nghiên cứu các lỗ hổng trong bảo mật an ninh mạng

MỤC LỤC MỤC LỤC 1 LỜI CÁM ƠN 1 LỜI NÓI ĐẦU 2 CHƯƠNG 1: MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ SỞ 5 CHƯƠNG 2: VẤN ĐỀ KIỂM SOÁT TRUY NHẬP 12 KẾT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 LỜI CÁM ƠN Em xin chân thành cám ơn PGS. TS Trịnh Nhật Tiến đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ trong quá trình hoàn thành đồ án, cũng như các thầy cô trong khoa 1 CNTT trường ĐHDL Hải Phòng đã luôn tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao. Em cám ơn gia đình và nhà trường đã luôn tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập. Hải phòng 21 tháng 7 năm 2007. Sinh viên Đoàn Trọng Hiệp. LỜI NÓI ĐẦU Khoá luận trình bày về bảo đảm ATTT trong kiểm soát truy nhập. Khoá luận tập trung vào một số phương pháp kiểm soát truy nhập, một số chính sách truy cập, và một số kĩ thuật kiểm soát truy nhập. Nội dung của khoá luận gồm: 2 Chương 1: Tập trung vào trình bày một số khái niệm cơ bản liên quan đến ATTT như: hệ mã hoá, chữ kí điện tử, hàm băm. Ngoài ra, cũng trình bày một cách tổng quan về vấn đề ATTT như: các yêu cầu và giải pháp bảo đảm ATTT. Đồng thời cũng nêu ra các bài toán ATTT. Chương 2: Cho chúng ta những hiểu biết chung về vấn đề kiểm soát truy nhập. Phần này, tập trung vào trình bày một số phương pháp kiểm soát truy nhập, chính sách truy nhập, và kĩ thuật kiểm soát truy nhập. Trình bày 2 phương pháp thường được sử dụng trong kiểm soát truy nhập, đó là kiểm soát truy nhập “trực tiếp” và kiểm soát truy nhập “tự động”. Trình bày một số chính sách kiểm soát truy nhập. Ở phần này, cho chúng ta cái nhìn tổng quan về các chính sách kiểm soát truy nhập. Tiếp theo, khoá luận trình bày 5 kĩ thuật kiểm soát truy nhập. Đó là, hệ thống nhận dạng và xác thực, tường lửa, mạng riêng ảo, hệ thống phát hiện và ngăn chặn xâm nhập, và tường lửa ứng dụng web. Ở phần này, ngoài việc cho chúng ta có những khái niệm cơ bản, còn chỉ ra những ưu nhược điểm của từng kĩ thuật. Trong quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp, người viết không tránh khỏi thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thấy cô và các bạn. Bảng danh mục các từ, thuật ngữ ACL (Access Control List) Danh sách kiểm soát truy cập. ATTT An toàn thông tin. CA (Certificate Authourity) Tổ chức cấp chứng chỉ Cisco ACL Danh sách kiểm soát truy cập của Cisco 3 CSDL Cơ sở dữ liệu DAC (Discretionary Access Control) Kiểm soát truy cập tuỳ quyền. DDoS (Distrubuted DoS) Từ chối dịch vụ phân tán. DES (Data Encrytion Standard) DoS ( Denial of Service) Từ chối dịch vụ. DSS (Digital Signature Standard) FTP (File Transfer Protocol) Giao thức truyền file. gcd (greatest common divion) Ước số chung lớn nhất HIDS (Host IDS) HTTP (Hypertext Transfer Protocol) Giao thức truyền siêu văn bản. ICMP (Internet Control Message Protocol) Giao thức kiểm soát thông điệp mạng. IDS (Intrustion