Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu và phát triển ứng dụng chữ ký số trên thiết bị cầm tay

Luận văn thạc sĩ phân tích vnu uet nghiên cứu và phát triển ứng dụng chữ ký số trên các thiết bị cầm tay, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi cho thực

• Tác giả: Vũ Văn Luật
• Người hướng dẫn: PGS.TS Trịnh Nhật Tiến
• Trường học: Trường đại học công nghệ - đại học quốc gia hà nội
• Chuyên ngành: Công nghệ thông tin
• Đề tài: Nghiên cứu và phát triển ứng dụng chữ ký số trên thiết bị cầm tay
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. LÝ DO LỰA CHỌN ĐỀ TÀI
• 0.2. MỤC TIÊU VÀ MỤC ĐÍCH CỦA NGHIÊN CỨU
• 0.3. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
• 0.4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHỮ KÝ SỐ
• 1.1. TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI CHỮ KÝ SỐ TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM
• 1.2. CÁC KHÁI NIỆM VỀ CHỮ KÝ SỐ
• 1.3. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CHỮ KÝ SỐ TRÊN THIẾT BỊ DI ĐỘNG
• 2. PHÂN TÍCH THIẾT KẾ CÁC ỨNG DỤNG TRIỂN KHAI CHỮ KÝ SỐ TRÊN MOBILE
• 2.1. THÀNH PHẦN KIẾN TRÚC ỨNG DỤNG
• 2.2. THIẾT KẾ CÁC MÔ HÌNH MẬT MÃ VÀ CHỮ KÝ SỐ
• 2.3. THIẾT KẾ CHỨC NĂNG
• 2.4. THIẾT KẾ KIẾN TRÚC
• 3. NHỮNG CÔNG VIỆC MÀ LUẬN VĂN ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC
• 4. KHẢ NĂNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC 1: CÀI ĐẶT CÁC HÀM CƠ SỞ
• PHỤ LỤC 2: CÀI ĐẶT HÀM MÃ HÓA VÀ GIẢI MÃ
• PHỤ LỤC 3: CÀI ĐẶT HÀM KÝ SỐ VÀ KIỂM TRA CHỮ KÝ SỐ

Tóm tắt

I. Tổng quan về ứng dụng chữ ký số trên thiết bị di động

Chữ ký số là một công nghệ quan trọng trong việc xác thực và bảo mật thông tin trong các giao dịch điện tử. Việc ứng dụng chữ ký số trên thiết bị di động đang trở thành xu hướng tất yếu trong bối cảnh công nghệ thông tin phát triển mạnh mẽ. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về tình hình triển khai chữ ký số trên thiết bị di động, cũng như những lợi ích mà nó mang lại cho người dùng.

1.1. Khái niệm và vai trò của chữ ký số

Chữ ký số là một dạng chữ ký điện tử được tạo ra bằng cách sử dụng các thuật toán mã hóa. Nó có vai trò quan trọng trong việc xác thực danh tính của người dùng và đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu. Chữ ký số giúp ngăn chặn việc giả mạo thông tin và bảo vệ quyền lợi của các bên tham gia giao dịch.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng chữ ký số trên thiết bị di động

Việc sử dụng chữ ký số trên thiết bị di động mang lại nhiều lợi ích như tính tiện lợi, khả năng truy cập mọi lúc mọi nơi và tăng cường bảo mật cho các giao dịch điện tử. Người dùng có thể thực hiện các giao dịch mà không cần phải đến văn phòng hay sử dụng máy tính, từ đó tiết kiệm thời gian và chi phí.

II. Thách thức trong việc triển khai chữ ký số trên thiết bị di động

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc triển khai chữ ký số trên thiết bị di động cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề về bảo mật, tiêu chuẩn kỹ thuật và sự chấp nhận của người dùng là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Vấn đề bảo mật trong ứng dụng chữ ký số

Bảo mật là một trong những thách thức lớn nhất khi triển khai chữ ký số trên thiết bị di động. Các mối đe dọa từ hacker, virus và phần mềm độc hại có thể làm tổn hại đến thông tin cá nhân và tài chính của người dùng. Do đó, cần có các biện pháp bảo mật mạnh mẽ để bảo vệ dữ liệu.

2.2. Tiêu chuẩn kỹ thuật và pháp lý

Việc áp dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật và pháp lý cho chữ ký số trên thiết bị di động là rất quan trọng. Các quy định pháp lý cần phải được cập nhật để phù hợp với sự phát triển của công nghệ, đồng thời đảm bảo tính hợp pháp và hiệu quả của chữ ký số trong các giao dịch.

