Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong kỷ nguyên số hóa và bùng nổ dữ liệu, dữ liệu lớn (Big Data) đã trở thành một nguồn tài nguyên chiến lược quan trọng của các tổ chức và doanh nghiệp. Sự gia tăng nhanh chóng về quy mô, phạm vi và tính đa dạng của dữ liệu mang lại nhiều cơ hội phân tích chuyên sâu nhưng đồng thời cũng đặt ra những thách thức nghiêm trọng về an toàn thông tin và hiệu năng truyền tải trên hạ tầng mạng.

Báo cáo Đồ án 2 với đề tài "Tìm hiểu về truyền tải và bảo mật dữ liệu lớn" được thực hiện bởi sinh viên Nguyễn Phước Bình (MSSV: 20520143) và Trần Thanh Trí (MSSV: 20520328), dưới sự hướng dẫn của ThS. Huỳnh Hồ Thị Mộng Trinh tại Khoa Công nghệ Phần mềm, Trường Đại học Công nghệ Thông tin – Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh (năm 2023).

Đề tài xuất phát từ các vấn đề thực tiễn đang tồn tại trong môi trường truyền tải thông tin số:

  • Sự gia tăng của các cuộc tấn công mạng có chủ đích, trong đó kẻ tấn công khai thác lỗ hổng đường truyền để xâm nhập và đánh cắp dữ liệu tập trung quy mô lớn.
  • Rủi ro mất an toàn thông tin từ sự thiếu hụt kiểm soát truy cập, cấu hình sai sót hoặc lỗi phần mềm.
  • Tính không đồng nhất về định dạng và nguồn gốc dữ liệu, gây nghẽn cổ chai và suy giảm hiệu năng khi phân phối qua môi trường mạng diện rộng.
  • Nguy cơ mất mát, sai lệch hoặc lộ lọt thông tin nhạy cảm khi truyền tải qua các kênh truyền thông công cộng không có cơ chế mã hóa và toàn vẹn dữ liệu.
  • Bài toán đánh đổi giữa hiệu suất truyền dẫn (tốc độ, độ trễ, khả năng chịu tải) và mức độ an ninh (chi phí xử lý mã hóa, giải mã, bắt tay xác thực).

Văn bản xác định các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

  1. Đáp ứng và làm rõ các thách thức trong quản lý và bảo vệ dữ liệu lớn trong kỷ nguyên số.
  2. Nâng cao hiểu biết lý thuyết chuyên sâu về nguyên lý hoạt động của các thuật toán mã hóa và giao thức bảo mật mạng.
  3. Chuyển hóa kiến thức lý thuyết thành thực tiễn thông qua việc xây dựng, cấu hình và triển khai các hệ thống máy chủ thực nghiệm.
  4. Đánh giá, đo lường và phản ánh hiệu năng truyền tải cũng như mức độ an toàn của hệ thống trong môi trường thực nghiệm.
  5. Rèn luyện kỹ năng thực hành thiết kế, cấu hình quyền hạn và quản trị hệ thống truyền dữ liệu an toàn.
  6. Cung cấp tài liệu tham khảo kỹ thuật cho cộng đồng sinh viên và người làm công tác nghiên cứu hệ thống.
  7. Đưa ra các căn cứ thực tiễn hỗ trợ việc ra quyết định lựa chọn giao thức truyền tải an toàn trong doanh nghiệp.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đồ án:

  • Đối tượng nghiên cứu: Các thuật toán mã hóa dữ liệu đối xứng và bất đối xứng (AES, RSA); kỹ thuật thỏa thuận khóa Diffie-Hellman; quy trình xác thực danh tính, tạo khóa phiên (Session Key); các giao thức truyền tải dữ liệu có bảo mật gồm TLS/SSL, SSH, FTPS, SFTP và SCP.
  • Phạm vi nghiên cứu: Phân tích cơ chế lý thuyết của các thuật toán mật mã và giao thức mạng; xây dựng mô hình thực nghiệm máy chủ - máy khách (Client - Server); thiết lập cấu hình an toàn trên nền tảng FileZilla Server và OpenSSH trên Linux; đo lường hiệu năng truyền tải tệp tin dung lượng 1GB; đánh giá rủi ro tấn công trung gian (Man-in-the-Middle) và phân tích các giải pháp hạn chế rủi ro.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án xây dựng nền tảng nghiên cứu dựa trên các khái niệm mật mã học cơ bản, mô hình toán học giải thuật và tiêu chuẩn kỹ thuật mạng:

