TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
------------------------
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Đề tài:
TÌM HIỂU MẬT MÃ HỌC VÀ ỨNG DỤNG TRONG XÁC THỰC CHỮ
KÝ ĐIỆN TỬ
PGS.TS.Vũ Đình Hòa
Trịnh Mai Hương
Hà nội ,2008
Mục lục
Lời nói đầu..............................................................................................................4
Chương 1.Tổng quan về mật mã học....................................................................5
1.1.Lịch sử phát triển của mật mã........................................................................5
!"#$%
&#!''(()
*
+,-$.,/0#%
123456
&789*
&:;<;<5<5<=##>?@A
B5;C$D5EFEG'-#H"559;
I5<':,$G,$EJ#A;3:EJ#$5K#5,E,EJ#A
& * 1
Chương 2.Hệ mật mã cổ điển..............................................................................28
LM5J,5# )
LNOOJ 6
1LPJQ#J1
&LL9911
78];'C')
b$#@CS#J,,5J)1
b$#@C#5c.CS#;9$)&
1M?#@;d))
M?#@*<#e$'f$;D5gg,M;dGhW.Mi#
W#"P,$59$ ``))
Lời nói đầu
L5<HWWHW(J#JHWjk59Hjk
G$,J,,E#lGPY5H5mGE0W
nI5c+oU9;5;94D5c+\
*+DW#8<!I5\EI,U95+D5
"Gh,'<pG0H<dH<#/5GH#G
9;#eqk?#^$<;+*,UCqJD5
"r
Y;#5H!>s5;_$\9S;]Y;!#5
* ``k ``H!D75PaT\E$<f$fI5
_$\9S;]Y;0$_$<'8c8<+M]ED
/tPY5Y'$f;<;W@"8I@$W
e'-5]^<"^<C5,HC5/HaC]9EH
c;9E5EHc^E+'$HcG\+_$<f5<_$<f,t
.$WErW_$535u*;CWeE\'?_$5;
]Y<p5I#5W_$5*!W;
p5/I9;W_$8,H;]HC5d?\9;
+W;I5]#…2f$;<+^fc\<#59;
(J#J9;W#"CW5;He<#D#;$<HCWI@\
G\#hW;p5#$<fCWG3#+#"#$<fB
IH+GEEs5#5hpEp5G\]@l
.W;p5/9;eE\I5WY;<5<
GEE;<sf$?,/09;W0G\5;G\
8+]0@8;9s0]aD5I5]sE
|
x
A
#53?5
v
v
w
9Jr
P@9}I0]]D59$a9;@$9S$<'59S
$<'U0;'
Chương 1.Tổng quan về mật mã học
1.1.Lịch sử phát triển của mật mã
9;+;I93,/m;@a5<!#Ee9
"5E#D5@:*#m;EC~#t9*8<AH93,/
]9;93,/D5.E?EEkE?
EEI5Gp;^<HWCI•#sm.00?C]?
\P;e$'C~€€H,c$^D5?^$?C];?H•*
<j5H$^E.?'EU*E;$_$\?
I5#5";E#*}D5;/;<]#
.EC~e8<*f$CE#\<9+
e5
E#D59$W9$WCQ,E#D5C‚
$E:5<AME;U0D5C‚$E
#+,-#"sEI\tC',C93,/+;
,CG5VE#5GUƒJ#5C'L5
T„55!'';E;W-D52U
b$-cIEEe9;…<5"C'p''((
Y$<c$^EI9;mE8]G\Cb$#•5H$
e$WH;C‚$E8]e,$^sEEŠ
-?CS;C\a```28<]9;C‚$E?
