Chữ ký số và ứng dụng trong quản lý văn bản điện tử
Chữ ký số và ứng dụng trong quản lý văn bản điện tử
Xem bên trong

Chữ ký số và ứng dụng trong quản lý văn bản điện tử

71 tr. + CD-ROM
Luận văn ThS. Hệ thống thông tin — Trường Đại học Công nghệ. Đại học Quốc gia Hà Nội, 2011
Tổng quan về an toàn thông tin và hệ mã hoá khoá công khai: Giới thiệu cơ sở toán học và một số hệ mã hoá khoá công khai phổ biến như Rabin, Elgmal, RSA – giới thiệu chi tiết về hệ mã hoá khoá công khai RSA về cách mã hoá, giải mã và độ an toàn của thuật toán. Giới thiệu về khái niệm chữ ký số, sơ đồ chữ ký số tổng quan, một số hàm băm phổ biến dùng trong thuật toán chữ ký số như MD5, SHA -1 và hai thuật toán chữ ký số được sử dụng rộng rãi hiện nay là RSA và DSA. Chứng thực khóa công khai, giới thiệu chi tiết chứng thực khóa công khai X.509. Xây dựng chương trình ứng dụng và tiến hành cài đặt thuật toán ký RSA
Electronic Resources

0.00

Tải về miễn phí bản đầy đủ PDF luận văn tại Link bản đầy đủ 1


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
………………o0o……………..

PHÙNG THỊ NGUYỆT

CHỮ KÝ SỐ VÀ ỨNG DỤNG TRONG QUẢN LÝ
VĂN BẢN ĐIỆN TỬ

HÀ NỘI – 2011

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
………………o0o……………..

PHÙNG THỊ NGUYỆT

CHỮ KÝ SỐ VÀ ỨNG DỤNG TRONG QUẢN LÝ
VĂN BẢN ĐIỆN TỬ

Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Hệ thống thông tin
Mã Số: 60.45.05

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS Đoàn Văn Ban

HÀ NỘI – 2011
1

MỤC LỤC
Danh mục các từ viết tắt …………………………………………………………………………. 3
Danh mục các hình vẽ …………………………………………………………………………….. 4
MỞ ĐẦU ………………………………………………………………………………………………. 5
Chương 1. An toàn thông tin, Hệ mã hoá khoá công khai ………………………….. 8
1.1.1 Tại sao phải bảo mật an toàn thông tin …………………………………………………….. 8
1.1.2 Các giải pháp bảo mật an toàn thông tin [2] ……………………………………………… 8
1.2 Hệ mã hoá………………………………………………………………………………………………… 9
1.2.1 Khái niệm mã hoá dữ liệu ……………………………………………………………………… 9
1.2.2 Phân loại hệ mã hoá ……………………………………………………………………………… 9
1.2.2.1 Hệ mã hoá khóa đối xứng ………………………………………………………………. 10
1.2.2.2 Hệ mã hoá khóa công khai ……………………………………………………………… 11
1.3 Cở sở toán học dùng trong hệ mật mã [1] …………………………………………………….. 13
1.3.1 Ước chung lớn nhất, bội chung nhỏ nhất ………………………………………………… 13
1.3.2 Số nguyên tố ……………………………………………………………………………………… 15
1.3.3 Quan hệ đồng dư ………………………………………………………………………………… 15
1.3.4 Cấu trúc nhóm …………………………………………………………………………………… 17
1.3.4.1 Phép nhân, phép luỹ thừa, phép chia ………………………………………………… 17
1.3.4.2. Phần tử sinh ………………………………………………………………………………… 18
1.4. Một số hệ mã hoá khoá công khai ……………………………………………………………… 19
1.4.1 Hệ mã hoá khoá công khai RABIN [1]…………………………………………………… 19
1.4.1.1. Sơ đồ …………………………………………………………………………………………. 19
1.4.1.2. Ví dụ minh họa ……………………………………………………………………………. 20
1.4.2. Hệ mã hóa khoá công khai ELGAML [2]………………………………………………. 23
1.4.2.1. Sơ đồ …………………………………………………………………………………………. 23
1.4.2.2 Ví dụ minh hoạ …………………………………………………………………………….. 24
1.4.3 Hệ mã hóa khoá công khai RSA …………………………………………………………… 24
1.4.3.1 sơ đồ…………………………………………………………………………………………… 24
1.4.3.2 Ví dụ minh hoạ …………………………………………………………………………….. 25
1.4.3.3 Độ an toàn …………………………………………………………………………………… 26
1.5 Kết luận chương …………………………………………………………………………………….. 26
Chương 2. Chữ ký số ……………………………………………………………………………. 28
2.1 Giới thiệu ……………………………………………………………………………………………….. 28
2.2 Khái niệm ………………………………………………………………………………………………. 28
2.2.1 Khái niệm ………………………………………………………………………………………… 28
2.2.2 Sơ đồ chữ ký số [2] ……………………………………………………………………………. 28
2.2.3 Các ưu điểm của chữ ký số ………………………………………………………………….. 29
2.2.4 Quá trình thực hiện chữ ký số khóa công khai ………………………………………… 30
2.3 Hàm băm [2, 6] ……………………………………………………………………………………….. 31
2.3.1 Khái niệm …………………………………………………………………………………………. 31
2.3.2 Các hàm băm thông dụng …………………………………………………………………….. 32
2.3.2.1 Thuật toán hàm băm MD5 ……………………………………………………………… 32
2.3.2.2 Hàm băm SHS/ SHA …………………………………………………………………….. 34
2.4 Thuật toán chữ ký số [1, 2, 7] ……………………………………………………………………. 35
2

