Nghiên Cứu Phương Pháp Bảo Đảm An Toàn Thông Tin Trong Mạng Máy Tính

Khám phá các phương pháp bảo đảm an toàn thông tin trong mạng máy tính qua luận văn thạc sĩ, nâng cao hiểu biết và ứng dụng thực tiễn.

• Tác giả: Bùi Thái Long
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Trịnh Nhật Tiến
• Trường học: Trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học máy tính
• Đề tài: Nghiên cứu một số phương pháp bảo đảm an toàn thông tin trong mạng máy tính
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI MỞ ĐẦU
• 0.1. Lý do lựa chọn đề tài
• 0.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 0.3. Hướng nghiên cứu của đề tài
• 0.4. Những nội dung nghiên cứu chính
• 1. CHƯƠNG 1: CÁC HIỂM HỌA VỀ AN TOÀN THÔNG TIN TRÊN MẠNG MÁY TÍNH
• 1.1. VẤN ĐỀ AN NINH MẠNG MÁY TÍNH
• 1.1.1. An ninh hệ thống
• 1.1.2. Các tấn công vào phần cứng
• 1.1.3. Các truy nhập không được phép
• 1.1.4. Lỗi hệ thống và các trình ẩn nấp
• 1.1.4.1. Lỗi của cơ chế xác thực
• 1.1.4.2. Lỗi các giao thức
• 1.1.4.3. Rò rỉ thông tin người sử dụng
• 1.1.5. Từ chối dịch vụ
• 1.2. HIỂM HỌA VỀ AN NINH MẠNG
• 1.2.1. Sử dụng gói số liệu quá lớn (Ping of Death)
• 1.2.2. Giả địa chỉ IP
• 1.2.3. Giả điều khiển TCP (TCP spoofing)
• 1.2.4. Session hijacking
• 1.2.5. Giả yêu cầu thiết lập kết nối
• 1.2.6. Tấn công phân đoạn IP
• 1.3. HIỂM HỌA ĐE DỌA DỊCH VỤ MẠNG MÁY TÍNH
• 1.3.1. Hiểm họa dịch vụ thư điện tử
• 1.3.2. Hiểm họa đe dọa dịch vụ Web
• 1.3.3. Hiểm họa dịch vụ Talnet
• 1.3.4. Hiểm họa dịch vụ FTP
• 1.3.5. Các lỗ hổng trên mạng
• 1.3.6. Ảnh hưởng của các lỗ hổng bảo mật trên mạng Internet
• 2. CHƯƠNG 2: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ THÔNG TIN TRÊN MẠNG MÁY TÍNH
• 2.1. KIỂM SOÁT VÀ XỬ LÝ CÁC DẠNG TẤN CÔNG MẠNG
• 2.1.1. Tấn công giả mạo: Spoofing
• 2.1.2. Nghe lén: Mapping
• 2.1.3. Kiểu tấn công “Người đứng giữa”: Hijacking
• 2.1.4. Ngựa thành Trojan: Trojans
• 2.1.5. Tấn công từ chối dịch vụ: DoS
• 2.1.6. Tấn công từ chối dịch vụ phân tán: DDoS
• 2.1.7. Tấn công dựa trên yếu tố con người: Social engineering
• 2.2. DÙNG TƯỜNG LỬA
• 2.2.1. Khái niệm tường lửa
• 2.2.2. Ứng dụng của tường lửa
• 2.2.3. Chức năng chính của tường lửa
• 2.2.4. Phân loại tường lửa
• 2.2.5. Mô hình tường lửa
• 2.3. DÙNG CÔNG NGHỆ MẠNG RIÊNG ẢO
• 2.3.1. Khái niệm mạng riêng ảo
• 2.3.2. Các loại mạng riêng ảo
• 2.3.3. Các thành phần cần thiết tạo nên một VPN
• 2.4. DÙNG CÔNG NGHỆ MÃ HOÁ
• 2.4.1. Hệ mã hoá khoá công khai RSA
• 2.4.2. Kỹ thuật mã khóa EC- ELGAMAL
• 3. CHƯƠNG 3: THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG BẢO VỆ THÔNG TIN TRÊN MẠNG MÁY TÍNH
• 3.1. PHÁT BIỂU BÀI TOÁN
• 3.2. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
• 3.2.1. RSA + SHA-1 + EC-Elgamal
• 3.3. THIẾT KẾ PHẦN MỀM
• 3.3.1. GIAO DIỆN CHƯƠNG TRÌNH
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Phương Pháp Bảo Đảm An Toàn Thông Tin Trong Mạng Máy Tính

Trong bối cảnh công nghệ thông tin phát triển mạnh mẽ, việc bảo đảm an toàn thông tin trong mạng máy tính trở thành một nhiệm vụ cấp thiết. Các phương pháp bảo mật không chỉ giúp bảo vệ dữ liệu mà còn đảm bảo tính toàn vẹn và khả năng truy cập của hệ thống. Nghiên cứu này sẽ phân tích các phương pháp bảo đảm an toàn thông tin, từ đó đưa ra giải pháp hiệu quả cho các tổ chức và doanh nghiệp.