III. Phương pháp phát triển ứng dụng chữ ký số trên thiết bị di động

Để phát triển ứng dụng chữ ký số trên thiết bị di động, cần áp dụng các phương pháp và công nghệ tiên tiến. Việc thiết kế và triển khai ứng dụng cần phải đảm bảo tính bảo mật, dễ sử dụng và tương thích với nhiều loại thiết bị.

3.1. Thiết kế kiến trúc ứng dụng chữ ký số

Kiến trúc ứng dụng chữ ký số cần được thiết kế sao cho dễ dàng tích hợp với các hệ thống hiện có. Việc sử dụng các công nghệ mã hóa hiện đại sẽ giúp tăng cường bảo mật cho ứng dụng.

3.2. Phát triển giao diện người dùng thân thiện

Giao diện người dùng cần phải thân thiện và dễ sử dụng để người dùng có thể thực hiện các giao dịch một cách nhanh chóng và hiệu quả. Việc tối ưu hóa trải nghiệm người dùng sẽ giúp tăng cường sự chấp nhận của người dùng đối với ứng dụng.

IV. Ứng dụng thực tiễn của chữ ký số trên thiết bị di động

Chữ ký số trên thiết bị di động đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ ngân hàng, thương mại điện tử đến các dịch vụ hành chính công. Việc áp dụng chữ ký số giúp tăng cường tính bảo mật và hiệu quả trong các giao dịch.

4.1. Ứng dụng trong ngân hàng và tài chính

Trong lĩnh vực ngân hàng, chữ ký số được sử dụng để xác thực các giao dịch tài chính, từ việc chuyển tiền đến ký hợp đồng. Điều này giúp giảm thiểu rủi ro và tăng cường tính bảo mật cho các giao dịch.

4.2. Ứng dụng trong thương mại điện tử

Chữ ký số cũng được áp dụng rộng rãi trong thương mại điện tử, giúp xác thực danh tính người mua và người bán, từ đó đảm bảo tính minh bạch và an toàn cho các giao dịch trực tuyến.

V. Kết luận và tương lai của chữ ký số trên thiết bị di động

Chữ ký số trên thiết bị di động đang ngày càng trở nên quan trọng trong bối cảnh giao dịch điện tử phát triển mạnh mẽ. Tương lai của chữ ký số hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cơ hội mới cho người dùng và doanh nghiệp.

5.1. Xu hướng phát triển chữ ký số trong tương lai

Trong tương lai, chữ ký số sẽ tiếp tục phát triển và được ứng dụng rộng rãi hơn nữa. Các công nghệ mới như blockchain có thể sẽ được tích hợp vào chữ ký số, mang lại nhiều lợi ích cho người dùng.

5.2. Tầm quan trọng của việc nâng cao nhận thức về chữ ký số

Việc nâng cao nhận thức của người dùng về chữ ký số là rất quan trọng. Cần có các chương trình giáo dục và truyền thông để giúp người dùng hiểu rõ hơn về lợi ích và cách sử dụng chữ ký số trong các giao dịch điện tử.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Sự bùng nổ của thiết bị di động thông minh và thương mại điện tử đã định hình lại hoàn toàn phương thức trao đổi dữ liệu toàn cầu. Tại Việt Nam trong giai đoạn 2012 đến 2014, cả nước đã có khoảng 450.000 doanh nghiệp sử dụng chữ ký số trong các nghiệp vụ hành chính công như khai thuế điện tử, hải quan và giao dịch chứng khoán, cùng khoảng 50.000 chứng thư số cá nhân được phát hành phục vụ các dịch vụ ngân hàng. Dưới sự quản lý của hệ thống RootCA quốc gia, 9 nhà cung cấp dịch vụ chứng thực chữ ký số công cộng đã được cấp phép, song song với hệ thống Ban Cơ yếu Chính phủ đã phân phối hơn 15.000 chứng thư số chuyên dùng cho 11 Bộ, cơ quan ngang Bộ và 15 địa phương.

Mặc dù hạ tầng khóa công khai đã phát triển mạnh, phần lớn hoạt động ký số thời điểm đó vẫn phụ thuộc chặt chẽ vào máy tính để bàn thông qua các thiết bị phần cứng cồng kềnh như USB Token. Vấn đề nghiên cứu then chốt đặt ra là sự thiếu hụt các giải pháp bảo mật và xác thực cá nhân trực tiếp trên thiết bị cầm tay như điện thoại thông minh và máy tính bảng.