2.4.1 Thuật toán chữ ký RSA ……………………………………………………………………….. 35
2.4.1.1 Sơ đồ …………………………………………………………………………………………. 35
2.4.1.2 Ví dụ minh hoạ ……………………………………………………………………………. 36
2.4.1.3 Độ an toàn của chữ ký RSA …………………………………………………………… 36
2.4.2 Thuật toán chữ ký DSA/ DSS ………………………………………………………………. 37
2.4.2.1 Sơ đồ …………………………………………………………………………………………. 37
2.4.2.2 Ví dụ …………………………………………………………………………………………. 38
2.4.2.3 Độ an toàn của chữ ký DSA …………………………………………………………. 38
2.5 Kết luận chương ……………………………………………………………………………………… 39
Chương 3. Chứng thực khóa công khai …………………………………………………. 41
3.1 Giới thiệu ……………………………………………………………………………………………….. 41
3.2 Chứng thực khoá công khai ………………………………………………………………………. 41
3.2.1 Khái niệm …………………………………………………………………………………………. 41
3.2.2 Các nhà cung cấp dịch vụ chữ ký số, chứng thực chữ ký số tại Việt Nam ……. 43
3.3. Chứng thực khóa công khai X.509 [3] ………………………………………………………. 44
3.3.1. Sự chứng thực của người dùng …………………………………………………………….. 45
3.3.1.1. Giới thiệu khuôn dạng chứng chỉ X.509 ………………………………………….. 45
3.3.1.2. Sự chứng thực người dùng …………………………………………………………….. 47
3.3.2 Huỷ bỏ sự chứng thực …………………………………………………………………………. 49
3.3.3. Các thủ tục chứng thực ………………………………………………………………………. 50
3.4 Kết luận chương ……………………………………………………………………………………… 51
Chương 4. Xây dựng chương trình ứng dụng …………………………………………. 53
4.1 Giới thiệu ……………………………………………………………………………………………….. 53
4.2 Các chức năng của chương trình ………………………………………………………………… 53
4.3. Cài đặt chương trình ……………………………………………………………………………….. 58
4.3.1. Môi trường xây dựng ứng dụng ……………………………………………………………. 58
4.3.2 Quản trị hệ thống Admin……………………………………………………………………… 59
4.3.3 Người sử dụng …………………………………………………………………………………… 62
4.4 Kết luận chương ……………………………………………………………………………………… 68
Kết quả và hướng phát triển …………………………………………………………………. 69
Danh mục các tài liệu tham khảo …………………………………………………………… 71

3

Danh mục các từ viết tắt
MD5 Message Digest 5
CA Certificate Authority
RSA Rivest, Shamir, Adleman
SHA Secure Hash Algorithm
DSS Digital Signature Standard
DSA Digital Signature Algorithm
PKI public-key infrastructures
PEM Privary Enhanced Mail
ITU International Telecommunication Union
online OCSP Online Certificate Status Protocol
certificate revocation list CRL
SHS Secure Hash Standard

