Luận Văn Tìm hiểu chuẩn mật mã dữ liệu (DES) và ứng dụng vào thi tuyển đại học

Đồ án tốt nghiệp năm 2013
Đề tài: Tìm hiểu chuẩn mật mã dữ liệu (DES) và ứng dụng vào thi tuyển đại học




NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI
1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp
a. Nội dung
1. Tìm hiểu mật mã DES.
2. Nghiên cứu bài toán chia sẻ bí mật của Lagrange.
3. Ứng dụng lược đồ chia sẻ bí mật của Lagrange để phân phối khóa.
4. Demo chương trình
b. Các yêu cầu cần giải quyết
1. Đọc tài liệu và hiểu được vấn đề đặt ra, nắm được các phương pháp mã
dịch DES một cách thành thạo (cả tiếng việt và tiếng anh).
2. Hiểu được lược đồ chia sẻ bí mật Lagrange.
3. Đọc hiểu được một số tài liệu chuyên môn bằng tiếng Anh
4. Nắm vững một ngôn ngữ lập trình cơ bản (Vb, C#, C++) và giải được bài
toán có tính ứng dụng vào thực tiễn.




MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU . 12
CHƯƠNG 1: MẬT MÃ CỔ ĐIỂN 14
1.1 KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA VỀ MẬT MÃ . 14
1.1.1 Khái niệm 14
1.1.2 Định nghĩa . 14
1.2 MỘT SỐ MÃ HÓA ĐƠN GIẢN . 15
CHƯƠNG 2: CHUẨN MÃ DỮ LIỆU (DES) . 16
2.1 Mô tả DES ( Data Encryption Standard) . 16
2.2 Các bước thực hiện: . 17
2.2.1 Cách tính biến x
0
: 17
2.2.2 Cách tính L
iRi
: 18
2.2.2.1 Các biến trong hàm f: 18
2.2.2.2 Cách tính hàm f: . 20
2.2.3 Xác định bản mã y: 25
2.3 Giải mã DES 33
2.3.1 Thuật toán . 33
2.3.2 Chứng minh thuật toán 33
2.4 Các vấn đề xung quanh DES . 35
2.4.1 Những ý kiến phản hồi 35
2.4.2 DES trong thực tế 36
2.4.3 Một vài kết luận về mã DES . 37
CHƯƠNG 3. CÁC SƠ ĐỒ CHIA SẺ BÍ MẬT 38
3.1 Khái niệm về chia sẻ bí mật . 38
3.2 Sơ đồ chia sẻ bí mật . 39
3.2.1 Khái niệm “ sơ đồ chia sẻ bí mật”: 39
3.2.2 Định nghĩa: 39
3.3 Cấu trúc truy nhập và sơ đồ chia sẻ bí mật 43
3.3.1 Định nghĩa sơ đồ chia sẻ bí mật hoàn thiện 43
3.3.2 Định nghĩa tập hợp thức tối thiểu 44
3.4 Mạch đơn điệu . 44
3.4.1 Định nghĩa mạch đơn điệu 44
3.4.2 Chia sẻ khóa bí mật dựa vào “mạch đơn điệu” . 45
CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN DES VÀ LƯỢC ĐỒ CHIA SẺ BÍ
MẬT VÀO THI TUYỂN SINH . 48
4.1 Các ứng dụng . 48
4.2 Quy trình thực hiện giải bài toán 48
4.2.1 Sơ đồ 48
4.2.2 Các bước thực hiện 49
4.2.3 Mô phỏng lược đồ chia sẻ bỉ mật bằng ngôn ngữ C: . 49
4.2.3.1 Chia sẻ khóa bí mật theo giao thức “chia sẻ bí mật” Shamir 50
4.2.3.2 Khôi phục khóa bí mật bằng phương pháp giải hệ phương trình tuyến
tính 52
4.2.3.3 Khôi phục khóa bí mật bằng phương pháp dùng công thức nội suy
Lagrange 58
4.2.3.4 Chia sẻ khóa bí mật theo phương pháp bằng mạch đơn điệu . 60
4.2.3.5 Khôi phục khóa bí mật theo phương pháp mạch đơn điệu . 61
4.3 Mã nguồn mở của chương trình . 62
KẾT LUẬN 73
1. Tìm hiểu lí thuyết về mật mã . 73
2. Phần ứng dụng . 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO 74




LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, mạng máy tính ngày càng trở lên phổ biến. Mỗi quốc gia đều có
mạng riêng với rất nhiều mạng mang tính bộ phận. trên phạm vi toàn cầu, người ta
đã dùng mạng Internet một cách thông dụng. Nhiều dịch vụ điện tử như: thư điện tử,
chuyển tiền, thương mại điện tử, chính phủ điện tử đã được áp dụng rộng rãi.
Các ứng dụng trên mạng máy ngày càng trở lên phổ biến, thuận lợi và quan
trọng thì yêu cầu về an toàn mạng, về an ninh dữ liệu càng trở lên cấp bách và cần
thiết.
Trên thế giới có rất nhiều quốc gia, nhiều nhà khoa học ngiên cứu về vấn đề
bảo mật, đưa ra nhiểu thuật toán với mục đích thông tin truyền đi không bị lấy cắp
hoặc nếu bị lấy cắp thì cũng không sử dụng được. Trong đề tài của em đưa ra một
thuật toán đó là thuật toán DES(Data encryption standar) đây là thuật toán chuẩn
của Mỹ, được Mỹ và nhiều nước trên thế giới sử dụng, thuật toán này đã được đưa
vào sử dụng nhiều năm nhưng vẫn giữ được tính bảo mật của nó. Tuy nhiên với
công nghệ phát triển như hiện nay thì thuật toán DES trở lên không được an toàn
tuyệt đối nữa, người ta đã đưa ra thuật toán 3DES dựa trên nền tảng của thuật toán
DES nhưng số bít được mã hóa tăng lên.
Mã hóa và các lược đồ chia sẻ bí mật có thể được ứng dụng trong rất nhiều
lĩnh vực ví dụ: phát hành thẻ ATM trong ngân hang, đấu tầu từ xa, trong thi tuyển
sinh, trong lĩnh vực quân sự Trong đề tài của em đề cập tới một lĩnh vực đó là
ứng dụng trong thi tuyển sinh đại học.
Vấn đề thi tuyển sinh đại học ở nước ta trở thành gánh nặng cho ngành Giáo
Dục và các ban ngành khác liên quan. Nó làm tổn hại về kinh tế và công sức không
chỉ đối với các ban ngành tham gia tổ chức kỳ thi mà ngay cả đối với các thí sinh dự
thi, nhưng đó là điều bắt buộc phải được tổ chức hàng năm. Do vậy làm sao để giảm
thiểu các khâu trong thi tuyển sinh mà vẫn đảm bảo tính công bằng và chính xác là
điều cần thiết, theo tôi để làm được điều đó ta nên ứng dụng công nghệ thông tin
vào việc thi tuyển sinh đại học, một trong những ứng dụng đó là ứng dụng lược đồ
chia sẻ bí mật vì nó đảm bảo được tính bí mật và chính xác mà trong thi tuyển sinh
hai điều đó là quan trọng nhất.
Phạm vi luận văn đề cập đến mật mã, thuật toán DES, lược đồ chia sẻ bí mật
và ứng dụng của chúng trong thi tuyển sinh.
Luận văn gồm 4 chương:
Chương 1: Mật mã cổ điển: chương này giới thiệu về khái niệm và định
nghĩa mật mã, một số mã cổ diển.
Chương 2: thuật toán DES: chương này nói về mã hóa và giải mã trong thuật
toán DES, các vấn đề xung quanh DES.
Chương 3: Chia sẻ bí mật: chương này nói về khái niệm chia sẻ bí mật,
phương thức chia sẻ và khôi phục khóa bí mật.
Chương 4: Ứng dụng thuật toán DES và lược đồ chia sẻ bí mật vào thi tuyển
sinh: Chương này nói vè phần ứng dụng và mô phỏng lược đồ chia sẻ bí mật bằng
ngôn ngữ C.




TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
1. Phan Đình Diệu (2002). Lí thuyết mật mã và an toàn thông tin. NXB Đại học
Quốc gia Hà Nội.
2. Lê Thị Sinh (2010) Nghiên cứu một số mô hình đảm bảo an ninh cơ sở dữ liệu
và thử nghiệm ứng dụng, luaận ăn thạc sĩ Công nghệ thông tin, tr 28-25, Trường
Đại học công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội.
3. Dương Anh Đức (2008) Mã hóa và ứng dụng. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia
TPHCM.
4. Nguyễn Viết Kính (2007) Mã hóa. Bài giảng cho học viên cao học Trường Đại
học Quốc gia Hà Nội.
5. Bảo mật thông tin, mô hình và ứng dụng, Nguyễn Xuân Dũng, 2007, Nhà xuất
bản thông kê.
6. Douglas (1994) Mật mã lí thuyết và thực hành. Người dịch Nguyễn Bình.