Tuyển dụng Check with seller Hải Phòng => Cần giảng viên Khoa học Máy tính dạy về lý thuyết mã hóa

Tuyển dụng giáo viên ngành giáo dục Hải Phòng => Thông tin tuyển dụng, Tôi sẽ giúp bạn xây dựng một về lý thuyết mã hóa, phù hợp cho giảng viên Khoa học Máy tính. Hướng dẫn này sẽ bao gồm các khía cạnh lý thuyết quan trọng, ví dụ minh họa và bài tập để củng cố kiến thức.

Tên Hướng Dẫn:

Lý Thuyết Mã Hóa: Từ Cơ Bản Đến Nâng Cao

Đối Tượng:

Sinh viên Khoa học Máy tính, kỹ sư phần mềm và những người quan tâm đến bảo mật thông tin.

Mục Tiêu:

Cung cấp nền tảng vững chắc về lý thuyết mã hóa.
Giúp học viên hiểu rõ các thuật toán mã hóa phổ biến và ứng dụng của chúng.
Trang bị kiến thức để phân tích và đánh giá tính bảo mật của các hệ thống mã hóa.

Cấu Trúc Hướng Dẫn:

Chương 1: Giới Thiệu Về Mã Hóa

1.1. Tại Sao Cần Mã Hóa?

Giải thích tầm quan trọng của bảo mật thông tin trong thế giới số.
Các mối đe dọa an ninh mạng: nghe lén, giả mạo, tấn công từ chối dịch vụ.
Vai trò của mã hóa trong việc bảo vệ dữ liệu.

1.2. Lịch Sử Phát Triển Của Mã Hóa

Mã hóa cổ điển: Caesar cipher, Vigenère cipher.
Sự ra đời của máy tính và ảnh hưởng đến mã hóa.
Mã hóa hiện đại và các tiêu chuẩn bảo mật ngày nay.

1.3. Các Khái Niệm Cơ Bản

Bản rõ (Plaintext):

Dữ liệu ban đầu chưa được mã hóa.

Bản mã (Ciphertext):

Dữ liệu đã được mã hóa.

Khóa (Key):

Thông tin bí mật dùng để mã hóa và giải mã.

Thuật toán mã hóa (Encryption algorithm):

Quy trình chuyển đổi bản rõ thành bản mã.

Thuật toán giải mã (Decryption algorithm):

Quy trình chuyển đổi bản mã thành bản rõ.

Mã hóa đối xứng (Symmetric-key cryptography):

Sử dụng cùng một khóa cho cả mã hóa và giải mã.

Mã hóa bất đối xứng (Asymmetric-key cryptography):

Sử dụng cặp khóa công khai và khóa bí mật.

Hàm băm (Hash function):

Hàm một chiều tạo ra giá trị băm duy nhất từ dữ liệu.

1.4. Các Loại Tấn Công Mã Hóa

Tấn công chỉ bản mã (Ciphertext-only attack):

Kẻ tấn công chỉ có bản mã.

Tấn công bản rõ đã biết (Known-plaintext attack):

Kẻ tấn công có một số cặp bản rõ và bản mã tương ứng.

Tấn công bản rõ được chọn (Chosen-plaintext attack):

Kẻ tấn công có thể chọn bản rõ và lấy bản mã tương ứng.

Tấn công bản mã được chọn (Chosen-ciphertext attack):

Kẻ tấn công có thể chọn bản mã và lấy bản rõ tương ứng.

Chương 2: Mã Hóa Đối Xứng

2.1. Giới Thiệu Chung

Ưu điểm và nhược điểm của mã hóa đối xứng.
Các thuật toán mã hóa đối xứng phổ biến.

2.2. Các Thuật Toán Mã Hóa Đối Xứng Cổ Điển

Caesar Cipher:

Mô tả thuật toán, ví dụ minh họa, phân tích tính bảo mật (rất yếu).

Vigenère Cipher:

Mô tả thuật toán, ví dụ minh họa, phân tích tính bảo mật (khá hơn Caesar, nhưng vẫn dễ bị phá).

2.3. Các Thuật Toán Mã Hóa Đối Xứng Hiện Đại

DES (Data Encryption Standard):

Lịch sử phát triển, mô tả thuật toán (tổng quan), các chế độ hoạt động (ECB, CBC, CFB, OFB), điểm yếu (khóa quá ngắn).

