Xây dựng ứng dụng mã, giải mã tài liệu bất kì sử dụng chứng thư số

Nghiên cứu, xây dựng ứng dụng mã hóa, giải mã tài liệu bất kì sử dụng chứng thư số.Ứng dụng demo mã hóa, giải mã tài liệu với RSA.trình bày khái quát về chứng thư số và một số cách thức hoạt động cũng như xây dựng ứng dụng sử dụng chứng thư sốXây dựng ứng dụng sử dụng hệ mật RSA để mã hóa và giải mã.

HỌC VIỆN KỸ THUẬT MẬT MÃ KHOA AN TỒN THƠNG TIN    BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: CHỨNG THỰC ĐIỆN TỬ CHỦ ĐỀ: NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG ỨNG DỤNG MÃ HÓA, GIẢI MÃ TÀI LIỆU BẤT KỲ SỬ DỤNG CHỨNG THƯ SỐ Giảng viên: Phạm Xuân Khang Thực hiện: Đỗ Huy Hùng Nguyễn Thành Đạt Trịnh Khắc Tùng Dương Văn Hòa Lớp : AT9B HÀ NỘI, 2016 Liên hệ: huyhung1994@gmail.com MỤC LỤC BẢNG KÝ HIỆU DANH MỤC HÌNH VẼ LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CHỨNG THƯ SỐ 1.1 Chứng thư số 1.2 Tại phải sử dụng chứng thư số 1.3 Cách hoạt động 1.4 Nhiệm vụ quan chứng thực CHƯƠNG II ỨNG DỤNG CỦA CHỨNG THƯ SỐ 2.1 Đăng kí chứng thư số 2.2 Chữ ký số 2.3 Mã hóa, giải mã liệu 10 CHƯƠNG III XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH 11 3.1 Tổng quan 11 3.2 Giới thiệu module 12 3.3 Demo ứng dụng 15 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO 17 Liên hệ: huyhung1994@gmail.com BẢNG KÝ HIỆU CA RA CTS CRL Certification Authority Registration Authority Chứng Thư Số Certificate Revoke List DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Cách tạo chữ ký số Hình 2 Kiểm tra chữ ký số Hình 3Mã hóa khóa cơng khai 10 Hình Mơ hình mã hóa liệu 11 Hình Mơ hình giải mã liệu 11 Hình 3 Code sinh cặp khóa public, private 12 Hình Code mã hóa liệu 13 Hình Code giải mã liệu 14 Hình Giao diện ứng dụng 15 Hình Mã hóa liệu 15 Hình Giải mã liệu 15 Hình Kết nghiệm thu 16 Liên hệ: huyhung1994@gmail.com LỜI NÓI ĐẦU Ngày giới công nghệ thông tin trở nên phổ biến lĩnh vực có góp mặt cơng nghệ Bên cạnh thơng tin có giá trị thơng thường cịn có thơng tin quan trọng, địi hỏi tính bảo vệ cao Chính thế, chứng thư số lựa chọn phù hợp cho việc bảo vệ xác thực tính tin cậy thơng tin Để tìm hiểu vấn đề bảo mật cho tài liệu sử dụng chứng thư số, nhóm chúng em tìm hiểu đề tài “ Nghiên cứu xây dựng ứng dụng mã hóa, giải mã tài liệu sử dụng chứng thư số” Trong tập lớn chúng em xin trình bày khái quát chứng thư số số cách thức hoạt động xây dựng ứng dụng sử dụng chứng thư số Báo cáo gồm chương : CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CHỨNG THƯ SỐ : Tìm hiểu tổng quan chứng thư số, cách thức hoạt động, nhiệm vụ nhà cung cấp chứng thư số CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG CỦA CHỨNG THƯ SỐ : Tìm hiểu cách thức đăng kí chứng thư số ứng dụng CHƯƠNG III: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG MÃ HÓA GIẢI MÃ TÀI LIỆU BẤT KÌ SỬ DỤNG CHỨNG THƯ SỐ: Xây dựng ứng dụng sử dụng hệ mật RSA để mã hóa giải mã Trong trình tìm hiểu, kiến thức cịn hạn chế, kiến thức thực tế chưa có nhiều, nên chúng em khơng tránh khỏi thiếu sót sai lầm Rất mong góp ý thầy bạn Chúng em xin cám ơn thầy Phạm Xn Khang nhiệt tình hướng dẫn chúng em hồn thành