Mã hóa thông tin tác chiến trên kênh truyền số liệu vô tuyến điện sóng ngắn trong hệ thống hỗ trợ điều hành chỉ huy tác chiến cho đơn vị hải quân cấp vùng

Công nghệ thông tin 
P. P. Huy, , T. V. Dũng, “Mã hóa thông tin tác chiến  cho đơn vị hải quân cấp vùng.” 96 
MÃ HÓA THÔNG TIN TÁC CHIẾN TRÊN KÊNH 
TRUYỀN SỐ LIỆU VÔ TUYẾN ĐIỆN SÓNG NGẮN 
TRONG HỆ THỐNG HỖ TRỢ ĐIỀU HÀNH CHỈ HUY TÁC CHIẾN 
CHO ĐƠN VỊ HẢI QUÂN CẤP VÙNG 
Phù Phước Huy*, Huỳnh Huy Cường, Nguyễn Trúc Quyên,Trần Việt Dũng 
Tóm tắt: Vấn đề bảo mật thông tin tác chiến trong chỉ huy điều hành có ý nghĩa 
hết sức quan trọng, nhất là với các đơn vị ngoài biển như nhà giàn, tàu,... Trong quá 
trình nghiên cứu xây dựng hệ thống, nhóm tác giả đã tập trung nghiên cứu vấn đề 
mã hóa thông tin trên kênh truyền số liệu sóng ngắn nhằm đáp ứng yêu cầu truyền 
nhận thông tin phục vụ tác chiến giữa đất liền và các đơn vị ngoài biển với các tiêu 
chí bảo mật, toàn vẹn và phù hợp với kênh truyền sóng ngắn. 
Từ khóa: Thiết bị hỗ trợ điều hành chỉ huy tác chiến; Hải quân cấp Vùng; Đường cong Elliptic. 
1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 
Các hệ thống điều hành chỉ huy tác chiến được trang bị tại các Sở chỉ huy 
(SCH) có vai trò rất quan trọng trong hoạt động điều hành chỉ huy của quân đội 
[1,2] và đã được đầu tư nghiên cứu, ứng dụng rộng rãi ở các nước [7,8]. Tuy nhiên, 
với đặc thù của hoạt động quân sự nên các kết quả nghiên cứu này khó tiếp cận. 
Những năm qua nhóm tác giả đã chủ động nghiên cứu quy trình điều hành chỉ huy 
tác chiến được quy định trong Điều lệ công tác tham mưu tác chiến Quân đội Nhân 
dân Việt Nam [1] và áp dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật để thiết kế chế tạo 
các thiết bị hỗ trợ công tác điều hành chỉ huy tác chiến cho SCH các đơn vị [3,4]. 
Khi áp dụng vào thực tiễn công tác điều hành tại các đơn vị Hải quân có những 
điểm đặc thù [5] cần bổ sung nghiên cứu để hoàn thiện mô hình hệ thống. 
Thành phần tham gia hoạt động điều hành chỉ huy tác chiến của các đơn vị Hải 
quân gồm Chỉ huy và sự phối hợp thực hiện mệnh lệnh của ê kíp trực ban. Các 
thành phần trong ê kíp gồm trực ban Tác chiến (TBTC), trực ban Phòng không, 
trực ban Cơ yếu (TBCY), trực ban Thông tin (TBTT), trực ban Đối hải, trực ban 
Trinh sát...[1]. Khi có mệnh lệnh của người chỉ huy, TBTC sẽ tiến hành truyền 
mệnh lệnh này đến TBCY dưới dạng bản điện rõ. TBCY sẽ bảo mật thành bản điện 
mật và gởi chuyển cho TBTT. TBTT truyền bản điện mật này đến các đơn vị ngoài 
biển thông qua kênh điện thoại vệ tinh và kênh vô tuyến điện. Thông tin thoại được 
truyền đi đều được mã hóa dưới dạng mật danh hoặc morse và được thực hiện tuần 
tự. Tại các đơn vị ngoài biển, khi có báo cáo về đất liền đều kết nối thông qua 
TBTT. TBTT chuyển bản điện mật nhận được cho TBCY để chuyển thành bản 
điện rõ. TBCY chuyển bản điện rõ cho TBTC. 