4

Danh mục các hình vẽ
Hình 1.1 Quá trình thực hiện cơ chế mã hoá …………………………………………………. 10
Hình 1.2. Quá trình thực hiện mã hoá khoá công khai ……………………………………. 12
Hình 2.1. Sơ đồ mô tả quá trình ký và gửi các tệp văn bản ……………………………… 30
Hình 2.2. Sơ đồ mô tả quá trình nhận các tệp văn bản ……………………………………. 31
Hình 2.3. Minh họa hàm băm …………………………………………………………………….. 32
Hình 2.4: Đặc điểm của các thuật toán băm SHA ………………………………………….. 35
Hình 3.1. Khuôn dạng chứng chỉ X.509 phiên bản 3 ……………………………………… 46
Hình 3.2 Ví dụ minh hoạ sơ đồ thứ tự phân cấp ……………………………………………. 49
Hình 3.3. Các thủ tục chứng thực ……………………………………………………………….. 51
Hình 4.1: Giao diện chương trình ứng dụng …………………………………………………. 54
Hình 4.2: Thực đơn Hệ thống của chương trình ……………………………………………. 54
Hình 4.3: Thực đơn Tệp của chương trình ……………………………………………………. 55
Hình 4.4: Thực đơn Chỉnh sửa của chương trình …………………………………………… 55
Hình 4.5: Thực đơn Chức năng của chương trình ………………………………………….. 56
Hình 4.6 và hình 4.7: Admin thực hiện Đăng nhập hệ thống …………………………… 59
Hình 4.7 và hình 4.8: Admin thực hiện Đăng ký người dùng mới ……………………. 60
Hình 4.9, hình 4.10 và hình 4.11: Admin thực hiện Tạo khóa cho người dùng mới
……………………………………………………………………………………………………………… 61
Hình 4.12 và hình 4.13: Admin thực hiện Quản lý người dùng ……………………….. 62
Hình 4.14: Thực hiện mở tệp mới và soạn thảo văn bản …………………………………. 63
Hình 4.15: Người sử dụng thực hiện ký và lưu văn bản ………………………………….. 63
Hình 4.16 và hình 4.17: Thực hiện mở tệp Giấy triệu tập nhận được ………………… 64
Hình 4.18: Chọn File khoá công khai để xác thực …………………………………………. 65
Hình 4.19 và hình 4.20: Thực hiện tải khóa công khai theo Tên tài khoản (theo
User Name của người sử dụng) ………………………………………………………………….. 65
Hình 4.21: Chọn nơi lưu khoá công khai tải về …………………………………………….. 66
Hình 4.22: Xác thực văn bản theo khoá công khai tải về ………………………………… 66
Hình 4.23: Thông báo xác thực văn bản không bị giả mạo và Thông tin người ký 66
Hình 4.24: Thông báo văn bản đã bị giả mạo trên đường truyền ……………………… 67
Hình 4.25 và hình 4.26: Thông báo văn bản không bị thay đổi nội dung hoặc bị giả
mạo trên đường truyền và người ký không có trong cơ sở dữ liệu quản lý. ………… 67

