Chương 1. Dat van dé Bắt đầu từ cuộc cách mạng kỹ thuật số vào thập niên 1990, việc sao chép và phân phối nội dung kỹ thuật số (trái phép) chưa bao giờ dé dàng như vậy. Do đó, nha cung cấp nội dung cần các công nghệ mới dé bảo vệ tài sản kỹ thuật số của họ và kiểm soát việc truy cập bản quyền. Các hệ thống bảo vệ nội dung đấy được biết đến với tên gọi Quản lý Bản quyền kỹ thuật số (DRM).
DRM có thé được tìm thấy trong nhiều cửa hàng da phương tiện số trực tuyến phô biến (như video, âm nhạc, sách điện tử, ứng dụng, v. Ví dụ, video và sách điện tử mua qua cửa hàng iTunes và iBooks vẫn sử dụng hệ thống DRM FairPlay của Apple [1]. Ngoài Apple, còn có nhiều công ty khác cũng sử dung công nghệ DRM, như Microsoft sử dung Windows Media DRM cho Windows Media Player [2], đặc biệt là Android [3]. Lý do nói Android đặc biệt vì điện thoại thông minh ngày càng trở nên phô biến trong cuộc sống của chúng ta.
Một số thống kê của trang Statista cho thấy rõ điều đó. Năm 2023, Hon 5 ty người đang sử dụng internet mỗi ngày!, trong khi dân số thé giới mới chỉ hơn 8 ty. Ké từ 2014 mỗi năm có hơn | tỷ thiết bị di động được bán ra’, đến nay đã gần 10 năm rồi và tất nhiên con số chỉ có tăng thêm. Lợi nhuận của ứng dụng di động lên đến hơn 475 ti USD chỉ trong năm 2022.
Khi thế giới đang chuyên mình sang các thiết bị di động thông minh, rất nhiều chuyên gia cảnh báo về dang tội phạm cũng chuyển mình sang tội phạm công nghệ theo sự phát triển của số lượng người dùng điện thoại thông minh (smartphones). Ngày nay, vấn đề ấy không chỉ vẫn tồn tại, mà nó còn tăng lên theo cấp số mũ với rất nhiều sự tiến hóa của tội phạm công nghệ cao. [4] ' Number of internet users worldwide.com/statistics/273018/number-of-internet-users- worldwide/ ? Global smartphone salse to end users https://www.com/statistics/263437/global-smartphone-sales- to-end-users-since-2007/ 3 Mobile app revenue worldwide by segment https://www.com/forecasts/1262892/mobile-app- revenue-worldwide-by-segment Trang 2 Mặc du đã có nhiều phương pháp mã hóa được sử dụng dé bảo vệ dữ liệu, nhưng vẫn còn tồn tại những hạn chế nhất định trong việc ngăn chặn các cuộc tấn công hiện đại. Cụ thé, các phương pháp mã hóa truyền thống thường dé bị đánh bại bởi các kỹ thuật tấn công như phân tích động và tĩnh.
Điều này đặt ra câu hỏi cho bài toán bảo vệ những sản phẩm kỹ thuật số như DRM nói chung và ứng dụng trên Android nói riêng khỏi sự phân tích và tan công. Mật mã hộp trang là một trong những lĩnh vực mật mã nghiên cứu mức độ bảo mật của các thuật toán mã hóa được thực thi trong một môi trường không đáng tin cậy, một giải pháp cho bài toán trên. Nó được thiết kế để đối phó với các kỹ thuật tấn công bang cách giấu diém thông tin về khóa mã hóa. Tuy nhiên, hiện nay chưa có nhiều áp dụng mật mã hộp trắng công khai có thé tham khảo đến mức độ sử dụng của người dùng cuối.