  • Các thuộc tính an toàn thông tin cốt lõi:
    • Tính bí mật (Confidentiality): Đảm bảo thông tin chỉ được truy cập bởi các thực thể có thẩm quyền.
    • Tính toàn vẹn (Integrity): Dữ liệu không bị can thiệp, sửa đổi trái phép trong quá trình lưu trữ hoặc truyền tải mà không bị phát hiện.
    • Tính xác thực (Authentication): Khả năng chứng minh chính xác danh tính của bên gửi hoặc bên nhận.
    • Tính chống chối bỏ (Non-repudiation): Ngăn chặn việc một bên phủ nhận hành vi gửi hoặc nhận thông tin đã thực hiện.
  • Thám mã (Cryptanalysis): Nghiên cứu 3 phương pháp tấn công mật mã cơ bản gồm tìm khóa vét cạn (brute-force), phân tích thống kê và phân tích toán học.
  • Hệ mật mã hóa đối xứng (Symmetric Cryptography): Sử dụng một khóa bí mật duy nhất $K_s$ cho cả hai tiến trình mã hóa $C = E(K_s, M)$ và giải mã $M = D(K_s, C)$. Văn bản đề cập đến các thuật toán phổ biến như DES, AES, RC4, RC5. Mô hình này đòi hỏi kênh an toàn để trao đổi khóa ban đầu và yêu cầu số lượng khóa lớn là $n(n-1)/2$ cho một nhóm gồm $n$ thực thể giao tiếp.
  • Hệ mật mã hóa bất đối xứng (Asymmetric Cryptography / Public-Key Cryptography): Sử dụng cặp khóa toán học 1-1 gồm khóa công khai ($K_{ub}$) dùng để mã hóa $C = E(K_{ub}, M)$ và khóa riêng ($K_{rb}$) dùng để giải mã $M = D(K_{rb}, C)$. Một nhóm $n$ thực thể chỉ cần $n$ cặp khóa, tiêu biểu là hệ mật RSA.
  • Giao thức thỏa thuận khóa Diffie-Hellman: Dựa trên bài toán logarit rời rạc trên nhóm nhân số nguyên modulo $p$ với căn nguyên thủy $g$, cho phép hai bên thiết lập khóa bí mật chung qua kênh truyền công cộng mà không cần gửi trực tiếp khóa.
  • Cơ sở pháp lý và tiêu chuẩn công nghệ:
    • Tiêu chuẩn TLS v1.0 được định nghĩa tại RFC 2246 bởi IETF (tháng 01/1999), phát triển từ SSL v3.0.
    • Thông tư số 01/2011/TT-BTTTT ngày 04/01/2011 của Bộ trưởng Bộ Thông tin và Truyền thông quy định Danh mục tiêu chuẩn kỹ thuật về ứng dụng CNTT trong cơ quan nhà nước, trong đó quy định bắt buộc áp dụng tiêu chuẩn TLS phiên bản 1.2 thuộc nhóm tiêu chuẩn an toàn thông tin.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa phân tích lý thuyết, mô hình hóa toán học và thực nghiệm triển khai hệ thống:

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp: Hệ thống hóa lý thuyết về cấu trúc gói tin, quy trình bắt tay (handshake) và cơ chế mã hóa của từng giao thức.
  • Phương pháp diễn giải toán học: Mô phỏng từng bước giải thuật RSA và Diffie-Hellman bằng các số nguyên cụ thể.
  • Phương pháp thực nghiệm kỹ thuật: Cài đặt dịch vụ, tạo chứng chỉ số, phân quyền tệp trên hệ điều hành Linux và thực hiện truyền tệp dữ liệu thực tế để thu thập số liệu thời gian truyền tải.