Detect System) Hệ thống phát hiện xâm nhập. IETF (Internet Engineering Task Force) IPS (Intrustion Prevent System) Hệ thống ngăn chặn xâm nhập. ISP (Internet Service Providers) Nhà quản lí thiết bị mạng. LBAC (Lattice Based Access Control) Kiểm soát truy cập dùng lưới. MAC (Mandatory Access Control) Kiểm soát truy cập bắt buộc. NIC (Network Interface Card) Card giao tiếp mạng. NIDS (Network base IDS) PIN (Personal Identification Number ) Số định danh cá nhân PKI (Public Key Infrastructure) Hạ tầng cơ sở khoá công khai. RBAC (Role Base Access Control) Kiểm soát truy cập trên cơ sở vai trò. SNMP (Simple Network Managerment Protocol) Giao thức quản lí mạng. SSL (Secure Socket Layer) Khe cắm an toàn. SYN (Synchronize) Đồng bộ. TA (Trusted Authority) Cơ quan uỷ thác cấp chứng thực. TCP (Transmission Control Protocol) TCP/ IP (Transfer Control Protocol/ Internet Protocol) UDP (User Datagram Protocol) URL (Uniform Resource Locator) WAF (Web Application Firewall) Tường lửa ứng dụng web. 4 CHƯƠNG 1: MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ SỞ 1.1 KHÁI NIỆM MÃ HOÁ. 1.1.1 Hệ mã hóa. Hệ mã hóa là bộ gồm 5 thành phần (P, C, K, E, D) trong đó: P (Plaintext): tập hữu hạn các bản rõ có thể. C (Ciphertext): tập hữu hạn các bản mã có thể. K (Key): tập hữu hạn các khóa có thể. E (Encrytion): tập các hàm lập mã có thể. D (Decrytion): tập các hàm giải mã có thể. Với mỗi k ∈ K, có hàm lập mã e k ∈ E, e k : P → C và hàm giải mã d k ∈ D, d k : C → P sao cho d k (e k (x)) = x , ∀ x ∈ P. Mã hóa cho ta bản mã e k (P)= C. Giải mã cho ta bản rõ d k (C)= P. 1.1.2 Một số hệ mã hóa thường dùng. Hệ mã hóa đối xứng là hệ mã mà khi ta biết khóa lập mã, “dễ” tính được khóa giải mã và ngược lại. Trong nhiều trường hợp khóa lập mã và giải mã là 5 giống nhau. Hệ mã hóa đối xứng yêu cầu người nhận và gửi phải thỏa thuận khóa trước khi thông tin được gửi đi. Khóa này phải được giữ bí mật, độ an toàn của hệ phụ thuộc vào khóa. Nếu khóa bị lộ thì rất dễ giải mã. Một số hệ mã hóa đối xứng: DES, RC2, RC4, RC5, IDEA, Hệ mã hóa phi đối xứng là hệ mã mà khi biết khóa lập mã, khó” tính được khoá giải mã và ngược lại . Hệ trên còn được gọi là hệ mã hóa khóa công khai vì khóa để mã hóa là công khai. Ta dùng khóa công khai này để mã hóa thông điệp, nhưng chỉ người có khóa giải mã mới có thể đọc được thông điệp. Một số hệ mã hoá phi đối xứng: RSA, Elgamal, Ví dụ: Hệ mã RSA (Rivest, Shamir, Adleman ). Mã RSA được đề xuất năm 1977, bài toán dựa trên tính “khó giải” của bài toán phân tích một số ra các thừa số nguyên tố. Để xây dựng hệ mật mã khoá công khai RSA, ta chọn trước một số nguyên n = p.q, với p và q là 2 số nguyên tố lớn. Chọn số a nguyên tố cùng nhau với Ф(n), với Ф(n) = (p-1). (q-1). Tính b sao cho b.a ≡ 1 mod Ф(n). Sơ đồ mã hoá RSA : là bộ 5 thành phần (P, C, K, E, D), các kí hiệu như mục 1.1.1. Mỗi khoá k = (k’, k’’), trong đó k’ là khoá công khai