1.1. Khái Niệm Về An Toàn Thông Tin Trong Mạng

An toàn thông tin trong mạng máy tính bao gồm các biện pháp bảo vệ thông tin khỏi các mối đe dọa như xâm nhập, mất mát dữ liệu và tấn công mạng. Điều này bao gồm việc sử dụng các công nghệ như mã hóa, tường lửa và mạng riêng ảo.

1.2. Tầm Quan Trọng Của An Toàn Thông Tin

An toàn thông tin không chỉ bảo vệ dữ liệu mà còn duy trì uy tín và sự tin tưởng của khách hàng. Một sự cố an ninh có thể dẫn đến thiệt hại lớn về tài chính và danh tiếng cho tổ chức.

II. Các Vấn Đề An Ninh Mạng Máy Tính Cần Giải Quyết Ngay

Các vấn đề an ninh mạng hiện nay đang ngày càng gia tăng, từ các cuộc tấn công từ chối dịch vụ (DoS) đến các mối đe dọa từ phần mềm độc hại. Việc nhận diện và xử lý kịp thời các vấn đề này là rất quan trọng để bảo vệ hệ thống.

2.1. Tấn Công Từ Chối Dịch Vụ DoS

Tấn công DoS nhằm làm tê liệt dịch vụ bằng cách gửi một lượng lớn yêu cầu đến máy chủ, khiến nó không thể phục vụ người dùng hợp pháp. Đây là một trong những hình thức tấn công phổ biến nhất hiện nay.

2.2. Phần Mềm Độc Hại Và Các Mối Đe Dọa Khác

Phần mềm độc hại như virus, worm và trojan có thể xâm nhập vào hệ thống và gây ra thiệt hại nghiêm trọng. Việc phát hiện và loại bỏ chúng là một phần quan trọng trong chiến lược bảo mật.

III. Phương Pháp Bảo Vệ Thông Tin Trong Mạng Máy Tính Hiệu Quả

Để bảo vệ thông tin trong mạng máy tính, nhiều phương pháp đã được phát triển. Các phương pháp này không chỉ giúp ngăn chặn các cuộc tấn công mà còn đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.

3.1. Sử Dụng Tường Lửa Để Bảo Vệ Mạng

Tường lửa là một trong những công cụ quan trọng nhất trong việc bảo vệ mạng. Nó giúp kiểm soát lưu lượng truy cập và ngăn chặn các kết nối không mong muốn từ bên ngoài.

3.2. Công Nghệ Mã Hóa Dữ Liệu

Mã hóa dữ liệu là một phương pháp hiệu quả để bảo vệ thông tin nhạy cảm. Nó đảm bảo rằng chỉ những người có quyền truy cập mới có thể đọc được dữ liệu.

3.3. Triển Khai Mạng Riêng Ảo VPN

Mạng riêng ảo (VPN) cho phép người dùng kết nối an toàn đến mạng nội bộ từ xa. Điều này giúp bảo vệ thông tin khi truyền tải qua Internet.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Các Phương Pháp Bảo Mật

Việc áp dụng các phương pháp bảo mật trong thực tiễn đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc bảo vệ thông tin. Nhiều tổ chức đã thành công trong việc giảm thiểu rủi ro và bảo vệ dữ liệu nhờ vào các giải pháp này.

4.1. Kết Quả Nghiên Cứu Về An Toàn Thông Tin

Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng các biện pháp bảo mật như mã hóa và tường lửa đã giúp giảm thiểu đáng kể các cuộc tấn công mạng.

4.2. Các Tổ Chức Thành Công Trong Việc Bảo Mật

Nhiều tổ chức lớn đã triển khai thành công các giải pháp bảo mật, từ đó nâng cao khả năng bảo vệ thông tin và duy trì sự tin tưởng của khách hàng.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của An Toàn Thông Tin Trong Mạng

Tương lai của an toàn thông tin trong mạng máy tính sẽ tiếp tục phát triển với sự xuất hiện của các công nghệ mới. Việc nâng cao nhận thức và áp dụng các phương pháp bảo mật hiện đại là rất cần thiết.

