Bài giảng mã hóa đối xứng hiện đại

-Ổ Khắc phục: dùng một bộ sinh số ngẫu nhiên để tạo khóa dài, gia lap ma hoa One-Time pad.. fos Ma dong Stream Cipher — Giai ma => thuc hién ngugc lại = Banma C được XOR với dãy số ngẫu

BAO MAT THONG TIN

- Ẩ? 2 NA HÓA ĐÓI XỨNG

HIỆN ĐẠI

Of yee

TinyA5S/1 A5/1

TinyRC4 RC4

ra ăăằă=

— Mã hóa cô điển

= ban tin ngôn ngữ,

= mot don v1 ma hoa 1a chi cai,

= phuong thirc thay thé hay phương thức hoán vị

— Thong tin ngay ngay nay

= HTML, hinh anh, video, am thanh

=> Biéu dién trén may vi tính dưới dạng một dãy các số nhị

phân

= Trong máy tính: chữ cái được biểu diễn bang ma ASCII

OH Nem TT E10 606i

Vi du ma hoa đôi xứng hiện đại

— Bản rõ là các chữ cái của một ngôn ngữ gôm có 8 chữ cái A,

B,C, D,E,EF,G, H trong đó môi chữ cái được biêu diên băng 3

— Đơn vị mã hóa không phải là một khôi 4 bít

— Đê giải mã, lây bản mã XOR một lần nữa với khóa thì có lại

bản rõ ban đâu

Of Nentonecbent steer

— Mã hóa bang phép XOR:

s Khóa được lặp lại:

« => điểm yếu giống như mã hóa Vigenere

-Ổ Khắc phục: dùng một bộ sinh số ngẫu nhiên để tạo khóa dài,

gia lap ma hoa One-Time pad

= Một khối được mã hóa băng phép XOR với khóa:

° => Không an toàn vì chỉ cần biết một cặp khối bản rõ - bản mã

(vd: 1111 và 1010) => dễ dàng tính được khóa

° Khắc phục: tìm các phép mã hóa phức tạp hơn phép XOR

fos Ma dong (Stream Cipher)

— Ma dong co cac dac tinh sau:

e Kich thuéc mét đơn vị mã hóa: gôm k bít Bản rõ được chia thành các don

vị mã hóa: P —> PạØ1P; Pn—1 (P; : k bít)

e_ Một bộ sinh dãy số ngẫu nhiên: dùng một khóa K ban đầu đề sinh ra các số

ngẫu nhiên có kích thước bằng kích thước đơn vị mã hóa:

StreamCipher(K) —> S = saS4S2 Sn_+ - (S¡: k bít)

e Moi so ngau nhién được XOR với đơn vị mã hóa của bản rõ để có được

bản mã

Co = Po €® Sọ, C¡ = Pìị Đ5ị Ồ ;C = CoC1C¿ Cn—1

fos Ma dong (Stream Cipher)

— Giai ma => thuc hién ngugc lại

= Banma C được XOR với dãy số ngẫu nhiên S để cho ra lại bản rõ ban đâu:

— Vi du nay khong phai la ma dong vi sO, s1, s2 lặp lại khóa K

— Về phương diện khóa, ví dụ này giỗng ma Vigenere ©

fos Ma dong (Stream Cipher)

— Với mã dòng, các sô s, được sinh ra phải đảm bảo một độ

ngau nhiên nào đó (chu ky tuần hoàn đài)

— Khóa có chiều dài ngăn: Vigenere => không bảo đảm an toàn

— Khóa có chiêu dài băng chiều dài bản tin: One-Time Pad => không thực tê

— Mã dòng cân băng giữa hai điêm này => khóa ngắn nhưng dãy

sô sinh ra bảo đảm một độ ngâu nhiên cân thiệt như khóa của One-time Pad, dùng răng không hoàn toàn thực sự ngâu ie