dành cho việc lập mã, k’’ là khoá bí mật dành cho việc giải mã. Chọn n = p.q với p, q là số nguyên tố lớn. Đặt P = C = Z n . Chọn a nguyên tố cùng nhau với Ф(n) = (p-1)(q-1). Ta định nghĩa k = {(n, b, a): a.b ≡ 1 mod Ф(n)} trong đó k (k’, k’’) với k’ = (n, b ) là công khai, k’’ = a là bí mật. x ∈ P, y ∈ C, định nghĩa: Hàm mã hoá: e k’ (x) = x a mod n. 6 Hàm giải mã: d k ‘’ (y) = y b mod n. 1.2 SƠ ĐỒ CHỮ KÍ ĐIỆN TỬ. Chữ kí điện tử là thông tin đi kèm theo một tài liệu khác như văn bản, hình ảnh, nhằm mục đích xác định người chủ của dữ liệu và đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu đó. Đồng thời nó còn cung cấp chức năng chống chối bỏ của người gửi thông tin. Sơ đồ kí điện tử gồm 5 thành phần (P, A, K, S, V) trong đó: P là tập hữu hạn các văn bản có thể. A là tập hữu hạn các chữ kí có thể. K là tập hữu hạn các khóa có thể. Với k ∈ K, k = (k’, k’’), k’ là khoá bí mật để kí, và k’’ là khoá công khai để kiểm thử chữ kí. S là tập các thuật toán kí có thể. V là tập các thuật toán kiểm thử. Với mỗi k ∈ K, có thuật toán ký sig k’ ∈ S, sig k : P → A và thuật toán kiểm thử ver k’’ ∈ V, ver k’’ : P x A → {đúng, sai}, thoả mãn điều kiện sau đây với mọi x ∈ P, y ∈ A: ver k’’ (x,y) = đúng, nếu y = sig k’ (x) sai, nếu y ≠ sig k’ (x) 7 Một số chữ kí điện tử: RSA, Elgamal, DSS, 1.3 HÀM BĂM (HASH FUNCTION). Giả sử D là tập các văn bản có thể. X là tập các văn bản tóm lược (đại diện) có thể. Việc tìm cho mỗi văn bản một tóm lược tương ứng xác định một hàm h: D→ X. Hàm h như vậy được gọi là hàm băm. Hàm băm là một hàm với đầu vào là một văn bản có độ dài thay đổi, và đầu ra là một văn bản tóm lược có độ dài cố định và đủ nhỏ. Hàm băm thường phải thỏa mãn các điều kiện sau: + Hàm băm phải là hàm không va chạm mạnh: Không có thuật toán tính trong thời gian đa thức để có thể tìm được x 1 , x 2 ∈D sao cho x 1 ≠ x 2 và h(x 1 ) = h(x 2 ). Tức là tìm 2 văn bản khác nhau có cùng đại diện là rất “khó”. + Hàm băm là hàm một phía: Tức là cho x tính z = h(x) thì “dễ”, nhưng biết z tính x là “khó”. + Hàm băm phải là hàm không va chạm yếu: Tức là cho x ∈ D, khó tìm được x’ ∈ D, x’ ≠ x và h(x) = h(x’). 8 1.4 TỔNG QUAN VỀ ATTT. 1.4.1 Một số khái niệm. Hacker: là kẻ xâm nhập vào mạng trái phép bằng cách sử dụng các công cụ phá mật khẩu hoặc khai thác các điểm yếu của các thành phần truy nhập trên hệ thống. Masquerader: là kẻ giả mạo thông tin trên mạng. Một số hình thức giả mạo như giả mạo địa chỉ IP, tên miền. Eavesdropping: là đối tượng nghe trộm thông tin trên mạng, chúng sử dụng các công cụ sniffer, sau đó dùng các công cụ phân tích và debug để lấy được các thông tin có giá trị. Sniffer: Trong bảo mật hệ thống sniffer được hiểu là công cụ (có thể là phần mềm hoặc phấn cứng) “bắt” thông tin lưu chuyển trên mạng. Dùng thông tin đã thu được, để “đánh hơi” lấy được thông tin có giá trị trao đổi trên mạng. Hoạt động của sniffer giống như chương trình “bắt” thông tin gõ từ bàn phím (key capture). Tuy nhiên, các tiện ích của key capture chỉ thực hiện trên một trạm làm việc cụ thể. Còn sniffer thì có thể “bắt” được các thông tin trao đổi giữa nhiều trạm làm việc với nhau. 9 1.4.2 Một số bài toán trong ATTT. Bài toán bảo mật: giữ bí mật đối với những người không có thẩm quyền. Bài toán toàn vẹn dữ liệu: kiểm chứng tính toàn vẹn của thông tin. Bài toán xác nhận thực thể: xác định danh tính của một chủ thể. Bài toán chữ kí: dùng để gắn một thông tin với một chủ thể xác định. Bài toán không chối bỏ: ngăn ngừa việc chối bỏ trách nhiệm đối với một cam kết đã có. 1.4.3 Các yêu cầu về đảm bảo ATTT. 1) Yêu cầu bảo mật thông tin. Theo tổ chức quốc tế về chuẩn (International Organization for Standardization – IOS) tính bí mật là thông tin chỉ được phép truy nhập bởi người có quyền truy nhập. Đây là một trong ba đặc tính quan trọng nhất của ATTT. Tính bí mật là một trong những mục tiêu của các hệ mã hoá. Ví dụ: Hệ thống bán hàng qua mạng phải đảm bảo bí mật về thông tin tài khoản của khách hàng. 2) Yêu cầu bảo toàn thông tin. Trong lĩnh vực ATTT, tính bảo toàn (toàn vẹn) bảo đảm các mục tiêu sau: ngăn ngừa việc thay đổi thông tin trái phép của người dùng không có thẩm quyền, ngăn ngừa việc vô ý thay đổi thông tin của người dùng có thẩm quyền, duy trì tính nhất quán của thông tin. Ví dụ: Bảng báo giá hay thông tin chỉ số chứng khoán không cần tính bí mật nhưng cần chính xác và sự quản lí chặt chẽ các thay đổi trên thông tin này. 3) Yêu cầu sẵn sàng. Tính sẵn sàng được thể hiện là thông tin được đưa đến người dùng kịp thời, không bị gián đoạn. Mọi hành vi làm gián đoạn quá trình truyền thông tin, 10 [...]... một số mật khẩu để họ lựa chọn, người dùng quyết định bằng cách gõ lại mật khẩu đã chọn Chương trình trên hoạt động theo chu kì, để nếu mật khẩu bị lộ cũng chỉ có hiệu lực trong thời gian nhất định (gọi là tuổi của mật khẩu) Tuy vậy, các mật khẩu này thường không dễ nhớ, nên phải ghi lại Các nghiên cứu cho thấy người dùng thích dùng mật khẩu tự tạo hơn là các mật khẩu do máy tạo vì lí do nhớ mật khẩu... c) Các biện pháp dò tìm thông minh Sử dụng các virus dạng “Trojan Horse” để lấy cắp mật khẩu Các virus này có thể ghi lại mật khẩu khi khởi động máy hoặc làm giả thủ tục đăng nhập, đánh lừa người dùng để lấy cắp mật khẩu, hoặc chứa từ điển để dò tìm mật khẩu 4) Các biện pháp bảo vệ mật khẩu a) Bảo vệ mật khẩu đối với người dùng Người dùng cần tuân thủ các tiêu chuẩn lựa chọn mật khẩu; Không sử dụng các. .. định các lỗ hổng bảo mật trong hệ thống của mình Nhược điểm: Không phát hiện được các tấn công không có trong mẫu, các tấn công mới Do đó hệ thống phải luôn cập nhật các mẫu tấn công mới + Dò tìm sự không bình thường (Anomaly Detection): Là kĩ thuật dò thông minh, nhận dạng ra các hành động không bình thường của mạng Chúng lưu trữ các mô tả, sơ lược về các hoạt động bình thường của