3DES (Triple DES):

Giải pháp thay thế DES, cách thức hoạt động, ưu điểm và nhược điểm.

AES (Advanced Encryption Standard):

Lịch sử phát triển, mô tả thuật toán (Rijndael), các khóa khác nhau (128-bit, 192-bit, 256-bit), ưu điểm (tốc độ, bảo mật cao).

2.4. Các Chế Độ Hoạt Động Của Mã Hóa Đối Xứng

ECB (Electronic Codebook):

Ưu điểm, nhược điểm (dễ bị tấn công), ví dụ minh họa.

CBC (Cipher Block Chaining):

Cách thức hoạt động, sử dụng vector khởi tạo (IV), ưu điểm (bảo mật hơn ECB), nhược điểm.

CFB (Cipher Feedback):

Cách thức hoạt động, ưu điểm, nhược điểm.

OFB (Output Feedback):

Cách thức hoạt động, ưu điểm, nhược điểm.

CTR (Counter):

Cách thức hoạt động, ưu điểm (song song hóa), nhược điểm.

2.5. Các Vấn Đề Liên Quan Đến Khóa

Tạo khóa an toàn: sử dụng trình tạo số ngẫu nhiên (RNG).
Quản lý khóa: phân phối khóa, lưu trữ khóa, thay đổi khóa.

Bài Tập:

Mã hóa và giải mã bằng các thuật toán Caesar, Vigenère (thủ công).
Sử dụng thư viện mã hóa để mã hóa và giải mã bằng DES, 3DES, AES.
So sánh hiệu suất của các chế độ hoạt động khác nhau.

Chương 3: Mã Hóa Bất Đối Xứng

3.1. Giới Thiệu Chung

Ưu điểm và nhược điểm của mã hóa bất đối xứng.
Các thuật toán mã hóa bất đối xứng phổ biến.
Ứng dụng: chữ ký số, trao đổi khóa, mã hóa dữ liệu.

3.2. Thuật Toán RSA (Rivest-Shamir-Adleman)

Mô tả thuật toán: tạo khóa, mã hóa, giải mã.
Ví dụ minh họa: tính toán các giá trị p, q, n, φ(n), e, d.
Chứng minh tính đúng đắn của thuật toán.
Các tấn công vào RSA: tấn công phân tích thừa số, tấn công thời gian.
Các biện pháp phòng chống tấn công.

3.3. Thuật Toán Diffie-Hellman

Mô tả thuật toán: trao đổi khóa bí mật.
Ví dụ minh họa.
Tấn công man-in-the-middle và cách phòng chống.

3.4. Thuật Toán ECC (Elliptic Curve Cryptography)

Giới thiệu về đường cong elliptic.
Phép toán trên đường cong elliptic.
Mã hóa và giải mã bằng ECC.
Ưu điểm của ECC so với RSA (khóa ngắn hơn, bảo mật tương đương).

Bài Tập:

Tạo khóa RSA và thực hiện mã hóa/giải mã.
Thực hiện trao đổi khóa Diffie-Hellman.
Tìm hiểu về các thư viện hỗ trợ ECC.

Chương 4: Hàm Băm (Hash Functions)

4.1. Giới Thiệu Chung

Định nghĩa hàm băm.
Các tính chất của hàm băm: một chiều, chống va chạm, chống tiền ảnh.
Ứng dụng: kiểm tra tính toàn vẹn dữ liệu, lưu trữ mật khẩu, chữ ký số.

4.2. Các Thuật Toán Băm Phổ Biến

MD5 (Message Digest 5):

Mô tả thuật toán (tổng quan), điểm yếu (dễ bị tấn công va chạm).

SHA-1 (Secure Hash Algorithm 1):

Mô tả thuật toán (tổng quan), điểm yếu (cũng bị tấn công va chạm).

SHA-2 (Secure Hash Algorithm 2):

Các biến thể (SHA-224, SHA-256, SHA-384, SHA-512), ưu điểm (bảo mật hơn MD5 và SHA-1).

SHA-3 (Secure Hash Algorithm 3):

Thuật toán Keccak, ưu điểm (thiết kế khác biệt, chống tấn công tốt hơn).

