Tải bản đầy đủ

Luận văn thạc sĩ công nghệ thông tin nghiên cứu giải pháp tích hợp chữ ký số cho ứng dụng dựa trên công nghệ sharepoint

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

HOÀNG THẾ THẮNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TÍCH HỢP CHỮ KÝ SỐ
CHO ỨNG DỤNG DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ SHAREPOINT

LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Hà Nội – 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

HOÀNG THẾ THẮNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TÍCH HỢP CHỮ KÝ SỐ
CHO ỨNG DỤNG DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ SHAREPOINT
Ngành: Công nghệ thông tin

Chuyên ngành: Hệ thống thông tin
Mã số: 60480104

LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. HỒ VĂN HƯƠNG - TS. NGUYỄN VIẾT THẾ

Hà Nội – 2016


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới Tiến sĩ Hồ Văn
Hương và Tiến sĩ Nguyễn Viết Thế, những người đã trực tiếp hướng dẫn, tận
tình chỉ bảo giúp đỡ tôi trong suốt thời gian tôi thực hiện luận văn này.
Tôi cũng được gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giảng viên trong và ngoài
trường Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội, những người đã tận tâm
giảng dạy, cho tôi những kiến thức quý báu trong thời gian tôi học tập và nghiên
cứu tại trường.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè luôn động viên,
tạo điều kiện tốt nhất giúp tôi có thể thực hiện được luận văn này.
Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ Thầy, Cô giáo và các bạn quan
tâm để hoàn thiện và phát triển đề tài đi xa hơn nữa.
Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày 27 tháng 10 năm 2016
Học viên

Hoàng Thế Thắng

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng những nghiên cứu được trình bày trong luận văn này
dưới sự hướng dẫn của Tiến sĩ Hồ Văn Hương và Tiến sĩ Nguyễn Viết Thế là
của tôi. Những gì tôi viết ra không sao chép từ các tài liệu, không sử dụng các
kết quả của người khác mà không trích dẫn cụ thể.
Tôi xin cam đoan chương trình tích hợp chữ ký số vào Sharepoint trình bày
trong luận văn là do tôi tự phát triển, không sao chép mã nguồn của người khác.
Nếu sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm theo quy định của Trường Đại học Công
Nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội.

Hà nội, ngày 27 tháng 10 năm 2016
Học viên

Hoàng Thế Thắng

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ i
LỜI CAM ĐOAN.................................................................................................. ii
MỤC LỤC ............................................................................................................ iii
DANH MỤC HÌNH VẼ ....................................................................................... vi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................. viii
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ AN TOÀN BẢO MẬT THÔNG TIN VÀ
CÔNG NGHỆ SHAREPOINT ............................................................................. 3
1. An toàn bảo mật thông tin ............................................................................. 3
1.1. Tổng quan ............................................................................................... 3
1.2. Các nguy cơ mất an toàn bảo mật thông tin ........................................... 4
1.3. Hệ mật mã ............................................................................................... 5
1.3.1. Định nghĩa ........................................................................................ 5
1.3.2. Mã hóa khóa đối xứng ..................................................................... 6
1.3.3. Mã khóa khóa công khai .................................................................. 9
1.4. Hàm băm ............................................................................................... 13
1.5. Chữ ký số .............................................................................................. 14
1.5.1. Giới thiệu ....................................................................................... 14
1.5.2. Quá trình ký ................................................................................... 14
1.5.3. Xác thực chữ ký ............................................................................. 15
2. Công nghệ Sharepoint ................................................................................. 16
3.1. Windows Sharepoint Services (WSS) .................................................. 17
2.1.1. Tổng quan về WSS ........................................................................ 17
2.1.2. Kiến trúc của WSS ......................................................................... 17
2.1.3. Cấu hình WSS ................................................................................ 21
2.1.4. Máy chủ ảo và Web IIS ................................................................. 22
2.1.5. Site và Site Collection .................................................................... 24
2.2. Share point portal server (SPS) ............................................................ 26
iii


