Tiểu luận: Tìm hiểu đề tài hệ mã hóa AES

Với đề tài nghiên cứu dưới đây: Tìm hiểu đề tài hệ mã hóa AES, bài tiểu luận môn an toàn bảo mật dưới đây có thể giúp ích cho các bạn sinh viên ngành Công nghệ thông tin tham khảo để chuẩn bị cho bài tiểu luận hết môn sắp tới đây của mình, chúc các bạn có bài tiểu luận được đánh giá cao! 

LỜI NÓI ĐẦU

Từ trước công nguyên con người đã phải quan tâm tới việc làm thế nào để đảm bảo an toàn bí mật cho các tài liệu, văn bản quan trọng, đặc biệt là trong lĩnh vực quân sự, ngoại giao. Ngày nay với sự xuất hiện của máy tính, các tài liệu văn bản giấy tờ và các thông tin quan trọng đều được số hóa và xử lý trên máy tính, được truyền đi trong môi trường mạng- một môi trường mà mặc định là không an toàn.

Do đó yêu cầu về việc có một cơ chế, giải pháp để bảo vệ sự an toàn và bí mật của các thông tin nhạy cảm, quan trong ngày càng trở nên cấp thiết. An toàn bảo mật thông tin là môn học đảm bảo cho mục đích này. Khó có thể thấy một ứng dụng Tin học có ích nào lại không sử dụng các thuật toán mã hóa thông tin.

Trong thời gian học tập tại trường Đại học công nghiệp Hà Nội, được sự giúp đỡ tận tình của giảng viên Ths.Đỗ Thị Minh Nguyệt, chúng em đã có thêm những kiến thức về môn học cũng như ứng dụng của An toàn bảo mật thông tin trong thực tế.

Trong phạm vi bài tập lớn, chúng em sẽ tìm hiểu về hệ mã hóa AES (Advanced Encryption Standard). Chúng em xin chân thành cảm ơn giảng viên Ths. Đỗ Thị Minh Nguyệt đã giúp đỡ chúng em hoàn thành bài tập này!

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Tổng quan về bài toán

Trong mật mã học, AES (viết tắt của từ tiếng Anh: Advanced Encryption Standard, hay Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến) là một thuật toán mã hóa khối được chính phủ Hoa kỳ áp dụng làm tiêu chuẩn mã hóa. Giống như tiêu chuẩn tiền nhiệm DES, AES được kỳ vọng áp dụng trên phạm vi thế giới và đã được nghiên cứu rất kỹ lưỡng. AES được chấp thuận làm tiêu chuẩn liên bang bởi Viện công nghệ và tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ (NIST) sau một quá trình tiêu chuẩn hóa kéo dài 5 năm

Thuật toán được thiết kế bởi hai nhà mật mã học người Bỉ: Joan Daemen và Vincent Rijmen. Thuật toán được đặt tên là "Rijndael" khi tham gia cuộc thi thiết kế AES. Rijndael được phát âm là "Rhine dahl" theo phiên âm quốc tế.

Quá trình phát triển

Thuật toán được dựa trên bản thiết kế Square có trước đó của Daemen và Rijmen; còn Square lại được thiết kế dựa trên Shark.

Khác với với DES sử dụng mạng Feistel, Rijndael sử dụng mạng thay thế-hoán vị. AES có thể dễ dàng thực hiện với tốc độ cao bằng phần mềmhoặc phần cứng và không đòi hỏi nhiều bộ nhớ. Do AES là một tiêu chuẩn mã hóa mới, nó đang được triển khai sử dụng đại trà.

Mô tả bài toán

Mặc dù 2 tên AES và Rijndael vẫn thường được gọi thay thế cho nhau nhưng trên thực tế thì 2 thuật toán không hoàn toàn giống nhau. AES chỉ làm việc với các khối dữ liệu (đầu vào và đầu ra) 128 bít và khóa có độ dài 128, 192 hoặc 256 bít trong khi Rijndael có thể làm việc với dữ liệu và khóa có độ dài bất kỳ là bội số của 32 bít nằm trong khoảng từ 128 tới 256 bít. Các khóa con sử dụng trong các chu trình được tạo ra bởi quá trình tạo khóa con Rijndael. Mỗi khóa con cũng là một cột gồm 4 byte.

Hầu hết các phép toán trong thuật toán AES đều thực hiện trong một trường hữu hạn của các byte. Mỗi khối dữ liệu 128 bit đầu vào được chia thành 16 byte (mỗi byte 8 bit),có thể xếp thành 4 cột, mỗi cột 4 phần tử hay là một ma trận 4x4 của các byte, nó được gọi là ma trận trạng thái, hay vắn tắt là trạng thái (tiếng Anh: state, trang thái trong Rijndael có thể có thêm cột). Trong quá trình thực hiện thuật toán các toán tử tác động để biến đổi ma trận trạng thái này.

Trong phạm vi bài tập, chúng em sẽ tìm hiểu về thuật toán AES với dữ liệu đầu vào là 128 bit và sử dụng khóa 128bit.