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập trực tiếp từ phiên kiểm thử truyền tệp nén Demo.zip dung lượng 1GB giữa máy trạm cục bộ và máy chủ từ xa (Remote Host qua mạng IP nội bộ 192.25...).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan và cơ sở vấn đề nghiên cứu

Chương này tập trung trình bày tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh dữ liệu lớn, xác định mục tiêu và phạm vi nghiên cứu. Tác giả phân tích các nguy cơ mất an toàn dữ liệu trên đường truyền, bao gồm tấn công nghe lén, giả mạo thực thể và tấn công Man-in-the-Middle (MITM). Đồng thời, chương 1 đặt ra nhiệm vụ nghiên cứu nhằm tìm kiếm sự cân bằng giữa hiệu suất truyền tải dữ liệu quy mô lớn và khả năng bảo mật thông tin.

Chương 2: Cơ chế mật mã và kỹ thuật trao đổi khóa

Chương 2 phân tích chuyên sâu về lý thuyết mật mã học, phân định ranh giới kỹ thuật giữa hai mô hình mã hóa chính và các giải thuật trao đổi khóa:

[Bản rõ M] ---> [Mã hóa E] ---> [Bản mật C qua mạng] ---> [Giải mã D] ---> [Bản rõ M]
                      ^                                         ^
                Khóa mã hóa                                Khóa giải mã
          (Đối xứng: Dùng chung Ks)                  (Bất đối xứng: Kub / Krb)

  1. Giao thức Diffie-Hellman:

    • Mô phỏng cơ chế qua bài toán pha màu và diễn giải toán học: Hai bên thỏa thuận số nguyên tố $p = 23$ và căn nguyên thủy $g = 5$. Alice chọn số bí mật $a = 6$, tính $A = 5^6 \pmod{23} = 15625 \pmod{23} = 8$. Bob chọn số bí mật $b = 15$, tính $B = 5^{15} \pmod{23} = 30517578125 \pmod{23} = 19$.
    • Sau khi trao đổi $A$ và $B$, Alice tính $s = 19^6 \pmod{23} = 47045881 \pmod{23} = 2$; Bob tính $s = 8^{15} \pmod{23} = 35184372088832 \pmod{23} = 2$. Khóa chung bí mật được xác lập là $s = 2$.
    • Ưu điểm: Không truyền khóa qua mạng, độ phức tạp tính toán vừa phải.
    • Nhược điểm: Không có cơ chế xác thực danh tính, dễ bị tấn công Man-in-the-Middle (MITM) nếu không kết hợp chữ ký số.

  2. Thuật toán RSA:

    • Quy trình sinh khóa: Chọn hai số nguyên tố lớn $p, q$; tính $n = p \times q$ và giá trị hàm Euler $\phi(n) = (p-1)(q-1)$. Chọn số mũ công khai $e$ thỏa mãn $1 < e < \phi(n)$ và $\gcd(e, \phi(n)) = 1$. Tính số mũ bí mật $d \equiv e^{-1} \pmod{\phi(n)}$. Khóa công khai là $(n, e)$, khóa riêng là $(n, d)$.
    • Mã hóa: $c = m^e \pmod n$; Giải mã: $m = c^d \pmod n$.
    • Ví dụ minh họa trong tài liệu: Chọn $p = 3, q = 11 \Rightarrow n = 33, \phi(n) = 20$. Chọn $e = 7 \Rightarrow d = 3$. Cặp khóa công khai là $(33, 7)$, khóa riêng là $(33, 3)$. Áp dụng mã hóa chuỗi "HELLO" được biểu diễn thành mảng số nguyên $m = [8, 5, 12, 12, 15]$.
    • Các yêu cầu an toàn: $p, q$ phải đủ lớn, độ dài bit tương đương, hiệu $p - q$ không quá nhỏ, không dùng $e$ hoặc $d$ quá nhỏ để tránh tấn công phân tích vét cạn.

Chương 3: Các giao thức mạng bảo mật và truyền tải dữ liệu

Chương này đánh giá chi tiết cơ chế hoạt động, kiến trúc phân lớp và ưu nhược điểm của các giao thức mạng ứng dụng:

  1. Giao thức TLS/SSL:

    • Nằm giữa tầng Giao vận (Transport Layer) và tầng Ứng dụng (Application Layer). Gồm 2 phân lớp chính: Record Layer (phân đoạn, nén, mã hóa dữ liệu với các cấu trúc TLSPlaintext, TLSCompressed, TLSCiphertext gồm 4 trường: Type, Version, Length, Fragment) và Handshake Layer.
    • Quy trình bắt tay TLS (TLS Handshake) gồm 4 bước: (1) Trao đổi tham số mã hóa (ClientHello / ServerHello); (2) Chứng thực máy chủ bằng chứng chỉ số (Server Certificate); (3) Trao đổi khóa phiên qua RSA hoặc Diffie-Hellman; (4) Chuyển sang chế độ truyền tin mã hóa (ChangeCipherSpec) và kiểm tra toàn vẹn gói tin bắt tay bằng giá trị băm (Finished).

