Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG LÊ THỊ HÀ SƠ ĐỒ ĐỊNH DANH MẬT VÀ CHỮ KÝ SỐ ỨNG DỤNG TRONG THƢƠNG MẠI ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ: KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên - 2012 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG LÊ THỊ HÀ SƠ ĐỒ ĐỊNH DANH MẬT VÀ CHỮ KÝ SỐ ỨNG DỤNG TRONG THƢƠNG MẠI ĐIỆN TỬ Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ: Khoa học máy tính NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. Bùi Thế Hồng Thái Nguyên - 2012 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn “ Sơ đồ định danh mật và chữ ký số ứng dụng trong thương mại điện tử ” là công trình nghiên cứu của riêng tôi dướ i sự hướ ng dẫ n củ a PGS.TS. Bùi Thế Hồng Toàn b phn mm do chí nh tôi xây dựng và kiể m thử . Tôi xin chị u trá ch nhiệ m về lờ i cam đoan củ a mì nh. Các số liệu và thông tin sử dụng trong luận văn này là trung thực. Tác giả Lê Thị Hà ii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU vi 1. Lý do chọn đ tài 1 2. Mục tiêu nghiên cứu 1 3. Phương pháp nghiên cứu 2 4. Tổng quan luận văn 2 CHƢƠNG 1 4 TỔNG QUAN VỀ MẬT MÃ VÀ CHỮ KÝ SỐ 4 1.1. Giớ i thiệ u v mật mã và hệ thống mã khóa 4 1.1.1 Giới thiệu v mật mã học và các yêu cu bảo mật thông tin 4 1.1.1.1. Giới thiệu v mật mã học 4 1.1.1.2. Các yêu cu bảo mật thông tin 6 1.1.2. Các hệ thống mã hóa đối xứng và công khai 8 1.1.2.1. Sơ đồ hệ thống mật mã. 8 1.1.2.2. Hệ thống mật mã đối xứng và công khai 10 1.2. Chữ ký số 11 1.2.1. Giới thiệu v chữ ký số 11 1.2.2. Quá trình ký và xác thực chữ ký 11 1.2.2.1. Quá trình ký 11 1.2.2.2. Quá trình xác thực chữ ký số 13 1.2.3. Mt số lược đồ chữ ký số 16 1.2.3.1. Định nghĩa sơ đồ chữ ký số: 16 1.3. Kết luận chƣơng 1 24 CHƢƠNG 2 25 BÀI TOÁN SƠ ĐỒ ĐỊNH DANH MẬT VÀ XÁC NHẬN THÔNG TIN 25 2.1. Tổng quan v bài toán xưng danh 25 2.2. Sơ đồ xưng danh Okamoto 26 iii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.3. Sơ đồ xưng danh Guillou-Quisquater 32 2.4. Các sơ đồ xung danh dựa trên tính đồng nhất 36 2.5. Sơ đồ xưng danh Schnorr 37 2.6. Chuẩn chữ ký số (Digital Signature Standard). 44 2.7. Hàm băm và chữ ký 45 2.7.1. Hàm băm (hash function). 45 2.7.2. Vai trò của hàm băm 47 2.7.3. Chữ ký 49 2.8. Kết luận chương 2 50 CHƢƠNG 3 52 CHƢƠNG TRÌNH SƠ ĐỒ ĐỊNH DANH SCHNORR VÀ SƠ ĐỒ CHỮ KÝ SCHNORR 52 3.1. Yêu cu hệ thống 52 3.1.1. Phn mm 52 3.1.2. Phn cứng 52 3.2. Màn hình chính của hệ thống 52 3.3. Chương trình sơ đồ định danh Schnorr 53 3.3.1. Thuật toán của chương trình 53 3.3.2. Giao diện chương trình của sơ đồ định danh Schnorr 54 3.3.2.1. Chức năng tạo mới 54 3.3.2.2. Chức năng tạo số 55 3.3.2.3. Chức năng trình ký 55 3.3.2.4. Chức năng gửi 57 3.3.2.5. Chức năng Verify 58 3.3.3. Thử nghiệm 60 3.4. Chương trình sơ đồ chữ ký Schnorr 61 3.4.1. Thuật toán của chương trình 61 iv Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.4.2. Giao diện chương trình của sơ đồ chữ ký Schnorr 