XÁC THỰC THỰC THỂ BẰNG CHỮ KÝ SỐ

XÁC THỰC THỰC THỂ BẰNG CHỮ KÝ SỐ Xác thực thực thể (hay Định danh thực thể) là xác thực định danh của một đối tượng tham gia trong giao thức truyền tin. Thực thể hay đối tượng có thể là người dùng, thiết bị đầu cuối, hay ứng dụng tham gia vào giao thức.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ     BÁO CÁO XÁC THỰC THỰC THỂ BẰNG CHỮ KÝ SỐ Môn học : Mật mã và an toàn dữ liệu Giảng viên : PGS.TS. Trịnh Nhật Tiến Học viên : Nguyễn Đức Thọ Mã học viên: 13025182 Hà Nội – 2014 1 Mục lục Mục lục 2 I/ Giới thiệu về xác thực thực thể (Entity Authentication) 3 1.Khái niệm xác thực thực thể 3 2.Các phương pháp xác thực thực thể 3 II/ Phương pháp xác thực thực thể bằng chữ ký số 4 1.Giới thiệu về chữ ký số 4 2.Sơ đồ thực hiện chữ ký số 4 3.Phân loại chữ ký số 6 4.Xác thực thực thể bằng chữ ký số 7 4.1Loại 1: Không sử dụng chứng thư số (digital certificate) 7 4.2Loại 2: có sử dụng chứng thư số (digital certificate) 8 III/ Chương trình minh họa xác thực thực thể bằng chữ ký số 10 1.Ký thông điệp và kiểm tra chữ ký không sử dụng chứng thư số 10 2.Ký thông điệp sử dụng chứng thư số 12 2 I/ Giới thiệu về xác thực thực thể (Entity Authentication) 1. Khái niệm xác thực thực thể Xác thực thực thể (hay Định danh thực thể) là xác thực định danh của một đối tượng tham gia trong giao thức truyền tin. Thực thể hay đối tượng có thể là người dùng, thiết bị đầu cuối, hay ứng dụng tham gia vào giao thức. 2. Các phương pháp xác thực thực thể Có nhiều phương thức xác thực thực thể, và thường được chia làm các loại xác thực thực thể bao gồm: a. Xác thực dựa trên thực thể Biết cái gì: Ví dụ như biết mật khẩu, định danh cá nhân, giao thức định danh, … để truy cập hệ thống. Việc xác thực dựa trên Biết cái gì thường được dùng trong giao thức định danh bằng cơ chế hỏi đáp. b. Xác thực dựa trên thực thể Sở hữu cái gì: Ví dụ thực thể sở hữu khóa bí mật để thực hiện ký điện tử, hoặc sở hữu những thiết bị xác thực thực như thẻ từ (để truy cập vào hệ thống, hoặc vào văn phòng), sở hữu thẻ tín dụng (credit card) để xác thực thực thể trong giao dịch thanh toán, hoặc sở hữu smart card trong các giao dịch. c. Xác thực dựa trên thực thể Thừa hưởng cái gì: Ví dụ thực thể được thừa hưởng chữ ký viết tay, dấu vân tay, giọng nói, mống mắt. 3 II/ Phương pháp xác thực thực thể bằng chữ ký số 1. Giới thiệu về chữ ký số Chữ ký số là sơ đồ toán học để kiểm tra tính xác thực của tài liệu hoặc thông điệp gửi bởi một ngươi gửi đã biết. Một chữ ký số hợp lệ sẽ giúp người nhận khẳng định tài liệu được tạo bởi một người gửi cụ thể (là người sở hữu chữ ký số), và người gửi không thể phủ nhận việc đã gửi tài liệu, đồng thời khẳng định tài liệu đã không bị thay đổi trong quá trình chuyển từ người gửi tới người nhận. Chữ ký số ngày nay được sử dụng rộng rãi trong các giao dịch tài chính, trong việc phân phối phần mềm và các nội dung điện tử cũng như trong các loại giao dịch đòi hỏi yếu tố xác