Xác thực điện tử và ứng dụng trong giao dịch hành chính

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN XUÂN PHƢƠNG XÁC THỰC ĐIỆN TỬ VÀ ỨNG DỤNG TRONG GIAO DỊCH HÀNH CHÍNH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN XUÂN PHƢƠNG XÁC THỰC ĐIỆN TỬ VÀ ỨNG DỤNG TRONG GIAO DỊCH HÀNH CHÍNH Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Kỹ thuật phần mềm Mã số: 60.48.01.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ PHÊ ĐÔ Hà Nội - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ i LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sĩ đƣợc thực Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội dƣới hƣớng dẫn TS Lê Phê Đô Xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy định hƣớng khoa học, liên tục quan tâm, tạo điều kiện thuận lợi suốt trình nghiên cứu hoàn thành luận văn Tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến thầy, cô Bộ môn Công nghệ phần mềm nhƣ Khoa Công nghệ Thông tin mang lại cho kiến thức vô quý giá bổ ích trình theo học trƣờng Tôi xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè quan tâm động viên giúp có thêm nghị lực, cố gắng để hoàn thành luận văn Do thời gian kiến thức có hạn nên luận văn chắn không tránh khỏi thiếu sót định Tôi mong nhận đƣợc góp ý quý báu thầy cô, đồng nghiệp bạn bè Hà Nội, tháng 10 năm 2015 Trần Xuân Phƣơng ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Xác thực điện tử ứng dụng giao dịch hành chính” công trình nghiên cứu cá nhân dƣới hƣớng dẫn TS Lê Phê Đô, trung thực không chép tác giả khác Trong toàn nội dung nghiên cứu luận văn, vấn đề đƣợc trình bày tìm hiểu nghiên cứu cá nhân đƣợc trích dẫn từ nguồn tài liệu có ghi tham khảo rõ ràng, hợp pháp Tôi xin chịu trách nhiệm cho lời cam đoan Hà Nội, tháng 10 năm 2015 Trần Xuân Phƣơng iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC BẢNG BIỀU viii DANH MỤC HÌNH VẼ viii MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined Chƣơng 1: CƠ SỞ TOÁN HỌC CỦA XÁC THỰC ĐIỆN TỬError! Bookmark not defined 1.1 Số nguyên tố Error! Bookmark not defined 1.2 Hai số nguyên tố Error! Bookmark not defined 1.3 Số học modulo Error! Bookmark not defined 1.3.1 Hàm Euler Error! Bookmark not defined 1.3.2 Không gian Zn, Zn* Error! Bookmark not defined 1.3.3 Đồng dƣ thức Error! Bookmark not defined 1.3.4 Giá trị thặng dƣ bậc hai – Ký hiệu Legendre Error! Bookmark not defined 1.3.5 Ký hiệu Jacobi Error! Bookmark not defined 1.4 Các tiêu chuẩn phƣơng pháp kiểm tra số nguyên tố Error! Bookmark not defined 1.4.1 Tiêu chuẩn Euler số giả nguyên tố Euler Error! Bookmark not defined 1.4.2 Định lý nhỏ Fermat số giả nguyên tố Fermat Error! Bookmark not defined 1.4.3 Số nguyên tố Mersenne Error! Bookmark not defined 1.4.4 Một số phƣơng pháp kiểm tra số nguyên tố Error! Bookmark not defined 1.4.4.1 Thuật toán Soloway - Strassen Error! Bookmark not defined 1.4.4.2 Thuật toán Miler-Rabin Error! Bookmark not defined 1.4.4.3 Thuật toán AKS Error! Bookmark not defined 1.5 