Thông tin liên lạc qua đường vô tuyến giữa đất liền và các đơn vị ngoài biển 
gồm các thiết bị như: VSAT, INMARSAT, iCOM M700, M700PRO, tuy nhiên 
các máy này không có chế độ truyền số liệu. Bên cạnh đó còn có máy vô tuyến 
điện HF-6000 [9] là một trang thiết bị hiện đại đã được Quân chủng Hải quân cân 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CNTT, 11 - 2018 97
nhắc lựa chọn kỹ càng từ những dòng sản phẩm vô tuyến điện có cùng tính năng 
của các nước trên thế giới, với tính năng vượt trội đã được kiểm nghiệm thực tế 
trong hoạt động quân sự của Hải quân Việt Nam. Tuy nhiên, hiện nay thiết bị này 
tại đơn vị Hải quân cấp Vùng chỉ mới dừng lại khai thác ở mức liên lạc thoại (tại 
Hải quân Vùng 2). Do đó, nhóm tác giả đã nghiên cứu để khai thác, tận dụng tối đa 
các tính năng của thiết bị này vào công tác điều hành chỉ huy tác chiến, trong đó 
tập trung vào khai thác tính năng truyền số liệu và mã hóa thông tin truyền nhận 
giữa các đơn vị. 
Từ kết quả khảo sát đã xây dựng được mô hình hệ thống thiết bị hỗ trợ điều 
hành chỉ huy tác chiến cho Hải quân Vùng 2 [5]. Trong đó, việc xây dựng giải 
pháp truyền số liệu từ TBTT của SCH Vùng đến các đơn vị nhà giàn, biển đảo là 
một nội dung quan trọng cần tập trung. 
Hình 1. Sơ đồ kết nối các khối giao tiếp với máy vô tuyến HF-6000. 
Việc truyền nhận dữ liệu giữa TBTT đất liền và TBTT ngoài biển có thể được mô 
tả như hình số 1. Từ những mục tiêu và yêu cầu bảo mật trên kênh truyền số liệu vô 
tuyến điện sóng ngắn, căn cứ vào hoạt động thực tiễn đơn vị, nhóm tác giả đề xuất 
giải pháp: dữ liệu truyền cho các đơn vị cần được mã hoá và kiểm tra bảo toàn gói 
dữ liệu, đảm bảo dữ liệu sai sót hoặc bị giả mạo sẽ không được xử lý; việc truyền 
thông tin phải có khả năng truyền dữ liệu một cách chính xác; trong quá trình truyền 
thì dữ liệu luôn bị tác động bởi nhiều yếu tố như: môi trường, thời tiết, nhiễu, vì 
vậy hệ thống phải có độ tin cậy cao với cơ chế kiểm tra tính toàn vẹn của dữ liệu 
nhận được. Tuy nhiên, với đặc thù của kênh truyền số liệu qua sóng vô tuyến điện 
HF là tốc độ rất thấp, độ ổn định không cao (phụ thuộc vào tần số, chế áp điện tử, 
thời tiết, mùa,...) nên phương pháp mã hóa lựa chọn phải đảm bảo dữ liệu trước và 
sau mã hóa không tăng nhiều về kích thước. Kênh truyền vô tuyến điện thông 
thường là kênh quảng bá (một bên phát, nhiều bên có thể nhận) nên việc chọn 
phương pháp mã hóa phải có độ bảo mật cao, tránh bị tấn công từ các đối tượng 
không mong muốn. Đồng thời, phải xây dựng được tính năng nhận biết khi đầu nhận 
đã nhận gói tin thành công. Mã hóa DES, 3DES độ bảo mật không cao, mã hóa RSA 
có độ bảo mật cao nhưng tạo ra dữ liệu sau mã hóa lớn. Trong khi đó, mã hóa ECC 
vừa đáp ứng độ bảo mật tương xứng với RSA nhưng dữ liệu tạo ra có kích thước 
nhỏ hơn nhiều. Do đó, nhóm tác giả chọn phương pháp mã hóa ECC [10, 11]. 