thực chủ thể và không thể chối cãi, hoặc các giao dịch đòi hỏi cao về tính toàn vẹn dữ liệu. 2. Sơ đồ thực hiện chữ ký số Sơ đồ ký số 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 khóa k ∈ K, có thuật toán ký Sig k ∈ S, Sig k : P→ A, có thuật toán kiểm tra chữ ký Ver k ∈ V, Ver k : P × A→ {đúng, sai}, thoả mãn điều kiện sau với mọi x ∈ P, y ∈ A: Ver k (x, y) = Đúng, nếu y = Sig k (x) Ver k (x, y) = Sai, nếu y ≠ Sig k (x) 4 Trong nhiều trường hợp, khi kích thước thông điệp khá lớn, việc ký số trên từng bit dữ liệu của tài liệu gốc sẽ dẫn tới kích thước chữ ký quá lớn, dẫn đến thời gian ký thông điệp và kiểm tra thông điệp kéo dài, cũng như tốn dung lượng lưu trữ và tốn thời gian truyền chữ ký tới người nhận, do vậy với các chữ ký không khôi phục thông điệp, người ta có thể ký trên bản đại diện của thông điệp. Sơ đồ ký số trên đại diện thông điệp thực hiện như sau: Chú ý: o Người ta thường dùng hệ mã hóa khóa công khai để lập “Sơ đồ chữ ký số”. Ở đây khóa bí mật dùng làm khóa “ký”, khóa công khai dùng làm khóa kiểm tra “chữ ký”. 5 o Ngược lại với việc mã hóa, dùng khóa công khai để lập mã, dùng khóa bí mật để giải mã. Điều này là hoàn toàn tự nhiên, vì “ký” cần giữ bí mật nên phải dùng khóa bí mật để “ký”. Còn “chữ ký” là công khai cho mọi người biết, nên họ dùng khóa công khai để kiểm tra. Bài toán xác thực thực thể dùng chữ ký số: Làm sao khẳng định được khóa công khai b (và khóa bí mật a tương ứng) đúng là thuộc sỡ hữu của thực thể U, từ đó việc sử dụng khóa công khai b để kiểm tra chữ ký số đã ký trên thông điệp bởi khóa bí mật a mới có ý nghĩa. 3. Phân loại chữ ký số Có nhiều loại chữ ký tùy theo cách phân loại. Cách 1: Phân loại chữ ký theo khả năng khôi phục thông điệp gốc. 1) Chữ ký có thể khôi phục thông điệp gốc: Là loại chữ ký, trong đó người nhận có thể khôi phục lại được thông điệp gốc, đã được “ký” bởi “chữ ký” này. Do vậy người gửi chỉ cần gửi thông điệp đã được ký, người nhận sẽ khôi phục được thông điệp và kiểm tra chữ ký của người gửi. Ví dụ: Chữ ký RSA là chữ ký khôi phục thông điệp. 2) Chữ ký không thể khôi phục thông điệp gốc: Là loại chữ ký, trong đó người nhận không thể khôi phục lại được thông điệp gốc, đã được “ký” bởi “chữ ký” này. Với loại chữ ký này, người gửi sẽ gửi cả thông điệp và chữ ký đã ký vào thông điệp. 6 Ví dụ: Chữ ký Elgamal là chữ ký không thể khôi phục. Cách 2: Phân loại chữ ký theo mức an toàn. 1) Chữ ký “không thể phủ nhận”: Để tránh việc chối bỏ chữ ký hay nhân bản chữ ký để sử dụng nhiều lần, người gửi chữ ký cũng 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. Ví dụ: Chữ ký không phủ định (Chaum - van Antverpen). 2) Chữ ký “một lần”: Là loại chữ ký mà “Khóa ký” chỉ dùng 1 lần trên 1 tài liệu. Ví dụ: Chữ ký một lần Lamport. Chữ ký Fail - Stop (Van Heyst & Pedersen). Cách 3: Phân loại chữ ký theo ứng dụng đặc trưng. 1) Chữ ký “mù” (Blind Signature). 2) Chữ ký “nhóm” (Group Signature). 3) Chữ ký “bội” (Multy Signature). 4) Chữ ký “mù nhóm” (Blind Group Signature). 5) Chữ ký “mù bội” (Blind Multy Signature). 4. Xác thực thực thể bằng chữ ký số 4.1 Loại 1: Không sử dụng chứng thư số (digital certificate) Với loại giao dịch thực hiện xác thực thực thể không sử dụng chứng thư số, người nhận coi như đã biết đúng người gửi là ai, và có public key tin rằng là public key của người gửi. 7 Việc ký và xác thực thực thể thực hiện theo sơ đồ ký số như sau: 4.2 Loại 2: có sử dụng chứng thư số (digital certificate) Với việc phát triển ngày càng mạnh mẽ của Internet và các giao dịch điện tử, việc xác thực thực thể tham gia vào giao dịch là vô cùng quan trọng. Mô hình xác thực thực thể sử dụng chữ ký số trong giao dịch, người gửi sẽ dùng khóa bí mật của mình để “ký số” vào thông điệp trong giao dịch, và người nhận sử dụng khóa công khai của người gửi để kiểm tra chữ ký số đã ký vào thông điệp. Tuy nhiên, một trong các vấn đề cần giải quyết trong việc xác thực thực thể là đảm bảo khóa công khai đúng là thuộc sở hữu của người gửi, từ đó việc sử dụng khóa công khai để kiểm tra 8 thông điệp đã được ký bởi khóa bí mật tương ứng mới có ý nghĩa. Ví dụ: U và V thực hiện trao đổi thông tin, U gửi thông điệp kèm theo chữ ký của U trên thông điệp để V nhận. Khi nhận thông điệp và chữ ký, V sẽ lấy public key b của U để kiểm tra chữ ký. Vấn đề là làm sao V có thể tin tưởng được b đúng là public key của U chứ không phải là public key của kẻ mạo danh U’ ? Để chứng thực cho một chìa khóa công khai b thuộc sở hữu của U, trong thực tế người ta dựa vào mô hình hạ tầng quản lý khóa công khai (Public Key Infrastructure – PKI). Theo mô hình này, sẽ có các cơ quan chứng thực (Certificate Authorities - CA, hay còn gọi Trust Authorities - TA) là đơn vị trung gian, tin cậy để tạo và cấp cặp khóa bí mật/công khai cho các bên tham gia giao dịch. Mỗi bên tham gia giao dịch được CA cấp một chứng chỉ số (Digital Certificate) tương tự như việc cơ quan công an cấp giấy chứng minh thư cho mọi người để chứng nhận tên tuổi, địa chỉ, ngày tháng năm sinh của người được cấp. Các thông tin chứa trong Digital Certificate bao gồm: - Định danh của người sở hữu chứng chỉ số. - Public key của người sở hữu chứng chỉ số. - Thời gian hiệu lực của chứng chỉ số. - Chữ ký số của cơ quan cấp phát chứng chỉ số. Chứng thư số là thông tin công khai, khi U giao dịch với V, chứng thư số của U sẽ được gửi kèm với chữ ký số và thông điệp. V có thể tin tưởng b đúng là khóa công khai của U và dùng b để kiểm tra chữ ký số. 9 Thực tế, các đơn vị cung cấp chứng thư số có thể có ủy quyền cho các đơn vị khác cấp chứng thư, việc tổ chức cấp phát chứng thư hoạt động theo hình cây. Đơn vị cấp phát gốc gọi là trusted Root CA, các đơn vị cấp phát được ủy quyền bởi Root CA sẽ tạo nên chuỗi tín nhiệm cho việc chứng thực hình cây, với gốc là Root CA. Với sự tham gia của các đơn vị cung cấp hạ tầng khóa công khai, việc chứng nhận thực thể tham gia giao dịch được thực hiện với