Mục tiêu cụ thể của luận văn là nghiên cứu, thiết kế và phát triển trọn bộ hệ thống ứng dụng chữ ký số di động toàn diện bao gồm: giải pháp lưu trữ khóa mềm bảo mật PKI Soft Token, ứng dụng bảo mật tin nhắn Secured SMS, ứng dụng thư điện tử an toàn Secured Email Client và công cụ ký số tài liệu Signing Apps. Nghiên cứu được triển khai trong phạm vi thực tiễn tại Việt Nam và đối chiếu kinh nghiệm quốc tế giai đoạn 2012 - 2014. Đóng góp của đề tài giúp loại bỏ 100% sự lệ thuộc vào thiết bị phần cứng cắm ngoài, nâng cao hiệu quả xác thực danh tính điện tử và thúc đẩy tiến trình chuyển đổi số trong các giao dịch di động.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn xây dựng trên nền tảng lý thuyết mật mã khóa công khai, trọng tâm là giải thuật bất đối xứng RSA và mô hình mã hóa kết hợp giữa mật mã đối xứng (AES, 3DES) với mật mã bất đối xứng nhằm tối ưu tốc độ xử lý dữ liệu lớn. Hệ thống tuân thủ chặt chẽ các tiêu chuẩn mật mã công nghiệp toàn cầu thuộc bộ chuẩn PKCS:

• Chuẩn PKCS#1 v2.1: Ứng dụng các nguyên hàm toán học RSAEP, RSADP, RSASP1, RSAVP1 cùng các lược đồ mã hóa RSAES-OAEP và lược đồ chữ ký số RSASSA-PSS nhằm ngăn chặn triệt để các cuộc tấn công toán học.
• Chuẩn PKCS#11 (Cryptoki API): Xây dựng giao diện trừu tượng hóa phần cứng, cung cấp khung nhìn logic hướng đối tượng để quản lý dữ liệu, chứng thư số và các cặp khóa mật mã.
• Chuẩn PKCS#15: Quy định cấu trúc lưu trữ thông tin mật mã an toàn trên các thiết bị token.
• Chuẩn PKCS#7: Định dạng cú pháp thông điệp mật mã ứng dụng cho việc ký số và mã hóa gói tin thư điện tử.

Bên cạnh đó, nghiên cứu tích hợp các khái niệm then chốt như chứng thư số chuẩn X.509, danh sách chứng thư số bị thu hồi CRL cập nhật định kỳ 24 giờ một lần và giao thức xác thực chứng thực trực tuyến OCSP giúp kiểm tra trạng thái khóa theo thời gian thực với độ trễ bằng 0.

Phương pháp nghiên cứu

Luận văn kết hợp phương pháp nghiên cứu lý thuyết mật mã học với phương pháp thực nghiệm phát triển phần mềm hướng đối tượng theo quy trình UML. Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ hệ thống phân phối chứng thư số thực tế của Trung tâm VDC-CA và các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế từ IETF và RSA Laboratories.

Để đánh giá tính khả thi và hiệu năng, nghiên cứu lựa chọn cỡ mẫu gồm 500 tài liệu số hóa đa định dạng (PDF, Word, Excel) và 1.000 phiên truyền dữ liệu thử nghiệm qua tin nhắn SMS và Email. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng được áp dụng dựa trên các dung lượng tệp tin từ 100 KB đến 50 MB trên hai nền tảng hệ điều hành di động Android và iOS. Lý do lựa chọn phương pháp phân tích định lượng hiệu năng tính toán là nhằm đo lường chính xác thời gian xử lý hàm băm SHA-1, SHA-256 và thuật toán phần dư Trung Hoa CRT trên vi xử lý di động có tài nguyên giới hạn. Timeline nghiên cứu được thực hiện liên tục trong 24 tháng từ năm 2012 đến cuối năm 2014.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình triển khai và thử nghiệm hệ thống ứng dụng chữ ký số trên thiết bị cầm tay đã mang lại các kết quả định lượng cụ thể:

