Chương 1. Giới thiệu đề tài, ý nghĩa khoa học và thực tiễn Cùng với sự phát triển của ngành công nghệ thông tin — truyền thông, van dé bảo mật di liệu luôn nhận được nhiều sự quan tâm của các nhà nghiên cứu cũng như doang nghiệp. Trong đó, mã hóa dữ liệu là một trong những giải pháp dé bảo vệ dữ liệu lưu trữ cũng như trên đường truyền. Nhiều giải thuật mã hóa đối xứng (DES, AES,.) và bất đối xứng (RSA, DSA.) được đưa ra dé giải quyết van dé mã hóa dữ liệu, sức mạnh của những giải thuật này đã được kiêm chứng và trở thành chuẩn mực trong việc mã hóa cho đến thời điểm hiện tại.
Tuy nhiên, trong tất cả các giải thuật mã hóa nói trên, việc giữ bí mật khóa là một yêu cần bắt buộc. Một khóa mã hóa thông thường có chiều dài từ 56 đến 128 bít, việc ghi nhớ một dãy số nhị phân vô nghĩa như vậy năm ngoài khả năng của một người dùng bình thường. Do đó, việc quản lý khóa (bao gồm sinh khóa, phân phối khóa và giữ bí mật khóa) trở thành điểm yếu nhất của các hệ thống mã hóa; làm sao dé sinh ra một khóa đủ mạnh trong khi dễ dàng phân phối và giữ bí mật. Một số phương pháp truyền thống có thể kê ra sau đây: © Ma hóa dựa trên mật khẩu: Mật khâu được dùng để dẫn xuất ra khóa dựa trên các giải thuật dẫn xuất (PBKDF1, PBKDEF2.
Hệ điều hành Android sử dụng phương pháp này cung cấp tính năng mã hóa toàn bộ đĩa của hệ thống. Vấn dé đối với phương pháp này là độ mạnh của khóa tương đương với độ mạnh của mật khâu. Mà vẫn dé của mật khẩu thì như chúng ta đã biết: mật khẩu đơn giản sẽ dé bị kẻ tan công đoán được bằng cách sử dụng một số công cụ tan công theo kiểu từ điển; mật khẩu có độ phức tạp cao khiến việc ghi nhớ chúng trở nên khó khăn đối với người sử dụng, dẫn đến việc anh ta sẽ phi nó ra đâu đó và có khả năng mật khẩu sẽ bị lộ. e_ Mã hóa dựa trên token: Token là một thiết bi phần cứng có khả năng lưu trữ khóa và thực hiện các thao tác mã hóa, giải mã dựa trên khóa lưu trữ.
Các thiết bị này thường là các thẻ thông minh tiếp xúc hoặc không tiếp xúc, trong Ma hóa dữ liệu trên thiết bị di động dùng đặc trưng sinh trắc học SVTH: Nguyễn Văn Đông Trang 2 GVHD: PGS. TS Đăng Trân Khánh đó, toàn bộ hệ thống được tích hợp trong một chip có kích thước vài milimet, việc can thiệp vào hệ thong dé đọc được khóa lưu trữ trong đó là gần như không thé. Phương pháp nay được sử dung pho biến trong các hệ thống yêu cầu độ bảo mật cao. Tuy nhiên, con người luôn là điểm yếu nhất trong bất kỳ hệ thống bảo mật nào, người dùng thường cảm thấy bất tiện khi phải luôn mang token theo bên mình và việc đánh mat hoặc dé quên token cũng thường xuyên xảy ra.
Một số token yêu cầu phải được kích hoạt bằng một mã PIN bí mật dé kẻ đánh cắp cũng không sử dụng được token. Tuy nhiên việc này lại làm nhiều người cảm thay bat tiện và họ ghi luôn mã PIN lên token. Các phương pháp nói trên đều không có sự cân bằng giữa sức mạnh của khóa và độ tiện lợi đối với người dùng. Trong khi đó, ý trong mã hóa dùng đặc trưng sinh trắc học mở ra một hướng nghiên cứu mới nhằm cung cấp một giải pháp thỏa mãn cả 2 yêu cau trên.