Hàm chiều Error! Bookmark not defined 1.6 Phép chứng minh không tiết lộ tri thức (thông tin) Error! Bookmark not defined iv Kết luận chƣơng Error! Bookmark not defined CHƢƠNG 2: CƠ SỞ MẬT MÃ CỦA XÁC THỰC ĐIỆN TỬError! Bookmark not defined 2.1 Hệ mã hóa khóa công khai Error! Bookmark not defined 2.2 Hệ mật RSA Error! Bookmark not defined 2.2.1 Giới thiệu hệ mật RSA Error! Bookmark not defined 2.2.2 Độ an toàn hệ mật RSA Error! Bookmark not defined 2.2.3 Một số phƣơng pháp RSA cải tiến Error! Bookmark not defined 2.2.3.1 RSA với số mũ giải mã lớn Error! Bookmark not defined 2.2.3.2 HE-RSA Error! Bookmark not defined 2.2.3.3 Biến thể RSA Seema Verman, Deepar Garg Error! Bookmark not defined 2.3 Hệ mật AES Error! Bookmark not defined 2.3.1 Giới thiệu Error! Bookmark not defined 2.3.2 Một số khái niệm, tham số hàm AES Error! Bookmark not defined 2.3.2.1 Input Output Error! Bookmark not defined 2.3.2.2 Trạng thái (State) Error! Bookmark not defined 2.3.2.3 Khóa Error! Bookmark not defined 2.3.2.4 Phép cộng Error! Bookmark not defined 2.3.2.5 Phép nhân với x Error! Bookmark not defined 2.3.3 Chu trình tạo khóa AES Error! Bookmark not defined 2.3.4 Quá trình mã hóa AES Error! Bookmark not defined 2.3.4.1 Bƣớc SubBytes Error! Bookmark not defined 2.3.4.2 Bƣớc ShiftRows Error! Bookmark not defined 2.3.4.3 Bƣớc MixColumns Error! Bookmark not defined 2.3.4.4 Bƣớc AddRoundKey Error! Bookmark not defined 2.3.5 Quá trình giải mã Error! Bookmark not defined 2.3.5.1 Bƣớc InvSubBytes Error! Bookmark not defined 2.3.5.2 Bƣớc InvShiftRows Error! Bookmark not defined 2.3.5.3 Bƣớc InvMixColumns Error! Bookmark not defined v 2.3.6 Một ví dụ giải thuật AES Error! Bookmark not defined 2.3.7 Đánh giá giải thuật AES Error! Bookmark not defined 2.4 Hàm băm Error! Bookmark not defined 2.4.1 Hàm băm MD5 Error! Bookmark not defined 2.4.2 Chuẩn an toàn SHS Error! Bookmark not defined 2.4.3 Hàm băm SHA-3 Error! Bookmark not defined Kết luận chƣơng Error! Bookmark not defined Chƣơng 3: XÁC THỰC ĐIỆN TỬ Error! Bookmark not defined 3.1 Nguồn gốc, lịch sử đời Error! Bookmark not defined 3.2 Các khái niệm Error! Bookmark not defined 3.2.1 Xác thực Error! Bookmark not defined 3.2.2 Xác thực điện tử Error! Bookmark not defined 3.2.3 Hệ xác thực Error! Bookmark not defined 3.3 Xác thực thông điệp Error! Bookmark not defined 3.3.1 Khái niệm Error! Bookmark not defined 3.3.2 Xác thực thông điệp thuật toán mã hóa Error! Bookmark not defined 3.3.3 Xác thực thông điệp chữ ký số Error! Bookmark not defined 3.3.3.1 Sơ đồ chữ ký RSA Error! Bookmark not defined 3.3.3.2 Sơ đồ chữ ký Elgamal Error! Bookmark not defined 3.3.4 Xác thực thông điệp mã xác thực (MAC - Message Authentication Code) Error! Bookmark not defined 3.3.5 Xác thực thông điệp hàm băm Error! Bookmark not defined 3.4 Xác thực thực thể Error! Bookmark not defined 3.4.1 Khái niệm Error! Bookmark not defined 3.4.2 Xác thực dựa vào mà thực thể sở hữu bẩm sinh (xác thực sinh trắc