Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ AN NINH THÔNG TIN Nội dung chương này, mô tả về các kiến thức tổng quan về an ninh thông tin bao gồm: Khái quát về an ninh thông tin, các phương pháp bảo vệ thông tin, an toàn thông tin bằng mật mã và hệ mật mã.1 Khái quát về An ninh thông tin 1.1 An ninh thôngtin là gì? An ninh thông tin là hành động ngăn cản, phòng ngừa sự sử dụng, truy cập, tiết lộ, chia sẻ, phát tán, ghi lại hoặc phá hủy thông tin chưa có sự cho phép (Wikipedia, 2023). Theo cuốn “Information Security and Information Assurance. The Discussion about the Meaning, Scope and Goals” (Yulia Cherdantseva & Jeremy %J J. End User Comput Hilton, 2015), an ninh thông tin là sự bảo toàn của việc bảo mật (Confidentiality), toàn vẹn (Intergrity) và tính sẵn có của thông tin (Availability).
Những đặc tính khác như: xác thực, sự tự chịu trách nhiệm với thông tin, không thể chối cãi và độ tin cậy. Dưới đây là hình 1.1 minh họa ba góc của tam giác bảo mật CIA của một đối tượng cần bảo vệ.1 Tam giác bảo mật CIA - “Tính bí mật (Confidentiality): Đảm bảo rằng thông tin không bị truy cập bất hợp pháp.” Thuật ngữ privacy thường được sử dụng khi dữ liệu được bảo vệ có liên quan tới các thông tin mang tính cá nhân. - “Tính toàn vẹn (Integrity): Đảm bảo rằng thông tin không bị sửa đổi bất hợp pháp.” - “Tính sn dùng (availability): Tài sản luôn sẵn sàng được sử dụng bởi nhưng người có thẩm quyền.” Thêm vào đó sự chính xác của thông tin còn được đánh giá bởi: - “Tính xác thực (Authent ication): Đảm bảo rằng dữ liệu nhận được chắc chắn là dữ liệu gốc ban đầu.” - “Tính không thể chối bỏ (Non-repudation): Đảm bảo rằng người gửi hay người nhận dữ liệu không thể chối bỏ trách nhiệm sau khi đã gửi và nhận thông tin.” 12 Báo cáo đồ án học phần An ninh thông tin 1.2 Các thànhphần của an ninh thôngtin An ninh thông tin có thể được chia thành ba thành phần chính: an toàn máy tính và dữ liệu (Computer & data security), an ninh mạng (Network security) và quản lý an toàn thông tin (Management of information security) (Hoàng Xuân Dậu, 2017).2 Các thành phần chính của an ninh thông tin 1.1 An toàn máy tính và d ữ liệu (Computer & data security) : “Tập trung vào bảo vệ máy tính, hệ thống và dữ liệu trên các thiết bị và máy tính cá nhân, bao gồm việc cài đặt phần mềm bảo mật, quản lý truy cập, mã hóa dữ liệu và kiểm soát quyền truy cập.2 An ninh m ạng (Network security): “Tập trung vào bảo vệ các mạng máy tính, cơ sở hạ tầng mạng và thông tin trong quá trình truyền tải qua mạng. Nó bao gồm biện pháp như tường lửa, phát hiện xâm nhập, mã hóa thông tin và bảo vệ mạng khỏi các cuộc tấn công mạng.3 Quản lý an toàn thông tin (Management of information security) : “Liên quan đến quản lý và tổ chức các hoạt động liên quan đến An ninh thông tin, bao gồm việc thiết lập chính sách, quy trình, kiểm tra và giám sát, đào tạo nhân viên, và đảm bảo tuân thủ các quy định liên quan đến An ninh thông tin.2 Các phương pháp bả o vệ thôngtin (Thái Bình, 2021) 1.1 Quyền truy nhập: “Là lớp bảo vệ trong cùng nhằm kiểm soát các tài nguyên của mạng và quyền hạn trên tài nguyên đó.2 Đăng ký tên /mậ t khẩu: “Thực ra đây cũng là kiểm soát quyền truy nhập, nhưng không phải truy nhập ở mức thông tin mà ở mức hệ thống.3 Mã hoá dữ liệu: “Dữ liệu bị biến đổi từ dạng nhận thức được sang dạng không nhận thức được theo một thuật toán nào đó và sẽ được biến đổi ngược lại ở trạm nhận (giải mã).4 Bảo vệ vật lý: “Ngăn cản các truy nhập vật lý vào hệ thố ng.5 Tường lửa: “Ngăn chặn thâm nhập trái phép và lọc bỏ các gó i tin không muốn gửi hoặc nhận vì các lý do nào đó để bảo vệ một máy tính hoặc cả mạng nộ i bộ (intranet).” 13 Báo cáo đồ án học phần An ninh thông tin Hình 1.3 Mức độ bảo vệ thông tin 1.6 Quản trị mạng: “Công tác quản trị mạng máy tính phải được thực hiện một cách khoa học đảm bảo các yêu cầu sau : - Toàn bộ hệ thố ng hoạt động bình thường trong giờ làm việc.