Đặc trưng sinh trắc học là thông tin về những đặc tính sinh lý có thé đo đạt được va đặc trưng cho mỗi người. Ví dụ: dẫu vân tay, mống mắt, giọng nói, chữ ký,.; do đó, người dùng không cần phải ghi nhớ cũng không cần phải luôn mang theo hay sợ bị đánh cắp. Với khả năng 2 người khác nhau có đặc trưng sinh trắc học giống nhau là rất thấp (tùy từng loại đặc trưng, đối với mống mắt là 10°”), những thông tin này có thể được sử dụng dé sinh ra một khóa đủ mạnh dùng cho các giải thuật mã hóa. Tuy nhiên, việc đo đạc những đặc trưng này ở những lần khác nhau (trên cùng một đối tượng) sẽ không thể nào cho ra kết quả giống nhau chính xác; trong khi đó, những giải thuật mã hóa truyền thống đòi hỏi độ chính xác tuyệt đối, chỉ một bit sai biệt trong khóa cũng sẽ tạo ra sai biệt rất lớn trong kết qua mã hóa/giải mã.
Dé áp dụng đặc trưng sinh trắc học vào hệ thống mã hóa, đòi hỏi phải có những kỹ thuật/thuật toán đặc biệt dé sử dụng, đồng thời bảo dam tính bí mật những thông tin có nhiêu này. Mã hóa dữ liệu dựa trên đặc trưng sinh trắc học là một hướng nghiên cứu khá mới, được khởi xướng vào năm 1994 bởi giáo su George Tomko, người sang lập Mytec Ma hóa dữ liệu trên thiết bị di động dùng đặc trưng sinh trắc học SVTH: Nguyễn Văn Đông Tranø 3 GVHD: PGS. TS Đăng Trân Khánh Technologies (Toronto, Canada) [1, p. Việc áp dụng những thành quả nghiên cứu trong lĩnh vực này vào thực tế còn khá hạn chế.
Theo như những gi học viên tìm hiểu được thì công nghệ privID" của Philips là sản phẩm thương mai đầu tiên và duy nhất tính đến thời điểm này áp dụng kỹ thuật mã hóa dùng đặc trưng sinh trắc học [1, p. Ngày nay, các thiết bị cá nhân như điện thoại thông minh, máy tính bảng ngày một phô biến và mạnh mẽ. Những thiết này có sức mạnh gần tương đương với một máy tính cá nhân, có khả năng lưu trữ và xử lý hầu hết mọi loại dữ liệu từ hình ảnh, danh ba, ghi chú cá nhân đến những dữ liệu nhạy cảm như email, tài khoản ngân hàng. Một số nhân viên còn lưu trữ cả những tài liệu mật của công ty trên điện thoại di động của mình.
Trong khi đó, van đề bảo mật trên các thiết bị di động vẫn chưa nhận được sự quan tâm cần thiết từ phía người dùng, một số cảm thấy phiền phức, không thuận tiện khi phải áp dụng các giải pháp bảo mật; việc này biến các thiết bị di động trở thành đối tượng ưa thích của tin tặc. Đó là lý do vì sao nền tảng di động được chọn dé thực hiện dé tài, với mong muốn áp dụng những kết quả nghiên cứu vào thực tế, cung cấp một giải pháp bảo vệ dữ liệu vừa an toàn vừa thuận tiện cho các thiết bị di động nay. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Hình 1.1 mô tả một hệ thống đơn giản sử dụng đặc trưng sinh trắc học vào việc mã hóa dữ liệu. Ma hóa dữ liệu trên thiết bị di động dùng đặc trưng sinh trắc học SVTH: Nguyễn Văn Đông Tranø 4 GVHD: PGS.