2.2.1. Tổng quan về SPS .......................................................................... 26
2.2.2. Kiến trúc của SPS .......................................................................... 28
2.3. Webpart ................................................................................................. 30
2.3.1. Tổng quan về Webpart ................................................................... 30
2.3.2. Kiến trúc ......................................................................................... 31
2.3.3. Tùy biến và cá nhân hóa Webpart.................................................. 32
2.4. Bảo mật trong Sharepoint ..................................................................... 32
CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TÍCH HỢP CHỮ KÝ SỐ CHO
CÔNG NGHỆ SHAREPOINT ........................................................................... 36
1. Các giải pháp bảo mật thông tin cho Sharepoint ......................................... 36
1.1. Công nghệ phát hiện và ngăn chặn xâm nhập mạng IDS/IPS .............. 36
1.1.1. Khái quát chung ............................................................................. 36
1.1.2. Hoạt động ....................................................................................... 36
1.1.3. Hạn chế........................................................................................... 37
1.2. Mạng riêng ảo (VPN) ........................................................................... 38
1.2.1. Khái quát chung ............................................................................. 38
1.2.2. Các giao thức thường dùng trong VPN ......................................... 38
1.2.3. Ưu nhược điểm của VPN ............................................................... 39
1.3. Bảo mật thông tin bằng thuật toán ........................................................ 39
1.3.1. Ưu điểm.......................................................................................... 39
1.3.2. Nhược điểm .................................................................................... 40
2. Lựa chọn giải pháp bảo mật cho ứng dụng văn phòng điện tử dựa trên công
nghệ Sharepoint ............................................................................................... 40
2.1. Lý do lựa chọn ...................................................................................... 40
2.2. Tính khả thi của giải pháp .................................................................... 41
CHƯƠNG III: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG TÍCH HỢP CHỮ KÝ SỐ CHO ỨNG
DỤNG HỆ ĐIỀU HÀNH TÁC NGHIỆP VĂN PHÒNG ĐIỂN TỬ DỰA TRÊN
SHAREPOINT .................................................................................................... 43
1. Phân tích thiết kế ......................................................................................... 43
1.1. Xây dựng bài toán ................................................................................. 43
iv


1.2. Phân tích thiết kế................................................................................... 43
1.3. Xây dựng giải pháp ............................................................................... 45
1.3.1. Môi trường cài đặt.......................................................................... 45
1.3.2 Thiết bị ký số................................................................................... 46
1.3.3. Quá trình ký số ............................................................................... 46
1.3.4. Quá trình xác thực .......................................................................... 48
2. Cài đặt thử nghiệm chương trình demo ....................................................... 49
2.1. Cấu hình Sharepoint Server 2013 ......................................................... 49
2.2. Tích hợp ứng dụng vào Sharepoint....................................................... 53
KẾT LUẬN ......................................................................................................... 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 63

v


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1: Quá trình mã hóa ...................................................................................... 5
Hình 2: Quá trình giải mã ...................................................................................... 6
Hình 3: Mã hóa khóa bí mật .................................................................................. 8
Hình 4: Mã hóa khóa công khai .......................................................................... 11
Hình 5: Xác thực thông tin .................................................................................. 11
Hình 6: Ký và mã hoá với khóa công khai.......................................................... 12
Hình 7:Lược đồ ký .............................................................................................. 15
Hình 8: Lược đồ xác thực.................................................................................... 16
Hình 9: Kiến trúc của WSS ................................................................................. 18
Hình 10:WSS cần một CSDL cấu hình và một hoặc nhiều CSDL nội dung...... 19
Hình 11: Khung nhìn mức cao về WSS .............................................................. 20
Hình 12: Server Farm .......................................................................................... 22
Hình 13: Mỗi Web site IIS có thể được cấu hình như là một máy chủ ảo chạy
WSS ..................................................................................................................... 23
Hình 14: Site collections ..................................................................................... 24
Hình 15: Kiến trúc của một SPS ......................................................................... 28
Hình 16: Webpart Page ....................................................................................... 32
Hình 17: Những nơi cần bảo mật trong Sharepoint ............................................ 34
Hình 18: Luồng công việc xử lý mã hóa, ký số và upload ................................. 44
Hình 19: Xác thực và giải mã.............................................................................. 45
Hình 20: Trang chủ Sharepoint ........................................................................... 54
Hình 21: Màn hình bảo mật ................................................................................ 54
Hình 22: Mở file muốn tải lên Sharepoint .......................................................... 55
Hình 23: Chọn menu Mã hóa .............................................................................. 55
Hình 24: Kết quả mã hóa..................................................................................... 56
Hình 25: Màn hình ký số ..................................................................................... 56
Hình 26: Chọn chứng thư số từ token ................................................................. 57
vi