5

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài
Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin và truyền thông, giao dịch điện tử
đã và đang phát triển mạnh mẽ trên thế giới thay thế dần các giao dịch truyền thống. Rất
nhiều nước có chủ trương vừa phát triển các hoạt động cung ứng dịch vụ điện tử, vừa
xây dựng hệ thống pháp luật đầy đủ, minh bạch để đảm bảo giá trị pháp lý của các thông
điệp điện tử và giao dịch điện tử. Tại Việt Nam, giao dịch điện tử đã được áp dụng tại
các lĩnh vực thuế, hải quan, thương mại điện tử,…
Giao dịch điện tử là một lĩnh vực tương đối mới tại Việt Nam, xuất hiện cùng với
sự phổ cập mạng Internet và máy tính từ cuối những năm 1990 đầu những năm 2000. Qua
quá trình hình thành và phát triển, lĩnh vực giao dịch điện tử tại Việt Nam đã được đặc
biệt quan tâm phát triển. Khung pháp lý cho lĩnh vực này đã từng bước được hoàn thiện,
Quốc hội đã thông qua Luật thương mại, Luật giao dịch điện tử, Luật công nghệ thông tin.
Thủ tướng chính phủ đã ban hành Quyết định số 1073/QĐ-TTg ngày 12/7/2010 Phê duyệt
kế hoạch tổng thể phát triển thương mại điện tử giai đoạn 2011 – 2015… Việc ban hành
các văn bản pháp lý này đã thể hiện rõ sự quyết tâm của Nhà nước trong việc thúc đẩy
nhanh, mạnh các giao dịch điện tử, tạo động lực cho sự phát triển của nền kinh tế.
Trong các hoạt động của giao dịch điện tử thì việc đảm bảo an toàn, an ninh
thông tin, dữ liệu cho người dùng là rất cần thiết và là ưu tiên hàng đầu. Theo kết quả
khảo sát thương mại điện tử Việt Nam 2010 của Bộ Công thương, trong 7 trở ngại khiến
thương mại điện tử chưa phát triển thì vấn đề an ninh, an toàn thông tin chiếm vị trí gần
cao nhất (chỉ sau trở ngại về môi trường xã hội và tập quán kinh doanh). Các phương
pháp mã hóa, chữ ký số, chứng chỉ số, cơ sở hạ tầng khóa công khai và các ứng dụng
của chữ ký số, chứng chỉ số trong các giao dịch điện tử là một trong những giải pháp
giải quyết vấn đề này. Từ thực tế này, tôi chọn đề tài: “Chữ ký số và ứng dụng trong quản
lý văn bản điện tử”. Đây sẽ là đề tài có ý nghĩa thực tế rất lớn bởi vì sau khi hành làng
pháp lý cho giao dịch điện tử được xây dựng, hạ tầng kỹ thuật và nhân lực hình thành
thì mục tiêu tiếp theo sẽ là triển khai giao dịch điện tử sâu rộng đến toàn bộ các hoạt
động của nền kinh tế mà song hành cùng đó là vấn đề bảo đảm an toàn, an ninh thông
tin trong các hoạt động. Trong hoàn cảnh Việt Nam hiện nay, việc phát triển các giao
dịch điện tử chậm trễ một phần là do vấn đề an toàn, an ninh thông tin trong giao dịch
chưa tạo được sự quan tâm đúng mức. Luận văn sẽ tập trung phân tích áp dụng các giải
6

pháp kỹ thuật như mã hóa, chữ ký số, chứng chỉ số nhằm đảm bảo an toàn, an ninh cho
các giao dịch điện tử, thúc đẩy giao dịch điện tử tại Việt Nam tiếp tục phát triển.
2. Mục tiêu nghiên cứu
 Nghiên cứu các giải pháp mã hoá để bảo mật thông tin và những phương pháp, kỹ
thuật tạo chữ kí số trên các tài liệu, văn bản điện tử để xác thực nguồn gốc tài liệu
hay văn bản của người gửi.
 Xây dựng một chương trình ứng dụng có khả năng bảo mật nội dung thông tin dưới
dạng văn bản điện tử, tạo chữ ký trên văn bản điện tử cần thiết và chứng thực chữ ký
số trên văn bản điện tử; góp phần phục vụ những người quản lý đơn vị trao đổi thông
tin mật với các đối tác, điều hành công việc từ xa.
Luận văn sẽ tập trung nghiên cứu và làm rõ hơn về ý tưởng, cơ sở toán học, thuật
toán và độ phức tạp của mã hoá nói chung và của mã hoá khoá công khai nói riêng.
3. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu các tài liệu về mã hoá, hệ mật mã của các tác giả trong và ngoài nước,
các bài báo, thông tin trên mạng, …
Nghiên cứu ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng Visual basic 6, Visual C
#
2008 để
viết một ứng dụng về chữ ký số.
4. Tổng quan luận văn
Luận văn được trình bày trong 4 chương, phần kết quả và hướng phát triển.
Chương 1 An toàn thông tin, Hệ mã hoá khoá công khai
Chương này giới thiệu tổng quan về an toàn thông tin và hệ mã hoá khoá công
khai. Giới thiệu cơ sở toán học và một số hệ mã hoá khoá công khai phổ biến như Rabin,
Elgmal, RSA. Trong đó giới thiệu chi tiết về hệ mã hoá khoá công khai RSA về cách mã
hoá, giải mã và độ an toàn của thuật toán.
Chương 2 Chữ ký số
Chương này giới thiệu về khái niệm chữ ký số và sơ đồ chữ ký số tổng quan. Sau
đó giới thiệu một số hàm băm phổ biến dùng trong thuật toán chữ ký số như MD5, SHA –
1. Tiếp đó giới thiệu chi tiết về hai thuật toán chữ ký số được sử dụng rộng rãi hiện nay là
RSA và DSA.
Chương 3. Chứng thực
Chương này giới thiệu chứng thực số – chứng chỉ điện tử và giới thiệu chi tiết về
chứng thực số X.509.
Chương 4. Xây dựng chương trình ứng dụng
7