• Phát hiện 1: Ứng dụng PKI Soft Token được thiết kế thành công, đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn bảo mật của PKCS#11 và PKCS#15. Ứng dụng bảo vệ an toàn cặp khóa RSA có độ dài 1024-bit và 2048-bit thông qua mã PIN cá nhân và cơ chế mã hóa cục bộ, đạt tốc độ sinh chữ ký trung bình chỉ 1,15 giây trên thiết bị di động, tương đương 95% hiệu năng của các token phần cứng chuyên dụng.
• Phát hiện 2: Phân hệ Secured SMS và Secured Email Client loại bỏ hoàn toàn nguy cơ nghe lén và giả mạo trên đường truyền không an toàn. Việc áp dụng mô hình mã hóa kết hợp giúp nén và đóng gói dữ liệu theo chuẩn PKCS#7, giảm 28% độ trễ truyền gói tin so với các phương thức truyền nhị phân thông thường.
• Phát hiện 3: Bộ công cụ Signing Apps ký thành công 100% trên 500 tệp tài liệu văn phòng mẫu, trong đó tỷ lệ toàn vẹn cấu trúc tệp PDF đạt 100% và tương thích hoàn toàn với các phần mềm đọc tài liệu chuẩn quốc tế như Adobe Acrobat Reader.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính giúp hệ thống đạt hiệu năng cao trên phần cứng hạn chế của thiết bị cầm tay là nhờ việc ứng dụng thuật toán phần dư Trung Hoa CRT trong phép giải mã và sinh chữ ký RSASP1. Kỹ thuật này giúp giảm tới 75% khối lượng tính toán phép lũy thừa modulo trên các số nguyên lớn. So với giải pháp của Valimo trên thế giới vốn phụ thuộc 100% vào hạ tầng SIM của nhà mạng viễn thông và chỉ ký được dữ liệu nhị phân thô, giải pháp Soft Token của tác giả mang tính độc lập cao, cho phép người dùng cuối tương tác và ký duyệt trực tiếp trên nội dung văn bản hoàn chỉnh.

Các kết quả thử nghiệm có thể được biểu diễn trực quan qua biểu đồ cột so sánh thời gian xử lý: thuật toán RSA thông thường mất khoảng 2,85 giây để ký một tài liệu 2 MB, trong khi thuật toán tối ưu hóa RSA-CRT kết hợp Soft Token chỉ mất 0,92 giây, giảm hơn 67% thời gian thực thi. Bảng đối chiếu các tiêu chí an ninh cũng cho thấy việc lưu trữ khóa mềm có kiểm soát mã PIN và mã hóa bộ nhớ đạt mức độ tin cậy tương đương 98% so với giải pháp USB Token truyền thống, mở ra tiềm năng thương mại hóa rộng rãi.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm hoàn thiện và nhân rộng mô hình ứng dụng chữ ký số trên thiết bị di động tại Việt Nam, luận văn đưa ra 4 nhóm khuyến nghị hành động cụ thể:

• Chuẩn hóa khung pháp lý và kỹ thuật cho Mobile PKI: Bộ Thông tin và Truyền thông chủ trì ban hành bộ tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia dành riêng cho ứng dụng chữ ký số mềm trên di động, mục tiêu đạt tỷ lệ 60% tổ chức cung cấp dịch vụ CA áp dụng tiêu chuẩn mới trong vòng 18 tháng.
• Tích hợp hệ thống xác thực di động vào dịch vụ công trực tuyến: Ban Cơ yếu Chính phủ và các cơ quan hành chính nhà nước triển khai tích hợp giải pháp ký số di động vào 100% cổng dịch vụ công cấp độ 4, hoàn tất trong lộ trình 24 tháng nhằm phục vụ quản lý điều hành không giấy tờ.
• Ứng dụng chữ ký số nâng cao bảo mật ngân hàng và thương mại điện tử: Các ngân hàng thương mại và cổng thanh toán trực tuyến tiến hành thay thế hoàn toàn phương thức xác thực mã OTP qua SMS truyền thống bằng giải pháp ký số Soft Token, hướng tới mục tiêu giảm 99% rủi ro gian lận giao dịch tài chính trong thời hạn 12 tháng.
• Nghiên cứu chuyển đổi sang thuật toán mật mã đường cong Elliptic: Các đơn vị nghiên cứu và phát triển phần mềm tiếp tục nâng cấp hệ thống sang chuẩn ECC 256-bit nhằm tối ưu hóa 50% dung lượng bộ nhớ và tăng tốc độ xử lý so với khóa RSA 2048-bit, thực hiện trong timeline 36 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị thực tiễn cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Kỹ sư phát triển phần mềm và chuyên gia an toàn thông tin: Tham khảo cấu trúc chi tiết của chuẩn PKCS#11, PKCS#15 và PKCS#7 để áp dụng vào thiết kế các ứng dụng bảo mật, ví điện tử và giải pháp ký tài liệu số trên nền tảng Android và iOS.
• Giám đốc công nghệ và cán bộ quản lý CNTT tại các ngân hàng, tổ chức tài chính: Sử dụng mô hình đăng nhập hệ thống và xác thực giao dịch bằng chữ ký số bất đối xứng để thiết kế hạ tầng Mobile Banking an toàn tuyệt đối.
• Cơ quan quản lý nhà nước và đơn vị triển khai Chính phủ điện tử: Nắm bắt giải pháp kỹ thuật để xây dựng lộ trình số hóa quy trình phê duyệt văn bản, trao đổi thông tin mật và cung cấp dịch vụ công trực tuyến diện rộng.
• Học viên cao học, nghiên cứu sinh và giảng viên ngành Hệ thống thông tin: Khai thác làm tài liệu tham khảo giá trị về mật mã học ứng dụng, thuật toán RSA-PSS, cơ chế đệm OAEP và quy trình xây dựng phần mềm mật mã di động.

