luận văn thạc sĩ nghiên cứu giải pháp xác thực và bảo mật tài liệu trong trao đổi văn bản trên môi trường mạng giữa các cơ quan nhà nước

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRỊNH XUÂN HOÀNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XÁC THỰC VF BẢO MẬT TÀI LIỆU TRONG TRAO ĐỔI VĂN BẢN TRÊN MÔI TRƢỜNG MẠNG GIỮA CÁC CƠ QUAN NHÀ NƢỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2012 z ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRỊNH XUÂN HOÀNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XÁC THỰC VF BẢO MẬT TÀI LIỆU TRONG TRAO ĐỔI VĂN BẢN TRÊN MÔI TRƢỜNG MẠNG GIỮA CÁC CƠ QUAN NHÀ NƢỚC Chuyên ngành: BẢO ĐẢM TỐN CHO MÁY TÍNH VÀ HỆ THỐNG TÍNH TỐN Mã số: 60.46.35 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Gs.TS TƠN QUỐC BÌNH Hà Nội - Năm 2012 z MỤC LỤC Nội dung Trang LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Bố cục Luận văn Chƣơng-1 1.1 TỔNG QUAN VỀ AN TỒN THƠNG TIN Một số khái niệm 1.1.1 Khái niệm an toàn thông tin 1.1.2 Khái niệm đảm bảo an tồn thơng tin 1.1.3 Khái niệm đánh giá an tồn thơng tin 10 1.2 Thực trạng an toàn thông tin quan nhà nước 11 1.3 Nhu cầu an tồn thơng tin ứng dụng quan nhà nước 12 1.4 Một số kỹ thuật mật mã 13 1.4.1 Các hệ mật mã 13 1.4.2 Các thuật toán mật mã 15 1.4.3 Chữ ký số 18 1.4.4 Phân phối khóa cơng khai 20 1.4.5 Chứng khóa cơng khai 20 1.4.6 Hạ tầng khóa cơng khai 21 1.5 Kết luận chương 23 Chƣơng-2 2.1 MỘT SỐ CƠ SỞ MẬT MÃ PHỤC VỤ AN TỒN THƠNG TIN 24 Lược đồ mã RSA-OAEP 24 2.1.1 Hàm mã hoá RSAES-OAEP 24 Trang z 2.1.2 Hàm giải mã RSAES-OAEP 26 2.1.3 Yêu cầu tham số an toàn cho hệ mật RSA 28 2.2 Thuật toán mã khối AES 29 2.2.1 Giới thiệu thuật toán AES 30 2.2.2 Cấu trúc bên AES 31 2.2.3 Một số yêu cầu đảm bảo an toàn ứng dụng mã khối AES 36 2.3 Kết luận chương 39 Chƣơng-3 GIẢI PHÁP XÁC THỰC VÀ BẢO MẬT 40 3.1 Giới thiệu giải pháp 40 3.2 Sơ đồ kiến trúc giải pháp xác thực tài liệu môi trường mạng 40 3.3 Phân tích thiết kế giải pháp 43 3.3.1 Các chức cần thiết cho yêu cầu phần mềm xác thực 43 3.3.2 Lựa chọn ngơn ngữ lập trình cơng cụ thiết kế ứng dụng 44 3.3.3 Phân tích thiết kế thành phần mơ hình 45 3.3.4 Công cụ ký số web 49 3.4 Cài đặt giải pháp xác thực bảo mật 52 3.4.1 Cài đặt chứng thư SSL cho ứng dụng mạng văn phòng điện tử 52 3.4.2 Cài đặt tích hợp ứng dụng ký số cho ứng dụng mạng văn phòng điện tử 56 3.5 Kết giải pháp xác thực bảo mật tài liệu 59 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 Trang z luan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuoc DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, TỪ VIẾT TẮT Advanced Encrytion Standard – Chuẩn mã hóa nâng cao An tồn thơng tin Certificate Authority – Cơ quan chứng thực số Máy trạm, khai thác dịch vụ, ứng dụng Công nghệ thông tin Data Encryption Standard – Chuẩn mã hóa liệu Digital Signatures - Chữ ký số Digital Signature Algorithm - Giải thuật ký điện tử Digital Signature Standard - Chuẩn chữ ký số Người đột nhập vào máy tính phá hoại máy tính (tin tặc) Hypertext Transfer Protocol – Giao thức truyền siêu văn Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer - Giao thức truyền siêu văn thông qua an ninh thông tin IPS Intrusion Prevention System – hệ thống ngăn chặn phát xâm nhập MD5 Message Digest algorithm - giải thuật hàm băm PKI Public Key Infrastructure – Cơ sở hạ tầng khóa cơng khai RSA Rivest, Shamir and Adleman - Giải thuật mã hóa cơng khai Server Máy chủ, cung cấp dịch vụ, ứng dụng SHA Secure Hash Algorithm – Giải