Hình 27: Nhập mã PIN để ký số ......................................................................... 57
Hình 28: Ký số thành công.................................................................................. 58
Hình 29: Tải tài liệu lên Sharepoint .................................................................... 58
Hình 30: Danh sách các tài liệu được chia sẻ ..................................................... 59
Hình 31: Chọn chứng thư số từ token để xác thực ............................................. 59
Hình 32: Xác thực thành công............................................................................. 60
Hình 33: Chức năng giải mã ............................................................................... 60
Hình 34: Kết quả giải mã .................................................................................... 61

vii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

AES

Advanced Encryption Standard

BDC

Business Data Connectivity

CSDL

Cơ sở dữ liệu

IDS

Intrusion Detect System

IPS

Intrusion Prevent System

ISAPI

Internet Server Applications Program
Interface

PKI

Public key infrastructure

SPS

SharePoint Portal Server

VNCERT

Trung tâm Ứng cứu khẩn cấp máy tính
Việt Nam

VPN

Virtual Private Network

WSS

Windows SharePoint Service

viii


MỞ ĐẦU
Ngày nay công nghệ thông tin đang rất phát triền, chúng ta đang sống
trong một thế giới phẳng, chính bởi vậy một nhu cầu thiết thực là làm sao
trao đổi thông tin nhanh hơn, chính xác hơn, thuận tiện hơn và đặc biệt là an
toàn hơn. Từ đó, các nhà nghiên cứu liên tục đưa ra các công nghệ mới nhằm
đáp ứng tốt hơn các đòi hỏi. Việc trao đổi thông tin trong các đơn vị hành
chính sự nghiệp không chỉ dừng lại ở việc trao đổi trực tiếp mà cần phải tiếp
cận nhanh hơn và điều khiển từ xa, chính bởi vậy, các hệ thống tác nghiệp
cho ứng dụng văn phòng được ra đời.
Hiện này có nhiều hệ thống tác nghiệp cho ứng dụng văn phòng như
eOffice, mOffice, Lotus Notes, Sharepoint, nhưng những hệ thống này đều
chưa có giải pháp đảm bảo an ninh, an toàn thông tin thực sự hiệu quả; nguy
cơ về mất an ninh, an toàn thông tin là rất thường trực, dẫn đến việc đảm bảo
bảo mật thông tin là rất cần thiết.
An toàn thông tin bao gồm các nội dung sau:
 Tính bí mật: là tính kín đáo riêng tư của thông tin
 Tính xác thực của thông tin: là tính đảm bảo sự xác thực, nguồn gốc của
thông tin
 Tính trách nhiệm: để đảm bảo thông tin được đưa ra luôn có người chịu
trách nhiệm với nó.
Khi thông tin được truyền trên mạng, để đảm bảo an toàn thông tin có
hiệu quả, ngoài việc sử dụng các công cụ mạng thì việc xác thực thông tin
của chính tác giả là rất quan trọng.
Có nhiều giải pháp để bảo mật thông tin, trong số đó, xác thực là một biện
pháp có độ tin cậy cao. Để xác thực thông tin, chữ ký số là một giải pháp tối
ưu. Chữ ký số hiện nay có nhiều loại, nhiều thuật toán xây dựng và rất khó để
phá vỡ, nó có thể được hiểu như con dấu điện tử của người phát hành tài liệu
trong giao dịch điện tử. Chữ ký số đã được chứng minh về mặt kỹ thuật đảm
bảo an ninh, duy nhất và không thể giả mạo được. Chữ ký số được lưu trữ
trong thiết bị đặc biệt (USB Token), bảo vệ bởi mật khẩu nên có mức đảm
1


bảo an ninh cao. Chính bởi vậy, tác giả đề xuất phương pháp sử dụng chữ ký
số để giải quyết vấn đề đảm bảo an ninh, an toàn thông tin cho các hệ thống
tác nghiệp, đặc biệt là các hệ thống dựa trên công nghệ Share Point.
Luận văn chia làm ba chương:
Chương I: Tổng quan về an toàn bảo mật thông tin và công nghệ SharePoint
Trình bày những vấn đề cơ bản trong An toàn bảo mật thông tin, các nguy
cơ mất an toàn thông tin, hệ mã hóa, hàm băm, chữ ký số. Tác giả cũng đưa
ra các vấn đề cần nghiên cứu trong công nghệ Sharepoint, các thành phần
chính của Sharepoint, các lỗ hổng bảo mật của Sharepoint và cơ chế bảo mật
hiện có.
Chương II: Nghiên cứu giải pháp tích hợp chữ ký số cho công nghệ
SharePoint
Trình bày một số phương pháp bảo mật có thể áp dụng cho Sharepoint
như IDS/IPS, VNP, tích hợp chữ ký số; phân tích ưu nhược điểm của các
phương pháp này, từ đó lựa chọn giải pháp tối ưu nhất để áp dụng.
Chương III: Xây dựng ứng dụng tích hợp chữ ký số cho ứng dụng hệ điều
hành tách nghiệp văn phòng điện tử dựa trên SharePoint
Tập trung phân tích thiết kế, xây dựng giải pháp và phát triển ứng dụng
thử nghiệm giải pháp tích hợp chữ ký số cho ứng dụng.

