Chủ đề 2: Hệ thống Mã hóa đối xứng Mở đầu Hệ thống mã hóa đối xứng (symmetric cryptosystem) Hệ thống mã hóa quy ước (conventional cryptosystem) Hệ thống mã hóa quy trình mã hóa giải mã sử dụng chung khố - khóa bí mật (secret key) Việc bảo mật thông tin phụ thuộc vào việc bảo mật khóa Hệ thống mã hóa đối xứng Các phương pháp truyền thống Các phương pháp truyền thống sử dụng: Phép thay (substitution): thay từ/ký tự từ/ký tự khác Phép thay đổi vị trí (transposition): ký tự thay đổi vị trí Việc thay thế/thay đổi vị trí thực hiện: Đơn ký tự (mono-alphabetic) Đa ký tự (poly-alphabetic) Phương pháp mã hóa dịch chuyển Shift Cipher: Một phương pháp lâu đời sử dụng để mã hóa Thơng điệp mã hóa cách dịch chuyển xoay vịng ký tự k vị trí bảng chữ Trường hợp với k=3 gọi phương pháp mã hóa Caesar Phương pháp mã hóa dịch chuyển Phương pháp đơn giản, Thao tác xử lý mã hóa giải mã thực nhanh chóng Khơng gian khóa K = {0, 1, 2, …, n-1} = Zn Dễ bị phá vỡ cách thử khả khóa k Phương pháp mã hóa dịch chuyển Ví dụ: Mã hóa thơng điệp biểu diễn chữ từ A đến Z (26 chữ cái), ta sử dụng Z26 Thơng điệp mã hóa khơng an tồn dễ dàng bị giải mã cách thử 26 giá trị khóa k Tính trung bình, thơng điệp mã hóa bị giải mã sau khoảng 26/2 = 13 lần thử khóa Cho mã JBCRCLQRWCRVNBJENBWRWN Lần lượt thử khóa k = 0, 1, 2, … 25 jbcrclqrwcrvnbjenbwrwn iabqbkpqvbqumaidmavqvm hzapajopuaptlzhclzupul gyzozinotzoskygbkytotk fxynyhmnsynrjxfajxsnsj ewxmxglmrxmqiweziwrmri dvwlwfklqwlphvdyhvqlqh cuvkvejkpvkogucxgupkpg btujudijoujnftbwftojof astitchintimesavesnine Cho mã JBCRCLQRWCRVNBJENBWRWN Lần lượt thử khóa k = 0, 1, 2, … 25 jbcrclqrwcrvnbjenbwrwn iabqbkpqvbqumaidmavqvm hzapajopuaptlzhclzupul gyzozinotzoskygbkytotk fxynyhmnsynrjxfajxsnsj ewxmxglmrxmqiweziwrmri dvwlwfklqwlphvdyhvqlqh cuvkvejkpvkogucxgupkpg btujudijoujnftbwftojof astitchintimesavesnine Í k=9 Phương pháp mã hóa thay Substitution Cipher: Phương pháp mã hóa tiếng Được sử dụng phổ biến hàng trăm năm Thực việc mã hóa thơng điệp cách hốn vị phần tử bảng chữ hay tổng quát hoán vị phần tử tập nguồn P Phương pháp mã hóa thay Phương pháp mã hóa thay Đơn giản, thao tác mã hóa giải mã thực nhanh chóng Khơng gian khóa K gồm n! phần tử Khắc phục hạn chế phương pháp Shift Cipher: việc công cách vét cạn giá trị khóa k∈K khơng khả thi Thật an tồn??? Phương pháp mã hóa thay AO AO VCO VCO JO JO IBU IBU RIBU RIBU AO RIBU AO VCO VCO JO JO IBU IBUTấn RIBU công dựa tần số xuất ký tự ngôn ngữ ?A ?A H?A H?A ?A ?A ?NG ?NG ??NG ??NG MA MA HOA HOA VA VA UNG UNG DUNG DUNG Phương pháp mã hóa thay LL FDPH FDPH LL VDZ VDZ LL FRQTXHUHG FRQTXHUHG LL FDPH FDPH LL VDZ VDZ LL FRQTXHUHG FRQTXHUHG ii ?a?e ?a?e ii ?a? ?a? ii ?????e?e? ?????e?e? ii came came ii saw saw ii conquered conquered Phương pháp mã hóa thay Phân tích tần số Ký tự: E > T > R > N > I > O > A > S Nhóm ký tự (digraph): TH > HE > IN > ER > RE > ON > AN > EN Nhóm ký tự (Trigraph): THE > AND > TIO > ATI > FOR > THA > TER > RES Một số phương pháp khác Phương pháp Affine Phương pháp Vigenere Phương pháp Hill Phương pháp mã hoá hoán vị Phương pháp mã hoá phép nhân Phương pháp DES (Data Encryption Standard) Phương pháp chuẩn mã hoá nâng cao AES Tham khảo tài liệu MaHoa&UngDung_Ch02.pdf Chiến lược mã hoá Mã hoá đối xứng thực theo chiến lược: Block Ciphers – Mã hoá block liệu ( thông thường block 64 bits 128 bits ) Stream Ciphers – Mã hoá bit byte liệu Các thuật toán Mã hoá đối xứng phổ biến Algorithm Type Key Size Features DES Block Cipher 56 bits Most Common, Not strong enough TripleDES Block Cipher 168 bits (112 effective) Modification of DES, Adequate Security Variable Excellent Security Blowfish Block Cipher (Up to 448 bits) AES Block Cipher Variable (128, 192, or 256 bits) RC4 Stream Cipher Variable (40 or 128 bits) Replacement for DES, Excellent Security Fast Stream Cipher, Used in most SSL implementations ...Mở đầu Hệ thống mã hóa đối xứng (symmetric cryptosystem) Hệ thống mã hóa quy ước (conventional cryptosystem) Hệ thống mã hóa quy trình mã hóa giải mã sử dụng chung khố - khóa bí mật (secret... cái), ta sử dụng Z26 Thơng điệp mã hóa khơng an tồn dễ dàng bị giải mã cách thử 26 giá trị khóa k Tính trung bình, thơng điệp mã hóa bị giải mã sau khoảng 26 /2 = 13 lần thử khóa Cho mã JBCRCLQRWCRVNBJENBWRWN... mã hóa giải mã thực nhanh chóng Khơng gian khóa K = {0, 1, 2, …, n-1} = Zn Dễ bị phá vỡ cách thử khả khóa k Phương pháp mã hóa dịch chuyển Ví dụ: Mã hóa thơng điệp biểu diễn chữ từ A đến Z (26