6s em ae

— A5/1 được dùng trong mạng điện thoại GSM, dé bao mat dit

liệu trong quá trình liên lạc giữa máy điện thoại và trạm thu

phát sóng võ tuyên

— Đơn vị mã hóa của A5/1 là một bít

— Bộ sinh số mỗi lần sẽ sinh ra hoặc bít 0 hoặc bít 1 để sử dụng

trong phép XOR

5 Se

— Mô hình thu nhỏ của A5/1 gọi là TinyA5/1

— Cơ chế thực hiện của bộ sinh số TinyA5/1 là như sau:

— Bộ sinh số gom 3 thanh ghi X, Y, Z

= Thanh ghi X gom 6 bit, ky hiéu 1a (Xp, Xj, ., X‹)

= Thanh ghi Y gôm 8 bit (Yo Yq: ., Y2)

= Thanh ghi Z lưu 9 bit (Zo, Z¿, , Zạ)

— Khóa K ban đầu có chiêu dài 23 bít và lần lượt được phân bố

vào các thanh ghi: K -> XYZ

= If x, =m then thuc hién quay X

= Iƒ ya=m then thực hiện quay Y

= If z,=m then thực hiện quay Z

— Và bít được sinh ra là: $S¡Z xs ® y7Œ Ze

— Bít s; được XOR với bít thứ ¡ trong bản rõ để có được bít thứ i

trong bản mã theo quy tặc của mã dòng

VỊ dụ: mã hóa bản rõ P=III (chữ h) với khóa K là 100101 01001110.100110000

Ban đâu giá trị của các thanh phi X, Y, Z lả:

X= 100101

Y = 01001110

Z = 100110000 Bước 0: x;= 0, y;=0, z;= Ì —> m = 0 — quay X, quay Y

X = 110010

Y = 10100111 —> So= 001890 = 1

Z = 100110000 Buoe 1: x;= 1, y3=0, z3= 1 > m=1- quay X, quay Z

6mm ae

— A5/1 hoạt động giỗng như TinyA5/1

— Kích thước thanh ghi X, Y, Z lân lượt là 19, 22 và 23 bít

— RC4 được dùng trong giao thức SSL để bảo mật dữ liệu trong quá trình truyền đữ liệu giữa Web Server và trình duyệt Web

— RC4 còn được sử dụng trong mã hóa WEP của mạng WIreless LAN

5 Sco

— Là mô hình thu nhỏ của RC4

— Đơn vị mã hóa của TinyRC4 la 3 bit

— TinyRC4 dung 2 mang S va T mỗi mảng gôm § số nguyên 3 bít (từ 0 đên 7)

— Khóa là một dãy gồm N sô nguyên 3 bít với N có thể lấy giá trị

từ I đên 8 Bộ sinh sô môi lân sinh ra 3 bít đê sử dụng trong phép XOR

— Quá trình sinh số của TinyRC4 gồm hai giai đoạn:

- - Khởi tạo § và T - Hoán vị S

— Cac phan tử của S tiếp tục được hoán vị

—_ Tại mỗi bước sinh sô, hai phân tử của dãy S được chọn đê tính

ra số k 3 bít là số được dùng để XOR với đơn vị mã hóa của

bản rõ

- Tiếp tục ví dụ trên, quá trình sinh số mã hóa bản rõ “bag” thuc hiện:

public static int[] cryptRC4(int S[], int T[], int K[], int N) {

// Giai đoạn khởi tạo

for (int i = 0; i < 8; i++) {

System.out.printLn("Giai doan sinh sé: ");

— Cơ chế hoạt động của RC4 cũng giông như TinyRC4 với các đặc tính sau:

= Don vi ma hoa của RC4 là một byte 8 bít

= Mang S va T gồm 256 so nguyên 8 bit

s Khóa K là một dãy gom N so nguyén 8 bit voi N có thé lay

gia tri ty 1 dén 256

= Bộ sinh số mỗi lần sinh ra một byte để sử dụng trong phép XOR

Bi naaaaa=n

— Hai giai doan cua RC4 la:

a) Giai doan khoi tao:

— Quá trình sinh số của RC4 cũng sinh ra dãy số ngẫu nhiên, khó