4.3. Tấn Công Vào Hàm Băm

Tấn công tiền ảnh (preimage attack).
Tấn công tiền ảnh thứ hai (second-preimage attack).
Tấn công va chạm (collision attack).

4.4. Ứng Dụng Của Hàm Băm Trong Thực Tế

Lưu trữ mật khẩu an toàn (sử dụng muối - salt).
Kiểm tra tính toàn vẹn của file (sử dụng checksum).
Chữ ký số.

Bài Tập:

Sử dụng thư viện để tính toán giá trị băm của một file.
Tìm hiểu về cách lưu trữ mật khẩu an toàn với muối.
Tìm hiểu về ứng dụng của hàm băm trong blockchain.

Chương 5: Chữ Ký Số (Digital Signatures)

5.1. Giới Thiệu Chung

Mục đích của chữ ký số: xác thực nguồn gốc, đảm bảo tính toàn vẹn.
So sánh với chữ ký tay.

5.2. Quy Trình Tạo Và Xác Minh Chữ Ký Số

Sử dụng hàm băm để tạo bản tóm tắt thông điệp.
Sử dụng khóa bí mật để mã hóa bản tóm tắt (tạo chữ ký).
Sử dụng khóa công khai để giải mã chữ ký (xác minh chữ ký).

5.3. Các Thuật Toán Chữ Ký Số Phổ Biến

RSA Signature:

Dựa trên thuật toán RSA.

DSA (Digital Signature Algorithm):

Thuật toán chữ ký số tiêu chuẩn của NIST.

ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm):

Dựa trên thuật toán ECC.

5.4. Chứng Chỉ Số (Digital Certificates)

Vai trò của chứng chỉ số: xác thực khóa công khai.
Cấu trúc của chứng chỉ số (X.509).
Tổ chức cấp chứng chỉ (CA - Certificate Authority).
Quy trình xác thực chứng chỉ số.

Bài Tập:

Tạo và xác minh chữ ký số bằng RSA, DSA.
Tìm hiểu về cách tạo chứng chỉ số tự ký (self-signed certificate).
Tìm hiểu về cách sử dụng chứng chỉ số trong giao thức HTTPS.

Chương 6: Các Ứng Dụng Thực Tế Của Mã Hóa

6.1. Giao Thức HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure)

Mã hóa dữ liệu truyền giữa trình duyệt và máy chủ web.
Sử dụng TLS/SSL để thiết lập kết nối an toàn.
Tìm hiểu về quá trình bắt tay TLS (TLS handshake).

6.2. Email An Toàn (PGP - Pretty Good Privacy, S/MIME - Secure/Multipurpose Internet Mail Extensions)

Mã hóa nội dung email và đính kèm.
Chữ ký số để xác thực người gửi.

6.3. VPN (Virtual Private Network)

Tạo kết nối an toàn đến một mạng riêng ảo.
Mã hóa toàn bộ lưu lượng truy cập.

6.4. Mã Hóa Ổ Đĩa (Disk Encryption)

Mã hóa toàn bộ dữ liệu trên ổ đĩa.
Bảo vệ dữ liệu khi máy tính bị mất hoặc đánh cắp.

6.5. Blockchain và Tiền Điện Tử (Cryptocurrencies)

Sử dụng mã hóa và hàm băm để đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.
Chữ ký số để xác thực giao dịch.

Phụ Lục:

Bảng tra cứu thuật ngữ.

Danh sách các tài liệu tham khảo.

Các công cụ và thư viện mã hóa.

Lưu ý:

Hướng dẫn này nên được điều chỉnh cho phù hợp với trình độ của sinh viên.
Nên sử dụng nhiều ví dụ minh họa để giúp sinh viên dễ hiểu.
Khuyến khích sinh viên thực hành các bài tập để củng cố kiến thức.
Cập nhật thông tin thường xuyên để theo kịp sự phát triển của lĩnh vực mã hóa.

Chúc bạn thành công trong việc giảng dạy lý thuyết mã hóa! Hãy cho tôi biết nếu bạn muốn tôi đi sâu hơn vào bất kỳ phần nào hoặc cần thêm ví dụ.

Contact seller Share

Comments