2. MÃ HÓA THÔNG TIN TRONG MÔ HÌNH HỆ THỐNG THIẾT BỊ 
Thuật toán ECC (Elliptical Curve Cryptography) là một trong những thuật toán 
không đối xứng mạnh nhất cho một độ dài khóa cụ thể, do đó nó đặc biệt phù hợp 
Công nghệ thông tin 
P. P. Huy, , T. V. Dũng, “Mã hóa thông tin tác chiến  cho đơn vị hải quân cấp vùng.” 98 
đối với các ứng dụng bảo mật mà trong đó không gian mạch tích hợp và công suất 
tính toán bị hạn chế, chẳng hạn như PC cards, thẻ thông minh và thiết bị không dây. 
Bảo mật thuật toán ECC dựa trên độ khó giải thuật toán ECDLP. Với độ dài khóa 
ECC 160 bit gần như cung cấp cùng một mức độ bảo mật chống lại các cuộc tấn 
công tương đương với khóa RSA có độ dài 1024 bit. Điều đó dẫn đến hiệu suất được 
cải thiện và yêu cầu lưu trữ tốt hơn. Bảng 1 trình bày so sánh kích thước tham số gần 
đúng giữa hệ thống bảo mật ECC có cùng cường độ với bảo mật RSA [10,11]. Với 
ưu điểm là có độ dài khóa nhỏ, tài nguyên phục vụ nhỏ, do đó mã hóa ECC rất phù 
hợp với việc truyền số liệu trong mô hình hệ thống thiết bị đã xây dựng. 
Bảng 1. So sánh kích thước khóa RSA và ECC. 
ECC (bit) RSA (bit) Tỉ lệ kích thước khóa 
160 1024 1:6 
224 2048 1:9 
256 3072 1:12 
384 7680 1:20 
521 15360 1:30 
Thuật toán ECIES (The Elliptic Curve Integrated Encryption System) 
ECIES là một lược đồ mã hóa khóa công khai, một cải tiến của lược đồ mã hóa 
ElGamal, được thiết kế đặc biệt cho các nhóm đường cong Elliptic. ECIES được đề 
xuất bởi Abdalla, Bellare và Rogaway. Nó đã được chuẩn hóa trong ANSI X9.63 và 
ISO/IEC 15946-3, và nằm trong IEEE P1363a. Lược đồ này cung cấp sự an toàn 
chống lại các cuộc tấn công bản rõ và bản mã. Nó cung cấp khả năng mã hóa, trao 
đổi khóa và chữ ký số với nhau. Do đó, nó được gọi là lược đồ mã hóa tích hợp, vì 
nó là một lược đồ hỗn hợp sử dụng một hệ thống khóa công khai để vận chuyển một 
khóa phiên cho một mật mã đối xứng. Trong ECIES, một khóa phiên Diffie-
Hellman được sử dụng để lấy được hai khóa đối xứng k1 và k2. Khoá k1 được sử 
dụng để mã hóa bản rõ bằng cách sử dụng mật mã khóa đối xứng, trong khi khóa k2 
được sử dụng để xác thực bản mã kết quả. ECIES sử dụng các nguyên tắc mã hóa 
sau đây (hình 2s): 
- KDF (Key Derivation Function) là hàm dẫn xuất khóa, một hàm dẫn xuất quan 
trọng được xây dựng từ hàm băm H. Nếu một khóa của l bit là bắt buộc thì KDF(S) 
được định nghĩa là kết nối của các giá trị băm H(S,i), trong đó i là bộ đếm được 
tăng lên cho mỗi đánh giá chức năng băm cho đến khi các bit của các giá trị băm 
được tạo ra. 
