Chương 1 CHU KY SO VA VAI TRO CUA NO TRONG CHINH PHU ĐIỆN TỬ VA MAT MA HOA CONG KHAI e Khái niệm chữ ký điện tử e Chữ ký điện tử và vấn đề xác thực ® Vai trò của chữ ký điện tử trong Chính phủ điện tử và hành chính điện tử. e Hoạt động của một hệ thống chữ ký điện tử e Phân loại các hệ thống chữ ký điện tử e Giải thuật chữ ký điện tử DSA e Giải thuật hàm băm bảo mật SHA e Ky thuật mã hóa khóa công khai e Mã hóa khóa công khai RSA 16 1.1 Giới thiệu Trong môi trường thương mại hiện nay, dé thiết lập một cơ câu cho việc xác thực thông tin dựa trên máy tính đòi hỏi những hiểu biết về các khái niệm và các ký năng chuyên ngành trong cả hai lĩnh vực an toàn máy tính và luật pháp. Một trong những ký thuật được sử dụng rộng rãi hiện nay đó là sử dụng chữ ký số (Digital Signature) và các cơ chế mã hóa. Chữ ký số (điện tử) có đầy đủ chức năng và đóng vai trò như chữ ký viết tay cùng với dấu xác thực người ký trong các giao dịch truyền thống qua mạng.
Xét trên quan điểm an toàn thông tin, chữ ký điện tử là kết quả của việc áp dụng quá trình mã hóa lên một thông tin cụ thể. Chữ ký điện tử của một bản tin là một số phụ thuộc vào thông tin bí mật (khóa bí mật) mà chỉ người ký biết và phụ thuộc vào nội dung của bản tin được ký. Các chữ ký phải xác minh được, nếu xảy ra tranh cãi như việc xác định xem có đúng một người đã ký vào tài liệu hay không (vấn đề chối bỏ nguồn gốc), một bên thứ ba tin cậy có thé giải quyết vấn đề này mà không truy nhập đến thông tin bí mật của người ký. Chữ ký điện tử có nhiều ứng dụng trong an toàn thông tin, bao gồm xác thực (authentication), toàn vẹn đữ liệu (data integrity), không chối bỏ nguồn gốc (non-repudiation).
Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của chữ ký điện tử là chứng chỉ khóa công khai trong các mạng lớn. Chứng chỉ là một phương tiện cho bên thứ ba tin cậy (Trusted Third Party - TTP) kết hợp nhận dạng của người dùng với một khóa công khai, vì vậy tại một thời điểm sau đó các thực thể khác có thể xác thực khóa công khai mà không cần sự hỗ trợ của bên thứ ba. Trong hành chính điện tử, liên quan nhiều đến thủ tục hành chính, pháp luật, đòi hỏi thông tin phải chính xác và xác thực đúng người có nhu cầu làm thủ tục. Chính vì vậy sẽ không tránh khỏi những tác nhân bên ngoài chống phá, đặc biệt là các thế lực thù địch thay đổi thông tin, phá hoại hệ thống, nhằm hạ 17 uy tín cơ quan chức năng, làm chậm tiên độ cải cách hành chính mà Đảng và Nhà nước đê ra.2 Một số khái niệm cơ bản e Chữ ký số (Digital Signature) Chữ ký số là sự biến đổi của một bản tin sử dụng một hệ thống mã hóa khóa bất đối xứng (asymmetric cryptosystem) và một hàm băm mà một người có bản tin ban đầu và khóa công khai của người ký có thể xác định chính xác được: 1.
Sự biến đối có được tạo ra bằng cách sử dụng khóa bí mật tương ứng với khóa công khai của người ký hay không. Ban tin ban đầu có bị thay đổi do sự biến đối của nó gây ra hay không. Chữ ký sé (hay chữ ký điện tử) là ứng dụng quan trong nhất của mã hoá khóa công khai. Chữ ký điện tử là một hình thức dé dam bao tinh pháp lý của các cam kết.
