Chữ ký số và ứng dụng xác thực thông tin trong các dịch vụ internet banking

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNTT & TT THÁI NGUYÊN NGÔ NGỌC CƯƠNG CHỮ KÝ SỐ VÀ ỨNG DỤNG XÁC THỰC THÔNG TIN TRONG CÁC DỊCH VỤ INTERNET BANKING LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên – 2017 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNTT & TT THÁI NGUYÊN NGÔ NGỌC CƯƠNG CHỮ KÝ SỐ VÀ ỨNG DỤNG XÁC THỰC THÔNG TIN TRONG CÁC DỊCH VỤ INTERNET BANKING Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÁY TÍNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS ĐỖ TRUNG TUẤN Thái Nguyên – 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đề tài “Chữ ký số ứng dụng xác thực thông tin dịch vụ Internet Banking” Thầy giáo PGS.TS Đỗ Trung Tuấn hướng dẫn cơng trình nghiên cứu riêng tơi Tất tài liệu tham khảo có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng Tác giả xin cam đoan tất nội dung luận văn nội dung đề cương yêu cầu thầy giáo hướng dẫn Nếu sai tơi hồn tồn chịu trách nhiệm trước hội đồng khoa học trước pháp luật Thái Nguyên, ngày 15 tháng năm 2017 Tác giả luận văn Ngô Ngọc Cương i LỜI CÁM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý thầy cô Khoa Công nghệ thông tin - Trường Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thông Thái Nguyên với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trường Em xin chân thành cảm ơn đến thầy, đặc biệt thầy PGS TS Đỗ Trung Tuấn dành thời gian tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp thầy TS Phạm Thế Quế hướng dẫn tận tình em hồn thành luận văn Xin cảm ơn cán Ngân hàng Thương mại cổ phần Bưu điện Liên Việt Bắc Ninh tạo điều kiện giúp đỡ em trình nghiên cứu, khảo sát để có thêm tài liệu viết luận văn Bài luận văn thực khoảng thời gian gần tháng Em có nhiều cố gắng để hoàn thiện luận văn tất nhiệt tình lực mình, nhiên việc hồn thiện thời gian hạn hẹp tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp quý báu quý thầy cô bạn Nhân đây, xin chân thành cám ơn gia đình, bạn bè tập thể lớp Cao học K14B cổ vũ động viên em hồn thành luận văn Ngơ Ngọc Cương ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CÁM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ TIẾNG ANH VÀ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ viii MỞ ĐẦU Đặt vấn đề, tổng quan đề tài .1 Cấu trúc luận văn Chương An tồn thơng tin chữ kí số 1.1 Về mã hóa liệu 1.1.1 Khái niệm mã hóa thơng tin .3 1.1.2 Mã hóa khóa bí mật 1.1.3 Mã hóa khóa cơng khai 1.1.4 Hàm băm 1.2 Về chữ kí điện tử 14 1.2.1 Khái niệm chữ ký điện tử .14 1.2.2 Cơ sở hạ tầng khóa cơng khai (PKI) 15 1.2.3 Các thành phần sở hạ tầng khóa cơng khai 17 1.3 Tạo kiểm tra chữ kí số 21 1.3.1 Tạo chữ kí số 21 1.3.2 Kiểm tra chữ kí số 22 1.4 Kết luận 22 Chương Giải pháp xác thực thông tin dịch vụ Internet Banking 23 2.1 Giới thiệu chung xác thực thông tin 23 2.1.1 Các kỹ thuật xác thực thông tin 23 iii 2.2 Các giao thức xác thực 30 2.2.1 Mật 30 2.2.2 Các giao thức xác thực mơ hình điểm - điểm .31 2.2.3 Xác thực hệ thống phân tán 33 2.2.4 Giao thức xác thực Kerberos .37 2.2.5 Giao thức xác thực Kerberos .41 2.3 Kết luận 42 Chương Thử nghiệm chữ kí số Internet Banking Ngân hàng Thương mại cổ phần Bưu điện Liên Việt 44 3.1 Về ngân hàng Liên Việt .44 3.1.1 Internet Banking .45 3.1.2 Rủi ro Internet Banking 46 3.2 Tổng quan hạ tầng Công nghệ thông tin Ngân hàng Liên Việt 47 3.2.1 Mơ hình hệ thống 47 3.2.2 Mơ hình Hạ tầng khóa Internet Banking 48 3.2.3 Các chuẩn mã hóa khóa cơng khai (PKCS) 48 3.2.4 Một số hệ thống PKI 49 3.3 Ứng dụng Internet Banking 49 3.3.1 Đăng nhập .50 3.3.2 Tìm kiếm thông tin 51 3.4 Các thủ tục thực giao dịch Internet Banking ngân hàng Liên Việt 52 3.4.1 Người dùng sử dụng .52 3.5 Quản lí giao dịch bưu điện 56 3.5.1 Quy mô hệ thống Tiết kiệm Bưu Điện 56 3.5.2 Cài đặt thử nghiệm 57 3.5.3 Đánh giá kết thử nghiệm 58 3.6 Kết luận 59 iv Kết luận 60 Kết đạt .60 Hướng nghiên cứu .61 DANH SÁCH TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 Tiếng Việt 62 Tiếng Anh 62 v DANH MỤC CÁC TỪ TIẾNG ANH VÀ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ATM Automatic Teller Machine Máy rút tiền tự động CA Certificate authority Cơ quan cung cấp chứng thực số CD Certificate directory Kho lưu trữ chứng CNTT Information technology Công nghệ thông tin CRL Certificate revocation lists Danh sách thu hồi chứng DES Data encryption standard Tiêu chuẩn mã hóa liệu DN Business Doanh nghiệp GDP Gross Domestic Product Tổng sản phẩm nội địa LRA Local registration authority Cơ quan quản lý đăng ký địa phương MAC Message Code MD5 Message-Digest algorithm Giải thuật tiêu hóa tin NHTM Commercial Bank Ngân hàng thương mại PKCS Public Key Cryptography Standards Chuẩn cho việc truyền thông tin mạng dạng gói tin mã hóa PKI Public key infrastructure Cơ sở hạ tầng khóa cơng khai RA Registration authority Cơ quan quản lý đăng ký RSA Rivest, Shamir and Adleman Thuật tốn mã hóa cơng khai tác giả: Rivest, Shamir Adleman TLS Transport Layer Security Bảo mật tầng truyền dẫn TMĐT Electronic commerce Thương mại điện tử Authentication Mã xác thực thông báo vi VCB Vietcombank Ngân hàng ngoại thương Việt Nam vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Hệ thống mã hóa thơng tin Bảng 1.1 Các thuật tốn mã hóa khóa bí mật Bảng 1.2 Các thuật tốn mã hóa khóa cơng khai Hình 1.2 Sơ đồ biểu diễn thuật toán RSA Bảng 1.3 Các thuật toán băm 10 Hình 1.3 Một thao tác 64 tác vụ thuật tốn MD5 11 Hình 1.4 Sinh tiêu hóa tin sử dụng SHA-1 12 Hình 1.5 Cơ sở hạ tầng khóa công khai (PKI) 18 Hình 1.6 Các bước tạo chữ ký điện tử .21 Hình 1.7 Các bước kiểm tra chữ ký điện tử 22 Hình 2.1 Xác thực thơng tin dùng mật mã đối xứng .24 Hình 2.2 Sử dụng khóa bất đối xứng để trao đổi khóa bí mật .25 Hình 2.3 Xác thực thông tin dùng mật mã bất đối xứng 25 Hình 2.4 Xác thực thơng tin dùng MAC 26 Hình 2.5 Xác thực thơng tin dùng chữ ký số 27 Hình 2.6 Minh hoạ xác thực sử dụng chứng số chữ ký điện tử 28 Hình 2.7 Mơ hình chữ ký điện tử Internet Banking 29 Hình 2.8 Giao thức xác thực PAP 32 Hình 2.9 Giao thức xác thực CHAP 33 Hình 2.10 Thủ tục xác thực Kerberos 38 Hình 3.1 Ngân hàng Thương mại cổ phần