- KA (Key Agreement Function) là hàm tính khóa phiên Diffie-Hellman. 
- ENC là hàm mã hóa cho một lược đồ mã hóa khóa đối xứng như AES, và DEC 
là hàm giải mã. 
- MAC (Message authentication code) là một thuật toán mã xác thực thư. 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CNTT, 11 - 2018 99
Với PUA, PrA là cặp khóa công khai, bí mật của người gửi, và PUB, PrB là cặp 
khóa công khai, bí mật của người nhận, trong đó PU=Pr*P, thuật toán được xây 
dựng như sau: 
Hình 2. Lược đồ mã hóa và giải mã ECIES. 
Thuật toán mã hóa ECIES 
Input: Bản rõ m và khóa công khai PUB 
Output: Mật mã (PUA||tA||C) 
1. Tạo cặp khóa PUA, PrA 
2. Tính toán khóa bí mật chung Sk: Sk = PrA*PUB 
3. Tạo cặp khóa đối xứng: (k1,k2)=KDF(xSk,PUA) 
4. Mã hóa văn bản m: C=ENCk1(m) 
5. Tính thẻ mã hóa dữ liệu: tA=MACk2(C) 
6. Trả về kết quả: mật mã (PUA||tA||C) return (PUA||tA||C) 
Thuật toán giải mã ECIES 
Input: Mật mã (PUA||tA||C) 
Output: Bản rõ m hoặc thông báo “văn bản mã không hợp lệ” 
1. Từ mật mã (PUA||tA||C) truy xuất các giá trị PUA, tA, C 
2. Tính khóa bí mật chung Sk: Sk=PrB*PUA 
3. Tạo cặp khóa đối xứng: (k1,k2)=KDF(xSk,PUA) 
4. Tính thẻ mã hóa dữ liệu: tB=MACk2(C) 
5. Nếu tB = tA: Giải mã thông điệp mã hóa C: m=DECk1(C) 
 Nếu tB ≠ tA: Thông báo “văn bản mã không hợp lệ” 
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
Với thuật toán được xây dựng, áp dụng vào bài toán cụ thể đã nêu, nhóm tác giả 
xây dựng giải pháp như sau: xây dựng hàm tạo khóa riêng, các khóa công khai sử 
dụng đường truyền riêng để trao đổi và cài đặt sẵn trong các phần mềm điều khiển 
HF-6000 cho thiết bị tại SCH và thiết bị đầu cuối. Thông tin truyền nhận bao gồm 
mật mã (tA||C) nhằm giảm thiểu kích thước gói tin truyền nhận, lựa chọn tham số 
ECDSA P-521, đồng thời kết hợp với mã hóa sửa sai CRC, nhóm tác giả xây dựng 
Công nghệ thông tin 
P. P. Huy, , T. V. Dũng, “Mã hóa thông tin tác chiến  cho đơn vị hải quân cấp vùng.” 100 
chương trình thử nghiệm việc truyền số liệu giữa các đơn vị trong Bộ Tư lệnh Hải 
quân Vùng 2 như: giữa d67 và Lữ 171, giữa d67 và các nhà giàn DK1. Kết quả thu 
được như liệt kê bên dưới, gói tin được mã hóa có kích thước phù hợp với yêu cầu. 
Bảng 2. Gói tin trước và sau khi mã hóa. 
Gói tin trước khi mã hóa Gói tin sau khi mã hóa 
abc 7/hGSWcNo6Q=HA 
A2-TC 3uqzwNlOoAg=Ur 
Bảng 3. Kích thước gói tin trước và sau khi mã hóa. 
Kích thước gói tin gốc (byte) 1 7 8 15 16 128 256 
Kích thước gói tin đã mã hóa (byte) 14 14 26 26 34 186 354 
Trên cơ sở đó, kết hợp với nghiên cứu format dữ liệu điều khiển máy vô tuyến 
điện HF-6000 (bằng phương pháp thu thập và phân tích các gói dữ liệu), nhóm 
nghiên cứu đã xây dựng Khối giao tiếp truyền số liệu (KGT) với các chức năng: 
truyền mệnh lệnh tự động từ SCH xuống đơn vị và tự động cập nhật và hiển thị trạng 
thái đơn vị lên thiết bị tại SCH; truyền nhận dữ liệu, cho phép gửi tin nhắn và gửi 
file giữa SCH và đơn vị đầu cuối. Kết quả thử nghiệm phần mềm tại SCH Hải quân 
Vùng 2 từ tháng 2/2018 đến tháng 7/2018 vào thực tiễn quá trình báo động chuyển 
trạng thái sẵn sàng chiến đấu (SSCĐ) thu được như sau: 
- Số byte truyền mã lệnh chuyển trạng thái: 14 byte. 
- Tỉ lệ truyền thành công lên đến 98% trong điều kiện thời tiết tốt, trời ít mây và 
không có mưa (trong điều kiện phần mềm HFData có khả năng truyền nhận số liệu). 
- Thời gian truyền nhận dữ liệu giữa các KGT là 31 giây (nếu không tính thời 
gian truyền nhận giữa các máy HF-6000 thì tổng thời gian thực hiện việc mã hóa, 
giải mã, báo trả và nhận báo trả là 8 giây), chi tiết được liệt kê trong bảng số 4. 
Bảng 4. Thời gian truyền nhận dữ liệu giữa các Khối giao tiếp. 
Nội dung Thời gian (giây) 
KGT1 mã hóa dữ liệu và điều khiển máy HF-6000 phát 
mã lệnh đi 
3 
Truyền nhận mã lệnh giữa các máy HF-6000 12 
KGT2 nhận dữ liệu, kiểm tra, giải mã, hiển thị trạng thái 
SSCĐ và điều khiển máy HF-6000 báo trả ACK 
4 
Truyền nhận báo trả ACK giữa các máy HF-6000 11 
KGT1 nhận báo trả ACK, cập nhật trạng thái SSCĐ của 
đơn vị 
1 
Tổng thời gian 31 
Ngoài ra nhóm tác giả còn thử nghiệm việc truyền nhận file text có kích thước 
khoảng 256 byte với tỉ lệ thành công gần 95%. Tỉ lệ truyền thành công của các gói 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CNTT, 11 - 2018 101
tin phụ thuộc nhiều vào kênh đường truyền có sẵn của đơn vị. Trong cùng điều kiện 
đã nêu trên, nếu sử dụng phần mềm HFData thì tỉ lệ truyền nhận thấp hơn (khoảng 
90%) so với sử dụng phần mềm do nhóm tác giả phát triển. Để tỉ lệ truyền thành 
công, cần nghiên cứu thêm về việc lựa chọn tần số theo mùa, địa lý của đơn vị đóng 
quân, đồng thời cải tiến hệ thống anten của các máy vô tuyến. 
4. KẾT LUẬN 
Kết quả nghiên cứu đã giải quyết được bài toán mã hóa thông tin truyền nhận qua 
hệ thống vô tuyến của các đơn vị Hải quân cấp Vùng trong mô hình hệ thống thiết bị 
hỗ trợ điều hành chỉ huy tác chiến, mà cụ thể là áp dụng cho Bộ Tư Lệnh Hải quân 
vùng 2. Phần mềm điều khiển máy vô tuyến điện do nhóm phát triển có khả năng 
điều khiển máy HF-6000 thay thế phần mềm HFData với những tính năng mới như 
tự động truyền mệnh lệnh, tự động gửi file từ SCH xuống đơn vị; tự động cập nhận 
thông tin trạng thái SSCĐ của đơn vị về SCH; hiển thị cảnh báo cho người dùng biết 
các mệnh lệnh, gói tin, file gửi đi có thành công hay không (có báo trả ACK/NAK). 