hệ 35 thống Các cuộc... chặn hay tạo các luật đối với các địa chỉ khác nhau Tường lửa là tường chắn đầu tiên bảo vệ giữa mạng bên trong với mạng bên ngoài Nó là công cụ cơ sở được dùng theo một chính sách an toàn, để ngăn ngừa truy nhập không được phép giữa các mạng Mạng riêng ảo: Là một mạng riêng sử dụng hệ thống mạng công cộng (thường là Internet) để kết nối các địa điểm hoặc người dùng từ xa với một mạng LAN ở trụ sở trung... chính sách bảo mật được coi là hoàn hảo nếu nó gồm các văn bản pháp qui, kèm theo các công cụ bảo mật hữu hiệu và nhanh chóng giúp người quản trị phát hiện, ngăn chặn các truy nhập trái phép 2) Giải pháp bảo đảm ATTT Là tập hợp các biện pháp nhằm bảo đảm ATTT Ví dụ: Để bảo đảm ATTT có 3 giải pháp chính : (1) Kiểm soát truy nhập (2) “Che giấu thông tin” (3) Kiểm soát, xử lí lỗ hỏng” thiếu an ninh Ví dụ:... ngày hệ thống và số hiệu tiến trình được thêm vào mật khẩu Muối Mật khẩu Mã mật khẩu Muối Mã mật khẩu DES File mật khẩu Muối Muối mật khẩu Mã mật khẩu vào DES Bản mã mật khẩu So 18 Hình 2.1 Cơ chế muối mật khẩu Cơ chế muối mật khẩu như sau: mật khẩu và muối được mã hoá, bản mã và muối tương ứng cùng được lưu trong file mật khẩu Khi người dùng nhập mật khẩu, nó sẽ được mã hoá cùng với muối, kết quả... đường hầm an toàn tới mạng riêng, thông qua ISP trung gian + Khởi tạo bởi NAS (Network Access Server Initiated): Người dùng từ xa quay số tới ISP, NAS sẽ thiết lập đường hầm an toàn tới mạng riêng cần kết nối • Intranet VPN: Xây dựng mạng riêng ảo, để kết nối các mạng cục bộ vào một mạng riêng thống nhất Chẳng hạn như công ty có một hoặc nhiều địa điểm ở xa, mỗi địa điểm sử dụng mạng LAN • Extranet VPN:... pháp chung bảo đảm ATTT 1) Chính sách bảo đảm ATTT Là tập hợp các qui tắc áp dụng cho mọi đối tượng có tham gia quản lí, sử dụng tài nguyên và dịch vụ mạng Với mục tiêu là giúp người dùng biết được trách nhiệm của mình trong việc bảo vệ các thông tin, đồng thời giúp nhà quản trị thiết lập các biện pháp bảo đảm hữu hiệu trong quá trình trang bị, cấu hình kiểm soát hoạt động của hệ thống và mạng Một chính... “t1h” và qui tắc là các kí tự “t”, “1”, “h” phải xuất hiện trong mật khẩu sẽ được tạo ra theo đúng trật tự đã cho Người dùng có thể tạo mật khẩu: the1997hpu10, trong1 hiep5, … Khi đó mật khẩu mà người dùng tạo nên, thường có tính chất gợi nhớ đối với họ, vì vậy họ có thể nhớ được Đồng thời, nó cũng loại bỏ được những mật khẩu tồi 15 3) Các tấn công dò tìm mật khẩu a) Tấn công toàn diện Trong tấn công toàn... người dùng, mật khẩu thường liên quan đến các thông tin cá nhân nên những mật khẩu có thể không nhiều lắm Việc tìm hiểu các thông tin cá nhân của người dùng cụ thể sẽ tạo điều kiện cho việc dò tìm đạt được xác suất thành công cao Ngoài ra còn có thể dò tìm mật khẩu dựa trên thói quen sử dụng bàn phím với các phím ở các vị trí đặc biệt như zqpm, aqlp, … b) Tìm file mật khẩu của hệ thống Cách dò tìm