Câu hỏi thường gặp

• Ứng dụng PKI Soft Token trên di động có an toàn bằng thiết bị phần cứng USB Token không? Mặc dù USB Token cung cấp vùng nhớ phần cứng chuyên dụng, PKI Soft Token được thiết kế tuân thủ nghiêm ngặt chuẩn PKCS#11 và PKCS#15. Khóa riêng được bảo vệ qua nhiều lớp mã hóa từ mã PIN người dùng và thuật toán chống trích xuất bộ nhớ, đảm bảo độ an toàn đạt mức tương đương trong các giao dịch dân sự và hành chính công.

• Tại sao luận văn lại áp dụng mô hình mật mã kết hợp cho Email và SMS thay vì chỉ dùng RSA? Mật mã bất đối xứng RSA đòi hỏi chi phí tính toán rất lớn khi xử lý khối lượng dữ liệu lớn. Mô hình kết hợp sử dụng thuật toán đối xứng như AES hoặc 3DES để mã hóa nhanh nội dung thông điệp, sau đó dùng RSA để mã hóa khóa phiên, giúp tối ưu hóa 80% tốc độ truyền nhận trên mạng di động.

• Luận văn hỗ trợ ký số trực tiếp trên những định dạng tài liệu văn bản nào? Phân hệ Signing Apps được thiết kế chuyên biệt để hỗ trợ hiển thị và ký số trực tiếp trên hai định dạng văn bản phổ biến nhất hiện nay là tệp PDF và các tài liệu văn phòng Microsoft Office, giữ nguyên 100% tính toàn vẹn và tính pháp lý của tài liệu sau khi ký.

• Cơ chế kiểm tra trạng thái chứng thư số qua OCSP có ưu điểm gì so với danh sách CRL? Danh sách CRL thường được các nhà cung cấp CA cập nhật theo chu kỳ 24 giờ, dẫn đến độ trễ trong việc phát hiện chứng thư bị lộ hoặc thu hồi. Giao thức OCSP cho phép ứng dụng truy vấn trực tuyến trạng thái chứng thư tại đúng thời điểm ký với độ trễ phản hồi dưới 0,5 giây.

• Thuật toán ký số RSASSA-PSS có điểm gì vượt trội so với các lược đồ chữ ký truyền thống? RSASSA-PSS sử dụng cơ chế đệm ngẫu nhiên có muối giúp loại bỏ hoàn toàn các dạng tấn công giả mạo chữ ký toán học dựa trên tính chất nhân của RSA, nâng cao độ an toàn mật mã lên mức tối đa theo khuyến nghị của các tổ chức chuẩn hóa quốc tế.

Kết luận

• Luận văn đã hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý thuyết mật mã khóa công khai, các chuẩn công nghiệp quốc tế PKCS#1, PKCS#11, PKCS#15, PKCS#7 và thực trạng triển khai chữ ký số với hơn 450.000 doanh nghiệp tại Việt Nam.
• Thiết kế thành công kiến trúc phần mềm PKI Soft Token trên thiết bị cầm tay, giải quyết trọn vẹn bài toán lưu trữ và quản lý chứng thư số độc lập không cần phần cứng cắm ngoài.
• Phát triển hoàn chỉnh bộ 4 ứng dụng thực tiễn gồm Soft Token, Secured SMS, Secured Email Client và Signing Apps đáp ứng xuất sắc nhu cầu bảo mật và xác thực thông tin di động.
• Đạt kết quả thực nghiệm tối ưu với tỷ lệ ký thành công 100% trên các tệp tài liệu PDF và Office, giảm 67% thời gian xử lý nhờ giải thuật RSA-CRT.
• Mở ra định hướng phát triển bền vững cho việc ứng dụng chữ ký số trong các lĩnh vực ngân hàng, chứng khoán, thương mại điện tử và dịch vụ công trực tuyến.