2


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ AN TOÀN BẢO MẬT THÔNG
TIN VÀ CÔNG NGHỆ SHAREPOINT
1. An toàn bảo mật thông tin
1.1. Tổng quan
Khi nhu cầu trao đổi thông tin dữ liệu ngày càng lớn và đa dạng, các công
nghệ liên tục được phát triển thì các yêu cầu, biện pháp bảo vệ thông tin ngày
càng cấp thiết. Bảo vệ an toàn thông tin liên quan đến rất nhiều lĩnh vực đời
sống và các biện pháp bảo vệ cũng rất đa dạng, nhưng có thể được quy tụ vào ba
nhóm sau1:
 Bảo vệ bằng các biện pháp hành chính
 Bảo vệ bằng các biện pháp kỹ thuật(phần cứng)
 Bảo về bằng thuật toán(phần mềm)
Thông tin có thể tồn tại ở nhiều loại môi trường, nhưng môi trường khó bảo
vệ nhất và cũng là môi trường đối phương dễ xâm nhập nhất đó là môi trường
mạng. Biện pháp hiệu quả nhất và kinh tế nhất hiện nay trên là biện pháp bảo vệ
bằng thuật toán.
An toàn thông tin gồm các nội dung sau:
 Tính bí mật
 Tính xác thực
 Tính trách nhiệm
Có hai loại hành vi xâm phạm thông tin dữ liệu đó là: vi phạm chủ động và vi
phạm thụ động. Vi phạm thụ động chỉ có thể lấy được thông tin nhưng có thể ko
nắm được các thông tin bí mật, nhưng vi phạm chủ động là dạng vi phạm có thể
làm thay đổi nội dung hoặc làm ảnh hưởng đến gói tin tại thời điểm đó hoặc sau
đó. Vi phạm chủ động có thể dễ phát hiện nhưng rất khó để ngăn chặn hiệu quả.
Tuy nhiên có thể có nhiều phương pháp chống lại các hành vi vi phạm nhưng
một thực tế là không có một phương pháp nào là an toàn tuyệt đối.
1

Theo mục 1.1 của [6]

3


1.2. Các nguy cơ mất an toàn bảo mật thông tin
Các nguy cơ mất an ninh an toàn thông tin do nhiều nguyên nhân, đối tượng
gây hại rất đa dạng. Theo số liệu thống kê mới nhất về bảo mật thông tin của
Symantec, Việt Nam đứng thứ 11 toàn cầu về các hoạt động đe dọa tấn công
mạng2. Những xu hướng đe dọa bảo mật ngày càng gia tăng mà Việt Nam cần
phải quan tâm là: tấn công có chủ đích cao cấp, các mối đe dọa trên di động, các
vụ tấn công độc hại và đánh cắp dữ liệu.
Có 4 loại mối đe dọa an toàn:
 Đánh chặn (Interception): Chỉ những thành phần không được phép nhưng
chặn dữ liệu trên đường truyền để “nghe trộm” thông tin.
 Đứt đoạn (Interruption): chỉ hình thức làm hư hỏng, sai khác dữ liệu,
không sử dụng được nữa.
 Thay đổi (Modification): chỉ hình thức thay đổi thông tin dữ liệu, làm dữ
liệu mang một ý nghĩa khác
 Giả mạo (Fabrication): chỉ hình thức thêm vào dữ liệu hoặc dịch vụ khác
để giả mạo đánh cắp thông tin.
Trong 9 tháng đầu năm 2015, VNCERT đã phát hiện 18.085 website bị
nhiễm mã độc và lây lan mã độc đến các máy tính trong mạng, trong đó có 88
website/cổng thông tin điện tử của các cơ quan Nhà nước, 7.421 tấn công thay
đổi giao diện (deface), trong đó có 164 website/cổng thông tin điện tử của các cơ
quan Nhà nước. Bên cạnh đó, hầu hết địa phương không có bộ phận an ninh
thông tin, nhân sự chuyên trách cũng chỉ là một vị trí kiêm nhiệm của bộ phận
CNTT3
Khối doanh nghiệp cũng gặp phải rất nhiều khó khăn trong việc tránh khỏi
các mối đe dọa. Các hình thức ngày càng tinh vi hơn, từ việc gửi virus qua các
phần mềm online cho đến những cuộc tấn công có chủ đích, sử dụng phần mềm
độc hại đánh cắp thông tin. Họ phải chịu chi phí rất lớn cho việc bảo vệ đảm bảo
an toàn thông tin, đặc biệt là các thông tin nội bộ.

