MỞ ĐẦU CHƢƠNG I TỔNG QUAN VOIP.1 Giới thiệu VoIP.2 Cấu hình chuẩn của VoIP.3 Mô hình kết nối trong VoIP.4 Đặc điểm của điện thoại VoIP.5 Các ứng dụng của VoIP.6 Các nguy cơ tấn công vào hệ thống VoIP.2 Call Hijacking and Interception.3 Man-in-the-middle.4 Tấn công vào các lỗ hổng của mạng và môi trƣờng.5 Spam trong VoIP.7 Một số công nghệ bảo mật sử dụng trong VoIP.2 Mã hóa bất đối xứng.3 Chứng chỉ điện tử.1 Chữ ký điện tử.2 Chứng chỉ điện tử.4 Một số thuật toán nổi tiếng.1 Thuật toán mã hóa đối xứng AES.2 Thuật toán mã hóa bất đối xứng Diffie-Hellman.24 CHƢƠNG 2 BẢO MẬT H.1 Giao thức báo hiệu cuộc gọi H323.2 Các thành phần của một hệ thống H.3 Các thành phần của giao thức H.4 Các thủ tục báo hiệu trong mạng H.2 Giới thiệu về hệ thống sử dụng H.2 Call establishment security.3 Call control security.4 Media stream privacy.3 Các thủ tục bảo mật trong cuộc gọi sử dụng H.1 Thủ tục thiết lập kết nối.37 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.2 Thủ tục và báo hiệu H.3 Thủ tục kết nối đa điểm.4 Thủ tục mã hóa luồng dữ liệu kênh truyền thông.4 Các thủ tục xác thực trong cuộc gọi sử dụng H.1 Cơ chế xác thực Baseline security profile.2 Cơ chế xác thực Signature security profile.54 CHƢƠNG 3 THỰC NGHIỆM.1 Giới thiệu phần mềm Xcall.1 Tổng quan hệ thống.2 Thiết kế chƣơng trình.4 Giao diện chƣơng trình.2 Giới thiệu chƣơng trình Wireshark.3 Khảo sát cuộc gọi VoIP thực tế.1 Đối với cuộc gọi không sử dụng giao thức bảo mật H.2 Trƣờng hợp sử dụng H.63 KẾT LUẬN TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỨ VIẾT TẮT 3DES Triple DES A AES Advanced Encryption Standard ASN.1 Abstract Syntax Notation Number 1 ATM Asynchronous Transfer Mode C CA Certificate authority CBC Cipher Block Chaining D DES Data Encryption Standard DoS Denial-of-Service DH Diffie Hellman E EP End Point EOFB Enhanced OFB mode ETSI European Telecommunications Standards Institute G GK GateKeeper H HMAC Hashed MAC I IP Internet Protocol IPSEC Internet Protocol Secutiry ISP Internet Service Provider ITSP Internet Telephony Service Provider ITU International Telecommunication Union L LAN Local Area Network M MAC Medium Access Control MCU Multipoint control unit MD5 Message Digest 5 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com N NIST National Institude of Standards and Technology P PSTN Public Switched Telephone Network Q QoS Quality of Service R RAS Remote Access Services RC4 Rivest Cipher 4 RC5 Rivest Cipher 5 RFC Request For Comment RSA Rivest,Shamir and Adleman RTP Real Time Transport Protocol RTCP RTP Control Protocol S SHA Secure Hash Algorithm T TCP Transmission Control Protocol TLS Transport Layer Security U UDP User Datagram Protocol V VoIP Voice over IP W WAN Wide Area Network TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 ARP cache của A.2 Các tham số của AES.1 OID anti-spamming.2 Baseline security profile.3 Signature security profile. 54 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mạng chuyển mạch kênh.2 Mạng chuyển mạch gói.3 Cấu hình của VoIP.4 Mô hình kết nối trong VoIP.5 Tấn công từ chối dịch vụ phân tán.6 Tấn công từ chối dịch vụ nội bộ.0 Mã hóa bất đối xứng.11 Khóa riêng ký toàn bộ văn bản.12 Khóa riêng ký vào hàm Hash.13 Dùng khóa công khai để bên nhận mã hóa thông báo.14 Quá trình mã hóa và giải mã AES.19 Mô hình Diffie Hellman.20 Hoạt động của một hàm băm.21 Hàm băm HMAC-SHA1.2 Cấu trúc của một đầu cuối H.3 Kết nối giữa một điểm cuối H.323 và một điểm cuối không phải H.4 Kiến trúc phân tầng H.5 Cuộc gọi trong H.6 Thiết lập cuộc gọi H.8 Thành phần ClearToken.9 Trường EncytionSync.10 Mã hóa luồng dữ liệu.11 Giải mã luồng dữ liệu.12 Cập nhật khóa.15 Kĩ thuật Ciphertext Stealing.16 Định dạng gói RTP dành cho anti spamming.17 Quá trình tính toán xác thực ở bên gửi.18 Quá trình xác thực bên nhận.19 Quá trình tính toán giá trị xác thực bên gửi, sử dụng chữ ký điện tử.20 Quá trình xác thực ở bên nhận.1 Tổng quan hệ thống. 58 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.2 Tương tác giữa các module.4 Biểu đồ sequence huỷ cuộc gọi.5 Giao diện chương trình Xcall.6 Chương trình Wireshark.7 Bản tin Setup.8 Giải nén gói tin RTP.9 Bản tin Setup H.10 Bản tin Connect H.12 Giải nén gói tin RTP H. 65 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 1 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VOIP 1.