G\^s,/0H"D5''U((Pf$<
‹HC‚$ f$CW-9*sC‚$E8]
:cryptanalytic techniqueA;<CC‚$5CSsN9GJ#
,*:a&%A
;<;#t_$5#+D5.5<
H*#5#]#3;WM•**8$•$H#;,5$
"C„70HW8D5;G5$+‘HV\;
G5$+E;MWR5H,/0;E##+#
C‚$!$<#^]#,-;<'E$sW#@D5N9GJ#
:W#@D5CWE\\,$G'd#UfC‚$8
'D5N9GJ#A;Ie$^\."E#;,/0
-;<f$_$9*_$5f+5;2f$;<e$>p
5<Hf$;E#CWc3s<'$D5-B
'$$G'5#,$<;<9;EG'
HE8];,E\G+D58@GHD5
"5Hf$c$^#8$’5G“#5#f$*D5
.;j9”5GJ('C'0c//.;5#<(D595+
WEsI5m"‡"d*,‹‡:Man in the Iron MaskA
:s\;C\6``Gt•JJ’5”J#J,AG'+,-Wf
,-ED5=8;<:'5<9;.W;<l5s#Œ
#;9‹AH;.9*0D5IHl9;.Ee/9
_$5'$Vc//55L5#;8$_$~_$<'#>
f#C'B#J<O$,;Gq=5"e$'C~ `5<‹5<H
.;:cryptographerAlp5<;E?G;<$V
'Cp‹D5B#J<O$,•55L5#Hs9*HG3G‹'
Y;t!#$2W;8$•$He$CW
sE#!*Y’\H`H5s,/
#d=-DWs=*.?CWDf$
CMC‚$E8]I.+E#"C„;<H^\
f$“#5#G]M'e8<HW;<es'9+
"C„.G]`aD5]EDNC'pHG\9$D5L5
T„esWG-=,c$^D5G;G;VCSI9
_$5
Y"2U,/0#+#+-<#W?/H
f$@UC5$HI9;<j5P; a61 H
5#5[J˜Jg,CH+;*M0’5R5:'’5R5Biuro
SzyfrówAH9*-;<5#;+,-WIs
m;9$*p<$,5J’J##5D5@G_$8,7E$^E
28<I9;+E9^#93,/E8]#,$-+
@a#t9*[J˜Jg,C=V,D5@9;™J#”<[Iš<C;
LJ#<Cƒ<59,C'E0U$;G‹3E.'I5#
;EeD5-lD0I5M=.'
#D5@@]#3H$V;]D5’5R5#t*C;$<
?D5$+'#5#teCfH;;< Xa616*
—5#,”5g5H0’5R5Hu*D5G+5$H#5*
@G7E;N.WG]f-j5
Y5<,5$C!''((G‹e$:;<6a616AH;
D-D50’5R5s,?fE]58<5•;';<X
6HC_$8+R€W';’5R5H@9*s$<,5
[55!m8<H75#,:7EA!*7M’#$Hte75#,H'E0E8
]j5;sE;D5N*’9J9J<75#C9p;<
'G+C3E"Y."NH#IG5V.$9D5
;#—J955;N95!$#H",9EC
C5*HIEW9#E#C‚
$E-<j5
Y;<6&a6&H94^E5D5Nsu3
CWs'9+U#hj5G3EHGt@<I,}*f$
M<;EJ2V,/0#''((HG5V\
<!<EJ€D5N;<(N’ND5‚Hf$9;.'C'?=
#W#e?<j5H,f$8^E9TW
I-;G3E#_$#@D5$+'#5Y"’5R5,/
0<R55H,]'$5H<CW'E0s=M
E8+#d#u,/0<k `6;<$+k6&]G\
5?2e$H80#M?_$5d0D5N:Special
Operations ExecutivekœjA,/0‡?‡:G;?;9;
.@5CI5AH,t."C„,5$#$+'HG‹e$$<
,5=@UD5=+9e:one-time padA
1.1.5.Mật mã học hiện đại
Yf$"#hC~$<D5*sG‹e$
M95$J5H"s9;5†D5Ya6&6W
W G- G; RS $<' f #$<f W # - G\
:Communication Theory of Secrecy SystemsA#E,5 Bell System Technical
Journalk!E,5C‚$D5-’J99k;+"5‹,5$IH#
$-Mathematical Theory of Communication kRS$<'##$<f
Wk=\—5##J—J5J#Y.W#@;<H=.