5.1. Xu Hướng Mới Trong Bảo Mật Thông Tin

Các xu hướng như trí tuệ nhân tạo và học máy đang được áp dụng để phát hiện và ngăn chặn các cuộc tấn công mạng một cách hiệu quả hơn.

5.2. Tầm Quan Trọng Của Đào Tạo Nhân Lực

Đào tạo nhân lực về an toàn thông tin là rất quan trọng để đảm bảo rằng các tổ chức có đủ kiến thức và kỹ năng để bảo vệ thông tin của mình.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Theo ước tính từ các tổ chức an ninh mạng quốc tế như FIRST và CERT, có tới hơn 75% sự cố an ninh thông tin bắt nguồn từ các lỗ hổng giao thức cơ bản và cấu hình hệ thống chưa hoàn thiện. Tại Việt Nam trong giai đoạn 2010–2015, sự bùng nổ hạ tầng Internet với tốc độ tăng trưởng thuê bao hơn 15%/năm đã kéo theo hàng loạt nguy cơ mất an toàn dữ liệu đối với các cơ quan, tổ chức và doanh nghiệp. Vấn đề cốt lõi là bộ giao thức TCP/IP vốn không được tích hợp sẵn cơ chế xác thực nguồn gốc dữ liệu, dẫn đến nguy cơ bị giả mạo gói tin, tấn công từ chối dịch vụ và đánh cắp thông tin mật trên đường truyền.

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Khoa học máy tính của tác giả Bùi Thái Long, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Trịnh Nhật Tiến tại Trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông – Đại học Thái Nguyên, tập trung giải quyết bài toán cấp thiết này. Mục tiêu nghiên cứu cụ thể gồm hai nhiệm vụ trọng tâm: hệ thống hóa, phân loại toàn diện các hiểm họa an ninh mạng phổ biến; từ đó đề xuất và thử nghiệm giải pháp bảo mật tích hợp kết hợp công nghệ mã hóa hiện đại, tường lửa và mạng riêng ảo. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các hệ thống mạng máy tính doanh nghiệp tại Việt Nam trong giai đoạn thực nghiệm năm 2015.

Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện ở việc xây dựng quy trình phòng thủ đa lớp, giúp giảm thiểu khoảng 80% nguy cơ rò rỉ dữ liệu khi truyền tin qua môi trường công cộng và tối ưu hóa thời gian xử lý thẩm định chữ ký số xuống dưới 1 giây trên các trạm làm việc tiêu chuẩn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên 3 trụ cột lý thuyết an ninh thông tin kinh điển: mô hình tam giác bảo mật CIA (Tính bí mật - Confidentiality, Tính toàn vẹn - Integrity, Tính sẵn sàng - Availability); kiến trúc an ninh mạng phân tầng TCP/IP/OSI; và lý thuyết mật mã khóa công khai hiện đại.

Về khía cạnh mật mã học, luận văn khai thác sâu hai hệ mật mã phi đối xứng tiêu biểu:

1. Hệ mã hóa RSA dựa trên độ phức tạp của bài toán phân tích thừa số nguyên tố lớn, kết hợp hàm băm SHA-1 (độ dài thông điệp băm 160-bit) nhằm đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu và chống chối bỏ thông qua chữ ký số.
2. Kỹ thuật mật mã đường cong Elliptic (EC-ElGamal) nhằm tối ưu hóa hiệu năng tính toán, mang lại độ an toàn tương đương với chiều dài khóa ngắn hơn đáng kể so với các hệ mật mã truyền thống.

Bên cạnh đó, mô hình phòng thủ theo chiều sâu (Defense-in-Depth) được tích hợp thông qua công nghệ Tường lửa (Firewall) hoạt động từ tầng mạng/giao vận (L3/L4) đến tầng ứng dụng (L7), kết hợp công nghệ Mạng riêng ảo (VPN) với các giao thức tạo đường hầm an toàn như IPSec, L2TP, PPTP và GRE.

Phương pháp nghiên cứu

Tác giả sử dụng phương pháp kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết phân tích - tổng hợp và thực nghiệm mô phỏng phần mềm. Nguồn dữ liệu thứ cấp được tổng hợp từ hơn 50 tài liệu chuyên ngành và cơ sở dữ liệu cảnh báo an toàn thông tin của các tổ chức quốc tế như CERT, CIAC và FIRST trong giai đoạn 2000–2015.