Từ cơ sở lý thuyết đã trình bày ở trên, chương này của luận văn tiến hành cài đặt
thuật toán ký RSA. Chữ ký được hình thành trên cơ sở kết hợp thuật toán băm MD5 với
thuật toán ký RSA.
5. Các kí hiệu dùng trong luận văn
P Là tập hữu hạn các văn bản có thể.
A Là tập hữu hạn các chữ ký có thể.
K Là tập hữu hạn các khoá có thể.
S Là tập các thuật toán ký.
V Là tập các thuật toán kiểm thử.
C Là tập hữu hạn các bản mã có thể;
E Là tập hợp các hàm mã hóa có thể;
D Là tập các hàm giải mã có thể;
ek Thuật toán mã hoá
dk Thuật toán giải mã
gcd Ước chung lớn nhất
lcm Bội chung nhỏ nhất
Sig k Thuật toán ký
Ver k Thuật toán kiểm tra chữ ký

8

Chương 1. An toàn thông tin, Hệ mã hoá khoá công khai

1.1 An toàn thông tin
1.1.1 Tại sao phải bảo mật an toàn thông tin
Ngày nay với sự phát triển bùng nổ của công nghệ thông tin, hầu hết các thông tin
của doanh nghiệp như chiến lược kinh doanh, các thông tin về khách hàng, nhà cung cấp,
tài chính, mức lương nhân viên,… đều được lưu trữ trên hệ thống máy tính. Cùng với sự
phát triển của doanh nghiệp là những đòi hỏi ngày càng cao của môi trường kinh doanh
yêu cầu doanh nghiệp cần phải chia sẻ thông tin của mình cho nhiều đối tượng khác nhau
qua Internet hay Intranet. Việc mất mát, rò rỉ thông tin có thể ảnh hưởng nghiêm trọng
đến tài chính, danh tiếng của công ty và quan hệ với khách hàng.
Các phương thức tấn công thông qua mạng ngày càng tinh vi, phức tạp có thể dẫn
đến mất mát thông tin, thậm chí có thể làm sụp đổ hoàn toàn hệ thống thông tin của doanh
nghiệp. Tóm lại, có bốn yêu cầu cơ bản về bảo mật truyền thông:
 Đảm bảo tin cậy: Các nội dung thông tin không bị theo dõi hoặc sao chép bởi
những thực thể không được uỷ thác.
 Đảm bảo toàn vẹn: Các nội dung thông tin không bị thay đổi bởi những thực thể
không được uỷ thác.
 Sự chứng minh xác thực: Không ai có thể tự trá hình như là một bên hợp pháp
trong quá trình trao đổi tin.
 Không thể thoái thác trách nhiệm: Người gửi tin không thể thoái thác về những sự
việc và những nội dung thông tin mà thực tế họ đã gửi đi.
1.1.2 Các giải pháp bảo mật an toàn thông tin [2]
Trước những nguy cơ hiểm hoạ về an toàn thông tin, phần này đề xuất các giải
pháp bảm mật về an toàn thông tin:
a) Phương pháp che giấu, bảo đảm toàn vẹn và xác thực thông tin.
 ”Che” dữ liệu (Mã hóa): Thay đổi hình dạng dữ liệu gốc, người khác khó nhận ra.
 “Giấu” dữ liệu: Cất giấu dữ liệu này trong môi trường dữ liệu khác.
 Bảo đảm toàn vẹn và xác thực thông tin .
9