2

Theo nghiên cứu của voer.edu.vn năm 2015

3

Theo VNCERT năm 2015

4


Hiện nay, ngoài các cách trao đổi, lưu trữ thông tin truyền thống, các đơn vị
hành chính sự nghiệp, các doanh nghiệp tư nhân đã ứng dụng văn phòng điện tử
như là một phần tất yếu. Các ứng dụng này được xây dựng dựa trên các công
nghệ mới, mang lại nhiều thuận lợi như Microsoft Share Point, IBM Lotus
Notes… Các hệ thống văn phòng điện tử giúp cơ quan, tổ chức trao đổi thông
tin, đưa ra nhưng quyết định không chỉ có tính đại chúng mà rất nhiểu thông tin
mật, chính vì vậy, việc xác thực và bảo mật thông tin trở nên rất cần thiết, đặc
biệt trong các tổ chức về an ninh, quốc phòng.
1.3. Hệ mật mã
1.3.1. Định nghĩa
Hệ mật mã là một hệ gồm 5 thành phần: M, C, K, E, D
M(message): tập các bản rõ
C(ciphertext): tập các bản mã
K(key): tập các khóa
E(encryption): tập các quy tắc mã hóa
D(decryption): tập các quy tắc giải mã
C = Ek(P) và P = Dk(C)
Sơ đồ

Hình 1: Quá trình mã hóa

5


Hình 2: Quá trình giải mã
1.3.2. Mã hóa khóa đối xứng
1.3.2.1. Khái niệm
Theo mục [1.6] của [6], Mã khóa đối xứng còn được gọi là mã hóa khóa bí
mật. Đây là phương pháp mã hóa sử dụng cặp khóa đối xứng, người gửi và
người nhận sẽ dùng chung một khóa để mã hóa và giải mã thông điệp. Khóa
phải được giữ bí mật và chỉ hai người biết.
Ví dụ thuật toán AES:
AES được xây dựng trên nguyên lý thiết kế lưới giao hoán – thay thế
(substitution-permutation network). Đây là một hệ mã có tốc độ tốt trong cả cài
đặt phần mềm cũng như phần cứng. AES không theo mẫu thiết kế mạng Feistel,
thay vào đó các thao tác cơ bản được thực hiện trên các khối ma trận dữ liệu 4*4
(bytes), được gọi là các trạng thái (state). Số vòng lặp của AES là một tham số
xác định trên cơ sở kích thước khóa: 10 vòng lặp cho khóa 128 bit, 12 cho 192
bit, 14 cho 256 bit.
Quy trình mã hóa sử dụng bốn phép biến đổi chính:
 AddRoundKey: cộng mã khóa của chu kỳ vào trạng thái hiện hành. Độ
dài của mã khóa của chu kỳ bằng với kích thước của trạng thái.
Các byte được thế thông qua bảng tra S-box. Đây chính là quá trình phi
tuyến của thuật toán. Hộp S-box này được tạo ra từ một phép biến đổi khả
nghịch trong trường hữu hạn GF (28) có tính chất phi tuyến. Để chống lại
các tấn công dựa trên các đặc tính đại số, hộp S-box này được tạo nên
bằng cách kết hợp phép nghịch đảo với một phép biến đổi affine khả