1 Giới thiệu VoIP [1], [12], [16] Định nghĩa về VOIP: VoIP (viết tắt của Voice over Internet Protocol, nghĩa là Truyền giọng nói trên giao thức IP) là công nghệ truyền tiếng nói của con người (thoại) qua mạng thông tin sử dụng bộ giao thức TCP/IP. Nó sử dụng các gói dữ liệu IP (trên mạng LAN, WAN, Internet) với thông tin được truyền tải là mã hoá của âm thanh – Theo wikipedia. Các hệ thống VoIP ngày nay sử dụng 2 giao thức báo hiệu chủ yếu là H323 và SIP. Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn chỉ đề cập tới giao thức báo hiệu H323.323 là chuẩn quốc tế về hội thoại trên mạng được đưa ra bởi hiệp hội viễn thông quốc tế ITU (International Telecommunication Union).
Nó qui định các thành phần, các giao thức sử dụng, các thủ tục cho phép truyền các dữ liệu đa phương tiện (âm thanh, hình ảnh) và số liệu thời gian thực thông qua mạng IP mà không quan tâm tới chất lượng dịch vụ (QoS). Các đầu cuối của các hãng khác nhau có thể giao tiếp được với nhau nếu các đầu cuối này tuân theo chuẩn H. SIP (Session Initiation Protocol) Giao thức Khởi tạo Phiên: là một giao thức tín hiệu điện thoại IP dùng để thiết lập, sửa đổi và kết thúc các cuộc gọi điện thoại VOIP. SIP được phát triển bởi IETF(Internet Engineering Task Force- lực lượng chuyên trách về kỹ thuật liên mạng).
Một ví dụ về chương trình VoIP miễn phí thông dụng cho phép người sử dụng có thể nói chuyện với nhau qua Internet bằng PC là chức năng Voice Chat của phần mềm Yahoo Messenger. Trong dịch vụ VoIP có thể có sự tham gia của 3 loại đối tượng cung cấp dịch vụ như sau: - Đơn vị cung cấp Internet ISP. - Đơn vị cung cấp dịch vụ điện thoại Internet ITSP. - Đơn vị cung cấp dịch vụ trong mạng chuyển mạch kênh.
Người sử dụng đầu cuối muốn sử dụng được dịch vụ điện thoại IP, họ phải sử dụng kết hợp mạng Internet và các chương trình ứng dụng cho điện thoại IP. Các đơn vị cung cấp dịch vụ Internet cung cấp sự việc sử dụng Internet cho khách hàng của họ thì các đơn vị cung cấp dịch vụ điện thoại ITSP cung cấp dịch vụ điện thoại IP cho khách hàng bằng cách sử dụng các chương trình ứng dụng dùng cho điện thoại IP. Chỉ có dịch vụ truy cập Internet cung cấp bởi các đơn vị ISP là chưa đầy đủ để cung cấp dịch vụ điện thoại IP. Người sử dụng đầu cuối phải đăng nhập vào đơn vị cung cấp dịch vụ điện thoại IP khi sử dụng điện thoại IP.
