Tìm hiểu kỹ thuật mã hóa Des trong hệ thống bảo mật thông tin

TÌM HIỂU KỸ THUẬT MÃ HÓA DES TRONG HỆ THỐNG BẢO MẬT THÔNG TIN 6/12/2013 1 Trường Đại học Bách Khoa HN Viện Điện tử-Viễn thông Sinh viên thực hiện : MAI VĂN THƯỢC LỚP ĐT5 – K53 Giảng viên hướng dẫn : TH.S TẠ THỊ KIM HUỆ Đề tài: 6/12/2013 2 Mã hóa trong bảo mật thông tin Mật mã khối DES Đánh giá DES Xây dựng chương trình mô phỏng thuật toán DES NỘI DUNG 1 2 3 4 6/12/2013 3 1. MÃ HÓA TRONG BẢO MẬT THÔNG TIN Quá trình mã hóa và giải mã Bảo mật thông tin là tập hợp các kỹ thuật, cơ chế…để bảo vệ 3 đặc trưng cơ bản của thông tin. Mã hõa là một giải pháp hữu hiệu và thông dụng được sử dụng trong lĩnh vực bảo mật thông tin. Phân loại hệ thống mã hóa Có nhiều cách để phân loại hệ thống:  Dựa vào số lượng khóa sử dụng  Dựa vào thuật toán  Dựa vào cách xử lý đầu vào Trong nội dung tìm hiểu, ta đề cập đến hệ thống sử dụng kỹ thuật mã hóa DES, là một hệ thống khóa bí mật, mã khối và đối xứng. 6/12/2013 4 2. MẬT MÃ KHỐI DES – Data Encryption Standard 6/12/2013 5 DES là một thuật toán mã hóa khối khóa bí mật, sử dụng cấu trúc khối cơ bản Feistel. Được phát triển bởi hãng IBM. Tháng 8/1976, DES được chọn làm chuẩn chính thức. Chuẩn mã hóa dữ liệu DES 6/12/2013 6 Sơ đồ quá trình mã hóa Nếu C là bản mã thì ta có: C = IP-1(R16L16) IP: Initial Permutation IP-1: Inverse IP Mô tả hàm Feistel (hàm F) 6/12/2013 7 Vị trí của hàm F trong vòng lặp Hàm F bao gồm các thành phần quan trọng như sau: 1. Hàm mở rộng E 2. Các hộp S-box 3. Hộp P-box Chức năng của hàm Feistel 6/12/2013 8 Thuật toán sinh khóa con 6/12/2013 9 PC-1: Phép hoán vị 1. PC-2: Phép hoán vị 2. LS biểu diễn phép dịch bít vòng sang trái. Vòng lặp 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Số bít dịch 1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1 Quá trình giải mã DES 6/12/2013 10 Quá trình giải mã chính là thực hiện theo thứ tự đảo ngược của quá trình mã hóa. Các chế độ sử dụng mã khối DES 6/12/2013 11 3. ĐÁNH GIÁ VỀ DES 6/12/2013 12 Ưu điểm - Mã hóa nhanh, bảo mật cao. - Thuật toán công khai, dễ hiểu, dễ cài đặt. - Được tích hợp trong mạch cứng, tốc độ mã hóa cực nhanh. Yếu điểm - Tính bù. - Khóa yếu. - Có cấu trúc đại số. - Không gian khóa tương đối nhỏ. Các phương pháp thám mã DES Tấn công Brute – force (vét cạn khóa). Thám mã vi sai (Differential Cryptanalysis - DC). Thám mã tuyến tính (Linear Cryptanalysis - LC). Tấn công Davies (Davies’ attack) 6/12/2013 13 Khi nhắc đến thám mã DES: So sánh DES với các kỹ thuật mã hóa khác 6/12/2013 14  Các hệ mã cổ điển  Các hệ mã hiện đại, nâng cao 4. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG THUẬT TOÁN DES 6/12/2013 15 CHƯƠNG TRÌNH MÃ HÓA VÀ GIẢI MÃ FILE (.TXT) MÃ HÓA GIẢI MÃ CHỌN FILE TEXT MÃ HÓA CHỌN FILE TEXT GIẢI MÃ NHẬP KHÓA NHẬP KHÓA MÃ HÓA FILE GIẢI MÃ FILE Sơ đồ chức năng của chương trình Quá trình mã hóa File 6/12/2013 16 File văn bản Chuỗi nhị phân Độn thêm bít “0” Chia thành các khối Mã hóa từng Khối Khóa Các khối bản mã Chuỗi nhị phân File mã hóa Quá trình giải mã File 6/12/2013 17 File mã hóa Chuỗi nhị phân Chia thành các khối Giải mã từng Khối Khóa Các khối bản rõ Chuỗi nhị phân File văn bản Loại bỏ bit “0” đã thêm vào ở khối bản rõ cuối 6/12/2013 18 Hoán vị PC-1 Tách 2 khối (C0, D0) i:= 1 Ci := LS(Ci-1) Di := LS(Di-1) Hoán vị PC-2 Khóa 64 bit (Input K) i:= 16 Kết thúc Khóa Ki (48 bit) S Đ i:=i+1 Lưu đồ thuật toán sinh khóa 6/12/2013 19 Hoán vị IP Tách khối (L0, R0) I i:=1 Li := Ri-1 Ri := Li-1  F(Ri-1,Ki) i:=i+1 i:= 16 Đổi chỗ 2 khối Hoán vị IP-1 S Đ Khối 64 bit (Input M) Khối 64 bit (Output C) Lưu đồ thuật toán mã hóa một khối DES Chương trình mô phỏng & Kết quả 6/12/2013 20 Thiết kế kiến trúc :  Môi trường lập trình (Tool) : Visual Studio 2010.  Ngôn ngữ lập trình : C#  Giao diện ứng dụng : Windows Form. Giao diện chương trình demo Kết quả 6/12/2013 21 6/12/2013 22 CÁM ƠN THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ THEO DÕI!