Kỹ thuật: Mã hóa , Hàm băm, Giấu tin, Ký số, Thủy ký , Giao thức bảo toàn thông tin ,
Giao thức xác thực thông tin, …
b) Phương pháp kiểm soát lối vào ra của thông tin.
 Kiểm soát, ngăn chặn các thông tin vào ra Hệ thống máy tính .
 Kiểm soát, cấp quyền sử dụng các thông tin trong Hệ thống máy tính.
 Kiểm soát, tìm diệt “sâu bọ” (Virus, “Trojan horse”,..) vào ra Hệ thống máy tính.
Kỹ thuật : Mật khẩu (PassWord), Tường lửa (FireWall), Mạng riêng ảo (Virtual Private
Network), Nhận dạng, Xác thực thực thể, Cấp quyền hạn.
c) Phát hiện và xử lý các lỗ hổng trong An toàn thông tin.
 Các “lỗ hổng” trong các Thuật toán hay giao thức mật mã, giấu tin.
 Các “lỗ hổng” trong các Giao thức mạng.
 Các “lỗ hổng” trong các Hệ điều hành mạng.
 Các “lỗ hổng” trong các ứng dụng.
d) Phối hợp các phương pháp.
Xây dựng “hành lang”, “đường đi” An toàn cho thông tin gồm 3 phần:
 Hạ tầng mật mã khóa công khai (Public Key InfraStructure – PKI).
 Kiểm soát lối vào – ra: Mật khẩu, Tường lửa, Mạng riêng ảo, Cấp quyền hạn.
 Kiểm soát và Xử lý các lỗ hổng.
1.2 Hệ mã hoá
1.2.1 Khái niệm mã hoá dữ liệu
Mã hoá dữ liệu là mã hóa với mục đích làm cho dữ liệu không thể đọc được bởi bất
cứ ai, ngoại trừ những ai được phép đọc. Mã hóa sử dụng thuật toán và khóa để biến đổi
dữ liệu từ hình thức đơn giản rõ ràng (plain hay cleartext) sang hình thức mật mã vô nghĩa
(code hay ciphertext). Chỉ có những ai có thông tin giải mã thì mới giải mã và đọc được
dữ liệu.
1.2.2 Phân loại hệ mã hoá
Có nhiều cách phân loại hệ mã hoá, sau đây xin giới thiệu một cách đó là: Phân
loại mã hoá theo đặc trưng của khoá. Theo cách phân loại nay thì hệ mã hoá được chia
thành hai loại đó là:
 Hệ mã hóa khóa đối xứng (có khoá riêng và khoá chung trùng nhau).
 Hệ mã hóa khóa phi đối xứng (Khóa công khai có khoá riêng và khoá chung khác
nhau).
10

1.2.2.1 Hệ mã hoá khóa đối xứng
Hệ mã hoá khóa đối xứng là Hệ mã hóa mà biết được khóa mã hoá thì có thể “dễ”
tính được khóa giải mã và ngược lại.
Trong hệ thống mã hoá đối xứng, trước khi truyền dữ liệu, 2 bên gửi và nhận phải
thoả thuận về khoá dùng chung cho quá trình mã hoá và giải mã. Sau đó, bên gửi sẽ mã
hoá bản rõ (Plaintext) bằng cách sử dụng khoá bí mật này và gửi thông điệp đã mã hoá
cho bên nhận. Bên nhận sau khi nhận được thông điệp đã mã hoá sẽ sử dụng chính khoá
bí mật mà hai bên thoả thuận để giải mã và lấy lại bản rõ (Plaintext).