sự đảm bảo của đơn vị cung cấp hạ tầng khóa công khai. Hiện tại có nhiều đơn vị cung cấp dịch vụ chứng thực số như VeriSign, GlobalSign, Thawte, Entrust, Geocerts, …. Các trình duyệt web phổ biến (Internet Explorer, Firefox, Chrome, Safari, Opera) cũng như các ứng dụng hỗ trợ chữ ký số (Microsoft Words, Excels,…) đã đưa sẵn các nhà cung cấp dịch vụ chữ ký số này thành các trusted root. III/ Chương trình minh họa xác thực thực thể bằng chữ ký số 1. Ký thông điệp và kiểm tra chữ ký không sử dụng chứng thư số Sử dụng chương trình mã nguồn mở Cryptophane - Địa chỉ download chương trình: http://code.google.com/p/cryptophane/downloads/list - Địa chỉ download mã nguồn của chương trình (bản copy đã gửi kèm file báo cáo): http://code.google.com/p/cryptophane/source/checkout - Các tính năng của chương trình liên quan tới chữ ký số: 10 [...]... riêng, chữ ký riêng khi thực hiện ký) 2 Ký thông điệp sử dụng chứng thư số Sử dụng chứng thư số được cấp bởi Root CA GlobalSign để xác thực thực thể, chứng thư số gửi kèm có chứa private key để thực thể (là chủ sở hữu chứng thư số) 12 thực hiện ký tài liệu, và khi gửi cho người nhận chứng thư có kèm theo public key và thông tin về đơn vị cấp phát chứng thư để xác thực thực thể - Chữ ký có thể được kiểm... chứng thư số Như vậy thực thể tham gia vào giao dịch được xác thực bằng đơn vị cung cấp chứng thư số 13 - Chữ ký số có thể ứng dụng để ký trong các ứng dụng hỗ trợ chữ ký số phổ biến như Words, Excels, PowerPoint hoặc Email Outlook để đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu cũng như xác nhận nguồn gốc của dữ liệu Khi tài liệu hoặc email được ký, có biểu tượng chữ ký số bên dưới tài liệu Người nhận có thể bấm vào... có thể xuất thành file để gửi cho mọi người phục vụ việc kiểm tra chữ ký số ký bởi private key o Nhập public key của người khác để kiểm tra chữ ký số o Thực hiện ký vào file, với các tùy chọn: file được ký bao gồm cả file gốc và chữ ký, hoặc chữ ký riêng, file gốc riêng 11 o Kiểm tra chữ ký của người gửi, sử dụng public key (cần import public key trước) và file dữ liệu được ký (nếu để file riêng, chữ. .. toàn vẹn dữ liệu cũng như xác nhận nguồn gốc của dữ liệu Khi tài liệu hoặc email được ký, có biểu tượng chữ ký số bên dưới tài liệu Người nhận có thể bấm vào đó và xem thông tin chi tiết về chữ ký được sử dụng để ký tài liệu 14 15 . về xác thực thực thể (Entity Authentication) 3 1.Khái niệm xác thực thực thể 3 2.Các phương pháp xác thực thực thể 3 II/ Phương pháp xác thực thực thể bằng chữ ký số 4 1.Giới thiệu về chữ ký số. minh họa xác thực thực thể bằng chữ ký số 10 1 .Ký thông điệp và kiểm tra chữ ký không sử dụng chứng thư số 10 2 .Ký thông điệp sử dụng chứng thư số 12 2 I/ Giới thiệu về xác thực thực thể (Entity. 4 2.Sơ đồ thực hiện chữ ký số 4 3.Phân loại chữ ký số 6 4 .Xác thực thực thể bằng chữ ký số 7 4.1Loại 1: Không sử dụng chứng thư số (digital certificate) 7 4.2Loại 2: có sử dụng chứng thư số (digital