  2. Giao thức SSH (Secure Shell):

    • Hoạt động ở tầng ứng dụng, cung cấp kênh kết nối bảo mật thay thế Telnet, rlogin, FTP, RCP.
    • Cơ chế xác thực: Máy khách gửi ID khóa công khai lên máy chủ $\rightarrow$ Máy chủ tạo chuỗi số ngẫu nhiên (challenge), mã hóa bằng khóa công khai và gửi lại $\rightarrow$ Máy khách dùng khóa riêng giải mã chuỗi số, kết hợp với khóa phiên chia sẻ để tính mã băm MD5 gửi trả máy chủ $\rightarrow$ Máy chủ đối soát giá trị băm, nếu trùng khớp sẽ thiết lập kết nối an toàn. Hai bên tiếp tục thương lượng khóa phiên qua Diffie-Hellman.

  3. Giao thức FTP, FTPS, SFTP và SCP:

    • FTP (File Transfer Protocol): Hoạt động trên cổng mặc định 21. Tách biệt hai tiến trình: Control Connection (duy trì suốt phiên làm việc) và Data Connection (tạo ra khi truyền tệp và tự ngắt khi hoàn tất). Cung cấp 3 chế độ truyền: Stream mode (truyền byte không liên tiếp), Block mode (chia khối FTP blocks chuẩn hóa), Compressed mode (nén bằng thuật toán Run-Length Encoding). Nhược điểm lớn nhất là dữ liệu truyền dạng văn bản thuần (plain text), bảo mật kém.
    • FTPS (FTP Secure): Bổ sung lớp bảo vệ TLS/SSL cho FTP. Hỗ trợ 2 phương thức: FTPS ẩn (Implicit, cổng 990) và FTPS hiện (Explicit, cổng 21). Xác thực máy chủ qua chứng chỉ số.
    • SFTP (SSH File Transfer Protocol): Giao thức truyền tệp độc lập chạy trên nền SSH (cổng 22), sử dụng một kết nối duy nhất để mã hóa toàn bộ dữ liệu và lệnh điều khiển, hỗ trợ xác thực bằng cặp khóa công khai/bí mật.
    • SCP (Secure Copy Protocol): Tích hợp sẵn trong SSH, tối ưu cho việc sao chép tệp đơn giản qua dòng lệnh, mã hóa toàn bộ thông tin truyền tải nhưng thiếu các tính năng quản lý tệp nâng cao.

Thiết kế và triển khai

Phần thực nghiệm của đồ án mô tả chi tiết quy trình thiết lập môi trường máy chủ và các bước thực thi kiểm thử truyền tệp dung lượng lớn:

1. Triển khai máy chủ FTPS

  • Sử dụng phần mềm FileZilla Server.
  • Thiết lập tài khoản người dùng (Add user account), cấu hình mật khẩu truy cập tại mục Account settings.
  • Kích hoạt tính năng Force SSL for user login để bắt buộc mọi kết nối từ máy khách phải sử dụng giao thức bảo mật FTPS, vô hiệu hóa kết nối FTP không mã hóa.
  • Trong bảng điều khiển SSL/TLS settings, kích hoạt Enable FTP over SSL/TLS support (FTPS), tạo mới hoặc nhập tệp chứng chỉ số (Generate certificate) để hoàn tất cấu hình.