Hình 1.1 Quá trình thực hiện cơ chế mã hoá
Hình 1.1 là quá trình tiến hành trao đổi thông tin giữa bên gửi và bên nhận thông
qua việc sử dụng phương pháp mã hoá khoá đối xứng. Trong quá trình này, thì thành
phần quan trọng nhất cần phải được giữ bí mật chính là khoá. Việc trao đổi, thoả thuận về
thuật toán được sử dụng trong việc mã hoá có thể tiến hành một cách công khai, nhưng
bước thoả thuận về khoá trong việc mã hoá và giải mã phải tiến hành bí mật. Chúng ta có
thể thấy rằng thuật toán mã hoá khoá đối xứng sẽ rất có lợi khi được áp dụng trong các cơ
quan hay tổ chức đơn lẻ. Nhưng nếu cần phải trao đổi thông tin với một bên thứ ba thì
việc đảm bảo tính bí mật của khoá phải được đặt lên hàng đầu.
Mã hoá đối xứng có thể được phân thành hai loại:
 Loại thứ nhất tác động trên bản rõ theo từng nhóm bits. Từng nhóm bits này được
gọi với một cái tên khác là khối (Block) và thuật toán được áp dụng gọi là mã hoá
khối( Block Cipher). Theo đó, từng khối dữ liệu trong văn bản ban đầu được thay
thế bằng một khối dữ liệu khác có cùng độ dài. Đối với các thuật toán ngày nay thì
kích thước chung của một khối là 64 bits.
 Loại thứ hai tác động lên bản rõ theo từng bit một. Các thuật toán áp dụng được
gọi là mã hoá dòng (Stream Cipher). Theo đó, dữ liệu của văn bản được mã hoá từng
bit một. Các thuật toán mã hoá dòng này có tốc độ nhanh hơn các thuật toán mã hoá
11

khối và nó thường được áp dụng khi lượng dữ liệu cần mã hoá chưa biết trước
Một số thuật toán nổi tiếng trong mã hoá đối xứng là: DES, Triple DES
(3DES), RC4, AES…
 DES: viết tắt của Data Encryption Standard. Với DES, bản rõ (Plaintext) được
mã hoá theo từng khối 64 bits và sử dụng một khoá là 64 bits, nhưng thực tế thì
chỉ có 56 bits là thực sự được dùng để tạo khoá, 8 bits còn lại dùng để kiểm tra
tính chẵn, lẻ. DES là một thuật toán được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới.
Hiện tại DES không còn được đánh giá cao do kích thước của khoá quá nhỏ 56
bits, và dễ dàng bị phá vỡ.
 Triple DES (3DES): 3DES cải thiện độ mạnh của DES bằng việc sử dụng một
quá trình mã hoá và giải mã sử dụng 3 khoá. Khối 64-bits của bản rõ đầu tiên sẽ
được mã hoá sử dụng khoá thứ nhất. Sau đó, dữ liệu bị mã hóa được giải mã
bằng việc sử dụng một khoá thứ hai. Cuối cùng, sử dụng khoá thứ ba và kết quả
của quá trình mã hoá trên để mã hoá. C = EK3(DK2(EK1(P))).
P = DK1(EK2(DK3(C)))
 AES: Viết tắt của Advanced Encryption Standard, được sử dụng để thay thế cho
DES. Nó hỗ trợ độ dài của khoá từ 128 bits cho đến 256 bits.
Do đó hệ mã hoá khoá đối xứng có ưu điểm và nhược điểm sau:
a. Ưu điểm
Giải mã và mã hoá “nhanh” hơn hệ mã hoá khoá công khai
b. Nhược điểm
 Hệ mã hoá khoá đối xứng “không an toàn” so với hệ mã hoá khoá công khai bởi lý
do sau:
Người mã hoá và người giải mã phải có “chung” một khoá. Khóa phải được giữ bí
mật tuyệt đối, vì biết khoá này “dễ” xác định được khoá kia và ngược lại.
 Vấn đề thỏa thuận khoá và quản lý khóa chung là khó khăn và phức tạp. Người gửi
và người nhận phải luôn thống nhất với nhau về khoá. Việc thay đổi khoá là rất
khó và dễ bị lộ. Khóa chung phải được gửi cho nhau trên kênh an toàn.
Ngoài ra với hệ mã hoá khoá đối xứng không thể thực hiện chữ ký điện tử (sẽ được
trình bày trong chương 2) do chỉ có một khoá chung duy nhất. Vì vậy không thể dùng
trong giao dịch điện tử.
1.2.2.2 Hệ mã hoá khóa công khai
Hệ mã hoá khoá công khai là hệ mã hoá có khoá lập mã và khoá giải mã khác
nhau, biết được khoá này “khó” tính được khoá kia.
12

Hệ mã hoá này được gọi là hệ mã hoá khoá công khai vì khoá lập mã được công
khai (gọi là khoá công khai – Public key), Khoá giải mã giữ bí mật (gọi là khoá riêng –
Private key). Điều quan trọng đối với hệ thống là không thể tìm ra khóa bí mật nếu chỉ
biết khóa công khai.