Việc liên lạc thông qua dịch vụ điện thoại IP sẽ không thực hiện được nếu người sử dụng chỉ truy nhập vào mạng Internet. Để phục vụ cho việc đàm thoại giữa những người sử dụng trên các máy tính đầu cuối của mạng Internet, các công ty phần mềm đã cung cấp các trương trình ứng dụng dùng cho điện thoại IP thực hiện vai trò của ITSP. Đối với người sử dụng trên mạng chuyển mạch kênh, họ sẽ truy nhập vào ISP hoặc ITSP thông qua các điểm truy nhập trong mạng chuyển mạch kênh. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 2 VoIP dựa trên sự kết hợp giữa mạng chuyển mạch gói (mạng IP) và mạng chuyển mạch kênh.
Mỗi loại mạng có những đặc điểm khác biệt nhau. Để có thể hiểu được những ưu điểm khác biệt của VoIP, trước hết chúng ta đi vào nghiên cứu hai kỹ thuật chuyển mạch cơ bản sử dụng trong VOIP là kỹ thuật chuyển mạch kênh và kỹ thuật chuyển mạch gói. Kỹ thuật chuyển mạch kênh (Circuit Switching): Đặc điểm nổi bật của kĩ thuật chuyển mạch kênh là: một kênh cố định sẽ được thiết lập cho hai đầu cuối khi chúng có nhu cầu trao đổi thông tin với nhau, kênh này được dành riêng và duy trì cho tới khi quá trình trao đổi giữa hai đầu cuối kết thúc. Các thông tin trao đổi giữa hai đầu cuối là trong suốt.
Quá trình thiết lập cuộc gọi tiến hành gồm 3 giai đoạn: Giai đoạn thiết lập kết nối: Là quá trình kết hợp các tuyến giữa các trạm trên mạng thành một tuyến (kênh) duy nhất dành riêng cho cuộc gọi. Kênh này đối với PSTN là 64kb/s (do bộ mã hóa PCM có tốc độ lấy mẫu tiếng nói 8kb/s và được mã hóa 8 bit). Giai đoạn truyền tin: Sau khi kênh được thiết lập các thông tin trao đổi được truyền đi và các thông tin đó là trong suốt. Sự trong suốt của thông tin được truyền đi thể hiện qua hai yếu tố: thông tin không bị thay đổi khi truyền qua mạng và độ trễ nhỏ, độ trễ chỉ cỡ thời gian truyền thông tin trên kênh.
Giai đoạn giải phóng (huỷ bỏ) kết nối: Sau khi cuộc gọi kết thúc, kênh sẽ được giải phóng để phục vụ cho các cuộc gọi khác. Chất lượng đường truyền tốt, ổn định, có độ trễ nhỏ là những ưu điểm nổi trội của mạng chuyển mạch kênh. Các thiết bị mạng của chuyển mạch kênh đơn giản, có tính ổn định cao, chống nhiễu tốt. Tuy nhiên mạng chuyển mạch kênh cũng tồn tại những hạn chế và nhược điểm sau: Lãng phí băng thông: Một kênh 64kb/s luôn được duy trì cho một cuộc gọi nhất định.
Trong tiến trình cuộc gọi khi không có dữ liệu kênh vẫn được duy trì không chia sẻ được cho các cuộc gọi khác dẫn tới việc lãng phí băng thông Bảo mật: Tín hiệu cuộc đàm thoại được truyền nguyên vẹn nên rất dễ đến khả năng bị nghe trộm cuộc đàm thoại.1 Mạng chuyển mạch kênh TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 3 Kỹ thuật chuyển mạch gói (Packet Switching): Trong kỹ thuật chuyển mạch gói bản tin sẽ được chia thành các gói tin (packet) có khuôn dạng được quy định trước. Các gói tin chứa thông tin điều khiển như: số thứ tự gói tin, địa chỉ trạm nguồn, địa chỉ trạm đích. Tại mỗi nút mạng trên tuyến các gói tin được nhận, nhớ và sau đó thì chuyển tiếp tới các nút mạng khác cho tới khi chúng được truyền tới chạm đích. Điều phức tạp nhất đối với chuyển mạch gói là vấn đề tập hợp các gói tin để tạo bản tin nguyên bản ban đầu, đặc biệt là khi các gói tin được truyền theo nhiều con đường khác nhau tới trạm đích.
Chính vì lý do trên mà các gói tin cần phải được đánh dấu số thứ tự, điều này có tác dụng, chống lặp, sửa sai và có thể truyền lại khi hiên tượng mất gói xảy ra.