thuật băm an toàn SSL Secure Socket Layer - Giao thức an ninh thông tin TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol - hệ thống giao thức hỗ trợ việc truyền thông tin mạng AES ANTT CA Client CNTT DES DS DSA DSS Hacker HTTP HTTPS WEB Một loại siêu văn (tập tin dạng HTML XHTML) trình bày thơng tin mạng Internet, địa định Trang luan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuoc z luan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuoc DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Hệ mật khóa đối xứng đảm bảo tính bí mật xác thực 13 Hình 1.2 Hệ mật khố công khai 14 Hình 1.3 Lược đồ ký số kiểm tra chữ ký số 19 Hình 1.4 Mơ hình cấp phát chứng PKI X509 22 Hình 2.1 Thuật tốn mã hóa EME-OAEP 26 Hình 3.1 Mơ hình xác thực tài liệu mơi trường mạng 41 Hình 3.2 Thiết bị eToKen thành phần eToKen 41 Hình 3.3 Khả hỗ trợ Siverlight loại hệ điều hành trình duyệt Web 45 Hình 3.4 Lược đồ ký số văn 46 Hình 3.5 Lược đồ xác thực văn ký số 47 Hình 3.6 Giao diện gửi văn tích hợp chức ký số sản phẩm ký số văn điện tử 60 Trang luan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuoc z luan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuoc MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Nhận thức lợi ích tầm quan trọng cơng nghệ thơng tin truyền thơng việc trì thúc đẩy phát triển bền vững, năm vừa qua lĩnh vực cơng nghệ thơng tin nói chung hoạt động ứng dụng công nghệ thông tin nói riêng phát triển nhanh chóng, mạnh mẽ ngày sâu rộng mặt đời sống kinh tế xã hội Các hoạt động kể đến như: Các hoạt động thương mại điện tử; hoạt động hành cơng phổ biến gửi nhận thư điện tử, hệ thống hỗ trợ quản lý điều hành mạng Chúng góp phần tạo nên hệ thống phủ điện tử, phát triển hệ thống phủ điện tử đem lại nhiều lợi ích cắt giảm chi phí, rút ngắn thời gian thực hiện, nâng cao hiệu suất lao động, cải thiện chất lượng dịch vụ cho dịch vụ hành cơng Tuy nhiên triển khai hoạt động phủ điện tử mạng Internet yếu tố an tồn cần phải đặt lên hàng đầu, song song với lợi ích mang lại Internet nơi tiềm ẩn vơ vàn nguy an tồn thơng tin dẫn đến hậu khơn lường Chính vấn đề thực tiễn trên, luận văn: “Nghiên cứu giải pháp xác thực bảo mật tài liệu trao đổi văn môi trường mạng quan nhà nước” nhằm nâng cao việc xác thực an tồn thơng tin hoạt động quan, tổ chức ứng dụng môi trường mạng Mục đích nghiên cứu Luận văn nghiên cứu giải pháp xác thực bảo mật tài liệu trao đổi văn môi trường mạng quan nhà nước ứng dụng thành công tỉnh Thái Bình Đối tượng phạm vi nghiên cứu Tập trung nghiên cứu, tìm hiểu thực trạng nhu cầu an tồn thơng tin quan nhà nước; tiêu chuẩn, sở mật mã, giải pháp công Trang luan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuoc z luan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuoc nghệ; sở nghiên cứu giải pháp xác thực bảo mật trao đổi tài liệu môi trường mạng Phương pháp nghiên cứu - Tiếp cận phân tích tổng hợp: Đọc tài liệu, tổng hợp lý thuyết, phân tích lý thuyết Hệ mật mã đối xứng, hệ mật mã bất đối xứng (hệ mật mã khóa cơng khai), chữ ký số - Tiếp cận theo định tính định lượng: Nghiên cứu sở khoa học mã hóa, chữ ký số tác giả nước, báo, thu thập thơng tin mạng, tìm hiểu mơ hình bảo mật, chứng số Từ trình bày theo ý tưởng đề xuất giải pháp xác thực bảo mật tài liệu trao đổi văn môi trường mạng quan nhà nước địa bàn Bố cục Luận văn Luận văn trình bày 03 chương: - Chương 1: Tập trung tìm hiểu số khái niệm án tồn thơng tin, đánh giá thực trạng nhu cầu an tồn thơng tin quan nhà