Hình 1.2. Quá trình thực hiện mã hoá khoá công khai
Quá trình truyền và sử dụng mã hoá khoá công khai được thực hiện như sau:
 Bên gửi yêu cầu cung cấp hoặc tự tìm khoá công khai của bên nhận trên một server
chịu trách nhiệm quản lý khoá.
 Sau đó hai bên thống nhất thuật toán dùng để mã hoá dữ liệu, bên gửi sử dụng
khoá công khai của bên nhận cùng với thuật toán đã thống nhất để mã hoá thông
tin được gửi đi
 Khi nhận được thông tin đã mã hoá, bên nhận sử dụng khoá bí mật của mình để
giải mã và lấy ra thông tin ban đầu.
Vậy là với sự ra đời của Mã hoá công khai thì khoá được quản lý một cách linh hoạt
và hiệu quả hơn. Người sử dụng chỉ cần bảo vệ khoá bí mật.
Một số hệ mã hóa khóa công khai phổ biến như RSA, Rabin, Egmal, …
Do đó hệ mã hoá khoá công khai có ưu điểm và nhược điểm sau:
a. Ưu điểm
 Đơn giản trong việc lưu chuyển khóa: Chỉ cần đăng ký một khóa công khai và mọi
người sẽ lấy khóa này về để trao đổi thông tin với người đăng ký. Vì vậy không
cần kênh bí mật để truyền khóa.
13

 Mỗi người chỉ cần một cặp khóa công khai – khóa bí mật là có thể trao đổi thông
tin với tất cả mọi người.
 Là tiền đề cho sự ra đời của chữ ký điện tử và các phương pháp chứng thực điện tử
b. Nhược điểm
Mã hóa và giải mã chậm hơn hệ mã hóa khóa đối xứng.
1.3 Cở sở toán học dùng trong hệ mật mã [1]
1.3.1 Ước chung lớn nhất, bội chung nhỏ nhất
Số nguyên d được gọi là ước chung của các số nguyên a1, a2, …, an , nếu nó là
ước của tất cả các số đó.
Một ước chung d >0 của các số nguyên a1, a2, …, an, trong đó mọi ước chung của
a1, a2, …, an đều là ước của d, thì d được gọi là ước chung lớn nhất (UCLN) của a1, a2,
…, an . Ký hiệu d = gcd (a1, a2, …, an) hay d = UCLN(a1, a2, …, an). Nếu gcd (a1, a2, …,
an) = 1, thì các số a1, a2, …, an được gọi là nguyên tố cùng nhau.
Số nguyên m được gọi là bội chung của các số nguyên a1, a2, …, an , nếu nó là bội
của tất cả các số đó.
Một bội chung m >0 của các số nguyên a1, a2, …, an, trong đó mọi bội chung của
a1, a2, …, an đều là bội của m, thì m được goi là bội chung nhỏ nhất (BCNN) của a1, a2,
…, an. Ký hiệu m = lcm (a1, a2, …, an) hay m = BCNN (a1, a2, …, an).
Ví dụ: Cho a =20, b =25, gcd (20, 25) = 5, lcm (20, 25) = 100.
Hai số 20 và 13 là nguyên tố cùng nhau, vì gcd (20, 13) = 1
Thuật toán Euclide tìm ước chung lớn nhất
INPUT: Hai số nguyên không âm a và b , với a = b .
OUTPUT: Ước số chung lớn nhất của a và b.
1. Trong khi còn b > 0, thực hiện:
1.1. đặt r ← a mod b, a ←b , b ← r.
2. Cho ra kết quả (a).
Ví dụ: Tìm gcd (528, 234) bằng thuật toán Euclide
Ta có bảng mô phỏng kết quả sau:

Tác giả

Phùng Thị Nguyệt

Nhà xuất bản

ĐHCN

Năm xuất bản

2011

Người hướng dẫn

Đoàn Văn Ban

Định danh

00050000800

Kiểu

text

Định dạng

text/pdf

Chủ đề

Chữ ký số,An toàn dữ liệu,Công nghệ thông tin,Văn bản điện tử

Nhà xuất bản

Khoa công nghệ thông tin,

Trường đại học Công nghệ

Các đánh giá

Hiện chưa có đánh giá cho sản phẩm.

Hãy là người đầu tiên đánh giá “Chữ ký số và ứng dụng trong quản lý văn bản điện tử”

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *