Hạ tầng khóa công khai (PKI), vấn đề cấp phát chứng thực số và ứng dụng trong thương mại điện tử

Tài liệu tham khảo công nghệ thông tin Hạ tầng khóa công khai (PKI), vấn đề cấp phát chứng thực số và ứng dụng trong thương mại điện tử

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆTrần Quang ThuậnNGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG HẠ TẦNG KHÓA CÔNG KHAI KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành : Công nghệ thông tinHÀ NỘI - 2010 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆTrần Quang ThuậnNGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG HẠ TẦNG KHÓA CÔNG KHAI KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành : Công nghệ thông tinCán bộ hướng dẫn: PGS – TS.Hồ Sỹ Đàm Cán bộ đồng hướng dẫn: TS.Lê Đức PhongHÀ NỘI - 2010 LỜI CẢM ƠNTôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới PGS.TS Hồ Sĩ Đàm, TS. Lê Đức Phong. Những người thầy đã cho tôi những định hướng và những ý kiến rất quý báu để tôi hoàn thành được khóa luận tốt nghiệp này. Tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô, bạn bè đã dìu dắt, giúp đỡ tôi tiến bộ trong suốt quá trình làm khóa luận tốt nghiệp. Xin cảm ơn gia đình và bè bạn, những người luôn khuyến khích và giúp đỡ tôi trong mọi hoàn cảnh khó khăn. Tôi xin cảm ơn bộ môn Truyền Thông và Mạng Máy Tính, khoa Công Nghệ Thông Tin trường Đại Học Công Nghệ-Đại Học Quốc Gia Hà Nội đã hết sức tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học, làm và hoàn thành khóa luận này. M ỤC L ỤCTrần Quang Thuận 1 HÀ NỘI - 2010 1 Trần Quang Thuận 2Khóa luận “Hạ tầng khóa công khai (PKI), vấn đề cấp phát chứng thực số và ứng dụng trong thương mại điện tử”. Hạ tầng khóa công khai là một bộ khung cơ bản để xây dựng mô hình an ninh, bảo mật trong thương mại điện tử. Tìm hiểu vai trò của chứng thực số trong hạ tầng khóa công khai. Vai trò của chứng thực số trong các giao dịch trực tuyến. Người sử dụng, ngoài hình thức bảo mật thông thường như mật khẩu, cũng phải dùng một chứng thực số cá nhân để khẳng định danh tính của mình, xác nhận các hoạt động giao dịch của mình với dịch vụ ngân hàng, thương mại điện tử, dao dịch chứng khoán . Chứng thực số sẽ giúp nhà quản lý đảm bảo rằng khách hàng không thể chối cãi các giao dịch của mình, khi họ đã dùng chứng thực số. Từ đó đặt ra các vấn đề quản lý (cấp phát,xác thực) thu hồi và cấp phát lại chứng thực số .5Trong khóa luận tôi sẽ trình bày về các vấn đề chính xoay quanh vấn đề hạ tầng khóa công khai (PKI). Phần đầu của khóa luận (chương 1) giới thiệu vấn đề và cách tiếp cận giải quyết vấn đề sẽ trình bày khái quát về một vài khái niệm cơ bản về mật mã học khóa công khai, hạ tầng khóa công khai ; các khái niệm cơ bản về thuật toán và lý thuyết độ phức tạp; một vài công cụ nền tảng của mật mã học khóa công khai (mã hóa thông tin, hàm băm, chữ ký số). Chương 2 của khóa luận sẽ làm rõ hơn các khái niệm, các vấn đề cơ bản bên trong một hạ tầng khóa công khai (chứng thực số, các dịch vụ đăng ký, cấp phát, xác thực, thu hồi, … khóa công khai); ứng dụng của hạ tầng khóa công khai trong giao dịch điện tử ngày nay ; và một vài hệ thống hạ tầng khóa công khai trong thực tế. Chương 3 đặc tả một hạ tầng khóa công khai đơn giản và Kết Luận 5 TÓM TẮT KHÓA LUẬNKhóa luận “Hạ tầng khóa công khai (PKI), vấn đề cấp phát chứng thực số và ứng dụng trong thương mại điện tử”. Hạ tầng khóa công khai là một bộ khung cơ bản để xây dựng mô hình an ninh, bảo mật trong thương mại điện tử. Tìm hiểu vai trò của chứng thực số trong hạ tầng khóa công khai. Vai trò của chứng thực số trong các giao dịch trực tuyến. Người sử dụng, ngoài hình thức bảo mật thông thường như mật khẩu, cũng phải dùng một chứng thực số cá nhân để khẳng định danh tính của mình, xác nhận các hoạt động giao dịch của mình với dịch vụ ngân hàng, thương mại điện tử, dao dịch chứng khoán . Chứng thực số sẽ giúp nhà quản lý đảm bảo rằng khách hàng không thể chối cãi các giao dịch của mình, khi họ đã dùng chứng thực số. Từ đó đặt ra các vấn đề quản lý (cấp phát,xác thực) thu hồi và cấp phát lại chứng thực số.Trong khóa luận tôi sẽ trình bày về các vấn đề chính xoay quanh vấn đề hạ tầng khóa công khai (PKI). Phần đầu của khóa luận (chương 1) giới thiệu vấn đề và cách tiếp cận giải quyết vấn đề sẽ trình bày khái quát về một vài khái niệm cơ bản về mật mã học khóa công khai, hạ tầng khóa công khai ; các khái niệm cơ bản về thuật toán và lý thuyết độ phức tạp; một vài công cụ nền tảng của mật mã học khóa công khai (mã hóa thông tin, hàm băm, chữ ký số). Chương 2 của khóa luận sẽ làm rõ hơn các khái niệm, các vấn đề cơ bản bên trong một hạ tầng khóa công khai (chứng thực số, các dịch vụ đăng ký, cấp phát, xác thực, thu hồi, … khóa công khai); ứng dụng của hạ tầng khóa công khai trong giao dịch điện tử ngày nay ; và một vài hệ thống hạ tầng khóa công khai trong thực tế. Chương 3 đặc tả một hạ tầng khóa công khai đơn giản và Kết Luận. DANH MỤC TỪ VIẾT TẮTPKI Public Key InfrastructureCA Certificate AuthorityRSA Rivest Shamir AdlemanDSA Digital Signature AlgorithmMD5 Message Digest 5 RA Registration AuthoritySHA Secure Hash AlgorithmSHS Secure Hash StandardH Hash functionRFC Request For Comments DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNGHình 1.1: Cấp phát khóa riêng khóa công khaiHình 1.2: Mã hóa thông tinHình 1.3: Tạo và xác thực chữ ký sốHình 1.4 : Mô hình xây dựng PKI cơ bảnBảng 1.5 : mô hình xử dụng xác thực Hình 2.1 : Đặc điểm của các thuật toán băm SHABảng 2.2 :So sánh thời gian tạo khóa, tạo chữ ký và xác nhận chữ ký của RSA với DSAHình 2.3 : Thời gian xác nhận chữ ký của RSA và DSAHình 2.4 : Thời gian tạo chữ ký của RSA và DSAHình 2.5 : Thời gian xác nhận chữ ký của RSA và DSAHình 2.6 : Mô hình phân cấpHình 3.1 : Hàm tạo cặp khóa riêng và khóa công khaiHình 3.2 : Mô phỏng tạo khóaHình 3.3 : Tạo chữ ký sốHình 3.4 : Form nhập thông tin của clientHình 3.5 : Thông báo trả về khi kết quả gửi thông tin thành côngHình 3.6 : Xác thực khóa công khai và chữ ký sốHình 3.7 : cấp phát chứng thực sốHình 3.8 : Kiểm tra thông tin và cấp phát chứng thực sốHình 3.9 : Xác thực chứng thực sốHình 3.10 : Form tìm kiếm, sửa, xóa thông tin chứng thực sốHình 3.11 : Kiểm tra và thu hồi chứng thực số hết hạn sử dụng Mở ĐầuTrong kỷ nguyên của công nghệ thông tin, tính phổ biến rộng rãi của Internet một mặt đem lại nhiều ứng dụng tiện lợi, thú vị và dần thay thế các hoạt động truyền thống trong thế giớ thực; mặt khác nó đặt ra các vấn đề về sự an toàn, tính tin cậy của những giao dịch trên Internet. Cơ sở hạ tầng khóa công khai (PKI) có thể đáp ứng, giải quyết những vấn đề cơ bản nhất cho những yêu cầu trên. Dựa trên các dịch vụ cơ bản về chứng thực số và chữ ký số, một PKI chính là bộ khung của các chính sách, dịch vụ và phần mềm mã hóa, đáp ứng nhu cầu bảo mật của người sử dụng.Không chỉ nằm trong lĩnh vực thương mại điện tử, chứng thực số hiện còn được sử dụng như một dạng chứng minh thư cá nhân. Tại các nước công nghệ phát triển, chứng thực số CA được tích hợp vào các chip nhớ nằm trong thẻ căn cước, thẻ tín dụng để tăng cường khả năng bảo mật, chống giả mạo, cho phép chủ thẻ xác thực danh tính của mình trên nhiều hệ thống khác nhau, chẳng hạn như xe bus, thẻ rút tiền ATM, kiểm soát hải quan, ra vào chung cư .v.v.Với các đặc điểm nổi bật như không thể giả mạo, chứng thực nguồn gốc xuất xứ, các quốc gia phát triển đều đã sử dụng chứng thực số như một bằng chứng pháp lý từ rất sớm. Đây là yếu tố rất quan trọng để có thể phát triển thương mại điện tử, vì không ai dám mạo hiểm với tiền của mình, khi họ chưa chắc chắn được rằng các hoạt động đó có được đảm bảo, và có được pháp luật công nhận hay không.Trong bản khóa luận tốt nghiệp này, tác giả xin trình bày tổng quát về cơ sở hạ tầng khóa công khai và ứng dụng của nó trong thương mại điện tử. Qua đó trình bày một bản platform mô phỏng hoạt động của một hạ tầng khóa công khai (PKI) cơ bản. 1 Chương 1 : Giới Thiệu1.1.Tìm hiểu Mật mã học khoá công khai 1.1.1.Mật mã học khoá công khai 1.1.1.1.Mật mã học khóa công khai (Phi đối xứng) là gì - là một chuyên ngành của mật mã học cho phép người sử dụng trao đổi các thông tin mật mà không cần phải trao đổi các khóa chung bí mật trước đó. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng một cặp khóa có quan hệ toán học với nhau là khóa công khai và khóa cá nhân (hay khóa bí mật).- Trong mật mã học khóa công khai, khóa cá nhân phải được giữ bí mật trong khi khóa công khai được phổ biến công khai. Trong 2 khóa, một dùng để mã hóa và khóa còn lại dùng để giải mã. Điều quan trọng đối với hệ thống là không thể tìm ra khóa bí mật nếu chỉ biết khóa công khai.[1]1.1.1.2.Mục đích của hệ thống mã hoá công khai :- Cấp phát khoá riêng và khoá công khai :Hình 1.1: Cấp phát khóa riêng khóa công khai Việc cấp phát khoá công khai và khoá bí mật thông qua thuật toán RSA (phổ biến). Thuật toán RSA tạo ra cặp khoá bằng các phương thức toán học từ 2 số nguyên tố bất kỳ đủ lớn. 2 [...]... và ứng dụng của hạ tầng khóa công khai trong thương mại điện tử - Tìm hiểu về các thuật toán(sinh số ngẫu nhiên trong việc tạo khóa, hàm băm, mã hóa, tạo chữ ký số ) 1.6.Đặt vần đề ? - Để xây dựng một cơ sở hạ tầng chúng ta phải giải quyết sơ bộ những vấn đề sau đây :  Làm sao để cấp phát khóa công khai và khóa bí mật cho từng người  Vấn đề đăng ký khóa công khai với một CA  Vấn đề thu hồi /cấp phát. .. 21 sinh khóa của RSA nhanh hơn DSA rất nhiều Ngoài ra, tốc độ ký và xác nhận chữ ký dẫu có chậm hơn DSA nhưng thời gian này là không đáng kể.[8] 2.4 .Chứng thực số - Trong mật mã học, chứng thực khóa công khai (còn gọi là chứng thực số / chứng thực điện tử) là một chứng thực sử dụng chữ ký số để gắn một khóa công khai với một thực thể (cá nhân, máy chủ hoặc công ty ) Một chứng thực khóa công khai tiêu... Cho phép người dùng trong hệ thống đăng ký khóa công khai Cấp phát 1 chứng thực số (certificat) cho người dùng đó nếu khóa công khai hợp lệ  Quản lý khóa công khai, Thu hồi /cấp phát lại chứng thực số  Cho phép bên thứ 3 kiểm tra tính đúng đắn của 1 chứng thực số bất kỳ • User :  Hệ thống PKI cấp phát một khóa công khai cho user và khóa bí mật (Khóa riêng) do PKI client cấp phát và user phải giữ bí... biểu thường bao gồm khóa công khai và các thông tin (tên, địa chỉ ) về thực thể sở hữu khóa đó Chứng thực điện tử có thể được sử dụng để kiểm tra một khóa công khai nào đó thuộc về ai - CA phát hành các chứng thực khóa công khai trong đó thể hiện rằng CA đó chứng nhận khóa công khai nằm trong mỗi chứng thực thuộc về cá nhân, tổ chức, máy chủ hay bất kỳ thực thể nào ghi trong cùng chứng thực đó Nhiệm vụ... 2.6.1.4.Thu hồi và cấp phát lại chứng thực số - Một chứng thực số bị thu hồi khi nào :  Khi mà chứng thực số đã hết hạn sử dụng, chứng thực sẽ bị thu hồi để ra hạn hoặc cấp một chứng thực số mới  Khi client phát hiện khóa bí mật của người này bị lộ hoặc server phát hiện thấy hằm băm mật mã của mình bị lộ hoặc các thông tin bảo mật khác của 1 client đã bị rò rỉ - Cấp phát lại chứng thực số : 24  Client... bí mật  Tạo chữ ký số cho từng văn bản ngẫu nhiên • Bên thứ 3 là bên thẩm định và đánh giá :  Cấp phát và bảo mật Khóa riêng và khóa công khai của CA 10 Chương 2 : Xây dựng hạ tầng khóa công khai( PKI), vấn đề cấp phát chứng thực số và ứng dụng trong thương mại điện tử 2.1.Hàm băm mật mã học 2.1.1.Hàm băm - Hàm băm (tiếng Anh: hash function) là hàm sinh ra các giá trị băm tương ứng với mỗi khối dữ... phân cấp tự nhiên sẵn có 2.6 .Cấp phát và xác thực chứng thực số 2.6.1 .Cấp phát chứng thực số 2.6.1.1.Sinh cặp khóa ngẫu nhiên (PKI client) - Tại Client hệ thống PKI sẽ cấp phát cặp khóa riêng và khóa công khai 23 - Hệ thống PKI(cụ thể PKI client) sẽ sử dụng 1 thuật toán bất kỳ hợp lý được chọn lựa để sinh cặp khóa ngẫu nhiên - Chẳng hạn đây là thuật tóa RSA Cặp khóa ngẫu nhiên được sinh ra từ 2 số nguyên... tới thực thể được cấp chứng thực Khi người sử dụng tin tưởng vào một CA và có thể kiểm tra chữ ký số của CA đó thì họ cũng có thể tin tưởng vào khóa công khai và thực thể được ghi trong chứng thực [9] 2.5.Cấu trúc phân tầng của hệ thống PKI - Mô hình này tương ứng với cấu trúc phân cấp với CA gốc và các CA cấp dưới CA gốc xác nhận các CA cấp dưới, các CA này lại xác nhận các CA cấp thấp hơn Các CA cấp. .. server, server sẽ xác thực những thông tin mà client gửi đến có chính xác và đúng đắn.Nếu thông tin xác thực là đúng đắn (khóa công khai, chữ ký số, giá trị băm của văn bản, tin nhắn) server sẽ cấp phát cho client 1 chứng thực số bao gồm các thông tin sau : tên, tuổi, địa chỉ các thông tin cá nhân khác, khóa công khai, ngày tạo, ngày hết hạn, và ID của chứng thực số ID của chứng thực số có tính duy nhất... xác thực đúng nguồn gốc và tính toàn vẹn của tài liệu nhận được Chữ ký điện tử thể hiện văn bản gửi đi 15 là đã được ký bởi chính người sở hữu một Khoá riêng tương ứng với một Chứng chỉ điện tử nào đó.” - Chữ ký số khóa công khai (hay hạ tầng khóa công khai) là mô hình sử dụng các kỹ thuật mật mã để gắn với mỗi người sử dụng một cặp khóa công khai - bí mật và qua đó có thể ký các văn bản điện tử cũng . Luận....................................5 TÓM TẮT KHÓA LUẬNKhóa luận Hạ tầng khóa công khai (PKI), vấn đề cấp phát chứng thực số và ứng dụng trong thương mại điện tử . Hạ tầng khóa công khai là. Thuận................................................................................................................................ 2Khóa luận Hạ tầng khóa công khai (PKI), vấn đề cấp phát chứng thực số và ứng dụng trong thương mại điện tử . Hạ tầng khóa công khai là một