Hon thé nữa việc áp dụng mật mã hộp trắng vào ứng dụng Android cần được nghiên cứu kỹ lưỡng vì nó đòi hỏi sự hiểu biết sâu rộng về mật mã học cũng như về cấu trúc hay hoạt động của hệ điều hành Android. Bên cạnh đó, việc đánh giá hiệu quả của mật mã hộp trắng trong bảo vệ đữ liệu ứng dụng Android cũng là một thách thức tiềm ẩn. Điều này đặt ra nhu cầu nghiên cứu dé khám phá tiềm năng của mật mã hộp trắng trong việc tăng cường bảo mật dữ liệu trên ứng dụng Android. Mục tiêu Qua khóa luận này em muốn tích lũy thêm được kiến thức, kỹ năng về lý thuyết và ứng dụng của mật mã hộp trang cũng như các thí nghiệm kiểm thử ứng dụng Android.
Ngoài ra em xác định hoàn thành khóa luận sẽ phát triển được một ứng dụng Android thực tế sử dụng mật mã hộp trắng dé bảo mật lưu trữ di liệu. Đi kèm là một hệ thống kiến trúc phần mềm đầy đủ luồng và tài liệu báo cáo chỉ tiết. Qua đó chứng minh thành công tính khả thi của mật mã hộp trắng trước và sau khi áp dụng lên ứng dụng Android. Các kết quả của nghiên cứu có thê sẽ giúp cho các nhà phát triển ứng dụng Android có giải pháp mới dé tăng cường bảo mật dit liệu trên ứng dụng của họ, đồng thời cũng đóng góp vào nghiên cứu và phát triển của lĩnh vực bảo mật thông tin trên Trang 3 thiết bị đi động.
Ngoài ra, khóa luận sẽ đưa ra những đánh giá và so sánh về hiệu quả cũng như tính khả thi của các phương pháp, giải pháp sw dung mật mã hộp trang dé bảo vệ dữ liệu trên ứng dụng Android. Phạm vỉ Khóa luận tập trung vào việc sử dụng mã hóa hộp trắng để tăng cường lưu trữ dữ liệu trong ứng dụng Android. Nghiên cứu được giới hạn trong việc triển khai và đánh giá mã hóa hộp trắng AES — 128 trong môi trường ứng dụng Android. Bên cạnh đó khóa luận cũng phân tích và đánh giá một số kịch bản bảo mật liên quan đến lưu trữ dữ liệu trong ứng dụng Android.
Cau trúc khóa luận Nội dung trình bày trong khóa luận được tóm tắt qua các chương sau đây: Chương 2 bàn về lý thuyết từ những khái niệm, định nghĩa mà ngắn gọn, đầy đủ, dễ dàng, nhanh chóng để có thê tiếp cận với mật mã hộp trắng. Chương 3 sẽ trình bày cụ thê về một trường hợp của mật mã hộp trăng vào thực tế với kịch bản trước và sau khi áp dụng mật mã hộp trắng. Bao gồm cả việc đánh giá và lựa chọn công nghệ triển khai. Cuối cùng, Chương 4 sẽ đưa ra kết luận và một số hướng phát triển mà trong khuôn khổ khóa luận này đã xác định được nhưng chưa đủ điều kiện thực hiện.
Trang 4 Chương 2. An toàn thông tin, mật mã và các khái niệm 2. Bảo mật máy tính Định nghĩa 1: Bảo mật máy tính: là sự bảo vệ được cung cấp cho một hệ thong thông tin tự động đề đạt được các mục tiêu liên quan đến bảo vệ tính toàn vẹn, khả dung và bí mật của tài nguyên hệ thong thông tin (bao gồm phan cứng, phan mém, firmware’, thông tin/dữ liệu và viễn thông) [5]. Định nghĩa trên giới thiệu 3 mục tiêu cua bảo mật máy tính, thường được gọi là 5ô ba CIA.
Ba khái niệm này đại diện cho các mục tiêu bảo mật cơ ban đối với cả dữ liệu và các dịch vụ thông tin và tính toán. Ví dụ, tiêu chuẩn NIST FIPS 199 (Tiêu chuẩn phân loại bảo mật cho Thông tin Liên bang và Hệ thống Thông tin) liệt kê tính bí mật, tính toàn vẹn và tính sẵn sàng là ba mục tiêu bảo mật cho thông tin và hệ thống thông tin. FIPS 199 cung cấp một yêu cầu và định nghĩa về sự mat an ninh như sau: - Tinh bí mật (Confidentiality): Bảo vệ các hạn chế được ủy quyền về truy cập thông tin và tiết lộ thông tin, bao gồm các biện pháp bảo vệ sự riêng tư cá nhân và thông tin chủ quyền. Mất tính bí mật là việc tiết lộ thông tin không được ủy quyền.