báo cáo Chúng em xin chân thành cảm ơn! Liên hệ: huyhung1994@gmail.com CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CHỨNG THƯ SỐ 1.1 Chứng thư số Chứng thư số tệp tin điện tử sử dụng để nhận diện cá nhân, máy chủ, công ty, vài đối tượng khác gắn danh đối tượng với khố cơng khai (public key) Giống lái xe, hộ chiếu, chứng minh thư hay giấy tờ nhận diện cá nhân thông thường khác, Chứng thư số cung cấp chứng cho nhận diện đối tượng Hệ mã khố cơng khai sử dụng Chứng thư số để giải vấn đề mạo danh Để lấy lái xe, bạn cần phải đăng ký với Phòng cảnh sát giao thông Họ cấp cho bạn lái xe sau xác định thông tin bạn như: có khả lái xe, họ tên, địa chỉ, thông tin cần thiết khác Để lấy Chứng thư số bạn cần phải thực công việc đăng ký tương tự Nơi chứng nhận thơng tin bạn xác gọi Nhà cấp Chứng thư số (Certificate Authority viết tắt CA), tổ chức có thẩm quyền xác nhận danh cấp Chứng thư số Họ thành phần thứ ba đứng độc lập tổ chức tự vận hành phần mềm cấp Chứng thư số Các phương pháp để xác định danh phụ thuộc vào sách mà CA đặt Chính sách lập phải đảm bảo việc cấp Chứng thư số phải đắn, cấp mục đích dùng vào việc Thơng thường, trước cấp Chứng thư số, CA công bố thủ tục cần phải thực cho loại Chứng thư số Trong Chứng thư số chứa khố cơng khai gắn với tên đối tượng (như tên nhân viên server) Chứng thư số giúp ngăn chặn việc sử dụng khố cơng khai cho việc giả mạo Chỉ có khố cơng khai chứng thực Chứng thư số làm việc với khoá riêng (private key) tương ứng sở hữu đối tượng mà có danh chứng thực nằm Chứng thư số Ngồi khố cơng khai, Chứng thư số chứa thêm tên đối tượng mà nhận diện, hạn dùng, tên CA cấp Chứng thư số đó, mã số thứ tự, thơng tin khác Điều quan trọng Chứng thư số luôn chứa chữ ký số CA cấp Chứng thư số Nó cho phép Chứng thư số đóng dấu người sử dụng biết tin cậy vào CA Chứng thư số tệp tin điện tử sử dụng để nhận diện cá nhân, máy chủ, công ty, vài đối tượng khác gắn danh đối tượng với khố cơng khai (public key) Thành phần gồm có: Liên hệ: huyhung1994@gmail.com - Serial Number Mã số cấp CA Thơng tin người sở hữu Khóa cơng khai Thời hạn sử dụng Chữ ký CA Các thông tin mở rộng khác 1.2 Tại phải sử dụng chứng thư số Việc kết nối qua mạng Internet chủ yếu sử dụng giao thức TCP/IP TCP/IP cho phép thông tin gửi từ máy tính tới máy tính khác thơng qua loạt máy trung gian mạng riêng biệt trước tới đích Tuy nhiên, tính linh hoạt giao thức TCP/IP tạo hội cho “bên thứ ba” thực hành động bất hợp pháp, cụ thể là: - Nghe trộm (Eavesdropping) Thông tin không bị thay đổi, bí mật khơng cịn Ví dụ, biết số thẻ tín dụng, thơng tin cần bảo mật bạn - Giả mạo (Tampering) Các thông tin truyền bị thay đổi thay trước đến người nhận Ví dụ, sửa đổi đơn đặt hàng thay đổi lý lịch cá nhân - Mạo danh (Impersonation) Thông tin gửi tới cá nhân mạo nhận người nhận hợp pháp Có hai hình thức mạo danh sau: + Bắt chước (Spoofing) Một cá nhân giả vờ người khác Ví dụ, dùng địa mail người khác giả mạo tên miền trang web + Xuyên tạc (Misrepresentation) Một cá nhân hay tổ chức đưa thơng tin khơng thật họ Ví dụ, có trang web mạo nhận chuyên kinh doanh trang thiết bị nội thất, thực