Đây là một tiền đề quan trọng trong việc nghiên cứu, khai thác có hiệu quả vũ khí 
trang bị hiện có của các đơn vị Hải quân vào thực tế công tác điều hành chỉ huy tác 
chiến, đặc biệt là nghiên cứu, khai thác việc truyền số liệu qua các hệ thống vô tuyến 
điện hiện có của các đơn vị Hải quân. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Điều lệ công tác tham mưu tác chiến Quân đội Nhân dân Việt Nam. NXB 
Quân đội nhân dân, 2011. 
[2]. Phan Thành Công và đồng tác giả. Giáo trình Tích hợp thông tin tham mưu 
chỉ huy. Trung tâm khoa học và công nghệ quân sự, 2007. 
[3]. Lữ Hồng Châu và đồng tác giả. Thiết kế, chế tạo và ứng dụng thiết bị hỗ trợ 
điều hành chỉ huy tác chiến phục vụ công tác chỉ huy tác chiến cho các sở chỉ 
huy lục quân / Nghiên cứu khoa học và công nghệ quân sự / Viện Khoa học 
và Công nghệ quân sự, số 44 (8.2016), Tr. 163-168. 
[4]. Trần Việt Dũng và Nguyễn Trúc Quyên. Báo cáo đề tài KHCN cấp TP HCM: 
“Nghiên cứu xây dựng hệ thống thiết bị phục vụ chỉ huy tác chiến cho Bộ Tư 
lệnh thành phố Hồ Chí Minh”.Viện CNTT, 2014. 
[5]. Huỳnh Huy Cường. Thuyết minh đề tài KHCN cấp TP HCM: “Nghiên cứu 
thiết kế chế tạo hệ thống hỗ trợ điều hành chỉ huy tác chiến cho đơn vị Hải 
quân cấp Vùng”. Viện CNTT, 2016-2018. 
[6]. Trần Xuân Nam. Kỹ thuật truyền số liệu. HVKTQS, 2001. 
[7]. Russia’s Arms and Technologies, The 21th Century Encyclopedia. Pub. House of 
Arms and Technologies, 2006. 
[8]. Michael P. Tillotson. Navy Expeditionary Combat Command 15 Year Energy 
Strategy. NECC, 2010. 
Công nghệ thông tin 
P. P. Huy, , T. V. Dũng, “Mã hóa thông tin tác chiến  cho đơn vị hải quân cấp vùng.” 102 
[9]. Combat-proven and multi-adaptive HF radio system for reliable 
communications Tadiran HF-6000. Elbit Systems Land & C4I. 
[10]. J. W. Bos, J. A. Halderman, N. Heninger, J. Moore, M. Naehrig, and E. Wus-
trow, “Elliptic Curve Cryptography in Practice,” Financial Cryptography and 
Data Security, vol.8437, pp. 157-175, 2014. 
[11]. J. H. Silverman and J. T. Tate, Rational Points on Elliptic Curves - Second 
Edition. Springer, 2015. 
ABSTRACT 
SECRET COMBAT INFORMATION ON DATA CODE TRANSFERRING 
VIA SHORTWAVE RADIO CHANNEL IN EXECUTIVE COMMANDS 
SYSTEM FOR REGIONAL LEVEL NAVY 
Secret combat information play an important role for executive commands, 
particularly at sea border. While researching and creating this system, authors 
have focused on data code transferring via shortwave radio channel, which is 
private & appropriate for shortwave channel, in order to allow the transmission 
of information between land commands and sea border commands. 
Keywords: Executive commands system; Regional level Navy; Elliptic curve. 
Nhận bài ngày 28 tháng 06 năm 2018 
Hoàn thiện ngày 14 tháng 9 năm 2018 
Chấp nhận đăng ngày 05 tháng 11 năm 2018 
Địa chỉ: Phòng Số hóa và điều khiển - Viện Công nghệ thông tin. 
 * Email: phuphuochuy@gmail.com.