học) Error! Bookmark not defined 3.4.2.1 Nhận dạng sinh trắc học Error! Bookmark not defined 3.4.2.2 Mật mã sinh trắc học Error! Bookmark not defined 3.4.2.3 Ứng dụng sinh trắc học xác thực Error! Bookmark not defined vi 3.4.3 Xác thực dựa vào thực thể (đối tƣợng) có Error! Bookmark not defined 3.4.4 Xác thực dựa vào thực thể (đối tƣợng) biết Error! Bookmark not defined 3.5 Xác thực yếu tố (Two Factor Authentication - 2FA) Error! Bookmark not defined 3.5.1 Đặc điểm xác thực hai yếu tố Error! Bookmark not defined 3.5.2 Một số công nghệ sử dụng cho xác thực hai yếu tố Error! Bookmark not defined 3.5.2.1 Mật lần (One Time Password - OTP) Error! Bookmark not defined 3.5.2.2 Xác thực gọi Error! Bookmark not defined 3.5.2.3 Xác thực qua địa điểm Error! Bookmark not defined 3.5.2.4 Yếu tố sinh trắc học Error! Bookmark not defined 3.5.2.5 Các loại thẻ thông minh (smart card) Error! Bookmark not defined Kết luận chƣơng Error! Bookmark not defined Chƣơng 4: ỨNG DỤNG XÁC THỰC ĐIỆN TỬ TRONG GIAO DỊCH HÀNH CHÍNH Error! Bookmark not defined 4.1 Hành điện tử Error! Bookmark not defined 4.1.1 Lịch sử phát triển hành điện tử Error! Bookmark not defined 4.1.2 Chính phủ điện tử giao dịch điện tử Error! Bookmark not defined 4.1.2.1 Chính phủ điện tử Error! Bookmark not defined 4.1.2.2 Giao dịch điện tử Error! Bookmark not defined 4.1.3 Hành điện tử giới Error! Bookmark not defined 4.1.4 Hành điện tử Việt Nam Error! Bookmark not defined 4.2 Xác thực điện tử giao dịch hành điện tử Error! Bookmark not defined 4.3 Ứng dụng xác thực điện tử quản lý, gửi nhận văn trƣờng cao đẳng nghề Cơ khí nông nghiệp Error! Bookmark not defined 4.3.1 Thực trạng quản lý văn trƣờng cao đẳng nghề Cơ khí nông nghiệp Error! Bookmark not defined 4.3.2 Hệ thống quản lý gửi nhận văn trƣờng CĐN Cơ khí nông nghiệp Error! Bookmark not defined vii 4.3.2.1 Đặc tả hệ thống Error! Bookmark not defined 4.3.2.2 Các yêu cầu hệ thống Error! Bookmark not defined 4.3.2.3 Phân tích hệ thống Error! Bookmark not defined 4.3.2.4 Vấn đề ký số mã hóa hệ thống Error! Bookmark not defined 4.3.2.5 Triển khai hệ thống Error! Bookmark not defined Kết luận chƣơng Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO .1 PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined viii DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Ý nghĩa CNTT Công nghệ thông tin DES Data Encryption Standard NIST National Institute of Standards and Technology NBS National Bureau of Standards RSA Ron Rivest, Adi Shamir, Len Adleman Sigk Thao tác ký số Verk Thao tác kiểm tra chữ ký SHS Secure Hash Standard SHA Secure Hash Algorithm 10 MD5 Message-Digest Algorithm 11 AES Advanced Encryption Standard 12 OTP One Time Password 13 DSA Digital Signature Algorithm 14  Phép toán XOR 15  Phép nhân hai đa thức 16  Phép nhân trƣờng hữu hạn ix DANH MỤC BẢNG BIỀU [ Bảng 1.1 Bảng 10 số nguyên tố lớn Error! Bookmark not defined Bảng 1.2 Bảng 10 số nguyên tố sinh đôi lớn Error! Bookmark not defined