6


nghịch. Hộp S-box này cũng được chọn để tránh các điểm bất động (fixed
point).
 SubBytes: thay thế phi tuyến mỗi byte trong trạng thái hiện hành thông
qua bảng thay thế (S-box).
Các hàng được dịch vòng một số bước nhất định. Đối với AES, hàng đầu
được giữ nguyên. Mỗi byte của hàng thứ 2 được dịch vòng trái một vị trí.
Tương tự, các hàng thứ 3 và 4 được dịch vòng 2 và 3 vị trí. Do vậy, mỗi
cột khối đầu ra của bước này sẽ bao gồm các byte ở đủ 4 cột khối đầu
vào. Đối với Rijndael với độ dài khối khác nhau thì số vị trí dịch chuyển
cũng khác nhau
 MixColumns: trộn thông tin của từng cột trong trạng thái hiện hành. Mỗi
cột được xử lý độc lập.
Bốn byte trong từng cột được kết hợp lại theo một phép biến đổi tuyến
tính khả nghịch. Mỗi khối 4 byte đầu vào sẽ cho một khối 4 byte ở đầu ra
với tính chất là mỗi byte ở đầu vào đều ảnh hưởng tới cả 4 byte đầu ra.
Cùng với bước ShiftRows, MixColumns đã tạo ra tính chất khuyếch tán
cho thuật toán. Mỗi cột được xem như một đa thức trong trường hữu hạn
và được nhân với đa thức: c(x) = 3x3 + x2 + x + 2(modulo x4 + 1)
 ShiftRows : dịch chuyển xoay vòng từng dòng của trạng thái hiện hành
với di số khác nhau.
Khóa con được kết hợp với các khối. Khóa con trong mỗi chu trình được
tạo ra từ khóa chính với quá trình tạo khóa con Rijndael; mỗi khóa con có
độ dài giống như các khối. Quá trình kết hợp được thực hiện bằng cách
XOR từng bít của khóa con với khối dữ liệu.
Quy trình mã hóa được tóm tắt lại như sau:
 Thực hiện thao tác AddRoundKey đầu tiên trước khi thực hiện các chu kỳ
mã hóa.
 Nr – 1 chu kỳ mã hóa bình thường, mỗi chu kỳ bao gồm bốn bước biến
đổi liên tiếp nhau:SubBytes, ShiftRows, MixColumns, và AddRoundKey.
Thực hiện chu kỳ mã hóa cuối cùng: trong chu kỳ này thao tác MixColumns
được bỏ qua.
7


1.3.2.2. Ứng dụng
Độ an toàn của phương pháp này phụ thuộc vào sự bí mật của khóa, nếu khóa
bị lộ ra ngoài, bất kỳ ai cũng có thể biết được thông tin dữ liệu.

Hình 3: Mã hóa khóa bí mật
Loại mã hóa này sử dụng trong môi trường mà khoá dễ dàng được di chuyển
và môi trường có thể tin cậy về độ an toàn, như một phòng ban, hay một nhóm
nhỏ.
1.3.2.3. Ưu nhược điểm của mã hóa khóa đối xứng
a. Ưu điểm:
 Tốc độ mã hóa nhanh
b. Nhược điểm
 Hai bên bắt buộc phải tiến hành thống nhất với nhau về khóa mật thì mới
có thể truyền thông an toàn.
 Việc phân phối khóa mật tới những người tham gia vào quá trình truyền
tin thông qua các kênh an toàn có thể dẫn đến việc bị lộ khóa.
 Nếu phải trao đổi thông tin với nhiều đối tác, mỗi đối tác sử dụng một
khóa mật thì việc quản lý số lượng lớn khoá mật là điều hoàn toàn không
dễ dàng.

8


1.3.3. Mã khóa khóa công khai
1.3.3.1. Khái niệm
Theo mục [1.6] của [6], Mã hóa khóa công khai là một dạng mã hóa cho
phép người sử dụng trao đổi các thông tin mật mã mà không cần phải trao đổi
các khóa chung bí mật trước đó. Mã hóa khóa công khai sử dụng một cặp khóa,
một khóa bí mật chỉ một người biết, một khóa công khai được đưa ra ngoài để
nhiều người có thể sử dụng. Trong hai khóa đó, một khóa dùng để mã hóa, một
khóa dùng để giải mã, và không thể tìm ra khóa bí mật nếu chỉ biết khóa công
khai.
Ví dụ
Thuật toán được Ron Rivest, Adi Shamir và Len Adleman (R.S.A) mô tả lần
đầu tiên vào năm 1977. Thuật toán mã hóa RSA thoả mãn 5 yêu cầu của một hệ
mã hiện đại:
 Độ bảo mật cao (nghĩa là để giải mã được mà không biết khoá mật thì
phải tốn hàng triệu năm).
 Thao tác nhanh(thao tác mã hoá và giải mã tốn ít thời gian).
 Dùng chung được.
 Có ứng dụng rộng rãi.
 Có thể dùng để xác định chủ nhân (dùng làm chữ ký điện tử).
Hoạt động:
Thuật toán RSA có hai khóa:
 Khóa công khai (Public key): được công bố rộng rãi cho mọi người và
được dùng để mã hóa
 Khóa bí mật (Private key): Những thông tin được mã hóa bằng khóa công
khai chỉ có thể được giải mã bằng khóa bí mật tương ứng
Tạo khóa:
Bước 1:B (người nhận) tạo hai số nguyên tố lớn ngẫu nhiên p và q
9