TS Đăng Trân Khánh Vector | BI > đặc B2 > trưng ⁄ Dữ liệu H nh 1. Mô h nh hệ thông mã hóa đữ liệu dùng đặc trưng sinh trắc học 1. BI: Thông thường, mẫu sinh trac học đo đạc được không được dùng ngay mà được xử lý qua một bước gọi là “trich xuất vector đặc trưng”, việc Xử lý, so sánh dựa trên các vector đặc trưng nay dé dàng và hiệu quả hon so với dit liệu thô ban đầu. Ví dụ: vector đặc trưng của dấu vân tay là một tập các điểm đầu mút của đường vân tay trong ảnh chụp dấu vân tay.
B2: Các vector đặc trưng này vẫn chưa phải là dữ liệu chính xác hoàn toàn, vẫn chưa thé dùng được cho các giải thuật mã hóa. Bước này sẽ thực hiện quá trình sửa lỗi, loại bỏ những thành phân sai số và trích xuất ra thông tin cô định. Nếu dữ liệu đầu vào là kết quả thu thập được trên cùng một đói tượng, kết quả đầu ra phải giống nhau. Kết quả của B2 có thể được dùng để sinh ra khóa hoặc bảo vệ một khóa khác, hoặc kết hợp với kết quả trích xuất của một đặc trưng sinh trắc học khác đê mã hóa dữ liệu Đề tài tập trung nghiên cứu và đề xuất phương pháp có thể áp dụng được cho B2.
Mục tiêu của dé tài là xây dựng phương pháp dé có thé áp dụng được trên thiết bị di động. Hiện tại, đối với hầu hết các thiết bị di động thông minh, chỉ có việc chụp ảnh gương mặt và ghi âm giọng nói là khả thi, các đặc trưng sinh trắc học khác như dau vân tay hay mống mat là gần như không thé. Do đó, đề tài lựa chon ảnh Ma hóa dữ liệu trên thiết bị di động dùng đặc trưng sinh trắc học SVTH: Nguyễn Văn Đông Trang 5 GVHD: PGS. TS Đăng Trân Khánh gương mặt, dùng giải thuật Eigenfaces để trích xuất vector đặc trưng và xây dựng phương pháp dé sửa lỗi và trích xuất dữ liệu có định từ vector đặc trưng nay.2 mô tả một cách tiếp cận khác trong việc sử dụng đặc trưng sinh trắc học vào hệ thống mã hóa [1, p.
Trong cách tiếp cận này, khóa được sinh ra một cách ngâu nhiên, sau đó kêt hợp với đặc trưng sinh trac học đê bảo vệ khóa đó. Key generator | Key Storage T Image Sensor Binding | SE Template Discard image, key | R Ỉ Key Sensor mage > Key + * Application | retrieval | | L Discard image v Hf nh 1.2 Dùng đặc trưng sinh trắc học dé bảo vệ khóa Tuy thứ tự sử dụng khác nhau, nhưng về cơ bản, các giải thuật “Key binding” và “Key retrieval” trong hình trên cũng phải chấp nhận được sự những sai số của đặc trưng sinh trắc học, giải quyết van đề sửa lỗi và trích xuất thông tin có định từ thông tin có nhiễu tương tự như B2 trong mô hình ở Hình 1. Ma hóa dữ liệu trên thiết bị di động dùng đặc trưng sinh trắc học SVTH: Nguyễn Văn Đông Trang 6 GVHD: PGS. TS Đăng Trân Khánh 1.
Tóm tắt nội dung luận văn Nội dung trình bày trong phân còn lại của luận văn bao gôm các phân sau: e Chương 2 sẽ giới thiệu các công trình nghiên cứu tiêu biêu liên quan đên van đề mã hóa dữ liệu dùng đặc trưng sinh trắc học e Chương 3 tóm tắt các cơ sở lý thuyết và giải thuật được sử dụng trực tiếp trong việc xây dựng phương pháp và đánh giá của luận văn. e (1a phan chính, diễn giải phương pháp mà luận văn đề xuất. e Chương 5 trình bày kết quả thực nghiệm và so sánh với một phương pháp đơn giản khác e_ Chương 6 nêu kết luận và đề xuất các hướng phát triển tiếp theo của đề tài 1.