tế trang chuyên ăn cắp mã thẻ tín dụng khơng gửi hàng cho khách Bình thường, người sử dụng mạng Internet để liên lạc với nhau, thơng tin phải qua loạt máy trung gian Trong số có số người cần bảo mật thông tin cá nhân kinh doanh họ May mắn thay, có vài chuẩn chung biết hệ mã khố cơng khai (public key cryptography) giải vấn đề Hệ mã khố cơng khai với Chứng thư số cơng nghệ liên quan thực nhiệm vụ sau: - Mã hoá giải mã: cho phép hai đối tác giao thiệp với che giấu thông tin mà họ gửi cho Người gửi mã hố thơng tin trước gửi chúng Liên hệ: huyhung1994@gmail.com đi, người nhận giải mã trước đọc Trong truyền, thông tin không bị lộ - Chống lại giả mạo: cho phép người nhận kiểm tra thơng tin có bị thay đổi hay không Bất kỳ thay đổi hay thay nội dụng thông điệp gốc bị phát - Xác thực: cho phép người nhận xác định danh người gửi - Không thể chối cãi nguồn gốc: ngăn chặn người gửi chối cãi nguồn gốc tài liệu gửi 1.3 Cách hoạt động Một chứng thư số gắn public key với cá nhân hay tổ chức, kết hợp tính xác thực đảm bảo nhà cung cấp chứng thư số Chứng thư số dựa thuật tốn mã khố cơng khai mà mơ hình việc dùng cặp khoá public key private key Private key sở hữu riêng người có chứng thư số dùng để tạo nên chữ ký điện tử Khố ln ln phải giữ bí mật thuộc người sở hữu chứng thư số Public key cơng khai, dùng để chứng thực chữ ký điện tử Sự chứng thực chữ ký điện tử tức bạn muốn biết đích danh ký vào thơng tin mà bạn nhận Cặp khoá public key private key vốn không gắn với danh nào, đơn giản cặp khố mà giá trị số Chứng thư số kết hợp public key với danh Căn vào Chứng thư số bạn hệ thống kiểm tra xem bạn có đủ thẩm quyền truy cập vào hệ thống hay không, tránh khỏi mạo danh bạn để truy cập hệ thống trao đổi thông tin Với việc mã hố chứng thư số cung cấp cho bạn giải pháp thực đảm bảo giúp bạn hoàn toàn yên tâm tham gia trao đổi thông tin giao dịch Internet 1.4 Nhiệm vụ quan chứng thực Nhiệm vụ quan chứng thực (Certification Authority - CA) bảo đảm tính tồn vẹn chữ ký số tổ chức hợp pháp cấp Trong suốt tiến trình đăng ký CTS, CA tập hợp thông tin nhà xuất ứng dụng di động để kiểm tra tính xác thực Tiến trình xác thực vài hay vài ngày phụ thuộc vào thông tin cung cấp tùy vào mức độ kiểm tra thông tin mức khó hay dễ Các hãng thứ cịn Liên hệ: huyhung1994@gmail.com gọi CA, có nhiệm vụ cấp phép chứng thực số CA kiểm tra tính xác thực tất chứng thực Chứng thực không hợp lệ CA khơng chứng nhận hợp lệ Để có chứng thực số, người dùng phải tạo cặp khóa cơng khai/riêng tư, sau khóa cơng khai đệ trình lên CA với thông điệp Một chứng thực tạo sau CA kiểm tra tất chi tiết trả kết nguyên vẹn Tiếp theo, người dùng cài đặt chứng thực máy tính Để nhận biết chữ ký số thật, số tùy chọn để kiểm tra tính xác thực thơng qua trình duyệt web, email, máy chủ web hay ứng dụng khác Một số CA phổ biến Verisign, CommerceNet, COMODO, GlobalSign… Trong trường hợp, nhà phát triển muốn gửi ứng dụng di động đến Windows Marketplace, lúc phần mềm phải thơng qua tiến trình chứng thư số Các nhà phát triển buộc ký số nội dung cập nhật trước ứng dụng có mặt danh mục kho ứng dụng Sau đó, Microsoft