Bước 2: Tính n=p*q và Φ(n) = (p-1)(q-1)
Bước 3: Chọn một số ngẫu nhiên e (0< e < Φ(n)) sao cho ƯCLN(e,Φ(n))=1
Bước 4: Tính d = e-1 bằng cách dùng thuật toán Euclide. Tìm số tự nhiên x sao
cho: d = (x * Φ(n) + 1)/e
Bước 5:
 n và e làm khoá công khai (public key),
 d làm khoá bí mật (pivate key).
Mã hóa và Giải mã:
Bước 1: A nhận khoá công khai của B.
Bước 2: A biểu diễn thông tin cần gửi thành số m (0 <= m <= n-1)
Bước 3: Tính c = me mod n
Bước 4: Gửi c cho người nhận B
Bước 5: Giải mã: tính m = cd mod n.

1.3.3.2. Bảo vệ thông tin với mật mã khoá công khai
a. Bảo vệ tính bí mật thông tin
Giả sử A muốn gửi cho B một thông điệp M, A sẽ phải:
 Mã hóa thông điệp M bằng khóa công khai của B.
 Gửi bản mã thông điệp cho B.
Khi B nhận được thông điệp đã được mã hóa của A, B sẽ sử dụng khóa riêng
của mình để giải mã thông điệp đó.

10


Hình 4: Mã hóa khóa công khai
Với phương pháp này, chỉ có B là người có khóa bí mật mới giải mã được.
Tuy nhiên, ta không xác thực được thông tin được mã hóa là do ai gửi, vì khóa
công khai được nhiều người xử dụng.
b. Xác thực thông tin
A muốn mọi người biết được rằng tài liệu M là của chính A gửi, A có thể sử
dụng khóa riêng của mình để ký lên tài liệu M.
Khi B nhận được tài liệu, B sẽ sử dụng khóa công khai để xác thực chữ ký, vì
chỉ có A mới có khóa bí mật để tạo chữ ký ký lên tài liệu đó.

Hình 5: Xác thực thông tin

11


Nếu chỉ sử dụng chữ ký để xác thực thông tin, thì người khác vẫn xem được
nội dung của thông tin mặc dù không xác thực được chính xác thông tin là của
ai.
c. Bảo vệ bí mật và xác thực thông tin
Để đảm bảo thông tin vừa bí mật vừa xác thực, chúng ta phải thực hiện mã hóa
hai lần:
 Đầu tiên, A phải ký thông điệp bằng khóa riêng của mình để đảm bảo tính
xác thực
 Sau đó, A sử dụng khóa công khai của B để mã hóa tiếp thông điệp vừa
được mã hóa để đảm bảo tính bí mật
Sau đó, A gửi bản mã cuối cùng đến B. B nhận được, sẽ làm giải mã theo thứ tự
ngược lại để lấy được bản tin rõ.

Hình 6: Ký và mã hoá với khóa công khai
1.3.3.3. Ưu nhược điểm của hệ mật mã khóa công khai
a. Ưu điểm
 Tiện lợi do các bên không cần chia sẻ khóa
 Do chỉ có một người giữ khóa bí mật nên độ an toàn sẽ cao hơn rất nhiều