62 3.4.2.1. Chức năng tạo mới 62 3.4.2.2. Chức năng trình ký 63 34.2.3. Chức năng gửi 63 3.4.2.4. Chức năng Sign 64 3.4.3. Thử nghiệm 65 3.5. Kết luận chương 3 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC 68 v Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT Các từ viết tắt Nghĩa tiếng anh Nghĩa tiếng việt hash function Hàm băm. DSS Digital Signature Standard Chuẩn chữ ký số RSA Rivest, Shamir và Adleman Tên ba tác giả của hệ mật mã RSA TA Trusted Authority Cơ quan ủy thác E Elgamal Sơ đồ chữ ký Elgamal vi Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Lược đồ ký 13 Hình 1.2 Lược đồ xác thực 15 Hình 2.1. Sơ đồ hàm băm 47 Hình 3.1. Giao diện tổng thể của hệ thống 52 Hình 3.2. Giao diện chương trình mô phỏng sơ đồ định danh Schnorr 54 Hình 3.3. Giao diện chương trình mô phỏng cơ quan ủy thác xác 56 Hình 3.4. Giao diện chương trình Andy thực hiện gửi thông tin cho Tommy 57 Hình 3.5. Giao diện chương trình thực hiện xác nhận thông tin của Andy 58 Hình 3.6.Giao diện chương trình sơ đồ chữ ký Schnorr 62 Hình 3.7. Giao diện chương trình thực hiện xác nhận thông tin của sơ đồ chữ ký Schnorr 64 1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Ngày nay, cùng với sự phát triển không ngừng của ngành công nghệ thông tin là sự bùng nổ số lượng ứng dụng quản lý thông tin, công việc của tổ chức, doanh nghiệp, cá nhân, an toàn cho vấn đ xác nhận các thông báo. Mặt khác, trong môi trường cạnh tranh, người ta ngày càng cn có nhiu thông tin với tốc đ nhanh để trợ giúp việc ra quyết định và ngày càng có nhiu câu hỏi mang tính chất cn phải có giải pháp an toàn cho vấn đ xác nhận các thông báo cùng với người gửi trên các mạng truyn tin công cng. Trong thực tế cuc sống, việc xưng danh theo thói quen thường không có tính an toàn chẳng hạn các số PIN, mật khẩu thường không có gì để đảm bảo là được giữ kín, người ngoài không biết. Trong giao thức thực hiện trên điện thoại, bất kỳ kẻ nghe trm nào cũng có thể dùng thông tin định danh cho mục đích riêng của mình. Những người này cũng có thể là người nhận thông tin. Các mưu đồ xấu trên thẻ tín dụng đu hoạt đng theo cách này. Như vậy với sự phát triển tin học trên mọi lĩnh vực như hiện nay, phn lớn các giao dịch được thực hiện trên các mạng tin học đòi hỏi phải có giải pháp v an toàn trong các khâu xưng danh và xác nhận danh tính cho các hoạt đng đó. Nhận thấy tính thiết thực của vấn đ này và được sự gợi ý của giảng viên hướng dẫn, em đã chọn đ tài “Sơ đồ định danh mật và sơ đồ chữ ký số ứng dụng trong thương mại điện tử” làm đ tài cho luận văn thạc sĩ của mình. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Tìm hiểu v lý thuyết mật mã học và hệ thống mật mã. - Nghiên cứu chữ chữ ký số và quá trình xác thực chữ ký số. -Chuẩn chữ ký số và hàm băm. 2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - Nghiên cứu các sơ đồ chữ ký số và các sơ đồ định danh mật. - Nghiên cứu phương pháp chuyển sơ đồ định danh mật sang sơ đồ chữ ký số. 3. Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu qua các tài liệu như: sách, các bài báo, thông tin trên các website và các tài liệu liên quan. - Phân tích, tổng hợp lý thuyết và giới thiệu các thuật toán của các sơ đồ định danh mật và cách chuyển sơ đồ định danh schnorr sang sơ đồ chữ ký schnorr. - Sử dụng ngôn ngữ lập trình C# để triển khai xây dựng mt chương trình ứng dụng v sơ đồ định danh schnorr và sơ đồ chữ ký schnorr ứng dụng trong thương mại điện tử. 4. Tổng quan luận văn Luận văn được trình bày theo hình thức từ trên xuống. Bắt đu của mỗi phn đu đưa ra những khái niệm cơ bản và quy định cho phn trình bày tiếp sau nhằm mục đích giúp dễ dàng trong khi đọc, dn dn đi sâu vào để thảo luận rõ hơn những vấn đ liên quan. Luận văn cấu trúc thành 3 chương: Chƣơng 1: Tổng quan v mật mã và chữ ký số Tìm hiểu lý thuyết mật mã, hệ thống mã khóa, chữ ký số, các sơ đồ chữ ký số. Chƣơng 2: Bài toán sơ đồ định danh mật và xác nhận thông tin Trình bày bài toán định danh và sơ đồ xưng danh xác nhận danh tính. Các sơ đồ xưng danh Schnorr, Okamoto đòi hỏi người được ủy quyn tín nhiệm (TA) dựa trên bài toán tính logarit rời rạc, sơ đồ xưng danh Guillou – Quisquater, sơ đồ định danh dựa trên tính đồng nhất. Chuẩn chữ ký số và hàm băm. [...]... sơ đồ chữ ký số là sơ đồ chữ ký số ElGamal và trọng tâm là sơ đồ chữ ký số RSA 1.2.3.2 Sơ đồ chữ ký số Elgaman Sơ đồ chữ ký Elgamal đề xuất năm 1985 Bản cải tiến của sơ đồ này đã được Viện Tiêu chuẩn và Công Nghệ Quốc Gia Mỹ (NIST) chấp nhận làm chữ kí số [1] Sơ đồ Elgamal (E) được thiết kế với mục đích dành riêng cho chữ kí số, khác sơ đồ RSA dùng cho cả hệ thống mã khoá công khai lẫn chữ kí số Sơ. .. trên các thuật toán xác minh chữ ký số Quá trình xác minh chữ ký số còn bao gồm cả các phương thức phục hồi dữ liệu Tất cả các thuật toán sử dụng trong việc tạo chữ ký số, xác minh chữ ký số, xác thực chữ ký số và tài liệu tạo thành một cơ chế sử dụng chữ ký số và tập hợp thành một lược đồ kí chữ ký số Một lược đồ chữ ký số gồm 2 thành phần: thuật toán khởi sinh chữ ký số và thuật toán xác minh kết... sử dụng khóa mã này sẽ giải mã được văn bản Như vậy, tính bí mật của giao dịch sẽ được đảm bảo từ người gửi, đến tận người nhận 1.2.3 Một số lƣợc đồ chữ ký số Để một chữ ký số có các tính chất cần thiết phải có một cơ chế hay một quy trình nhất định để tạo ra chữ ký số đó, được gọi là quy trình tạo ra chữ ký số Quy trình tạo chữ ký số dựa trên thuật toán sinh chữ ký số Việc xác minh chữ ký số trên... trình sơ đồ định danh schnorr và sơ đồ chữ ký schnorr Trình bày việc cài đặt thuật toán bằng ngôn ngữ lập trình C#, trên cơ sở xây dựng ứng dụng sơ đồ định danh schnorr và sơ đồ chữ ký schnorr Kết luận: Tóm tắt các nội dung chính, các kết quả đạt được và hướng nghiên cứu tiếp theo của luận văn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẬT MÃ VÀ... thống mã hóa đối xứng và công khai