giám sát ứng dụng gỡ chứng thực số liên kết với malware phát vấn đề lúc dò Liên hệ: huyhung1994@gmail.com CHƯƠNG II ỨNG DỤNG CỦA CHỨNG THƯ SỐ 2.1 Đăng kí chứng thư số Các bước đăng kí chứng thư số: Người dùng gửi yêu cầu cấp phát chứng thư số (bao gồm: thơng tin thân, khóa công khai) lên RA (Registration Authority) RA kiểm tra thông tin gửi yêu cầu đến CA (Certification Authority) CA gắn kết khóa cơng khai, định danh người dùng cách kí số lên cấu trúc liệu, gọi chứng thư khóa cơng khai, chứng thư số CA gửi chứng thư số cho người dùng 2.2 Chữ ký số Chữ ký số dạng chữ ký điện tử tạo biến đổi thông điệp liệu sử dụng hệ thống mật mã khóa cơng khai Theo đó, người có thơng điệp liệu ban đầu khóa cơng khai người ý xác định xác a Việc biến đổi nêu tạo khóa bí mật tương ứng với khóa cơng khai cặp khóa b Sự tồn vẹn nội dung thông điệp liệu kể từ thực việc biến đổi nêu Tạo chữ ký số: Chữ ký số tạo cách áp dụng thuật toán băm chiều văn gốc để tạo tóm lược (message digest), sau tóm lược mã hóa khóa bí mật (trong cặp khóa cơng khai) tạo chữ ký số đính kèm với văn gốc để gửi Khi nhận, văn tách thành phần, phần văn gốc tính lại tóm lược để so sánh với tóm lược cũ phục hồi từ việc giải mã chữ ký số Hình Cách tạo chữ ký số Các bước mã hóa: Liên hệ: huyhung1994@gmail.com Dùng giải thuật băm để thay đổi thông điệp cần truyền Kết ta tóm lược Sử dụng khóa bí mật người gửi để mã hóa tóm lược thu bước Kết gọi chữ ký số Ghép chữ ký số vào văn gốc, thay đổi văn gốc chữ ký bị phát giai đoạn kiểm tra Ngoài ra, việc ký số đảm bảo người nhận tin tưởng văn xuất phát từ người gửi khác Kiểm tra chữ ký số: Dùng khóa cơng khai người gửi (khóa cơng khai mạng, thư mục dùng chung …) để giải mã chữ ký số văn Dùng giải thuật băm để băm văn đính kèm So sánh kết thu bước 2, trùng nhau, ta kết luận: - Dữ liệu nhận có tính tồn vẹn (vì kết băm nhất, chiều) - Dữ liệu nhận người gửi gửi người gửi có khóa bí mật phù hợp với khóa cơng khai sử dụng để giải mã Như tính chống từ chối tính xác thực kiểm tra xác nhận Lúc người nhận tin rằng, khóa cơng khai đại diện hợp pháp cho người gửi Hình 2 Kiểm tra chữ ký số Nhận xét ứng dụng chữ ký điện tử Chữ ký điện tử mô hình đảm bảo an tồn liệu truyền mạng sử dụng để tạo chứng nhận điện tử giao dịch điện tử qua mạng Internet Ví dụ A gửi đến tổ chức Certificate Authority yêu cầu cấp chứng nhận điện tử kèm theo khóa cơng khai họ Tổ chức CA “ký nhận” vào cấp digital certificate Liên hệ: huyhung1994@gmail.com cho A Khách hàng thơng báo certificate mạng Giả sử có B muốn gửi cho A message cơng việc B lấy certificate A kiểm tra tính hợp lệ certificate Nếu hợp lệ, B lấy public key digital certificate để mã hóa liệu gửi cho A 2.3 Mã hóa, giải mã liệu Sử dụng phương pháp mã hóa cơng khai để mã hóa, giải mã liệu Giả sử Bob, Alice có chứng thư số riêng Khi Bob muốn gửi cho Alice thơng điệp bí mật sử dụng mã hóa công khai Bob lên kho lưu trữ chứng thư số, lấy public key Alice xuống, mã hóa liệu với public key Alice sau gửi thơng điệp mã hóa cho Alice Alice nhận thơng điệp, dùng private key để giải mã Ngược lại Alice muốn gửi thông điệp cho Bob Alice phải mã