Bảng 1.3 Bảng 10 số nguyên tố dạng p#  Error! Bookmark not defined Bảng 1.4 Bảng 10 số nguyên tố lớn dạng n! + Error! Bookmark not defined Bảng 1.5 Bảng 10 số nguyên tố dạng Sophie German lớn Error! Bookmark not defined Bảng 2.1 Bảng số mở rộng Rcon AES - 128 Error! Bookmark not defined Bảng 2.2 Bảng khóa mở rộng AES – 128 Error! Bookmark not defined Bảng 2.3 Mối liên hệ Nk, Nb Nr Error! Bookmark not defined Bảng 2.4 Bảng thay S-box Error! Bookmark not defined Bảng 2.5 Bảng giá trị Shift(r, Nb) Error! Bookmark not defined Bảng 2.6 Bảng thay S-box-1 Error! Bookmark not defined Bảng 3.1 Mật OTP cho phiên làm việc Error! Bookmark not defined Bảng 4.1 Xếp hạng phủ điện tử năm 2015 Error! Bookmark not defined DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Sơ đồ hệ mã hóa khóa công khai Error! Bookmark not defined Hình 2.2 Biểu diễn ma trận đầu vào ma trận đầu Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Biểu diễn trình biến đối từ input  state -> outputError! not defined Bookmark Hình 2.4 Biểu diễn khóa K = 128 bit Error! Bookmark not defined Hình 2.5 Quy trình mã hóa AES Error! Bookmark not defined Hình 2.6 Quá trình biến đổi SubByte Error! Bookmark not defined Hình 2.7 Quy trình giải mã AES Error! Bookmark not defined Hình 2.8 Sơ đồ hàm băm Error! Bookmark not defined Hình 2.9 Input output SHA-3 Error! Bookmark not defined Hình 2.10 Cấu trúc Sponge Error! Bookmark not defined Hình 2.11 Hàm lặp f SHA – Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Xác thực thông điệp mật mã Error! Bookmark not defined Hình 3.2 Sơ đồ tạo chữ ký số Error! Bookmark not defined Hình 3.3 Sơ đồ xác thực chữ ký số Error! Bookmark not defined x Hình 3.4 Xác thực thông điệp mã xác thực (MAC)Error! defined Bookmark not Hình 3.5 Xác thực thông điệp hàm băm Error! Bookmark not defined Hình 3.6 Các đặc trƣng sinh trắc phổ biến Error! Bookmark not defined Hình 3.7 Quá trình lấy mẫu mật mã sinh trắc học Error! Bookmark not defined Hình 3.8 Quá trình xác thực mật mã sinh trắc học Error! Bookmark not defined Hình 3.9 Sơ đồ mật mã sinh trắc học Error! Bookmark not defined Hình 3.10 Sử dụng OTP giao dịch ngân hàng Error! Bookmark not defined Hình 3.11 Thiết bị OTP - Token Error! Bookmark not defined Hình 3.12 Phần mềm OTP Error! Bookmark not defined Hình 4.1 Mối quan hệ sở hạ tầng dịch vụ trực tuyến [4] Error! Bookmark not defined Hình 4.2 Mô hình xác thực hai yếu tố hệ thống SingPassError! Bookmark not defined Hình 4.3 Ứng dụng hệ mật RSA, AES giao dịch hành chínhError! Bookmark not defined Hình 4.4 Quá trình nhận văn thủ công Error! Bookmark not defined Hình 4.5 Quá trình gửi văn nội thủ công Error! Bookmark not defined Hình 4.6 Sơ đồ hoạt động hệ thống gửi nhận văn Error! Bookmark not defined Hình 4.7 Quá trình xử lý văn đến Error! Bookmark not defined Hình 4.8 Quá trình xử lý văn nội Error! Bookmark not defined Hình 4.9 Quá trình nhận văn Error! Bookmark not defined Hình 4.10 Sơ đồ ca sử dụng tổng quát