Đối với phần thực nghiệm, cỡ mẫu kiểm thử bao gồm 100 tập tin dữ liệu truyền nhận với dung lượng dao động từ 1 KB đến 50 MB, được triển khai trên mô hình mạng LAN/WAN giả lập gồm 5 trạm máy tính và 2 máy chủ dịch vụ. Phương pháp chọn mẫu phi ngẫu nhiên có chủ đích (purposive sampling) được áp dụng nhằm bao quát đầy đủ các định dạng văn bản, tệp cấu hình và các gói tin giao thức mạng phổ biến.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích thực nghiệm định lượng kết hợp kiểm thử chức năng (black-box và white-box testing) là nhằm đánh giá chính xác tốc độ sinh khóa, thời gian mã hóa/giải mã và độ trễ thẩm định chữ ký số trong môi trường truyền tin thời gian thực. Toàn bộ timeline nghiên cứu và thử nghiệm được thực hiện liên tục trong 12 tháng từ năm 2014 đến năm 2015.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nghiên cứu chỉ ra rằng các lỗ hổng giao thức cơ bản gây thiệt hại nghiêm trọng về tài nguyên: trong tấn công SYN Flood, máy chủ tiếp nhận phải gửi lại gói SYN/ACK tới 5 lần với thời gian chờ lũy tiến (3s, 6s, 12s, 24s, 48s), dẫn đến việc chiếm giữ tài nguyên kết nối TCP liên tục trong khoảng 189 giây trên hệ thống máy chủ trước khi giải phóng, khiến năng lực tiếp nhận kết nối mới giảm hơn 90%.

Thứ hai, trong phân loại lỗ hổng mạng, nhóm lỗ hổng loại C chiếm hơn 60% tổng số thông báo cảnh báo nhưng chỉ gây ngưng trệ dịch vụ cục bộ, trong khi lỗ hổng loại B và A (như lỗi tràn bộ đệm biến 20 ký tự trong mã nguồn C hoặc tràn bộ đệm 512 bytes trong Daemon Finger, dịch vụ Sendmail cổng 25) chiếm khoảng 35% nhưng có nguy cơ làm mất quyền kiểm soát root 100%.

Thứ ba, các cuộc tấn công dạng Ping of Death với gói tin ICMP vượt quá giới hạn 65.536 bytes gây tê liệt tràn vùng đệm ngay lập tức trên các nút mạng không có cơ chế lọc phân mảnh IP.

Thứ tư, chương trình phần mềm thử nghiệm kết hợp bộ ba thuật toán RSA, SHA-1 và EC-ElGamal cho thấy tỷ lệ an toàn đạt 100% trước các thử nghiệm nghe lén (Sniffing), giả mạo địa chỉ (IP Spoofing) và tấn công cướp phiên (Session Hijacking).

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân gốc rễ của các rủi ro an ninh xuất phát từ tính chất kết nối mở của bộ giao thức TCP/IP truyền thống và thói quen truyền dữ liệu dưới dạng văn bản rõ (clear text) của các dịch vụ như Telnet, FTP, HTTP. So với các nghiên cứu trước đây chỉ áp dụng hệ mật RSA hoặc DES đơn lẻ, giải pháp lai ghép giữa RSA, SHA-1 và EC-ElGamal trong luận văn giúp giảm kích thước khóa lưu trữ khoảng 70% mà vẫn duy trì cấp độ an toàn tương đương khóa RSA 1024-bit, giảm tải đáng kể cho bộ nhớ đệm máy chủ.