nước - Chương 2: Trình bày tổng hợp, phân tích số sở mật mã cần thiết để áp dụng việc bảo mật thông tin môi trường mạng - Chương 3: Tập trung phân tích thiết kế giải pháp xác thực bảo mật thông tin trao đổi tài liệu môi trường mạng Trang luan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuoc z luan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuoc Chƣơng-1 TỔNG QUAN VỀ AN TOÀN THƠNG TIN Để có hướng nghiên cứu giải pháp phù hợp, chương tập trung tìm hiểu số khái niệm an tồn thơng tin, đánh giá thực trạng nhu cầu an tồn thơng tin quan nhà nước 1.1 Một số khái niệm 1.1.1 Khái niệm an tồn thơng tin Thông tin lưu trữ sản phẩm hệ thống CNTT tài nguyên quan trọng cho thành cơng tổ chức đó, tài sản cá nhân hay tổ chức Các thông tin cá nhân lưu trữ hệ thống thông tin cần giữ bí mật, bảo vệ khơng bị thay đổi không phép Trong sản phẩm hệ thống CNTT thực chức chúng, thơng tin cần kiểm sốt để đảm bảo chúng bảo vệ chống lại nguy cơ, ví dụ việc phổ biến thay đổi thơng tin không mong muốn trái phép, nguy mát thơng tin An tồn thơng tin an tồn kỹ thuật cho hoạt động sở hạ tầng thơng tin, bao gồm an tồn phần cứng phần mềm theo tiêu chuẩn kỹ thuật nhà nước ban hành; trì tính chất bí mật, tồn vẹn, xác, sẵn sàng phục vụ thông tin lưu trữ, xử lý truyền tải mạng (theo định nghĩa Nghị định 64-2007/NĐ-CP) [4] Thuật ngữ an toàn CNTT thường sử dụng để việc ngăn chặn làm giảm nhẹ mối nguy hại tương tự sản phẩm hệ thống CNTT 1.1.2 Khái niệm đảm bảo an tồn thơng tin Mục tiêu hướng tới người dùng bảo vệ tài sản nói Tuy nhiên, sản phẩm hệ thống thường tồn điểm yếu dẫn đến rủi ro xảy ra, làm tổn hại đến giá trị tài sản thông tin Các đối tượng công (tin tặc) có chủ tâm đánh cắp, lợi dụng phá hoại tài sản Trang luan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuoc z luan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuoc chủ sở hữu, tìm cách khai thác điểm yếu để công, tạo nguy rủi ro cho hệ thống Với biện pháp an tồn thơng tin người dùng có cơng cụ tay để nhận thức điểm yếu, giảm thiểu điểm yếu, ngăn chặn nguy công, làm giảm yếu tố rủi ro Như vậy, biện pháp kỹ thuật đảm bảo an tồn thơng tin mang lại tin cậy cho sản phẩm hệ thống Đảm bảo an tồn thơng tin đảm bảo an toàn kỹ thuật cho hoạt động sở hạ tầng thông tin, bao gồm đảm bảo an tồn cho phần cứng phần mềm hoạt động theo tiêu chuẩn kỹ thuật nhà nước ban hành; ngăn ngừa khả lợi dụng mạng sở hạ tầng thông tin để thực hành vi trái phép gây hại cho cộng đồng, phạm pháp hay khủng bố; đảm bảo tính chất bí mật, tồn vẹn, xác, sẵn sàng phục vụ thông tin lưu trữ, xử lý truyền tải mạng Như khái niệm đảm bảo an tồn thơng tin bao hàm đảm bảo an toàn cho phần cứng phần mềm An toàn phần cứng bảo đảm hoạt động cho sở hạ tầng thơng tin An tồn phần mềm gồm hoạt động quản lý, kỹ thuật nhằm bảo vệ hệ thống thông tin, đảm bảo cho hệ thống thực chức năng, phục vụ đối tượng cách sẵn sàng, xác, tin cậy An tồn cơng nghệ thơng tin đảm bảo an toàn kỹ thuật cho sản phẩm, dịch vụ hệ thống công nghệ thông tin 1.1.3 Khái niệm đánh giá an tồn thơng tin Một nhu cầu thực tế đặt làm để biết sản phẩm hệ thống có tin cậy hay khơng, có áp dụng biện pháp kỹ thuật an tồn phù hợp hay khơng, mức độ an tồn nào? Đánh giá an tồn thơng tin để đáp ứng nhu cầu đó, nhằm cung cấp chứng việc đảm bảo an toàn cho sản phẩm hệ thống Trang 10 luan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.giai.phap.xac.thuc.va.bao.mat.tai.lieu.trong.trao.doi.van.ban.tren.moi.truong.mang.giua.cac.co.quan.nha.nuoc z