hóa thơng điệp public key Bob Nếu thực cơng chặn bắt, có tệp tin mã hóa khơng có khả giải mã tệp tin này, private key Alice thực giải mã Sơ đồ bên thể q trình mã hóa, giải mã liệu Hình 3Mã hóa khóa cơng khai 10 Liên hệ: huyhung1994@gmail.com CHƯƠNG III XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH 3.1 Tổng quan Chương trình “mã hóa, giải mã liệu sử dụng chứng thư số” xây dựng ngôn ngữ lập trình Java, sử dụng hệ mật khóa cơng khai RSA, mô chứng thư số việc tự sinh cặp khóa public key, private key Mơ hình mã hóa ERSA M M’ EBase64 M’’ Public key Hình Mơ hình mã hóa liệu Mơ hình giải mã M” DBase64 M’ DRSA Private key Hình Mơ hình giải mã liệu Trong : M: liệu ban đầu M’: liệu sau mã hóa RSA M’’: liệu sau mã hóa Base64 11 M Liên hệ: huyhung1994@gmail.com 3.2 Giới thiệu module a Tạo cặp khóa public, private public static void generateKeys(String filePath) { Properties publicProp = new Properties(); Properties privateProp = new Properties(); try { OutputStream pubOut = new FileOutputStream(filePath + File.separator + "public.key"); OutputStream priOut = new FileOutputStream(filePath + File.separator + "private.key"); SecurityUtil secureUtil = new SecurityUtil(); secureUtil.invokeKeys(); PublicKey publicKey = secureUtil.getPublicKey(); PrivateKey privateKey = secureUtil.getPrivateKey(); String publicString = secureUtil.getPublicKeyString(publicKey); String privateString = secureUtil.getPrivateKeyString(privateKey); publicProp.put("key", publicString); publicProp.store(pubOut, "Public Key Info"); privateProp.put("key", privateString); privateProp.store(priOut, "Private Key Info"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } Hình 3 Code sinh cặp khóa public, private 12 Liên hệ: huyhung1994@gmail.com b Mã hóa liệu public String getEncypted(byte[] datas, PublicKey key) String encryptedData; try { Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding"); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key); int textBytesChunkLen = 100; int encryptedChunkNum = (datas.length - 1) / textBytesChunkLen + 1; // RSA returns 128 bytes as output for 100 text bytes int encryptedBytesChunkLen = 128; int encryptedBytesLen = encryptedChunkNum * encryptedBytesChunkLen; // Define the Output array byte[] encryptedBytes = new byte[encryptedBytesLen]; int textBytesChunkIndex = 0; int encryptedBytesChunkIndex = 0; for (int i = 0; i < encryptedChunkNum; i++) { if (i < encryptedChunkNum - 1) { encryptedBytesChunkIndex += cipher.doFinal(datas, textBytesChunkIndex, textBytesChunkLen, encryptedBytes, encryptedBytesChunkIndex); textBytesChunkIndex += textBytesChunkLen; } else { cipher.doFinal(datas, textBytesChunkIndex, datas.length - textBytesChunkIndex, encryptedBytes, encryptedBytesChunkIndex); } } encryptedData = new BASE64Encoder().encode(encryptedBytes); } catch (Exception e) { throw e; } return encryptedData; } Hình Code mã hóa liệu 13 Liên hệ: huyhung1994@gmail.com c Giải mã liệu public byte[] getDecrypted(byte[] datas, PrivateKey key) { byte[] result = null; try { Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding"); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key); int