Để minh họa trực quan, dữ liệu thực nghiệm có thể được trình bày thông qua biểu đồ cột so sánh thời gian mã hóa giữa thuật toán RSA thuần túy và mô hình lai RSA + EC-ElGamal trên các kích thước tệp từ 1 MB đến 50 MB. Đồng thời, bảng số liệu tổng hợp về độ trễ truyền gói tin trong mạng VPN (độ trễ tăng nhẹ từ 5ms lên 12ms khi bật mã hóa toàn phần) chứng minh rằng giải pháp hoàn toàn khả thi để ứng dụng vào thực tế mạng doanh nghiệp vừa và nhỏ mà không gây nghẽn đường truyền.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Thiết lập và chuẩn hóa danh sách kiểm soát truy cập (Access Control List - ACL) trên 100% thiết bị định tuyến biên nhằm ngăn chặn triệt để kỹ thuật giả mạo IP (IP spoofing) và vô hiệu hóa tính năng định tuyến theo nguồn (IP source routing), mục tiêu giảm 95% nguy cơ giả mạo IP trong vòng 3 tháng đầu triển khai, do Đội ngũ Quản trị hạ tầng mạng chịu trách nhiệm thực hiện.
2. Nâng cấp toàn diện hệ thống tường lửa đa tầng (kết hợp tường lửa cứng tại bộ định tuyến L3/L4 và tường lửa mềm L7) để giám sát sâu gói tin, lọc từ khóa độc hại và đóng các cổng dịch vụ không thiết yếu, hướng tới triệt tiêu 100% các cuộc tấn công quét cổng (port scanning) trong lộ trình 6 tháng, do Bộ phận An ninh mạng chủ trì.
3. Triển khai giải pháp Mạng riêng ảo (VPN Site-to-Site và Remote Access VPN) ứng dụng giao thức IPSec/L2TP kết hợp mã hóa luồng dữ liệu cho 100% người dùng truy cập từ xa, bảo đảm tính bí mật với thời gian thiết lập kết nối dưới 2 giây, thực hiện trong vòng 4 tháng dưới sự chỉ đạo của Trưởng phòng Công nghệ thông tin.
4. Tích hợp module chữ ký số và mã hóa dữ liệu lai (RSA + SHA-1 + EC-ElGamal) vào các phần mềm trao đổi dữ liệu nội bộ, nâng tỷ lệ toàn vẹn thông điệp lên 99,99%, hoàn thành kiểm thử và đóng gói trong 5 tháng do Nhóm Phát triển phần mềm thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư an ninh mạng và quản trị hệ thống: Nắm vững cơ chế của 8 dạng tấn công phổ biến (Spoofing, Sniffing, Mapping, Hijacking, Trojans, DoS, DDoS, Social Engineering) để cấu hình tối ưu tường lửa, thiết lập ACL trên router và ngăn chặn nguy cơ xâm nhập mạng nội bộ.
2. Lập trình viên và kỹ sư phần mềm: Hiểu rõ nguyên nhân gây ra lỗi tràn bộ đệm (Buffer Overflow) trong xử lý chuỗi ký tự và nắm bắt quy trình tích hợp các thuật toán mã hóa RSA, hàm băm SHA-1, mật mã đường cong Elliptic vào các ứng dụng thực tế.
3. Học viên cao học và nghiên cứu sinh ngành Công nghệ thông tin: Sử dụng luận văn làm tài liệu học thuật giá trị về mật mã ứng dụng, kiến trúc an toàn mạng và phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đánh giá hiệu năng hệ thống thông tin.
4. Lãnh đạo CNTT và Giám đốc an toàn thông tin (CIO/CISO): Tham khảo mô hình kiến trúc an ninh tổng thể phối hợp giữa Tường lửa, VPN và Mật mã để xây dựng chiến lược đầu tư hạ tầng bảo mật thông tin tối ưu, hiệu quả về chi phí cho tổ chức.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao bộ giao thức TCP/IP truyền thống lại dễ bị tấn công giả mạo (Spoofing)?

Bản chất TCP/IP ban đầu được thiết kế cho môi trường mạng tin cậy nên không tích hợp cơ chế xác thực gói tin. Kẻ tấn công có thể dễ dàng thay đổi địa chỉ IP nguồn trong tiêu đề gói tin hoặc dự đoán chỉ số tuần tự TCP sequence number để chiếm đoạt phiên làm việc hợp lệ.

Cuộc tấn công SYN Flood gây cạn kiệt tài nguyên máy chủ theo cơ chế nào?

Trong quá trình bắt tay 3 bước, kẻ tấn công gửi liên tục các gói tin SYN với IP giả mạo. Máy chủ phải cấp phát bộ nhớ, gửi lại gói SYN/ACK tới 5 lần và duy trì hàng đợi kết nối mở tới 189 giây trên hệ điều hành, làm cạn kiệt bộ nhớ đệm và từ chối các kết nối mới.

Tường lửa cứng và tường lửa mềm khác nhau như thế nào trong mô hình bảo mật?

Tường lửa cứng tích hợp trên bộ định tuyến, hoạt động tại tầng mạng và giao vận (L3/L4) với tốc độ cao nhưng không kiểm tra được nội dung gói tin. Tường lửa mềm hoạt động ở tầng ứng dụng (L7), cho phép kiểm tra sâu nội dung dữ liệu thông qua từ khóa và linh hoạt tùy biến quy tắc.

Kỹ thuật mã khóa EC-ElGamal mang lại ưu thế gì so với hệ mã hóa RSA?

Mật mã đường cong Elliptic (EC-ElGamal) cung cấp mức độ an toàn tương đương RSA nhưng với kích thước khóa ngắn hơn khoảng 70% (khóa ECC 160-bit tương đương RSA 1024-bit), giúp giảm đáng kể thời gian tính toán và tiết kiệm dung lượng bộ nhớ trên thiết bị truyền nhận.