- Có hệ thống dự phòng khi có sự cố về phần cứng hoặc phần mềm xảy r a. - Backup dữ liệu quan trọng theo định kỳ. - Bảo dưỡng mạng theo định kỳ. - Bảo mật dữ liệu, phân quyền truy cập, tổ chức nhóm làm việc trên mạng.3 An toàn thôngtin bằng mật mã 1.1 Định nghĩa “Mật mã là một ngành khoa học chuyên nghiên cứu các phương pháp truyền tin bí mật.
Mật mã bao gồm: Lập mã và phá mã.” - Lập mã bao gồm hai quá trình: mã hóa và giải mã.Các sản phẩ m của lnh vực này là các hệ mã mật , các hàm băm, các hệ chữ ký điện tử, các cơ chế phân phối, quản lý khóa và các giao thức mật mã. - Phá mã: Nghiên cứu các phương pháp phá mã hoặc tạo mã giả. Sản phẩ mcủa lnh vực này là các phương pháp phá mã , các phương pháp giả mạo chữ ký, các phương pháp tấn công các hàm băm và các giao thức mật mã.2 Vai trò của mật mã trongviệc bảo mật thông tin “Mật mã hay mã hóa dữ liệu (cryptography), là một công cụ cơ bản thiết yếu của bảo mật thông tin. Mật mã đáp ứng được các nhu cầu về tính bảo mật (confidentiality), tính chứng thực (authentication) và tính không từ chối (non -repudiation) của một hệ truyền tin.” Hiện nay mật mã được sử dụng trong mọi lnh vực khoa học máy tính để đảm bảo an toàn thông tin truyền đi và bảo mật các thông tin khỏi sự đánh cắp.
14 Báo cáo đồ án học phần An ninh thông tin Hình 1.4 Mô hình bảo mật thông tin bằng mật mã 1.3 Phương thức mã hóa “Phương thức mã hoá thay thế: là phương thức mã hoá mà từng ký tự gốc hay một nhóm ký tự gốc của bản rõ được thay thế bởi các từ , các ký hiệu khác hay kết hợ p với nhau cho phù hợp với một phương thức nhất định và khoá.” “Phương thức mã hoá hoán vị: là phương thức mã hoá mà các từ mã của bản rõ được sắp xếp lại theo một phương thức nhất định.1 Vai trò của hệ mật mã - Hệ mật mã phải che dấu được nội dung của văn bản rõ (PlainText ). - Tạo các yếu tố xác thực thông tin, đảm bảo thông tin lưu hành trong hệ thố ng đến người nhận hợp pháp là xác thực (Authenticity). - Tổ chức các sơ đồ chữ ký điện tử, đảm bảo không có hiện tượng giả mạo, mạo danh để gửi thông tin trên mạng.2 Các khái niệm cơ bản của hệ mật mã - “Bản rõ X được gọi là bản tin gốc. Bản rõ có thể được chia nhỏ có kích thước phù hợp.” - “Bản mã Y là bản tin gốc đã được mã hoá.