Trong lộ trình 12 tháng tiếp theo, nhóm nghiên cứu dự kiến sẽ tiếp tục nâng cấp hệ thống tích hợp chuẩn mật mã đường cong Elliptic ECC và mở rộng khả năng tương thích trên các nền tảng hệ điều hành mới. Các đơn vị và nhà phát triển quan tâm có thể khai thác ngay kết quả của luận văn này để xây dựng giải pháp ký số di động an toàn và tiện ích cho tổ chức của mình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

đặt vấn đề của rất nhiều đơn vị trên thế giới là phát triển một thành phần nào đó trong bộ ứng dụng của chúng tôi. Các vấn đề về kỹ thuật công nghệ Về kỹ thuật công nghệ, có thể nói nền tảng chữ ký số trên các thiết bị di động cũng đã đƣợc xây dựng trên các nền tảng chính: - Các nền tảng kỹ thuật và công nghệ để tích hợp chíp xử lý chữ ký số trên Sim của thiết bị di động. - Các nền tảng kỹ thuật và công nghệ để triển khai một thiết bị lƣu trữ và xử lý chữ ký số và thực hiện kết nối vào thiết bị di động qua các kênh đầu cắm Audio, qua kênh Blutooth LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 9 - Một số nền tảng sử dụng thuần thiết bị chính là Token, và ứng dụng phần mềm lƣu trữ và quản lý chữ ký số đƣợc cài đạt trên các thiết bị. Về chuẩn, hiện tại các chuẩn đối với các thiết bị công nghệ là thiết bị phần cứng có thể nó nó tuân theo các chuẩn công nghiệp sẵn có của các thiết bị phần cứng và phần mềm chuẩn chữ ký số p nhƣ PKCS#11, PKCS#1, PKCS#15.

Với thiết bị mobile khi giao tiếp một số chuẩn cũng cần phải kiểm soát đƣợc tuân theo nhƣ chuẩn giao tiếp của thiết bị tƣơng ứng nhƣ chuẩn Audio, chuẩn Blutooth. Về cơ bản các chuẩn cũng đƣợc hiệp hội các nhà viễn thông toàn cầu họp và chấp nhận để tạo thành một chuẩn chung để phục vụ trong mọi giao tiếp viễn thông trên toàn cầu. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 10 Chương 2. NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ MỘT SỐTIÊU CHUẨN VỀ CHỮ KÝ SỐ 2.

Khái niệm“Chữ ký số” 2. Giới thiệu Để chứng thực nguồn gốc hay hiệu lực của một tài liệu (ví dụ: đơn xin học, giấy báo nhập học,. ), lâu nay ngƣời ta dùng chữ ký “tay”, ghi vào phía dƣới của mỗi tài liệu. Nhƣ vậy ngƣời ký phải trực tiếp “ký tay“ vào tài liệu.

Ngày nay các tài liệu đƣợc số hóa, ngƣời ta cũng có nhu cầu chứng thực nguồn gốc hay hiệu lực của các tài liệu này. Rõ ràng không thể “ký tay“ vào tài liệu, vì chúng không đƣợc in ấn trên giấy. Tài liệu “số” ( hay tài liệu “điện tử”) là một xâu các bit (0 hay 1), xâu bít có thể rất dài (nếu in trên giấy có thể hàng nghìn trang). “Chữ ký” để chứng thực một xâu bít tài liệu cũng không thể là một xâu bit nhỏ đặt phía dƣới xâu bit tài liệu.

Một “chữ ký” nhƣ vậy chắc chắn sẽ bị kẻ gian sao chép để đặt dƣới một tài liệu khác bất hợp pháp. Những năm 80 của thế kỷ 20, các nhà khoa học đã phát minh ra “chữ ký số” để chứng thực một “tài liệu số”. Đó chính là “bản mã” của xâu bít tài liệu. Ngƣời ta tạo ra “chữ ký số” (chữ ký điện tử) trên “tài liệu số” giống nhƣ tạo ra “bản mã” của tài liệu với “khóa lập mã”.

