تطبيق ويب محسّن باستخدام إثبات المعرفة الصفرية وتقنيات التشفير
Enhanced Web Application Using ZKP and Cryptographic Techniques
- الباحث
- سجاد محمد شلاكة
- المشرف
- هالة بهجت عبد الوهاب
- الجامعة
- الجامعة التكنولوجية
- الكلية / القسم
- قسم علوم الحاسوب / علوم الحاسوب
- الشهادة
- ماجستير
- السنة
- 2024
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Web application security;Zero-knowledge proof;Cryptography;Authentication
الملخص
تلعب تطبيقات الويب دورًا محوريًا في الحياة اليومية ومع ذلك فإن طرق المصادقة التقليدية في الويب تظهر مخاوف أمنية كبيرة تتعلق بكلمة المرور. يمكن اعتراض كلمة المرور أثناء الانتقال بين المستخدمين والخوادم، ايضا التخزين المركزي لكلمة المرور يولد مخاطر التغييرأو فقدان البيانات. تساهم هذه الثغرات في الخطر على المستخدم؛ مما يجعل البيانات أكثر عرضة للتهديدات. معالجة هذه الثغرات أمر بالغ الأهمية لضمان أمن وحماية المعلومات الشخصية. تقدم هذه الأطروحة نظام مصادقة يعتمد على أربع تقنيات أساسية: دليل المعرفة الصفرية (ZKP) من خلال بروتوكول ،Feige-Fiat-Shamir ومخطط مشاركة السر (SSS) ، ونظام تشفير رابين (RCS) ، وتقنية فيرنت. يقدم النظام خمس مساهمات لمعالجة الثغرات الأمنية في الويب. تقترح المساهمة الأولى دمج بروتوكول المعرفة الصفرية مع مخطط مشاركة السر لتسهيل النقل اللامركزي للبيانات وتحسين التخزين. تقترح المساهمة الثانية الجمع بين بروتوكول المعرفة الصفرية ونظام تشفير رابين لزيادة عشوائية النظام. تقترح المساهمة الثالثة الجمع بين بروتوكول المعرفة الصفرية ومخطط مشاركة السر وتقنية فيرنت لزيادة اللامركزية وتحسين سرية البيانات من خلال إثبات سلامة كلمة المرور دون الكشف عنها. وتتضمن المساهمة الرابعة استخدام نظام التشفير رابين Gye Yau تقنية فيرنت لتحسين النقل اللامركزي للبيانات بشكل امن من خلال زيادة عشوائية النظام، وبالتالي تحسين عملية التخزين من خلال تقسيم كلمة المرور إلى أجزاء وتوزيعها في قواعد بيانات مختلفة. وتقوم تقنية فيرنت بتشفير أجزاء كلمة المرور قبل تخزينها وفك تشفيرها عند استرجاعهاء في حين يضيف نظام التشفير رابين، الذي يستخدم مفاتيح غير متماثلة، مزيدًا من التعقيد إلى عملية توليد المفاتيح، على العكس من استخدام فيرنت للمفاتيح المتمائلة. تقترح المساهمة الأخيرة دمج جميع التقنيات الأربع لتعزيز أمان نظام المصادقة المقترح. وتؤكد النتائج على قوة النظام المقترح حيث أظهرت مساهمات النظام درجة عالية من الإنتروبيا بلغت 2 ببالاضافة الى التعقيد المتزايد والعشوائية فان النظام حافظ على متوسط وقت معالجة مرضٍ يبلغ Anti واحدة cl fi وهو ما يضاهي الطرق التقليدية. أظهر النظام تأثير انهيار قوي؛، Cus حقق معدل ذروة بلغ 51/. وتؤكد هذه النتائج كفاءة النظام ونجاحه في 12 اختبارًا من اختبارات (NIST) ، مما يسلط الضوء على عشوائية وأمان المفاتيح المتولدة. كما أظهر النظام قوة في التعامل مع هجوم القوة الغاشمة من خلال إنشاء مساحة مفتاح كبيرة لكل من نظام تشفير رابين، وتقنية فيرنت. أشارت النتائج إلى أن النظام المقترح يتوافق مع معايير أمان الويب الأساسية، مما يجعله فعالاً في معالجة مجموعة من الهجمات المحتملة التي قد تستهدف أنظمة الويب.
Abstract
Web applications play a pivotal role in everyday life, offering various essential services that require users to disclose sensitive information for authentication. However, traditional authentication methods come with significant password security concerns. Password can be intercepted during transmission between users and servers, while centralized password storage poses risks of breaches or data loss. These vulnerabilities greatly increase the risk to user privacy, making sensitive data more exposed to threats. Consequently, addressing these issues is critical to ensuring the security and protection of personal information in the digital space. This thesis introduces an authentication system that leverages four primary techniques: zero-knowledge proof (ZKP) through the Feige-Fiat-Shamir protocol, secret sharing schema (SSS), Rabin cryptosystem (RCS), and Fernet technique. The system offers five key contributions to address security vulnerabilities and resolve related issues. The first contribution proposes the integration of the zero-knowledge proof protocol with a secret sharing scheme to facilitate decentralized data transmission and enhance secure database storage. The second contribution proposes combining the zero-knowledge protocol and the Rabin cryptosystem to increase the system's randomness. Third contribution proposes combining the zero-knowledge protocol with the secret sharing scheme and the Fernet technique to increase decentralization and enhance system confidentiality by proving the integrity of the password without revealing it. The fourth contribution involves using the Rabin cryptosystem instead of the Fernet technique. This integration aims to improve decentralized data transmission security by increasing system randomness, thereby enhancing the storage process by dividing the password into shears and distributing them in different databases. The Fernet technique encrypts password shares before storing them and decrypts them upon retrieval, while the Rabin cryptosystem, which employs asymmetric keys, adds further complexity to the key generation process, contrasting with Fernet's use of symmetric keys. The last contribution proposes integrating all four techniques to substantially enhance the security of the proposed authentication system, ensuring full compliance with the fundamental principles of information security: confidentiality, integrity, and availability. Comprehensive numerical analyses affirm the robustness of the proposed system. The proposed system contributions demonstrated a high degree of entropy across all its components, with the highest observed value reaching 335.392. Despite the increased complexity and randomness introduced by incorporating various techniques, the system maintained a satisfactory average processing time of approximately one second, comparable to traditional methods. Additionally, the system exhibited a strong avalanche effect, achieving a peak rate of 51%. These findings confirm the system's efficiency and its compliance with 12 tests of (NIST) standards, highlighting the randomness and security of the generated keys. Also, the system has shown strength in dealing with brute-force attack by generating a large key space for both RCS and Fernet. The results indicated that the suggested system complies with fundamental web security standards, making it effective at addressing a range of potential attacks that could target web systems.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.