Ở đây ta thường xét phương pháp mã hóa mà không làm thay đổi kích thước của bản rõ, tức là chúng có cùng độ dài.” - “Mã là thuật toán E chuyển bản rõ thành bản mã. Thông thường chúng ta cần thuật toán mã hóa mạnh, cho dù kẻ thù biết được thuật toán, nhưng không biết thông tin về khóa cũng không tìm được bản rõ.” - “Khoá K là thông tin tham số dùng để mã hoá, chỉ có người gửi và nguời nhận biết. Khóa là độc lập với bản rõ và có độ dài phù hợp với yêu cầu bảo mật.” - “Mã hoá là quá trình chuyển bản rõ thành bản mã, thông thường bao gồ m việc áp dụng thuật toán mã hóa và một số quá trình xử lý thông tin kèm theo.” - “Giải mã chuyển bản mã thành bản rõ, đây là quá trình ngượ c lại của mã hóa.3 Các thànhphần của một hệ mật mã Một hệ mã mật là bộ 5 (P, C, K, E, D ) thoả mã n các điều kiện sau: - P là không gian bản rõ: là tập hữu hạn các bản rõ có thể có. - C là không gian bản mã: là tập hữu hạn các bản mã có thể có.
- K là không gian khoá: là tập hữu hạn các khoá có thể có. 15 Báo cáo đồ án học phần An ninh thông tin - “Đối với mỗi k ∈ K có một quy tắc mã eK: P → C và một quy tắc giải mã tương ứng dK ∈ D. Mỗi eK: P→ C và d K: C → P là những hàm mà: d K (eK(x))=x với mọi bản rõ x ∈ P.” - “Hàm giải mã d k chính là ánh xạ ngược của hàm mã hóa e k” Hình 1.5 Quá trình mã hóa và giải mã thông tin 1.4 Mô hình truyền tin cơ bả n của mật mã học “Mô hình truyền tin thông thường: Trong mô hình truyền thông thông thường, thông tin được truyền (vận chuyển) từ người gửi đến người nhận thông qua kênh vật lý (chẳng hạn như gửi thư) được coi là an toàn.6 Mô hình truyền tin cơ bản của mật mã học Đây là mô hình cơ bản của giao tiếp an toàn. Khác với việc truyền thông tin thông thường, các yếu tố mới được thêm vào như khái niệm kẻ thù (E-Enemy), khóa mã hóa và giải mã K để đảm bảo tính bảo mật cho thông tin được truyền đi.5 Phân loại hệ mật mã (Nguyễn Trọng Hiếu, 2011) 1.1 Hệ mật mã đi xng (mật mã khóa bí mật) “Là phương pháp mã hóa sử dụng cặp khóa đối xứng, người gửi và người nhận sẽ dùng chung một khóa để mã hóa và giải mã thông điệp.
Khóa phải được giữ bí mật và chỉ hai người biết. Một số thuật toán nổi tiếng trong mã hoá đối xứng là: DES, Triple DES(3DES), RC4, AES…” 1.1 Ứng dụng: “Độ an toàn của phương pháp này phụ thuộc vào sự bí mật của khóa, nếu khóa bị lộ ra ngoài, bất kỳ ai cũng có thể biết được thông tin dữ liệu.” 16 Báo cáo đồ án học phần An ninh thông tin Hình 1.7 Mô hình hệ mật mã đối xứng “Loại mã hóa này sử dụng trong môi trường mà khoá dễ dàng được di chuyển và môi trường có thể tin cậy về độ an toàn, như một phòng ban, hay một nhóm nhỏ.2 Ưu nhược điể m Ưu điểm: Tốc độ mã hóa nhanh. Nhược điểm: - Hai bên bắt buộc phải tiến hành thống nhất với nhau về khóa mật thì mới có thể truyền thông an toàn. - Việc phân phối khóa mật tới những người tham gia vào quá trình truyền tin thông qua các kênh an toàn có thể dẫn đến việc bị lộ khóa.