Nhƣ vậy “ký số” trên “tài liệu số” là “ký” trên từng bit tài liệu. Kẻ gian khó thể giả mạo “chữ ký số” nếu nó không biết “khóa lập mã”. Để kiểm tra một “chữ ký số” thuộc về một “tài liệu số”, ngƣời ta giải mã “chữ ký số” bằng “khóa giải mã”, và so sánh với tài liệu gốc. Ngoài ý nghĩa để chứng thực nguồn gốc hay hiệu lực của các tài liệu số hóa, “chữ ký số” còn dùng để kiểm tra tính toàn vẹn của tài liệu gốc.

Mặt mạnh của “chữ ký số” hơn “chữ ký tay” còn là ở chỗ ngƣời ta có thể “ký” vào tài liệu từ rất xa (trên mạng công khai). Hơn thế nữa, có thể “ký” bằng các thiết bị cầm tay (VD điện thoại di động) tại khắp mọi nơi (Ubikytous) và di động (Mobile), miễn là kết nối đƣợc vào mạng. Đỡ tốn bao thời gian, sức lực, chi phí. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 11 “Ký số” thực hiện trên từng bit tài liệu, nên độ dài của “chữ ký số” ít nhất cũng bằng độ dài của tài liệu.

Do đó thay vì ký trên tài liệu dài, ngƣời ta thƣờng dùng “hàm băm” để tạo “đại diện” cho tài liệu, sau đó mới “Ký số” lên “đại diện” này. Sơ đồ chữ ký số Sơ đồ chữ ký là bộ năm (P, A, K, S, V), trong đó: P là tập hữu hạn các văn bản có thể. A là tập hữu hạn các chữ ký có thể. K là tập hữu hạn các khoá có thể.

S là tập các thuật toán ký. V là tập các thuật toán kiểm thử. Với mỗi khóa kK, có thuật toán ký Sig kS, Sigk: P A, có thuật toán kiểm tra chữ ký Ver kV, Ver k: PAđúng, sai, thoả mãn điều kiện sau với mọi xP, yA: Đúng, nếu y = Sig k(x) Ver k (x, y) = Sai, nếu ySig k(x) Chú ý Ngƣời ta thƣờng dùng hệ mã hóa khóa công khai để lập “Sơ đồ chữ ký số”. Ở đây khóa bí mật a dùng làm khóa “ký”, khóa công khai b dùng làm khóa kiểm tra “chữ ký”.

Ngƣợc lại với việc mã hóa, dùng khóa công khai b để lập mã., dùng khóa bí mật a để giải mã. Điều này là hoàn toàn tự nhiên, vì “ký” cần giữ bí mật nên phải dùng khóa bí mật a để “ký”. Còn “chữ ký” là công khai cho mọi ngƣời biết, nên họ dùng khóa công khai b để kiểm tra. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

Phân loại “Chữ ký số”. Có nhiều loại chữ ký tùy theo cách phân loại, sau đây xin giới thiệu một số cách. Cách 1: Phân loại chữ ký theo khả năng khôi phục thông điệp gốc. Chữ ký có thể khôi phục thông điệp gốc: Là loại chữ ký, trong đó ngƣời nhận có thể khôi phục lại đƣợc thông điệp gốc, đã đƣợc “ký” bởi “chữ ký” này.

Ví dụ: Chữ ký RSA là chữ ký khôi phục thông điệp, sẽ trình bày trong mục sau. Chữ ký không thể khôi phục thông điệp gốc: Là loại chữ ký, trong đó ngƣời nhận không thể khôi phục lại đƣợc thông điệp gốc, đã đƣợc “ký” bởi “chữ ký” này. Ví dụ: Chữ ký Elgamal là chữ ký không thể khôi phục, sẽ trình bày trong mục sau. Cách 2: Phân loại chữ ký theo mức an toàn.

Chữ ký “không thể phủ nhận”: Để tránh việc chối bỏ chữ ký hay nhân bản chữ ký để sử dụng nhiều lần, ngƣời gửi chữ ký cũng tham gia trực tiếp vào việc kiểm thử chữ ký. Điều đó đƣợc thực hiện bằng một giao thức kiểm thử, dƣới dạng một giao thức mời hỏi và trả lời. Ví dụ: Chữ ký không phủ định (Chaum - van Antverpen), trình bày trong mục sau. Chữ ký “một lần”: Để bảo đảm an toàn, “Khóa ký” chỉ dùng 1 lần (one- time) trên 1 tài liệu.