- Tinh toàn ven (Integrity): Phòng chống sự sửa đôi hoặc phá hủy thông tin trái phép, bao gồm đảm bảo tính không chối bỏ và tính xác thực của thông tin. Mat tính toàn ven là sự sửa đôi hoặc phá hủy thông tin không được ủy quyên. 4 Firmware: là dạng phần mềm cấp thấp tương tác với phần cứng. Tuy nhiên không thể dùng thuật ngữ này đê thay thê thuật ngữ phan mém (software).
Trang 5 - Tinh sẵn sàng (Availability): Dam bảo việc truy cập và sử dụng thông tin đúng thời gian và đáng tin cậy. Mất tính sẵn có là sự gián đoạn trong việc truy cập hoặc sử dụng thông tin hoặc hệ thống thông tin. Mặc dù bộ ba CIA được thiết lập tốt, một số người trong lĩnh vực bảo mật cảm thấy rằng cần có các khái niệm b6 sung dé đưa ra một bức tranh hoàn chỉnh hơn (Hình 2. - Tinh xác thực (Authencity): có khả năng được chứng thực, chấp nhận va tin tưởng vào khả năng hợp lệ của một quá trình truyền tin, một thông điệp hoặc người tạo thông điệp.
Điều này có nghĩa là xác minh được người dùng khai báo danh tính đúng và mỗi đầu vào hệ thống đều đúng, đều đến từ một nguồn đáng tin cậy. - Tinh trách nhiệm (Accountibility): hay không thé chối bỏ (non repudition) tạo ra yêu cầu dé các hành động của một thực thê được theo dõi theo một cách duy nhất. Điều này hỗ trợ phát hiện và ngăn chặn xâm nhập, khắc phục lỗi, phục hồi sau sự cố, cũng như hành động pháp lý. Bởi vì các hệ thong thực sự an toàn van chưa phải là mục tiêu có thé đạt được, chúng ta phải theo dõi bảo mật đối với bên chịu trách nhiệm.
Các hệ thống phải lưu trữ các hoạt động của chúng dé cho phép pháp chứng kỹ thuật số sau này nếu có vi phạm bảo mật hoặc hỗ trợ trong các tranh chấp giao dịch. Yêu cau bảo mật Mang và Máy vi tinh Trang 6 2. Mật mã học Khi nói đến Mật mã học, thuật ngữ hay được sử dụng là Cryptography. Tuy nhiên thuật ngữ chính xác và rộng hơn phải là Cryptology [6].
Định nghĩa 2: Mật mã học là một ngành khoa học nghiên cứu nghệ thuật che giấu thông tin hiệu quả. Trong đó sử dụng các nguyên tắc, phương tiện và phương pháp đê đảm bảo bảo mật máy tính, an toàn thông tin, bao gôm bí mật, toàn vẹn, săn sàng, xác thực và chống chói bỏ [5]. Mật mã học được chia ra hai nhánh nghiên cứu chính gồm: Thiết kế mã (Cryptography): thiết kế hệ thống mật mã (Making codes). Hướng này nghiên cứu các thuật toán, phương thức, giao thức dé đảm bảo các tính chất của an toàn thông tin (thường duoi dang văn bản lưu trữ trên máy tính).
Một số sản phâm có thể kê đến là: các hệ mật mã, hàm băm tiêu chuẩn, hệ chữ ký điện tử, cơ chế phân phối/quản lý khóa, các giao thức mật mã. Thám mã (Cryptanalysis): hay phá mã, tan công mã (Breaking codes) dé đảm bảo hệ thong mật mã thực sự an toàn. Một số sản phẩm có thé kế đến như: các phương pháp thám mã, các phương pháp giả mạo chữ ký, các phương pháp tan công giao thức mật mã hay ham băm.