W#@U$CD5Wf9S$<'f;#$<fW
:information and communication theoryAH'9E+f\9S$<'?G\
;P\tIHe$G38$
IGt?_$5#$<fWD5]EDH•*YNH;G'
^Cqe$G'D5Wp[^]W#@s'E0W
G-H'"C„.5E6X`HC,s5<
!"C„.5EC~6X`sUC'5'G+W]9
:công khaiA2e$9;,WG-fc$^!$$…I5.9$:Data
Encryption StandardA#‡MWGRG5‡:Federal RegisterAt‚
;;<X1a6XPf/D5M0!$$…b$-5:National
Bureau of StandardskY’A:9;Y(!AHG\fc$^BjsW<(’
:International Business MachinesA#@#t;+#.-‹
,$^<]EWE=Bj•#Œ#;9;.?_$5C
lIC\a;<#V
!'#U5H;a6X%HI9}>+E?.5H@'#
;<5<f\?G\#9;D5-I5
2I]9;WG-D5G;'E?#:New
Directions in CryptographyAD5—OJ9BOOJ;5#LJ995’;'
$+E?EE;;fUE8E-CI5
28<9;+G'Cc5#\_$<'+^f?G\#
H^fE8E-CI5H;Is9;#5CI5BOOJkLJ995
:Diffie-Hellman key exchangeA’;'>C]],E#eU
"D5+9E$I5H$@5CI5G^-
cU:asymmetric key algorithmsA
!#"C„;<He$'$I5*f$9;.
$CI5-cU:symmetric key algorithmsAH#I\"/;
"E\=$+CI5HUCI5=#$H;
\5"f$E\.G]fCI5;<!^\<?=#
''((HC\M5J,5#;NG5,H;fG\^;IHC\e$'
-s=#,$-_$#@93,/.5f$$+f9*;<
2?HCI5D5+]9;,:codebookAH;9;lE\
sE8E-;.@+G]?
B$e$5HCI5•+-<^'E\
s#5.5G5W99*Gh+E?U5;;
^<H#C,/0-:$."s=9;•W_$5+
C5;•AH]0Gh,/0+"5<
+dE;9$sCI5;5<Gh+dECI55<HdGh$+dE
Šd-dH5<Gh+GV8$5#$;P^f;<
5G5"scJ9;“H;I5I#t+e
CW_$\9SsC,-9s"55a9H5<C"
5CW>C5;#5CI5.5Hd9pE\905<
@5CI5k+I_$J#C9;M0
;'$uG'],-@#^CI@#5 m5,-G5e$B
.d]D5;+f$He$'CI5I9*9;.CI5<'$
;u>9*+EeqI=9;CI5P@'H$CI5
G^-cU>q+;CI59?#^f$,$CI5-
cU*s+5;??Y;#5H$
CI5G^-cU>qC-9s]9?f$9e,$
CI5-cU’*IH--CI5-cUH*#5+
CI5$9;CI5Eu=#+E539;C“
;P@'H#'"5"=C'sE-CI5
G^-cUs=#5CI5E>-CI5-
cU=CI5EIs#5G\,
=CI5G^-cUHU#5CI5BOOJkLJ995H;
.$'=CI5WC5KCI5G]:]0;
"5"9;$[NAH^\@sc8<+
+9E*+?_$5@GD5NH#"WG-D5BOOJ
5 LJ995 ; a 6X% t u $< 5 W 9 9* D5 ] ED
:Government Communications Headquarters - GCHQAkM?_$5@GN
b$-kIc$^G\+,-;9$_$\_$<'#h]c8<
=CI5WC5H#CG;'D5BOOJ;LJ995sWG-
Yf$;9$MLb'#_$#@.a6%`;6X`H9;
.G;$-=l'+,-C'**G+E?