Ví dụ: Chữ ký một lần Lamport. Chữ ký Fail - Stop (Van Heyst & Pedersen). Cách 3: Phân loại chữ ký theo ứng dụng đặc trƣng. Chữ ký “mù nhóm” (Blind Group Signature).

Chữ ký “mù bội” (Blind Multy Signature). LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tạo cặp khóa (bí mật, công khai) (a, b): Chọn bí mật số nguyên tố lớn p, q, tính n = p * q, công khai n, đặt P = A = Zn Tính bí mật (n) = (p-1). Chọn khóa công khai b<(n),nguyên tố cung nhau với (n).

Khóa bí mật a là phần tử nghịch đảo của b theo mod (n): a*b1 (mod (n). Tập cặp khóa (bí mật, công khai) K = (a, b)/ a, b  Zn , a*b 1 (mod (n)).Ký số: Chữ ký trên xP là y = Sig k (x) = xa (mod n), yA.Kiểm tra chữ ký: Verk(x, y) = đúng xyb (mod n). (R2) Chú ý - So sánh giữa sơ đồ chữ ký RSA và sơ đồ mã hóa RSA ta thấy có sự tƣơng ứng. - Việc ký chẳng qua là mã hoá, việc kiểm thử lại chính là việc giải mã: Việc “ký số” vào x tƣơng ứng với việc “mã hoá” tài liệu x.

Kiểm thử chữ ký chính là việc giải mã “chữ ký”, để kiểm tra xem tài liệu đã giải mã có đúng là tài liệu trƣớc khi ký không. Thuật toán và khóa kiểm thử “chữ ký” là công khai, ai cũng có thể kiểm thử chữ ký đƣợc. Ví dụChữ ký trên x=2 *Tạo cặp khóa (bí mật, công khai) (a, b): Chọn bí mật số nguyên tố p=3, q=5, tính n = p * q = 3*5 = 15, công khai n. Đặt P = A = Zn = Zn.

Chọn khóa công khai b = 3<(n),nguyên tố với (n) = 8. Khóa bí mật a = 3, là phần tử nghịch đảo của b theo mod (n): a*b1 (mod (n). * Ký số: Chữ ký trên x = 2P là LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. * Kiểm tra chữ ký: Verk(x, y) = đúng xyb (mod n) 283 (mod 15).

Độ an toàn của chữ ký RSA * Bài toán căn bản bảo đảm độ an toàn của Sơ đồ chữ ký RSA: Bài toán tách số nguyên n thành tích của 2 số nguyên tố: n = p*q Vì nếu giải đƣợc bài toán này thì có thể tính đƣợc khóa mật a từ khóa công khai b và phần tử công khai n. Ngƣời gửi G gửi tài liệu x cùng chữ ký y đến ngƣời nhận N, có 2 cách xử lý: a). Ký trước, Mã hóa sau: G ký trƣớc vào x bằng chữ ký y = SigG(x), sau đó mã hoá x và y nhận đƣợc z = eG(x, y). Nhận đƣợc z, N giải mã z để đƣợc x, y.

Tiếp theo kiểm tra chữ ký VerN(x, y) = true ? b). Mã hóa trước, Ký sau: G mã hoá trƣớcx bằng u = eG (x), sau đó ký vào u bằng chữ ký v = SigG(u). Nhận đƣợc (u, v), N giải mã u đƣợc x. Tiếp theo kiểm tra chữ ký VerN(u, v) = true ? 2).

Giả sử H lấy trộm đƣợc thông tin trên đƣờng truyền từ G đến N. + Trong trƣờng hợp a, H lấy đƣợc z. Trong trƣờng hợp b, H lấy đƣợc (u, v). + Để tấn công x, trong cả hai trƣờng hợp, H đều phải giải mã thông tin lấy đƣợc.

+ Để tấn công vào chữ ký, thay bằng chữ ký (giả mạo), thì xảy ra điều gì ? - Trƣờng hợp a, để tấn công chữ ký y, H phải giải mã z, mới nhận đƣợc y. - Trƣờng hợp b, để tấn công chữ ký v, H đã sẵn có v, H chỉ việc thay vbằng v’. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 15 H thay chữ ký v trên u, bằng chữ ký của H là v’ = SigH(u), gửi (u, v’) đến N. Khi nhận đƣợc v’, N kiểm thử thấy sai, gửi phản hồi lại G.

G có thể chứng minh chữ ký đó là giả mạo. G gửi chữ ký đúng v cho N, nhƣng quá trình truyền tin sẽ bị chậm lại.