2. Triển khai máy chủ SFTP và SCP trên môi trường Linux

Hệ thống sử dụng hạ tầng OpenSSH trên máy chủ từ xa (Remote Host):

  • Bước 1: Tạo cặp khóa SSH sử dụng thuật toán RSA
    • Thực thi lệnh: ssh-keygen -t rsa
    • Quá trình này tạo ra tệp khóa công khai (.pub) và tệp khóa riêng tư bảo vệ bằng passphrase.
  • Bước 2: Cấu hình khóa công khai trên máy chủ
    • Đưa khóa công khai của client vào danh sách ủy quyền trên máy chủ bằng lệnh: echo "[public-key-of-client]" >> ~/.ssh/authorized_keys
  • Bước 3: Thiết lập phân quyền nghiêm ngặt theo chuẩn Unix
    • Giới hạn quyền truy cập tệp chứa khóa: chmod 600 ~/.ssh/authorized_keys (chỉ cho phép chủ sở hữu đọc và ghi).
    • Giới hạn quyền truy cập thư mục SSH: chmod 700 ~/.ssh (chủ sở hữu có đầy đủ quyền đọc, ghi, thực thi; người dùng khác không có quyền truy cập).

3. Tập lệnh dòng lệnh (Command Line)

Đồ án tổng hợp các lệnh thực thi cơ bản phục vụ truyền tệp:

Giao thức Lệnh kết nối / Khởi tạo Lệnh tải về (Download) Lệnh tải lên (Upload) Lệnh quản trị / Thoát
FTP / FTPS ftp [hostname]
user [username]
pass [password]		 get [remote-file]
mget [remote-files]		 put [local-file] passive (chế độ thụ động)
ls, cd [dir]
bye (thoát)
SFTP sftp [user]@[hostname] get [remote_file]
mget [files]
get -r [dir] (đệ quy)		 put [local_file]
mput [files]
put -r [dir] (đệ quy)		 rm [file]
rmdir [dir]
exit (thoát)
SCP Thực thi trực tiếp từng lệnh scp [user@]host:remote_path local_path
scp -r [user@]host:remote_dir local_dir		 scp local_path [user@]host:remote_path
scp -r local_dir [user@]host:remote_path		 scp -P port ... (đổi cổng)
scp -v ... (verbose mode)

4. Kết quả truyền tải tệp dữ liệu lớn (1GB)

  • Thực nghiệm SFTP: Kết nối tới máy chủ nguyenphuocbinh@192.25..., máy chủ xác thực khóa công khai trong authorized_keys, gửi mã ngẫu nhiên để kiểm tra khóa riêng, sau đó thỏa thuận khóa phiên. Thực hiện lấy tệp Demo.zip (kích thước 1GB) bằng lệnh: get /Users/nguyenphuocbinh/Documents/Demo.zip $\rightarrow$ Thời gian hoàn thành truyền tải tệp 1GB được ghi nhận chính xác là 1 phút 19 giây (1p19s).
  • Thực nghiệm SCP: Thực thi lệnh sao chép trực tiếp tệp 1GB từ máy chủ về phân vùng ổ đĩa cục bộ: scp nguyenphuocbinh@192.25:/Users/nguyenphuocbinh/Documents/Demo.zip D:\Project $\rightarrow$ Tệp được mã hóa và chuyển giao trực tiếp vào thư mục chỉ định D:\Project.

Kết quả và đóng góp

1. Bảng so sánh đặc tính kỹ thuật các giao thức truyền tải

Tiêu chí FTP FTPS SFTP SCP
Giao thức nền tảng TCP/IP thuần FTP + SSL/TLS SSH (Secure Shell) SSH (Secure Shell)
Cổng mặc định Cổng 21 Cổng 990 (ẩn) / Cổng 21 (hiện) Cổng 22 Cổng 22
Bảo mật đường truyền Không mã hóa (Plain text) Mã hóa SSL/TLS, xác thực Certificate Mã hóa SSH, xác thực Key Pair Mã hóa SSH, xác thực Key Pair
Kiến trúc kết nối 2 kết nối (Control & Data) 2 kết nối (Control & Data) 1 kết nối duy nhất qua SSH 1 kết nối ngắn hạn theo lệnh
Cơ chế truyền dữ liệu Stream, Block, Compressed Kênh Data Connection mã hóa Kênh dữ liệu bảo mật SSH Đóng gói và sao chép mã hóa
Khả năng qua Firewall Dễ gặp trở ngại do mở nhiều port Phức tạp do yêu cầu mở dải port Rất dễ dàng (chỉ cần 1 cổng 22) Rất dễ dàng (chỉ cần 1 cổng 22)
Ứng dụng phù hợp Mạng nội bộ không nhạy cảm Doanh nghiệp dùng hạ tầng FTP cũ Quản trị máy chủ, truyền tệp an toàn Sao chép nhanh tệp đơn lẻ qua script