E?EEI5[N;E?EE#5@5CI5BOOJkLJ995
;a6X1;6X&+,-;9$;<sE;H;.;
,':™5J,Lj99,HM9OO#MC,H;599—995,Al
WG-:+,-AW#@D5
1.2.Một số thuật ngữ sử dụng trong hệ mật mã
Sender/ReceiverY"/KY".9$
Văn bản:795JckM9J5#JcA!W#Cs28<9;.9$
G58$t*#Œ!W-sGh@\85H.,-H.
'r ] $ f$ I s ,- I5 ; c8$ CS ,-
#+MI^<#h‡5U‡;‡,?V‡
CW9f5$MIIf$5UCC5$_$<
3U,/0C5$D5=+,?V;I
Lập mã:j#<EA9;G'aG\$V;aG\
Giải mã:BJ#<EA9;5aG\I5#t;*aG\$V
Định mã:JJKJJA9;c3#5EFE?U.5.;,-
k!-+sd#Gt,-9sEFE]:YAeI5
:\A+?3WMe$#htốc độ mãuE0$+;G\
8UCWE0$+;d]D5'G3##C5I:-
+<]H<A
2+5;D5d#C\aD5-9*,
•IsGh,-9sEFE]?\eI
#f$C,/0$:E?EEA-^MeE\I
#hIc8<.+5>5GhW=:U9;
CWsfd9S$<'A!$<;<CW$
,/0H>qE]5P@'H#'H"5,/0
.I*-+5>5BIG^C„;lI
G3#"5;I:]0,5$``a•*A
Khả năng chống nhiễu của mã9;C\a-9*,E9•#G\
,5$C\H'$#Ic\<#59•G\#_$#@G\s
#$<fm"/'"MI19*9•9;
• 9• 5< ' CS + CS G3 5< ; W CS C
P]05G 5
• 9•QCS+CSsQ;$•CSs#$<f
P]05G 5”G
• 9• ^ CS + CS # $• G3 ^
P]05G 5G
Y<CnC\a-“$o#s$C
•,C;<#94#$<f!##$<fnC\a
- “$o 9; + # . d # D5 n - “$o :,J
;IH'$CI5I `,-EE8,}CW5CI59;`
`
Y'$CI5;II`,-3E8@CW5CI5,}9;
`
Y'$CI59;
+3D5 %.NH’HMrƒ@CW5CI5,}9; %¡
T]$$79;WG5e$H#Cj:A9;$
B:A9;$\M9;WT9;CMp5G$“_$
#@;\,5$
b$#@sW\GhWUj
C
:7AžM
b$#@\sW\GhWUB
C
:MAž7
1.3.Định nghĩa mật mã học
2-s?G\D59;*#5C\a99*#+C
CW5",/0:*9;N9J;’GA,5-E?
:œ,5#ACW$sW#$<fT;<I9;+"
8<*d+*<]!W;N9J$-/’G
:G\#ŒAI9;G\'5H.9$Gh,-dG^C@;9$;I^$
#p=<SN9J,}I5G\#ŒGh+CI5sc3#;/
G\C'_$\#Cœ,5#IG\$#+s#C,CW
c3$D5G\#ŒH’G:"G'CI5AI\
;$sG\#Œ
!5,}W\@UI5+$Gh=C
,5$
+9;+G+;Ee:P,C,K,E,DAq5]^,5$
K2f$;<
sCt=+•;CWG3œ,5#JŒdI+
C##"sEtc55$5$I\,/N9J$-/+W
G’G#+CCW;5cJWG;<9;+$•
cžc
Hc
HHc
,-$<¢;I‰8<•CS$D5•G\#Œc
∈7H££•
c
,}sI5Gh_$<‹J
C
CI5Cc3#I’t<N9J
,}]<
žJ
C
:c
AH££;$•G\s
<ž<
H<
HH<
C
:c
AžJ
C
:c
A
#Ic
¤c
H
@’G,}CWI;G'9$,}E\\;c
5<
c
MpS#h'$P = C@•;I5”Jžo o’\_$<fMW<7
EG\;EG\#Œ9;V^@•+;,}9;+,,‹E
c'E9*:5<3AE;/D5E;<
1.4.Phân loại hệ mật mã học
R3,/D5]9;93,/D5E?EE
kE?EEI5Gp;^<5$;<5#f\D5
c$^E?EEI5M]@<s
E85;;*
1.4.1.Mật mã cổ điển (cái này ngày nay vẫn hay dùng trong trò chơi tìm mật
thư).