Người gửi mã hóa đoạn tin (ký) bằng khóa bí mật của mình, người nhận giải mã bằng khóa công khai của người gửi. Chữ ký được áp dụng đối với thông điệp hay với một khối đữ liệu nhỏ tương ứng với thông điệp. Nó phải đáp ứng được các yêu cầu sau: -_ Phải tương đối dé dang dé tạo ra chữ ký điện tử. -_ Phải tương đối dé đàng đề xác định và kiểm tra chữ ký điện tử.
-_ Phải không có khả năng tính toán dé giả mạo một chữ ký điện tử, hoặc tạo một đoạn tin mới cho một chữ ký điện tử có sẵn. - _ Người nhận có thể xác thực được đặc điểm nhận dạng của người gửi, nói cách khác, chữ ký phải sử dụng một số thông tin duy nhất đối với người gửi để chống cả giả mạo và phủ nhận. Vì vậy, người gửi sau này không thể chối bỏ được nội dung của bản tin mà mình đã gửi. - _ Người nhận không thé bia dat hay thay đổi bản tin nhận được.
18 e Chứng chỉ (Certificate) Chứng chỉ là một bản tin thực hiện các chức năng sau: 1. Xác định tổ chức cấp chứng chỉ (Certification authority - CA) phát hành chứng chỉ đó. Goi tén hoặc nhận dạng người sw dung ching chi (subscriber). Chứa khóa công khai của người sử dụng chứng chỉ 4.
Xác định thời hạn hợp lệ (operational period) của chứng chỉ (tức khóa ng thời gian mà thông tin trong chứng chỉ còn hiệu lực). Xác định chứng chỉ đã được ký một cách số hóa bởi tô chức cấp chứng chỉ phát hành nó. Một người muốn xác minh một chữ ký điện tử thì ít nhất cần phải có: (1) khóa công khai tương ứng với khóa bí mật được dùng để tạo chữ ký, và (2) chứng cứ chắc chắn rằng khóa công khai (và do đó cả khóa bí mật tương ứng của cặp khóa ) là của người ký. Mục đích cơ bản của chứng chỉ là đáp ứng cả hai yêu cầu này theo cách thức tin cậy.
Một chứng chỉ thông thường sẽ ở dạng các bản ghi nhị phân (binary record) nằm trong quá trình trao đổi dữ liệu điện tử (Electric Data Interchange - EDI) hiện thời. Việc sử dụng các trường bổ sung hay các mở rộng nhằm cung cấp thêm thông tin hay các thuộc tính bố sung (ví dụ như sự xác nhận người sử dụng chứng chỉ (subscriber) như một tác nhân, hay tham chiếu chéo đến các cơ sở dữ liệu khác cung cấp thông tin về người sử dụng) là không bắt buộc. Tổ chức cấp chứng chỉ (CA) cần phải ký một cách số hóa lên chứng chỉ, nhằm hai mục đích: (1) Bảo vệ tính toàn vẹn thông tin của chứng chỉ, và (2) cho phép xác nhận chữ ký điện tử của tổ chức cấp chứng chỉ. Chữ ký điện tử của tổ chức cấp chứng chỉ (CA) cũng như chữ ký điện tử của người sử dụng chứng chỉ (subscriber) cần có một dấu thời gian (time - stamp) đề thuận tiện cho việc chứng minh rằng chữ ký điện tử (của tổ chức cấp 19 chứng chỉ hay của người sử dụng chứng chỉ) được tạo ra trong thời gian hiệu lực của một chứng chỉ hợp lệ, do đó chữ ký điện tử có khả năng kiểm định một chứng chỉ.
e Xác nhận họp lệ (Validation) Thông tin trong một chứng chỉ có thể thay đổi theo thời gian. Một người sử dụng chứng chi (certificate user) cần phải đảm bảo là dữ liệu trong chứng chỉ là đúng (gọi là xác nhận hợp lệ chứng chỉ). Có hai phương pháp cơ bản để xác nhận hợp lệ chứng chỉ: — Người sử dụng có thê trực tiếp hỏi CA về tính hợp lệ của chứng chỉ mỗi lần sử dụng nó. Đây là yếu tố xác nhận tính hợp lệ trực tuyến (online validation) — CA có thê chứa thêm thời hạn hợp lệ vào trong mỗi chứng chỉ - một bộ thời gian sẽ định nghĩa khóa ng thời gian mà các thông tin chứa trong chứng chỉ được cho là hợp lệ (còn hiệu lực).
Đây là xác nhận hợp lệ không trực tuyến (offline validation). e Thu hồi chứng chỉ Thu hồi chứng chỉ là kết thúc vĩnh viễn thời hạn hợp lệ (operational period) của một chứng chỉ xét từ một thời điểm xác định trở đi. Sự thu hdi chứng chỉ là quá trình báo cho người sử dụng biết khi thông tin trong một chứng chỉ bất ngờ mất hiệu lực. Việc này có thé xảy ra khi một chủ thể của khóa riêng bị lộ, hay khi thông tin định danh của một chứng chỉ thay đổi (thí dụ như chủ thể có một số điện thoại mới).
e Xác thực (Authenfticafion) Xác thực là một quá trình được dùng để xác định nhận dạng của một người hoặc tính toàn vẹn của một thông tin cụ thê. Đối với một bản tin, sự xác thực bao gồm việc xác định nguồn gốc bản tin và xác định nó chưa bị sửa đồi hoặc thay thế trong quá trình truyền thông. 20 Khi một CA chứng thực một thực thé va người sử dụng xác nhận sự hợp lệ của chứng thực đó, thực thể được gọi là xác ¿c. Mức độ mà người sử dụng tin tưởng vào các thông tin của chứng chỉ và sự hợp lệ của nó là cách để đánh gid do manh (strength of Authentication) của sự xác thực.
Ví dụ, nếu bạn nhìn Alice và thấy mắt cô ta màu xanh, khi đó bạn có một sự xác thực mạnh mẽ về màu mắt của Alice, mat khac néu ban nghe ai đó nói về điều đó thì sự xác thực là yếu và bạn chưa hoàn toàn tin tưởng vào điều đó. e Hàm băm Ham băm là một thuật toán ánh xạ hay chuyên đổi một chuỗi bit có độ dài tùy ý thành một chuỗi bit khác thường có kích thước cô định (thường là bé hơn) (gọi là kết quả băm). Hàm băm có các đặc tính sau: (1) Độ đài kết quả băm là như nhau tại mọi thời điểm khi thuật toán được thực thi sử đụng đối với mọi bản tin đầu vào. (2) Về mặt tính toán, không thể khôi phục được bản tin từ kết quả băm nhận được và từ thuật toán băm.
(3) Về mặt tính toán, không thể tìm được hai bản tin khác nhau cho cùng một kết quả băm từ thuật toán băm. Hàm băm đôi khi được gọi là “hàm một chiều” (one — way function) hay “Thuat toan rit gon ban tin” (message digest algorithm). Hàm băm thường được kết hợp đề xây dựng chữ ký điện tử vừa đảm bảo an toàn (không thê cắt đán), định danh được người gửi, mặt khác lại vừa có thể ding dé kiểm tra tính toàn vẹn của thông điệp. Với việc sử dụng hàm băm ta có thể có được một phương pháp xác thực mà không cần phải mã hoá toàn bộ bản tin.
e Kết quả băm Kết quả băm là đầu ra của thuật toán băm khi xử lí một bản tin.3 Vấn đề xác thực và chữ ký điện tử Xác thực (Athentication) là một kỹ thuật để xác minh xem người tham gia hội thoại là đúng người cần hội thoại hay là kẻ mạo danh.