chương 1, luận án trình bày về chữ ký số, chữ ký số tập thể và các vấn đề liên quan, các dạng tấn công và phá vỡ lược đồ chữ ký số, cơ sở toán học để xây dựng các lược đồ chữ ký số, các lược đồ chữ ký số và chuẩn chữ ký số phổ biến được ứng dụng thực tế. Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan một số kết quả trong và ngoài nước, luận án phân tích một số vấn đề tồn tại và xác định nội dung cần giải quyết. Giới thiệu về chữ ký số Chữ ký điện tử đã được sử dụng từ nhiều năm qua dưới nhiều dạng khác nhau, nhưng có điểm chung là quá trình truyền và nhận chúng được dựa trên tín hiệu điện tử. Chữ ký điện tử là thông tin đi kèm theo dữ liệu nhằm mục đích xác định người chủ của dữ liệu đó.
Dữ liệu là thông tin dưới dạng ký hiệu, chữ viết, chữ số, hình ảnh, âm thanh hoặc dạng tương tự. Chữ ký điện tử được tạo lập dưới dạng từ, chữ, số, ký hiệu, âm thanh hoặc các hình thức khác bằng phương tiện điện tử. Chữ ký được gắn liền hoặc kết hợp một cách logic với thông điệp dữ liệu, có khả năng xác nhận người ký thông điệp dữ liệu và xác nhận sự chấp thuận của người đó đối với nội dung thông điệp dữ liệu được ký. Chữ ký điện tử được bảo đảm an toàn, nếu đáp ứng được quy trình kiểm tra an toàn do các bên giao dịch thỏa thuận cùng với các điều kiện sau: - Dữ liệu tạo chữ ký điện tử chỉ gắn duy nhất với người ký trong bối cảnh dữ liệu đó được sử dụng; - Dữ liệu tạo chữ ký điện tử chỉ thuộc sự kiểm soát của người ký tại thời điểm ký; - Mọi thay đổi đối với chữ ký điện tử và nội dung thông điệp dữ liệu sau thời điểm ký đều có thể bị phát hiện.
Nghị định số 130/2018/NĐ-CP, ngày 27/9/2018 của Chính phủ Việt Nam quy định luật giao dịch điện tử về chữ ký số, trong đó ghi rõ: chữ ký số là 7 một dạng chữ ký điện tử được tạo ra bằng sự biến đổi một thông điệp dữ liệu sử dụng hệ thống mật mã khóa công khai. Qua đó, người nhận có thể xác định được sự toàn vẹn nội dung của thông điệp dữ liệu dựa trên thông điệp dữ liệu ban đầu và khóa công khai của người gửi. Chữ ký số được tạo ra và kiểm tra bằng các kỹ thuật mật mã khóa công khai. Để sử dụng chữ ký số thì người dùng phải có một cặp khoá riêng gồm khoá bí mật và khoá công khai.
Khóa bí mật là một khóa trong cặp khóa thuộc hệ thống mật mã khóa công khai, được dùng để tạo chữ ký số. Khóa công khai được sử dụng để kiểm tra chữ ký số và thông thường được tạo bởi khóa bí mật tương ứng trong cặp khóa. Bản chất của chữ ký số là kết quả của một lược đồ toán học với đầu vào là dữ liệu cần ký, được tóm lược thông qua hàm băm và mật mã hóa dữ liệu đã tóm lược. Chữ ký số có các tính chất sau: - Khả năng xác định nguồn gốc của chữ ký số: Trong giao dịch điện tử, chỉ có người gửi mới tạo ra được chữ ký có giá trị.
Để xác minh được tính đúng đắn người nhận sẽ sử dụng khóa công khai tương ứng để kiểm tra. - Tính toàn vẹn của chữ ký số: Trong quá trình truyền tin, nếu xảy ra sự cố trên đường truyền mà dẫn đến kết quả thay đổi thì quá trình xác minh chữ ký sẽ cho kết quả là không chính xác. Điều này sẽ đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu. - Tính không thể phủ nhận của chữ ký số: Trong giao dịch, chỉ có người gửi mới có khóa bí mật của mình và dùng để tạo ra chữ ký có giá trị.
Do đó người này không thể chối bỏ trách nhiệm của mình khi đã ký các văn bản. Khi có tranh chấp xảy ra, bên nhận sẽ dùng chữ ký này như một chứng cứ để nhờ bên thứ ba giải quyết. Sơ đồ chữ ký số Bài toán đặt ra như sau: Người T cần gửi một thông điệp M cho người H qua mạng truyền thông. Do trên mạng truyền thông hiện tại là không an toàn, thông điệp M có 8 thể bị giả mạo và thay đổi nguồn gốc, nên T phải bằng cách nào đó gửi thông điệp M đến H, Khi H nhận được, H xác thực được thông điệp M là không bị thay đổi và thông điệp đó đúng là do T gửi.
Để giải quyết vấn đề này thì việc sử dụng chữ ký số sẽ là một hướng giải quyết cho bài toán trên. Chữ ký số được tạo ra bằng cách áp dụng thuật toán băm một chiều trên thông điệp dữ liệu cần ký để tạo ra đại diện thông điệp. Sau đó sử dụng khóa bí mật để mã hóa tạo ra chữ ký số đính kèm với thông điệp dữ liệu gốc để gửi đi. Khi nhận, thông điệp dữ liệu gốc và chữ ký số được tách ra làm hai phần, bước tiếp theo sử dụng khóa công khai và hàm băm để giải mã đại diện thông điệp.