2. Kết quả đạt được

  • Làm rõ cơ sở toán học và quy trình thực hiện của các giải thuật mã hóa then chốt gồm RSA và Diffie-Hellman.
  • Xây dựng thành công mô hình máy chủ thực nghiệm hỗ trợ truyền tệp an toàn trên FileZilla Server (FTPS) và OpenSSH (SFTP/SCP).
  • Thiết lập quy trình phân quyền bảo mật tiêu chuẩn trên hệ thống Linux (chmod 600, chmod 700) để bảo vệ hạ tầng khóa công khai.
  • Thực nghiệm kiểm chứng thành công việc truyền tải tệp nén dữ liệu dung lượng lớn (1GB) với thời gian xử lý cụ thể (1 phút 19 giây trên giao thức SFTP).

3. Đóng góp của đề tài

  • Cung cấp một tài liệu kỹ thuật tổng hợp có tính hệ thống, kết nối chặt chẽ giữa lý thuyết mật mã trừu tượng với các bước triển khai cấu hình mạng thực tế.
  • Phân tích chi tiết ưu điểm, hạn chế và ngữ cảnh ứng dụng của từng giao thức, làm cơ sở tham khảo cho việc thiết kế kiến trúc truyền dữ liệu an toàn.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

1. Hạn chế ghi nhận trong đồ án

  • Quản lý khóa SSH: Quy trình tạo, phân phối và quản lý cặp khóa SSH khá phức tạp. Khóa riêng (Private Key) trên máy khách đòi hỏi các biện pháp bảo vệ chống trộm nghiêm ngặt; người quản trị cần được đào tạo kỹ lưỡng để tránh cấu hình sai.
  • Rào cản cấu hình FTPS: FTPS kế thừa nhược điểm của FTP là yêu cầu mở một dải cổng ngẫu nhiên cho kênh dữ liệu (Data Connection), gây khó khăn cho việc quản lý qua tường lửa. Ngoài ra, tính tương thích của SSL/TLS trên các hệ thống máy chủ cũ chưa đồng đều.
  • Hiệu năng của SCP với dữ liệu lớn: Giao thức SCP phát sinh chi phí tính toán mã hóa/giải mã lớn trên toàn bộ đường truyền. Khi truyền tải các tệp tin có dung lượng rất lớn hoặc hoạt động trên hạ tầng mạng có độ trễ cao, hiệu năng của SCP bị suy giảm đáng kể. SCP cũng thiếu các tiện ích nâng cao như liệt kê thư mục tương tác hay phục hồi truyền tệp dở dang.
  • Rủi ro tấn công Man-in-the-Middle: Cả RSA và Diffie-Hellman đều có thể bị tấn công trung gian nếu thiếu cơ chế xác thực chứng chỉ số nghiêm ngặt ban đầu.

2. Hướng phát triển đề xuất

  • Phát triển về mặt tính năng: Tích hợp các tính năng tự động hóa đồng bộ hóa dữ liệu định kỳ, mở rộng cơ chế quản lý tệp nâng cao, và bổ sung các lớp xác thực đa yếu tố kết hợp với khóa SSH.
  • Phát triển về mặt kỹ thuật: Nghiên cứu các giải pháp tối ưu hóa phân đoạn dữ liệu lớn, áp dụng các thuật toán nén nâng cao trước khi mã hóa nhằm giảm tải đường truyền, và kiểm thử hiệu năng trên các môi trường mạng phân tán quy mô lớn hơn.

Giá trị tham khảo

Báo cáo đồ án mang lại giá trị tham khảo hữu ích cho các nhóm đối tượng sau:

  • Sinh viên ngành Công nghệ phần mềm, An toàn thông tin, Mạng máy tính: Tài liệu cung cấp ví dụ toán học chi tiết về cách tính toán tham số trong thuật toán RSA và Diffie-Hellman, giúp người học dễ dàng nắm bắt nguyên lý mật mã học.
  • Quản trị viên hệ thống (System Administrators) và Kỹ sư DevOps: Cung cấp tài liệu hướng dẫn thực hành cấu hình máy chủ FileZilla Server (FTPS) và OpenSSH Server (SFTP/SCP), đi kèm các bảng lệnh Command Line đầy đủ và quy chuẩn phân quyền tệp trên Linux.
  • Người nghiên cứu kiến trúc truyền tải dữ liệu: Cung cấp dữ liệu thực nghiệm về thời gian truyền tệp dung lượng 1GB và bảng so sánh đặc tính kỹ thuật giữa các giao thức để đưa ra quyết định lựa chọn giải pháp phù hợp với hạ tầng mạng.