12


 Hỗ trợ công nghệ chữ kí số cùng với các kết quả trả về từ hàm băm đảm
bảo được tính xác thực nguồn, tính toàn vẹn dữ liệu và hỗ trợ chống chối
bỏ trách nhiệm.
b. Nhược điểm
 Tốc độ mã hóa chậm nên khó được dùng một cách độc lập trong mật mã.
 Cần phải có một đơn vị đủ tin cậy đứng ra chứng thực người dùng với
khóa công khai tương ứng.
1.4. Hàm băm
Hàm băm là giải thuật nhằm sinh ra các giá trị băm tương ứng với mỗi khối
dữ liệu (có thể là một chuỗi kí tự, một đối tượng trong lập trình hướng đối
tượng, v.v...). Giá trị băm đóng vai gần như một khóa để phân biệt các khối dữ
liệu, tuy nhiên, người ta chấp hiện tượng trùng khóa hay còn gọi là đụng độ và
cố gắng cải thiện giải thuật để giảm thiểu sự đụng độ đó. Hàm băm thường được
dùng trong bảng băm nhằm giảm chi phí tính toán khi tìm một khối dữ liệu trong
một tập hợp (nhờ việc so sánh các giá trị băm nhanh hơn việc so sánh những
khối dữ liệu có kích thước lớn). Có 5 thuật toán băm an toàn SHA-1, SHA-2241
, SHA-256, SHA- 384 và SHA-512.
Một số tính chất của hàm băm:
 Hàm băm là hàm một chiều, nên rất khó để khôi phục lại thông điệp ban
đầu từ thông điệp rút gọn.
 Tuy nhiên hàm băm h không phải là một song ánh, tức là có thể xảy ra
việc trùng thông điệp rút gọn. Đây là một điểm yếu có thể bị lợi dụng.
 Hàm băm giúp xác định được tính toàn vẹn dữ liệu của thông tin: mọi
thay đổi, dù là rất nhỏ, trên thông điệp cho trước đều làm thay đổi thông
điệp rút gọn tương ứng. Tính chất này hữu ích trong việc phát sinh, kiểm
tra chữ kí điện tử, các đoạn mã chứng nhận thông điệp, phát sinh số ngẫu
nhiên, tạo ra khóa cho quá trình mã hóa…

13


1.5. Chữ ký số
1.5.1. Giới thiệu
Chữ ký là mô hình sử dụng các kỹ thuật mật mã để gắn với mỗi người sử
dụng một cặp khóa công khai - bí mật và qua đó có thể ký các văn bản cũng như
trao đổi các thông tin mật. Khóa công khai thường được phân phối thông qua
chứng thực khóa công khai. Quá trình sử dụng chữ ký số bao gồm 2 quá trình:
tạo chữ ký và xác thực chữ ký.
Sử dụng chữ ký số trong truyền thông sẽ đảm bảo được các tính chất sau:
 Xác thực được định danh của người gửi và nguồn gốc của thông điệp
 Bất kỳ một sử đổi nào trên thông điệp làm cho kết quả xác minh chữ ký là
không chính xác nên đảm bảo được tính toàn vẹn của dữ liệu.
 Chỉ người giữ khóa bí mật mới có thể ký số, nên không thể chối bỏ trách
nhiệm
 Không thể tạo ra một văn bản với một chữ ký có sẵn chính vì vậy mà
không thể dùng lại chữ ký.
Bản chất của quá trình ký lên bản tin chính là sử dụng khóa bí mật của mình
để mã hóa bản tin. Nếu áp dụng đúng nghĩa như vậy thì sẽ nảy sinh một số vấn
đề khi bản tin lớn, vấn đề này xuất phát từ chính bản thân chữ ký số là sử dụng
mật mã khóa công khai. Chính vì vậy mà kỹ thuật sử dụng chữ ký số với hàm
băm được đề cập dưới đây là giải pháp được sử dụng hiện nay.
1.5.2. Quá trình ký
Đưa thông điệp qua hàm băm, kết quả thu được là một đoạn bit được gọi là
giá trị băm đảm bảo 2 tính chất:
 Tính duy nhất: mỗi thông điệp đưa qua hàm băm đều thu về một đại diện
duy nhất
 Tính một chiều: không thể dịch ngược từ thông điệp rút gọn để có văn bản
gốc
Đoạn bit đặc trưng này được mã hóa bằng khóa bí mật của người gửi và được
đính kèm vào “văn bản”, rồi gửi đến người nhận – đoạn bit được mã hóa này
chính là chữ ký số (digital signature).
14


Hình 7:Lược đồ ký
1.5.3. Xác thực chữ ký
Quá trình xác thực sẽ thực hiện như sau:
 Đưa dữ liệu gốc qua hàm băm để thu được thông điệp rút gọn
 Lấy đoạn bit được mã hóa, giải mã bằng khóa công khai để thu được
thông điệp rút gọn.
 So sánh hai thông điệp rút gọn vừa thu được ở hai bước trên, nếu giống
nhau có thể kết luận:
o Dữ liệu nhận được có tính toàn vẹn
o Dữ liệu nhận được là do chính người gửi gửi đi
Như vậy tính chống chối bỏ và tính xác thực được kiểm tra và xác nhận. Lúc
này người nhận tin rằng, khóa công khai đó đại diện hợp pháp cho người gửi.
Lược đồ xác thực chữ ký số được mô tả bằng hình vẽ dưới đây:

15


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×