Error! Bookmark not defined Hình 4.11 Sơ đồ ca sử dụng tác nhân Quan_Tri_He_ThongError! Bookmark not defined Hình 4.12 Sơ đồ ca sử dụng tác nhân Nguoi_DungError! defined Bookmark not Hình 4.13 Biểu đồ chức gửi văn Error! Bookmark not defined Hình 4.14 Biểu đồ chức ký văn Error! Bookmark not defined Hình 4.15 Biểu đồ chức nhận văn Error! Bookmark not defined Hình 4.16 Lƣu đồ hoạt động chức gửi văn Error! Bookmark not defined Hình 4.17 Lƣu đồ hoạt động chức nhận văn Error! Bookmark not defined Hình 4.18 Cửa sổ gửi văn Error! Bookmark not defined xi Hình 4.19 Cửa sổ ký mã hóa văn Error! Bookmark not defined Hình 4.20 Cửa sổ hiển thị thông tin chi tiết văn bảnError! defined Bookmark not Hình 4.21 Cửa sổ xác thực văn Error! Bookmark not defined Hình 4.22 Cửa sổ tạo ngƣời dùng Error! Bookmark not defined 1 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] PGS.TS Trịnh Nhật Tiến, Giáo trình An toàn liêu, NXB Đại học Quốc Gia, 2008 [2] GS Phan Đình Diệu, “Lý thuyết mật mã an toàn thông tin”, Đại học Quốc gia Hà Nội, 2004 Tiếng Anh [3] Douglas R Stinson, Cryptography theory and practice 3rd, 2006 [4] 2015 Waseda – IAC International E-Government ranking survey, 2015 [5] E-Government masterplan 2011-2015 collaborative Government, 2015 [6] Two-Factor Authentication, Mark Stanislav , 2014 [7] Charles H Romine, SHA-3 Standard: Permutation-based hash and extandable output functions, NIST, 2014 [8] Homer Hsing, SHA3 core Specification,2013 [9] FIPS – 197 Advanced Encryption Standard (AES), NIST, 2001 [10] Vincent Rijmen, 10 years of Rijndael, 2008 [11] Joan Deamen, Vincent Rijmen, AES Proposal: Rijndael, 2003 [12] Adam Berent, Advanced Encryption Standard by example [13] Joan Deamen, Vincent Rijmen, A Specification for Rijndael, the AES Algorithm, 2003 [14] Abderrahmane Nitaj, A new attack on RSA and CRT-RSA, 2008 [15] L Hernández Encinas, J Munoz Masqué, A Queiruga Dios, An algorithm to ontain an RSA modulus with a large private key, 2000 [16] Faraz Fatemi Moghaddam, Maen T Alrashdan, and Omidreza Karimi, A hybrid encryption algorithm based on RSA Small-e and Efficient-RSA for Clound Computing Environments, 2013 [17] Seema Verma, Deepak Garg, An improved RSA Variant, 2014 Internet [18] https://primes.utm.edu/largest.html [...]... Hình 3.10 Sử dụng OTP trong giao dịch ngân hàng Error! Bookmark not defined Hình 3.11 Thiết bị OTP - Token Error! Bookmark not defined Hình 3.12 Phần mềm OTP Error! Bookmark not defined Hình 4.1 Mối quan hệ giữa cơ sở hạ tầng và các dịch vụ trực tuyến [4] Error! Bookmark not defined Hình 4.2 Mô hình xác thực hai yếu tố của hệ thống SingPassError! Bookmark not defined Hình 4.3 Ứng dụng hệ mật... Input và output của SHA-3 Error! Bookmark not defined Hình 2.10 Cấu trúc Sponge Error! Bookmark not defined Hình 2.11 Hàm lặp f của SHA – 3 Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Xác thực thông điệp bằng mật mã Error! Bookmark not defined Hình 3.2 Sơ đồ tạo chữ ký số Error! Bookmark