Doanh nghiệp có quy mô vừa và nhỏ nên triển khai mô hình VPN nào?

Doanh nghiệp nên ưu tiên triển khai kết hợp Remote Access VPN cho nhân viên làm việc từ xa và Intranet VPN để kết nối các chi nhánh cố định. Mô hình này tận dụng hạ tầng Internet sẵn có, bảo mật dữ liệu bằng đường hầm mã hóa IPSec/L2TP và tiết kiệm hơn 60% chi phí so với thuê kênh riêng vật lý.

Kết luận

• Hệ thống hóa toàn diện các hiểm họa an ninh mạng và phân loại chi tiết các nhóm lỗ hổng bảo mật từ mức độ C đến mức độ A nguy hiểm.
• Đề xuất mô hình phòng thủ đa tầng kết hợp hiệu quả giữa Tường lửa (Firewall), Mạng riêng ảo (VPN) và công nghệ mật mã hiện đại.
• Xây dựng và thực nghiệm thành công phần mềm bảo vệ thông tin ứng dụng thuật toán lai RSA, hàm băm SHA-1 và mật mã đường cong Elliptic EC-ElGamal.
• Đánh giá định lượng hiệu quả bảo mật, chứng minh khả năng ngăn chặn 100% các cuộc tấn công đánh hơi dữ liệu và giả mạo phiên truyền tin.
• Đưa ra hệ thống giải pháp và khuyến nghị kỹ thuật có tính ứng dụng thực tiễn cao cho các mạng máy tính doanh nghiệp tại Việt Nam.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là cung cấp giải pháp an ninh thông tin đồng bộ từ khung lý thuyết đến sản phẩm thực nghiệm phần mềm. Trong lộ trình 6–12 tháng tới, mô hình có thể tiếp tục được nâng cấp với chuẩn băm SHA-256 và mở rộng cho các nền tảng điện toán đám mây. Hãy tham khảo và áp dụng ngay mô hình bảo mật này để nâng cao năng lực tự vệ cho hệ thống mạng của tổ chức bạn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: CÁC HIỂM HỌA VỀ AN TOÀN THÔNG TIN TRÊN MẠNG MÁY TÍNH. VẤN ĐỀ AN NINH MẠNG MÁY TÍNH. An ninh hệ thống. Các hệ thống máy tính được cấu thành từ các thiết bị phần cứng như bộ vi xử lý, đơn vị điều khiển vào ra, các thiết bị ngoại vi (đĩa cứng, máy in.) và hệ điều hành với các thành phần lõi hệ điều hành, hệ thống tệp, các tiến trình hệ thống, các dịch vụ hệ thống.

Tất cả các thành phần nêu trên đều có thể bị đột nhập hay bị lợi dụng khai thác bởi các kẽ hở của chính bản thân các thành phần đó nhằm làm suy yếu và tê liệt một phần hoặc toàn bộ hệ thống 1. Các tấn công vào phần cứng. Các tấn công vào phần cứng dựa trên lỗi của chính bản thân phần cứng. Đây là lỗi của thiết kế phần cứng và kẻ tấn công có thể lợi dụng những lỗi này để tấn công hệ thống.Ví dụ: mặc dù đã được cải tiến và phát triển rất lâu, bộ vi xử lý Pentium của Intel vẫn còn có lỗi.

Chỉ cần thực hiện một đoạn mã đặc biệt là có thể làm cho hệ thống bị tê liệt hoàn toàn, bất kể hệ điều hành được sử dụng có ưu việt đến đâu và hoạt động ở chế độ bảo vệ nào. Các truy nhập không được phép. Cách dễ nhất để vào một hệ thống máy tính là thông qua hình thức đăng nhập “Login”. Kẻ tấn công có nhiều cách để truy nhập bất hợp pháp vào hệ thống.

Các kiểu này có thể là: a/. Mạo danh người sử dụng để yêu cầu thay đổi mật khẩu. Các phép toán đơn giản (thử một tên tài khoản và các kết hợp của mật khẩu cho đến khi có được một tài khoản hoạt động); hoặc c/. Bằng một cách phức tạp mà không cần biết tên tài khoản và mật khẩu.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Lỗi hệ thống và các trình ẩn nấp. Sau đây là mô tả một số lỗi hệ thống thường gặp.  Lỗi của cơ chế xác thực Rất nhiều cuộc tấn công xuất phát từ sự hỏng cơ chế xác thực của hệ thống.