Quá trình sử dụng chữ ký số gồm hai giai đoạn: tạo chữ ký và kiểm tra chữ ký. - Quá trình tạo chữ ký số gồm: thuật toán tạo chữ ký số, phương pháp chuyển dữ liệu thông điệp thành dạng có thể ký được. - Quá trình kiểm tra chữ ký số gồm: thuật toán kiểm tra chữ ký số, phương pháp khôi phục dữ liệu từ thông điệp. Sơ đồ chữ ký số: Sơ đồ chữ ký số thường bao gồm hai thành phần chính: thuật toán ký và thuật toán kiểm tra chữ ký.
Một lược đồ chữ ký số là một bộ gồm 5 thành phần ( M , A, K , S ,V ) thoả mãn các điều kiện sau: - M là tập hữu hạn các thông điệp. - A là tập hữu hạn các thuật toán ký. - K là tập hữu hạn các khoá bí mật. - S là tập hữu hạn các chữ ký.
- V là tập hữu hạn các thuật toán xác minh. Với mỗi k K tồn tại một thuật toán ký sigk A và một thuật toán xác minh verk V tương ứng, mỗi sigk : M S và verk : M S {true, false} là những hàm sao cho với mỗi m M và s S thoả mãn phương trình (1.1) false, s sig k (m) Tương ứng với mỗi k K , ta có hàm sigk và hàm verk là các hàm đa thức thời gian. Trong đó, hàm sigk là hàm tạo chữ ký và hàm verk là hàm kiểm tra, xác thực chữ ký. Một số dạng tấn công chữ ký số Theo Shafi Goldwasser và đồng nghiệp [61] đã mô tả một số dạng tấn công chữ ký số cơ bản.
Trong đó, T là người dùng bị tấn công: a) Tấn công vào khóa (KOA): Kẻ tấn công biết khóa công khai của người ký. b) Tấn công vào văn bản (MA): Trước khi tấn công, kẻ tấn công có thể kiểm tra một số lược đồ chữ ký tương ứng với các văn bản đã biết hoặc đã được lựa chọn. Có bốn kiểu tấn công vào văn bản có thể thực hiện: - Tấn công văn bản được biết (KMA): Kẻ tấn công có thể truy cập đến chữ ký của văn bản m1, m2,…, mt nhưng không được quyền lựa chọn. - Tấn công văn bản được lựa chọn tổng quát (GCMA): Trong trường hợp này, kẻ tấn công có thể truy cập được vào chữ ký hợp lệ của người ký T theo danh sách văn bản đã được lựa chọn từ m1, m2,…, mt trước khi cố gắng phá vỡ lược đồ chữ ký số của T.
Kẻ tấn công lựa chọn các văn bản này mà không phụ thuộc vào khóa công khai T (ví dụ: mi được lựa chọn ngẫu nhiên). Đây là kiểu tấn công không thích ứng: toàn bộ danh sách các văn bản được lập từ trước khi thấy được chữ ký. Tấn công dạng này được gọi là tổng quát vì nó không phụ thuộc vào khóa công khai của T. - Tấn công văn bản được lựa chọn trực tiếp (DCMA): Trong trường hợp này, kiểu tấn công cũng tương tự như tấn công văn bản lựa chọn tổng quát, ngoại trừ danh sách văn bản được tạo ra sau khi được biết khóa công khai của T, nhưng danh sách đó được tạo ra trước khi thấy được chữ ký.
Đây vẫn là tấn công không thích ứng và cũng chỉ tấn công nhằm vào người ký T cụ thể nào đó. 10 - Tấn công văn bản được lựa chọn thích ứng (ACMA): Đây là một trong những trường hợp tổng quát hơn, kẻ tấn công có thể sử dụng T như là nguồn Oracle. Văn bản được chọn không chỉ sau khi được biết khóa công khai của T mà còn cả sau khi quan sát được các chữ ký được tạo ra trước đó. Các kiểu tấn công văn bản ở trên được sắp xếp theo thứ tự tăng dần.
Khi xây dựng các lược đồ chữ ký số cần nghiên cứu để phòng chống được các cuộc tấn công đó. Một số dạng phá vỡ của lược đồ chữ ký số Năm 1995, Shafi Goldwasser [61] đã đưa ra mô tả về một số dạng phá vỡ của lược đồ chữ ký số, cụ thể như sau: - Phá vỡ hoàn toàn: Trường hợp kẻ tấn công biết được thông tin bí mật của người ký T. - Giả mạo tổng quát: Trường hợp này, kẻ tấn công có thể tìm được thuật toán ký có chức năng tương đương thuật toán ký của T (dựa trên thông tin cửa sập khác nhau nhưng tương đương cửa sập của T). - Giả mạo có lựa chọn: Kẻ tấn công giả mạo chữ ký của thông điệp cụ thể được lựa chọn theo cách của kẻ tấn công.
- Giả mạo có tồn tại: Giả mạo được chữ ký của ít nhất một văn bản. Kẻ tấn công không có quyền kiểm soát văn bản mà anh ta có được chữ ký, nhưng có thể tạo ra chữ ký một cách ngẫu nhiên không chủ định trước. Tuy nhiên, trong thực tế, tùy theo đặc thù của từng loại lược đồ chữ ký số khác nhau sẽ tồn tại các dạng tấn công, phá vỡ khác nhau. Các dạng tấn công, phá vỡ lược đồ chữ ký đề cập ở trên là những dạng cơ bản mà các loại lược đồ chữ ký có thể gặp phải.
Tiêu chuẩn an toàn của tham số sử dụng trong chữ ký số Theo TCVN 7653:2007, do Tiểu Ban kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/JTC 1/SC 27 “Các kỹ thuật mật mã – Chữ ký số” Bộ Khoa học và Công nghệ công bố năm 2007 [11].
