chương 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 9 Chương này đã trình bày các vấn đề cơ bản về an toàn thông tin, chỉ ra tại sao phải bảo đảm an toàn thông tin, cũng như phân tích các nguy cơ mất an toàn thông tin, các chính sách bảo mật thông tin đang sử dụng. Các phân tích này đã chỉ ra mức độ quan trọng của an toàn thông tin trong việc phát triển các hệ thống thông tin, hệ thống giao dịch điện tử. Để đảm bảo các yếu tố an toàn thông tin, đòi hỏi phải có các chính sách bảo mật phù hợp với hệ thống, giúp giám sát được toàn bộ quá trình giao dịch, chống các truy cập trái phép, giả mạo thông tin, chối bỏ thông tin. Các chính sách bảo mật này chính là nền tảng để xây dựngcác hệ thống giao dịch điện tử đang trở thành một xu hướng phát triển tất yếu của xã hội.
Trong chương này, cũng giới thiệu về thực trạng an toàn thông tin tại Việt nam, cho thấy mức độ rủi ro mà người tham gia giao dịch có thể bị tấn công là ở mức cao. Hơn thế nữa, các giải pháp đảm bảo an toàn thông tin đang áp dụng hiện nay mới chỉ tập trung vào công tác phòng chống các phần mềm mã độc, chống tấn công qua mạng, bảo mật và xác thực thông tin. Chính vì thế chúng ta cần nghiên cứu các giải pháp vừa đảm bảo được bốn yêu tố an toàn thông tin nhưng cũng phải đảm bảo được tính riêng tư, chữ ký số kết hợp cơ sở hạ tầng khoá công khai là một giải pháp có thể đáp ứng được các yêu cầu đó và cơ sở lý thuyết của giải pháp này và sẽ được chúng tôi trình bày trong chương tiếp theo. Trong chương tiếp theo cũng sẽ trình bày về hộ chiếu điên tử, các thành phần của một hệ thống xác thực hộ chiếu điện tử.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Các hệ mật mã Hệ mật mã[6,8] được định nghĩa bởi bộ năm (P, C, K, E, D), trong đó: P: là tập hữu hạn các bản rõ có thể C: là tập hữu hạn các bản mã có thể K: là tập hữu hạn các khoá có thể E: là tập hữu hạn các hàm lập mã D: là tập các hàm giải mã. Với mỗi k K có một hàm lập mã ∈ , : P → C và một hàm giải mã ∈ , : → sao cho ( ) = với ∀ ∈ Hình 2.1 – Quá trình mã hoá và giải mã Hệ mật có nhiều loại nhưng chia là hai loại chính: Hệ mật mã khoá đối xứng và Hệ mật mã khoá công khai.1 Hệ mật mã khoá đối xứng Hệ mật mã khoá đối xứng[6,8] là hệ mật mã sử dụng khoá lập mã và khoá giải mã giống nhau. Cứ mỗi lần truyền tin bảo mật cả người gửi A và người nhận B sẽ thoả thuận với nhau một khoá chung k, sau đó người dùng sẽ dùng để lập mã thông báo gửi đi và người nhận sẽ dùng để giải mã thông điệp được nhận từ người gửi A.
Các hệ mật mã dịch chuyển, thay thế là hệ mật mã khoá đối xứng, nhưng điển hình cho hệ mật mã khoá đối xứng là hệ mã hoá chuẩn AES, DES được xây dựng tại Mỹ trong những năm 70 theo yêu cầu của Văn phòng quốc gia về chuẩn (NBS) và được sự thẩm định của Uỷ ban an ninh quốc gia. DES kết hợp cả hai phương pháp thay thế và chuyển dịch. DES thực hiện mã hoá trên từng khối bản rõ theo từng xâu 64bit với khoá là xâu 56bit và cho bản mã là xâu 64bit. Hiện nay, DES và biến thể của nó 3DES vẫn được sử dụng thành công trong nhiều ứng dụng.
Thuật toán mã hoá AES là thuật toán mã hoá đối xứng, xử lý các khối dữ liệu có độ dài 128 bit, sử dụng khoá có độ dài 128 bit, 192 bit hoặc 256 bit tương ứng với “AES-128”, “AES-192”, “AES-256”. Chuẩn mã hoá tiên tiến AES là một thuật toán mã hoá khối được chính phủ Hoa Kỳ áp dụng làm chuẩn mã hoá. AES có thể dễ dàng thực hiện với tốc độ cao bằng phần mềm hoặc phần cứng mà không đòi hỏi nhiều bộ nhớ. Do AES là một tiêu chuẩn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 11 mã hoá mới nên nó đang được tiến hành sử dung đại trà.
AES làm việc với từng khối dữ liệu 4x4.2 Hệ mật mã khoá công khai Hệ mật mã khóa công khai [6,8] là hệ mật mã trong đó khoá mã hoá hay còn gọi là khoá công khai (public key) dùng để mã hoá dữ liệu. Khoá giải mã hay còn được gọi là khoá bí mật (private key) dùng để giải mã dữ liệu. Trong hệ mật này, khoá mã hoá và khoá giải mã là khác nhau. Về mặt toán học, khi biết khoá công khai ta có thể tính được khoá bí mật.
Khoá bí mật được giữ bí mật trong khi khoá công khai được công khai. Người gửi thông điệp A sẽ dùng khoá công khai để mã hoá dữ liệu muốn giử tới người B và người B sẽ dùng khoá bí mật của mình để giải mã thông điệp nhận được. Có nhiều hệ thống mật mã sử dụng khóa công khai được triển khai rộng rãi như hệ mật RSA, hệ mật Elgamal sử dụng giao thức khoá Diffie-Hellman và nổi lên trong nhưng năm gần đây là hệ mật dựa trên đường cong Eliptic. Trong những hệ mật mã trên, thì hệ mật mã RSA được cộng đồng quốc tế chấp nhận rộng rãi trong việc thực thi hệ mã hoá khóa công khai.