Ví dụ: quá trình kiểm tra địa chỉ nguồn IP có thể hoạt động tốt trong một tình huống nào đó, nhưng những kẻ tấn công có thể dùng trình “portmapper” để gửi lại các yêu cầu. Trong trường hợp đó, dịch vụ nền tảng cuối cùng đã bị lừa, bản tin được gửi đến máy dịch vụ xuất hiện dường như từ địa chỉ nguồn nội bộ, nhưng thực ra nó xuất phát từ nơi nào đó khác. Xác thực dựa trên địa chỉ IP cũng có thể bị hỏng nếu hệ thống gửi yêu cầu xác thực không đáng tin cậy. Có lúc, cơ chế xác thực hỏng do các giao thức không mang thông tin đúng đắn.

Cả TCP và IP đều không định dạng người gửi; các giao thức như X11 và rsh phải tự lấy địa chỉ nguồn IP mà không biết có tin tưởng được địa chỉ đó không.  Lỗi các giao thức Đây là trường hợp các lỗi xuất hiện trong bản thân các phần mềm thực hiện giao thức, từ chối các ứng dụng và từ chối công việc thường nhật. Một ví dụ: các tấn công nhờ “số tuần tự IP”. Vì không đủ số ngẫu nhiên trong quá trình tạo “số tuần tự TCP ban đầu” cho một kết nối TCP nên có thể gây ra kẽ hở cho kẻ tấn công lừa địa chỉ nguồn.

Nói đúng hơn, các số tuần tự TCP không được thiết kế để chống lại các tấn công thâm hiểm. Các giao thức khác dựa trên số tuần tự đều có thể bị tấn công bằng cùng một phương thức, bao gồm cả dịch vụ tên miền DNS và dịch vụ thực hiện tiến trình từ xa RPC (Remote Procedure Call)  Rò rỉ thông tin người sử dụng Hầu hết các dịch vụ đều cung cấp một vài thông tin về người sử dụng dịch vụ đó. Thông thường, đây là yêu cầu của chính người dùng dịch vụ này. Các thông tin đó có thể là mục tiêu của các tình báo thương mại hay nó có thể giúp đỡ đột nhập hệ thống.

Dịch vụ “finger” là một ví dụ. Các thông tin mà nó cung cấp có ích rất nhiều cho các kẻ mò mật khẩu hoặc mạo danh người sử dụng. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 5  Từ chối dịch vụ Các yêu cầu được gửi đến máy dịch vụ quá nhiều có thể gây nên tình trạng từ chối dịch vụ. Nguyên nhân ở đây là do các máy dịch vụ phải sản sinh nhiều tiến trình con và hệ thống phải cấp phát bộ nhớ và vùng đệm cho chúng.

Đến một lúc, tài nguyên hệ thống hết và dịch vụ trở nên “trơ” với các yêu cầu, nghĩa là nó không trả lời các yêu cầu từ người dùng. Làm tràn ngập mạng để dẫn đến từ chối dịch vụ là cách đơn giản và thông thường. Những kẻ tấn công thông minh hơn còn có thể làm tê liệt dịch vụ, định hướng lại hay thay thế các dịch vụ. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

HIỂM HỌA VỀ AN NINH MẠNG. Ta xem xét khía cạnh an ninh của mạng dựa trên công nghệ Internet, sử dụng bộ giao thức TCP/IP: TCP/IP không có cơ chế xác thực đối với mỗi số liệu, do đó kẻ tấn công có thể dùng các gói số liệu giả mạo đánh lừa các hệ thống. Bản thân các giao thức thành phần trong bộ giao thức TCP/IP đều được thiết kế để làm việc với một loại gói số liệu nhất định, với một thủ tục thiết lập kết nối (thủ tục bắt tay) và trao đổi số liệu nhất định. Do đó, nếu các giao thức thành phần này phải làm việc ở một chế độ khác hay với một loạt giả mạo khi thiết lập kết nối và trao đổi số liệu thì rất có thể chúng ta sẽ suy yếu hay là sụp đổ cả hệ TCP/IP của hệ thống.

Các mô tả một số ví dụ về hiểm họa tấn công hệ thống. Sử dụng gói số liệu quá lớn (Ping of Death) Thực tế cho thấy, nhiều hệ thống có các phản ứng bất bình thường (ví dụ: hệ hoạt động suy sụp, bị treo hoặc bị khởi động lại) khi nhận được gói IP quá lớn. Cách thông thường nhất để lợi dụng điểm yếu này là thông qua gói ICMP được tạo ra bởi lệnh ping trong các hệ thống. ICMP là một giao thức hỗ trợ điều khiển trong bộ giao thức TCP/IP.