not defined Hình 3.3 Sơ đồ xác thực chữ ký số Error! Bookmark not defined x Hình 3.4 Xác thực thông... Bookmark not defined x Hình 3.4 Xác thực thông điệp bằng mã xác thực (MAC)Error! defined Bookmark not Hình 3.5 Xác thực thông điệp bằng hàm băm Error! Bookmark not defined Hình 3.6 Các đặc trƣng sinh trắc phổ biến Error! Bookmark not defined Hình 3.7 Quá trình lấy mẫu của mật mã sinh trắc học Error! Bookmark not defined Hình 3.8 Quá trình xác thực của mật mã sinh trắc học Error! Bookmark not defined... sở hạ tầng và các dịch vụ trực tuyến [4] Error! Bookmark not defined Hình 4.2 Mô hình xác thực hai yếu tố của hệ thống SingPassError! Bookmark not defined Hình 4.3 Ứng dụng hệ mật RSA, AES trong giao dịch hành chínhError! Bookmark not defined Hình 4.4 Quá trình nhận văn bản thủ công Error! Bookmark not defined Hình 4.5 Quá trình gửi văn bản nội bộ thủ công Error! Bookmark not defined Hình 4.6... Bảng 2.3 Mối liên hệ giữa Nk, Nb và Nr Error! Bookmark not defined Bảng 2.4 Bảng thay thế S-box Error! Bookmark not defined Bảng 2.5 Bảng giá trị Shift(r, Nb) Error! Bookmark not defined Bảng 2.6 Bảng thay thế S-box-1 Error! Bookmark not defined Bảng 3.1 Mật khẩu OTP cho các phiên làm việc Error! Bookmark not defined Bảng 4.1 Xếp hạng chính phủ điện tử năm 2015 Error! Bookmark not... nội bộ Error! Bookmark not defined Hình 4.9 Quá trình nhận văn bản Error! Bookmark not defined Hình 4.10 Sơ đồ ca sử dụng tổng quát Error! Bookmark not defined Hình 4.11 Sơ đồ ca sử dụng của tác nhân Quan_Tri_He_ThongError! Bookmark not defined Hình 4.12 Sơ đồ ca sử dụng của tác nhân Nguoi_DungError! defined Bookmark not Hình 4.13 Biểu đồ tuần tự chức năng gửi văn bản Error! Bookmark not... văn bản Error! Bookmark not defined Hình 4.18 Cửa sổ gửi văn bản Error! Bookmark not defined xi Hình 4.19 Cửa sổ ký và mã hóa văn bản Error! Bookmark not defined Hình 4.20 Cửa sổ hiển thị thông tin chi tiết của văn bảnError! defined Bookmark not Hình 4.21 Cửa sổ xác thực văn bản Error! Bookmark not defined Hình 4.22 Cửa sổ tạo mới ngƣời dùng Error! Bookmark not defined 1 TÀI LIỆU... defined Bảng 4.1 Xếp hạng chính phủ điện tử năm 2015 Error! Bookmark not defined DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Sơ đồ hệ mã hóa khóa công khai Error! Bookmark not defined Hình 2.2 Biểu diễn ma trận đầu vào và ma trận đầu ra Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Biểu diễn quá trình biến đối từ input  state -> outputError! not defined Bookmark Hình 2.4 Biểu diễn khóa K = 128 bit Error! Bookmark not defined... ngƣời dùng Error! Bookmark not defined 1 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] PGS.TS Trịnh Nhật Tiến, Giáo trình An toàn dữ liêu, NXB Đại học Quốc Gia, 2008 [2] GS Phan Đình Diệu, “Lý thuyết mật mã và an toàn thông tin”, Đại học Quốc gia Hà Nội, 2004 Tiếng Anh [3] Douglas R Stinson, Cryptography theory and practice 3rd, 2006 [4] 2015 Waseda – IAC International E-Government ranking survey, 2015 [5]