encryptedByteChunkLen = 128; int encryptedChunkNum = datas.length / encryptedByteChunkLen; int decryptedByteLen = encryptedChunkNum * encryptedByteChunkLen; byte[] decryptedBytes = new byte[decryptedByteLen]; int decryptedIndex = 0; int encryptedIndex = 0; for (int i = 0; i < encryptedChunkNum; i++) { if (i < encryptedChunkNum - 1) { decryptedIndex = decryptedIndex + cipher.doFinal(datas, encryptedIndex, encryptedByteChunkLen, decryptedBytes, decryptedIndex); encryptedIndex = encryptedIndex + encryptedByteChunkLen; } else { decryptedIndex = decryptedIndex + cipher.doFinal(datas, encryptedIndex, datas.length encryptedIndex, decryptedBytes, decryptedIndex); } } return decryptedBytes; } catch (Exception e) { JOptionPane.showMessageDialog(null, e.getMessage(), "Decrypt Error", 0); e.printStackTrace(); } return result; } Hình Code giải mã liệu 14 Liên hệ: huyhung1994@gmail.com 3.3 Demo ứng dụng Giao diện ứng dụng Ứng dụng với chức chính: tạo cặp khóa public, private key, mã hóa, giải mã liệu Để tạo khóa: click vào nút Generator Key, chương trình hiển thị dialog để bạn chọn thư mục lưu khóa Nhấn OK để tạo khóa, Cancel để hủy bỏ Hình Giao diện ứng dụng Mã hóa: Chọn chức mã hóa (Encrypt), chọn file cần mã hóa File Path public key phần Key Path Click nút Encrypt, sau chọn nơi lưu file mã hóa tên file, nhấn OK để hồn thành q trình mã hóa Hình Mã hóa liệu Giải mã: Chọn chức giải mã (Decrypt), chọn file cần giải mã File Path private key phần Key Path Click nút Decrypt, sau chọn nơi lưu file nhập tên file, nhấn OK để hồn thành q trình giải mã Hình Giải mã liệu 15 Liên hệ: huyhung1994@gmail.com Hình Kết nghiệm thu 16 Liên hệ: huyhung1994@gmail.com KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Trong khoảng thời gian thực hiện, cố gắng để hoàn thành theo mục tiêu đề Tuy nhiên, thời gian có hạn nên ứng dụng cịn nhiều thiếu sót Sau kết mà ứng dụng làm được, chưa làm hướng phát triển sau này: Kết đạt Hoàn thành chức ứng dụng - Mô chứng thư số với cặp khóa public, private key - Mã hóa, giải mã liệu Hướng phát triển tương lai - Triển khai thêm với thuật tốn mã hóa cơng khai khác: DES, … TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ThS Lê Quang Tùng, KS Nguyễn Thị Hồng Hà, Giáo trình chứng thực điện tử, Học viện Kỹ thuật Mật Mã, (Năm 2013) [2] https://vi.wikipedia.org/wiki/Ch%E1%BB%AF_k%C3%BD_s%E1%BB%91 17 ... CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG CỦA CHỨNG THƯ SỐ : Tìm hiểu cách thức đăng kí chứng thư số ứng dụng CHƯƠNG III: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG MÃ HÓA GIẢI MÃ TÀI LIỆU BẤT KÌ SỬ DỤNG CHỨNG THƯ SỐ: Xây dựng ứng dụng sử dụng. .. sử dụng chứng thư số, nhóm chúng em tìm hiểu đề tài “ Nghiên cứu xây dựng ứng dụng mã hóa, giải mã tài liệu sử dụng chứng thư số? ?? Trong tập lớn chúng em xin trình bày khái quát chứng thư số số... động xây dựng ứng dụng sử dụng chứng thư số Báo cáo gồm chương : CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CHỨNG THƯ SỐ : Tìm hiểu tổng quan chứng thư số, cách thức hoạt động, nhiệm vụ nhà cung cấp chứng thư số CHƯƠNG