Dựa vào kiểu của phép biến đối trong hệ mật mã cổ điển, người ta
chia hệ mật mã làm 2 nhóm: mã thay thế (substitution cipher) và mã
hoán vị (permutation/ transposition cipher).
Y'$#E?EE5<'HC]#795Jcs5<
';;GhC]#MEJ#JcH@#E?EE
3HC]#795Jcs.$<Hpus,‹Ec'E9*3#]
*#5MEJ#Jc!U9;C]#795Jc;;CWG35<
GhC]C
M0E?EE39; E?EEI5#IC]
#aG\G5e$u5<3#]5$>G\8C]CWf
G3G'
P]0?\^I5G\#ŒGh\sUCS
D5I\,/G\#ŒD5G*I+;YCS’*,}3#]CSU
;CSYHCS ;CSYkHr7U*E?+pH3CWE\
;G+G\#Œ;5,#5*+;R;EFE3
Jm*TIR,}9;CI5D5G*¡dCRI#3$<
-: H1H&rAd#3?-:K HK1HK&rD5YA
P;C\C~Pk(P#MW$<H"54#5n'G3
I5o2I9;+-@#0G@[2I5H"5_$^Ga
^<:qH;^<=#]A_$5-@#0;<;'
$eI59^<Jf$D5-5$CŠGa^<Cq-
@+$,}sJ^$$,\@E\$-Ga^<9-
=IGC][’C][]9;CI5#;<
1.4.2.Mật mã hiện đại
5<J##<E#5E<I5-cUHU9;\5_$#@I5;
\f$=+@5CI52\G\]5;H@5CI5;<E\
s.G]P@'$9*;<>IC9;secret key
cryptography (hay private key cryptography), U9;$I5=@5
CI5#:5<G]AM$9*;<9St0]I5.
9$D585<U?9†G+9+*'CWIE\
s5,†+GU5
\,/'$N9Ju/WEI5’G;CWfG
#f$,/0H’G,}•$N9J$-I@P@'G‹G$+
;s9*P<
I+345#+?-cU9;n-cU9;I#
ICI5=\T
I“;]smCI5=I5T
J
o
!#--cUH#C#$<f.9$H G/;
E\\$fC=$_$#@;\5$
IHG/,}G\#Œ:795JcAGh,/0CG];<;/
WEG’,5$CsWE
,},/0]CG];5G\$\;9^<9*
G\#Œ:795JcA!#_$#@';#5W.5G/;G
W_$5,/0E?EE-cUH@;Ee_$5
#^eE\s.G]]9;CP#5H\$f
$s,/0#I';+WC5H
G\$fC#;\E\';G]
Mp5I^<#h$-cU,}#^I9sCs
E0#?_$55<U?9†Y'$eE\#5W
+GUG5@\G\]G]D5CE\sd9
;e$
I5-cUIE8;5IE0
k ’9CEJ#,:$C-¦#ImC-.9$#aG\
G5e$s5<'Gh+C-.9$CI=+;2+;
•C-9;G9C,”JH"s]Gh?3GP]0$
1k—5<IC]C-Gh6%G+,-$C-W
09;BjH1BjH[MH[M%H1k—5<HMN!HM5J95H’9gO,HN[H
J#EJH!gO,Hœ!
k #J5EJ#,:$>¦#I.9$e$;sI5
mG+M$>I-+5?$C-H