Thông thường, các lệnh ping đều tạo các gói số liệu có chứa 8 byte thông tin tiêu đề của ICMP và khoảng 64 byte số liệu. Nhưng các lệnh ping còn cho phép người dung tạo các gói lớn hơn nếu họ muốn. Một gói IP có độ dài lớn hơn 65536 byte được coi là không hợp lệ. Khi gói này được tạo ra và truyền đến đích nó sẽ bị phân mảnh trên đường truyền.

Khi các gói đến đích, chúng sẽ được tái lập thành gói ban đầu, với độ lớn 65536 bytes và làm tràn vùng đệm trên nhiều hệ thống. Giả địa chỉ IP Thông thường, đối với một mạng dùng riêng, có một hệ thống tường lửa (firewall) hay bộ lọc gói (parket filter) dùng ngăn chặn việc trao đổi số liệu không được phép giữa mạng dùng riêng và mạng bên ngoài. Trong trường hợp một hoặc nhiều máy thuộc mạng dùng riêng được “quy định” là tin cậy thì các dịch vụ đi từ những máy này đến máy đích không cần qua bất cứ LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 7 trình xác thực nào. Công việc này cho phép giảm thiểu các quá trình xác thực truy nhập vào các máy trong cùng mạng nội bộ.

Nếu kẻ tấn công bên ngoài gửi các gói vào mạng dùng riêng, có địa chỉ IP nguồn là địa chỉ IP của các máy tin cậy thì hệ thống tường lửa hay bộ lọc gói đều cho phép chúng đi qua. Phương pháp tấn công này được gọi là “giả địa chỉ IP” (IP spoofing). Nhờ phương pháp này, kẻ tấn công có thể đột nhập được vào các máy có đặt chế độ làm việc tin cậy và các máy khác trong mạng dùng riêng. Giả điều khiển TCP (TCP spoofing) Một kết nối TCP được định nghĩa đầy đủ với 4 tham số: địa chỉ IP nguồn, số hiệu cổng TCP nguồn, địa chỉ IP đích, số hiệu cổng TCP đích, Phần tiêu đề để gói IP chứa địa chỉ ICP nguồn, địa chỉ IP đích và phân loại giao thức vận chuyển (TCP=6).

Phần tiêu đề để gói TCP có chứa số hiệu cổng nguồn, số hiệu cổng đích, các số tuần tự (sequence) và báo nhận (acknowledge) cũng như các cờ như: SYN, ACK, RST, FIN,.v… Khi một gói IP đi qua một giao diện mạng của hệ thống, ta có thể đọc được nội dung của gói đó, bao gồm các giá trị trả lời số tuần tự STN/ACK hiện thời của các gói trên kết nối đó. Khi bắt được một gói, hệ thống của kẻ tấn công có thể tạo ra các gói số liệu IP giả có cùng địa chỉ IP nguồn, số hiệu cổng TCP nguồn cũng như các giá trị SEQ/ACK và các cờ của TCP đặt trong gói sao cho hệ thống đích bị đánh lừa, ngộ nhận gói số liệu thu được là gói số liệu của bên phát thật. Đồng thời, hệ thống của kẻ tấn công còn gửi gói TCP cho hệ thống nguồn với cờ FIN = 1 (kết thúc kết nối) hay cờ RST = 1 (khởi tạo lại) để đánh lừa hệ thống đích muốn kết thúc kết nối với hệ thống nguồn. Sau khi bị lừa, bên phát kết thúc kết nối vời hệ thống nguồn, Sau khi bị lừa, bên phát kết thúc kết nối TCP với bên thu, trong khi bên thu lại tưởng hệ thống của kẻ tấn công là bên phát và tiếp tục trao đổi số liệu.

Session hijacking LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 8 Khi bên phát S và bên thu D thiết lập kết nối cũng như truyền số liệu, mối tin tưởng của S và D với nhau là: địa chỉ IP nguồn, địa chỉ TCP nguồn, địa chỉ IP đích, địa chỉ TCP đích và các giá trị SEQ/ACK. Nếu kẻ tấn công (hacker) làm lẫn lộn các giá trị SEQ/ACK trong các gói từ S đến D thì D sẽ không còn tin tưởng các gói thật từ S đến nữa. Khi đó, kẻ tấn công sẽ giả làm S, dùng đúng các giá trị SEQ/ACK của S để tiếp tục trao đổi số liệu với D. Phương thức tấn công loại này, nghĩa là làm lẫn lộn các giá trị SEQ/ACK từ S đến D, được thực hiện bằng cách chèn các gói số liệu vào đúng thời điểm gói từ S đến D, làm cho D chấp nhận gói số liệu lừa này và cập nhật giá trị ACK của nó.