Câu hỏi thường gặp

1. Trong ví dụ tính toán của thuật toán RSA trong đồ án, cặp khóa công khai và khóa riêng được xác định như thế nào?
Trong ví dụ minh họa của đồ án, tác giả chọn hai số nguyên tố $p = 3$ và $q = 11$. Khi đó $n = 3 \times 11 = 33$ và $\phi(n) = (3-1)(11-1) = 20$. Chọn số mũ công khai $e = 7$ (thỏa mãn $\gcd(7, 20) = 1$), ta tính được số mũ giải mã bí mật $d = 3$. Cặp khóa công khai được thiết lập là $(n, e) = (33, 7)$ và khóa riêng là $(n, d) = (33, 3)$.

2. Giao thức thỏa thuận khóa Diffie-Hellman trong đồ án tính ra khóa bí mật chung bằng bao nhiêu với các tham số mẫu?
Với các tham số công khai $p = 23, g = 5$, số bí mật của Alice $a = 6$ (sinh ra $A = 8$) và số bí mật của Bob $b = 15$ (sinh ra $B = 19$), cả Alice và Bob đều tính toán độc lập và thu được khóa chung bí mật $s = 2$ (do $19^6 \pmod{23} = 2$ và $8^{15} \pmod{23} = 2$).

3. Tiêu chuẩn kỹ thuật nào của Nhà nước được đồ án viện dẫn liên quan đến việc áp dụng giao thức TLS?
Đồ án viện dẫn Thông tư số 01/2011/TT-BTTTT ngày 04/01/2011 của Bộ trưởng Bộ Thông tin và Truyền thông quy định Danh mục tiêu chuẩn kỹ thuật về ứng dụng công nghệ thông tin trong cơ quan nhà nước, trong đó quy định bắt buộc áp dụng tiêu chuẩn TLS phiên bản 1.2 thuộc nhóm tiêu chuẩn an toàn thông tin.

4. Khi thiết lập bảo mật máy chủ SSH/SFTP trên Linux, tác giả đã sử dụng các lệnh phân quyền nào?
Tác giả đã sử dụng hai lệnh phân quyền nghiêm ngặt: chmod 600 ~/.ssh/authorized_keys để chỉ cấp quyền đọc và ghi cho chủ sở hữu tệp khóa, và chmod 700 ~/.ssh để cấp toàn quyền (đọc, ghi, thực thi) cho chủ sở hữu thư mục .ssh đồng thời vô hiệu hóa hoàn toàn quyền truy cập của các người dùng khác.

5. Kết quả đo lường thời gian truyền tải tệp 1GB qua giao thức SFTP trong đồ án đạt bao nhiêu?
Trong phần thực nghiệm truyền tải tệp Demo.zip có dung lượng 1GB từ máy chủ từ xa về máy trạm cục bộ qua giao thức SFTP, hệ thống hoàn thành toàn bộ quá trình truyền trong thời gian 1 phút 19 giây.

Kết luận

Báo cáo Đồ án 2 của sinh viên Nguyễn Phước Bình và Trần Thanh Trí đã hệ thống hóa thành công nền tảng lý thuyết về mật mã học, phân tích chuyên sâu các thuật toán cốt lõi (RSA, Diffie-Hellman) và cơ chế vận hành của các giao thức bảo mật mạng (TLS/SSL, SSH, FTPS, SFTP, SCP). Thông qua quá trình triển khai thực nghiệm trên FileZilla Server và OpenSSH, đề tài đã kiểm chứng quy trình cấu hình an toàn, phân quyền chuẩn trên Linux và hoàn thành việc truyền tải tệp dữ liệu dung lượng 1GB trong 1 phút 19 giây. Đây là công trình đồ án có cấu trúc chặt chẽ, kết hợp hài hòa giữa cơ sở toán học và kỹ thuật triển khai hệ thống, mang lại giá trị tham khảo rõ ràng cho sinh viên và kỹ sư quản trị hệ thống mạng.