Hệ mật RSA do Rivest, Shamir và Adlman phát minh, được công bố đầu tiên vào tháng 8 năm 1977 trên tạp chí Scientific American. Tính bảo mật của hệ mật mã RSA được bảo đảm rằng độ phức tạp của một bài toán số học nổi tiếng là bài toán phân tích một số thành tích của các số nguyên tố. Sơ đồ hệ mật mã RSA: Cho = ∗ trong đó p và q là 2 số nguyên tố lớn cùng nhau. Ta định nghĩa = {( , , ): ∗ = 1.
Trong đó: n, b là công khai; a là bí mật, với mỗi = , , , ∈ , ∈ , ta định nghĩa: Hàm mã hoá: = ( )= ; Hàm giải mã = ( )= ; 2.1 Sơ đồ chữ ký số Sơ đồ chữ ký số[6,8] 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 ∈ , có thuật toán ký ∈ , : → , và thuật toán kiểm thử, ∈ , : × → {đú , } thoả mãn điều kiện sau với mọi ∈ , ∈ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 12 Đúng, nếu y = sig k(x) Verk (x,y) = Sai, nếu y ≠ sigk (x) 2.2 Phân loại chữ ký số Có nhiều loại chữ ký tùy theo cách phân loại, sau đây xin giới thiệu một số cách 2.1 Phân loại chữ ký theo đặc trưng kiểm tra chữ ký a. Chữ ký khôi phục thông điệp Là loại chữ ký, trong đó người gửi chỉ cần gửi “chữ ký”, người nhận có thể khôi phục lại được thông điệp, đã được “ký” bởi “chữ ký” này. Ví dụ: Chữ ký RSA là chữ ký khôi phục thông điệp, sẽ trình bày trong mục sau b.
Chữ ký không thể khôi phục được thông điệp (đi kèm thông điệp) Là loại chữ ký, trong đó người gửi cần gửi “chữ ký” và phải gửi kèm cả thông điệp đã được “ký” bởi “chữ ký” này. Ngược lại, người nhận sẽ không có được thông điệp gốc. Ví dụ: Chữ ký Elgamal là chữ ký đi kèm thông điệp 2.2 Phân loại chữ ký theo mức an toàn a. Chữ ký “không thể phủ nhận” Nhằm tránh việc nhân bản chữ ký để sử dụng nhiều lần, tốt nhất là người gửi tham gia trực tiếp vào việc kiểm thử chữ ký.
Điều đó được thực hiện bằng một giao thức kiểm thử, dưới dạng một giao thức mời hỏi và trả lời. Chữ ký “một lần” Để bảo đảm an toàn, “Khóa ký” chỉ dùng 1 lần (one-time) trên 1 tài liệu.3 Sơ đồ chữ ký số RSA Tạo cặp khóa (bí mật, công khai)( , ): - Chọn bí mật hai số nguyên tố lớn p và q với ≠ , lựa chọn ngẫu nhiên và độc lập, tính = ∗ đặt = =. - Tính bí mật giá trị hàm số Ơle ( ) = ( − 1)( − 1). Chọn khoá công khai là một số tự nhiên b sao cho 1 <b< ( ) và là số nguyên tố cùng nhau với ( ).
- Tính khoá bí mật a của phần tử nghịch đảo btheo ( ): ∗ ≡ 1 ( )). Tập cặp khoá (bí mật,công khai) = {( , ) | , ∈ , ∗ ≡ 1( ( )) }. Ký: Chữ ký trên ∈ là = ( )= ( ), ∈. Kiểm tra chữ ký: ( , ) = đú ≪=≫ ≡ ( ).1 Khái niệm Hàm băm[6,8]là thuật toán không dùng khóa để mã hóa(ở đây dùng thuật ngữ “băm” thay cho “mã hóa”), nó có nhiệm vụ băm tài liệu và cho kết quả là một giá trị “băm” có kích thước cố định.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.2 – Minh họa hàm băm 2.2 Các hàm băm thông dụng Các hàm băm dòng MD (MD2, MD4, MD5) do Rivest đề xuất. Giá trị băm theo các thuật toán này có độ dài cố định là 128 bit. Hàm băm MD4 đưa ra năm 1990. Một năm sau phiên bản mạnh hơn là MD5 cũng được đề xuất.
Hàm băm an toàn SHA, phức tạp hơn nhiều, cũng dựa trên phương pháp tương tự, được công bố trong Hồ sơ Liên bang năm 1992. Năm 1993 được chấp nhận làm tiêu chuẩn của Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST). Giá trị băm theo thuật toán này có độ dài cố định là 160 bit.1 Thuật toán băm MD5 MD5 (Message-Digest algorithm 5) là một hàm băm mật mã được sử dụng phổ biến, được thiết kể bởi Giáo sư Ronald L. Rivest tại trường MIT vào năm 1991 để thay thế cho hàm băm trước đó là MD4 (1990).
Là một chuẩn Internet (RFC 1321), MD5 đã được dùng trong nhiều ứng dụng bảo mật và cũng được dùng phổ biến để kiểm tra tínhtoàn vẹn của tập tin. Cũng như các hàm băm khác như MD4 và SHS (Secure Hash Standard), MD5 là phương pháp có ưu điểm tốc độ xử lý rất nhanh, thích hợp với các thông điệp dài và cho ra giá trị băm dài 128 bit. Trong MD5, thông điệp ban đầu X sẽ được mở rộng thành dãy bit X có độ dài là bội của 512.