Ngoài ra còn trình bày về chữ ký số, quá trình ký, xác thực chữ ký và một số lược đồ chữ ký số Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 25 CHƢƠNG 2 BÀI TOÁN SƠ ĐỒ ĐỊNH DANH MẬT VÀ XÁC NHẬN THÔNG TIN Trong chương trước ta đã thấy các kỹ thuật mật mã có thể được ứng dụng để xây dựng nhiều giải pháp an toàn cho vấn đề xác nhận... http://www.lrc-tnu.edu.vn 11 1.2 Chữ ký số 1.2.1 Giới thiệu về chữ ký số Chữ ký số là một bộ phận dữ liệu không thể giả mạo, để xác nhận một người đã viết ra hoặc đồng ý với một tài liệu mà chữ ký đó được gắn vào Chữ ký số sử dụng công nghệ mã hoá trên nền tảng khoá công khai, để bảo đảm tính đúng đắn tính toàn vẹn về nội dung của một dữ liệu hoặc một thông điệp điện tử và những yêu cầu khác đối... Rivest, Shamir và Adleman tìm ra một hệ mật mã khóa công khai và một sơ đồ chữ ký điện tử hoàn toàn có thể ứng dụng trong thực tiễn, tính bảo mật và an toàn của chúng được bảo đảm bằng độ phức tạp của một bài toán số học nổi tiếng là bài toán phân tích số nguyên thành các thừa số nguyên tố Sau phát minh ra hệ mật mã đó (mà nay ta thường gọi là hệ RSA), việc nghiên cứu để phát minh ra các hệ mật mã khóa... bí mật của người gửi Hàm băm Bản tóm lược Mã hóa Chữ ký số (CKS) Gắn CKS vào bản tin điện tử Gửi đi Bản tin rõ đã ký Hình 1.1 Lược đồ ký 1.2.2.2 Quá trình xác thực chữ ký số Người nhận khi nhận được văn bản kèm chữ ký số, tiến trình kiểm tra sẽ được thực hiện như sau: B1: Lấy đoạn dữ liệu gốc, đưa qua hàm băm đã nói ở trên, thu được một đoạn bit là kết quả băm B2: Lấy đoạn bit được mã hóa (chữ ký số) ,... gọi một danh sách (1) thoả mãn các tính chất kể trên là một sơ đồ hệ thống mật mã , còn khi đã chọn cố định một khoá K, thì danh sách (P , C , eK , dK) là một hệ mật mã thuộc sơ đồ đó Trong định nghĩa này, phép lập mật mã (giải mã) được định nghĩa cho từng ký tự bản rõ (bản mã) Trong thực tế, bản rõ của một thông báo thường là một dãy ký tự bản rõ, tức là phần tử của tập P *, và bản mật mã cũng... xác định được một giá trị đúng duy nhất qua việc kiểm tra điều kiện γ ≡ αk (mod p) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 22 1.2.3.3 Sơ đồ chữ ký RSA Định nghĩa 1.2.3.3: Sơ đồ chữ ký RSA Sơ đồ chữ ký RSA là một bộ năm S= (P, A, K, S, V ) Trong đó: P =A = Zn với n = p.q là tích của hai số nguyên tố lớn p, q K là tập các cặp khóa K = (K', K'') với K' = a và K'' . v mật mã và chữ ký số Tìm hiểu lý thuyết mật mã, hệ thống mã khóa, chữ ký số, các sơ đồ chữ ký số. Chƣơng 2: Bài toán sơ đồ định danh mật và xác nhận thông tin Trình bày bài toán định danh. v chữ ký số 11 1.2.2. Quá trình ký và xác thực chữ ký 11 1.2.2.1. Quá trình ký 11 1.2.2.2. Quá trình xác thực chữ ký số 13 1.2.3. Mt số lược đồ chữ ký số 16 1.2.3.1. Định nghĩa sơ đồ chữ. schnorr. - Sử dụng ngôn ngữ lập trình C# để triển khai xây dựng mt chương trình ứng dụng v sơ đồ định danh schnorr và sơ đồ chữ ký schnorr ứng dụng trong thương mại điện tử. 4. Tổng quan