệp cần truyền đi

Kết quả ta được một bản tin tóm lược

(Message Digest) Dùng giải thuật

MD5 (Message Digest 5) ta được bản

mã có chiều dài 128-bit nếu dùng giải

thuật SHA (Secure Hash Algorithm) ta có chiều dài 160-bit

Bước 2: Sử dụng khóa bí mật (Private key) của người gửi để mã hóa Message Digest

Hình 3.1 – Mô hình mã hóa và giải mã bản tin điện tử

Hình 4.1 – Sơ đồ quá trình ký vào tài liệu điện tử dùng

Private Key

Hình 4.2 – Demo ký chữ

ký điện tử

Bước 3: Gộp chữ ký điện tử vào bản

tin điện tử ban đầu Việc này gọi là “ký xác

nhận” vào thông điệp Sau khi đã ký xác

nhận vào thông điệp, mọi sự thay đổi trên

thông điệp sẽ bị phát hiện trong giai đoạn

kiểm tra Ngoài ra, việc ký xác nhận này

đảm bảo người nhận tin tưởng thông điệp

này xuẩt phát từ người gửi

4.2 Xác thực chứ ký điện tử (giải mã)

Sau khi nhận được một văn bản có

đính kèm chữ ký của người gửi, người nhận

văn bản phải giải mã trở lại văn bản trên và

kiểm tra xem văn bản này đã bị thay đổi bởi

một người thứ ba chưa, và chữ ký đính kèm

trên văn bản có đúng của người gửi hay

không (kiểm tra “chính danh”)

Quy trình giải mã và kiểm tra thể

hiện ở hình 4.3, các bước

thực hiện như sau:

Bước 1: Bản tin

điện tử có đính kèm chữ

ký của người gửi, sau khi

nhận sẽ được tách riêng

phần chữ ký và phần văn

bản nguyên vẹn Sử dụng

khóa công khai (Public

key) của người gửi (khóa

này được thông báo đến

mọi người) để giải mã chữ

ký điện tử của thông điệp,

kết quả là bản tin tóm

lược

Bước 2: Dùng giải

thuật băm MD5 (hoặc SHA) để băm

văn bản đã tách phần chữ ký điện tử,

kết quả thu được là bản tin tóm lược

thứ 2

Bước 3: So sánh 2 bản tin tóm

lược thu được ở bước 1 và 2 Nếu

trùng nhau, ta kết luận thông điệp

này không bị thay đổi trong quá

trình truyền tin và xác nhận thông

điệp này là của người gửi

Hình 4.3 – Sơ đồ quá trình xác thực điện tử dùng Public Key

5 KẾT LUẬN

Việc sử dụng cặp khóa không đối xứng tuy có nhược điểm là quá trình giải mã nhiều thời gian, nhưng với hệ mã này, bài toán giữ bí mật không những giải quyết mà còn được ứng dụng rộng rãi, đảm bảo được bốn nội dung cơ bản là: tính bí mật, tính toàn vẹn, tính xác thực

và tính trách nhiệm

Từ các kết quả trên cho thấy rằng khi dùng thuật toán RSA để mã hóa các thông tin và chứng thực trong giao dịch điện tử, với mục đích bảo mật và đảm bảo tính xác thực thì:

- Đỡ tốn công sức đầu tư cho hạ tầng bảo mật

- Độ bảo mật của thông tin tỉ lệ thuận với độ dài của khóa

- Chiều dài của khóa 2048 bit tỏ ra là hiệu quả cho đến lúc bấy giờ

- Tận dụng được tốc độ của máy tính trong việc mã hóa, giả mã và xác thực

Do điều kiện thời gian hạn hẹp và khả năng còn hạn chế, nên ứng dụng còn nhiều điểm chưa phù hợp, chưa đáp ứng được yêu nhu cầu sử dụng Nhóm đề tài rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp để có thể phát triển thành ứng dụng hoàn thiện, phục vụ cho mục đích

mã hoá và chứng thực trong giao dịch điện tử

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] PGS.TS Hồ Thuần (2000), Giáo trình “Lý thuyết mật mã và an toàn dữ liệu”, Trường Đại

học Bách Khoa Hà Nội

[2] TG Nguyễn Ngọc Bình Phương – Thái Thanh Phong,Giáo trình điện tử “Các giải pháp

lập trình C#”,tr 549-582