Bưu điện Liên Việt 44 Hình 3.2 Mơ hình hệ thống mạng Ngân hàng Liên Việt 47 Hình 3.3 Mơ hình triển khai chữ ký điện tử Internet Banking .48 Hình 3.4 Người dùng tra cứu Internet Banking 49 Hình 3.5 Trang Internet Banking 50 Hình 3.6 Đăng nhập với mật 50 Hình 3.7 Màn hình đăng nhập Internet Banking .51 Hình 3.8 Tìm kiếm thơng tin 51 Hình 3.9 Truy vấn kê 52 Hình 3.10 Màn hình đăng nhập dịch vụ Internet banking .52 viii không cho phép kiểm tra nhằm đảm bảo thiết bị mạng router, switch hay server vận hành mà vận hành cách tối ưu, ngồi SNMP cịn cho phép quản lý thiết bị mạng từ xa thiết kế cho phù hợp với chứng nhận X.09, tiêu chuẩn ANSI thiết kế, theo liệu chia thành khối nhỏ bit (octet) PKCS bao gồm chuẩn PKCS#1, PKCS#3, PKCS#5,PKCS#7, PKCS#8, PKCS#9, PKCS#11, PKCS#12, PKCS#13, PKCS#15 3.2.4 Một số hệ thống PKI Microsoft: Với cải tiến lớn PKI Windows XP Professional (dành cho máy trạm) Windows Server (dành cho máy chủ), Microsoft cung cấp giải pháp PKI hoàn chỉnh cho phép tổ chức, doanh nghiệp xây dựng PKI riêng hệ thống VeriSign (www.Verisign.com) nhà cung cấp sản phẩm xác thực giải pháp hạ tầng mã hố cơng khai (CA/PKI) chuyên nghiệp cho lĩnh vực tài chính, ngân hàng, chứng khoán Ở Việt Nam, Ngân hàng Vietcombank, Ngân hàng Đông Á sử dụng dịch vụ chứng thực số Verisign giao dịch trực tuyến Thawte (www.Thawte.com) nhà cung cấp Chứng số hàng đầu 3.3 Ứng dụng Internet Banking Người dùng Internet Banking cần đăng nhập hệ thống, để yêu cầu dịch vụ Ngân hàng Hình 3.4 Người dùng tra cứu Internet Banking 49 Hình 3.5 Trang Internet Banking Người dùng cần đăng nhập hệ thống cần đến hệ thống xác thực, theo mật người dùng mã kiểm tra ngẫu nhiên Hình 3.6 Đăng nhập với mật 3.3.1 Đăng nhập Bước 1: Đăng nhập địa chỉ: https://ebanking.lienvietpostbank.com.vn Bước 2: Nhập thông tin đăng nhập:  Tên đăng nhập  Mật  Mã xác nhận (nhập ký tự số chữ hình ảnh phía dưới; nhìn khơng rõ, nhấn vào biểu tượng để đổi hình ảnh khác) Bước 3: Nhấn Đăng nhập 50 Hình 3.7 Màn hình đăng nhập Internet Banking 3.3.2 Tìm kiếm thông tin 3.3.2.1 Truy vấn Tài khoản 1.Bước 1: Chọn mục Tài khoản Ngân hàng 2.Bước 2: Chọn loại tài khoản cần xem: Thanh toán, Tài khoản vay, Tiết kiệm 3.Bước 3: Nhấn vào Số tài khoản để xem chi tiết Hình 3.8 Tìm kiếm thơng tin 3.3.2.2 Truy vấn kê Bước 1: Truy cập hình Chi tiết tài khoản mục 2.1, Bước Bước 2: Chọn chu kỳ kê: chọn sẵn (1, 3, tháng) tự chọn Bước 3: Nhấn Sao kê 51 Hình 3.9 Truy vấn kê 3.4 Các thủ tục thực giao dịch Internet Banking ngân hàng Liên Việt 3.4.1 Người dùng sử dụng 3.4.1.1 Đăng nhập Bước 1: Người dùng truy cập vào phần mềm ứng dụng Internet banking thông qua Internet, lựa chọn dịch vụ yêu cầu giao dịch Hình 3.10 Màn hình đăng nhập dịch vụ Internet banking 3.4.1.2 Điền thông tin Bước 2: Hệ thống hiển thị form điền thông tin giao dịch 52 Hình 3.11 Form điền thơng tin giao dịch 3.4.1.3 Sinh mật Bước 3: Người dùng điền thông tin giao dịch, mật cố định, mật sinh lần (One Time Password) Hình 3.12 Form điền thông tin mật 3.4.1.4 Người dùng gửi thông tin Bước 4: Người dùng gửi thông tin giao dịch, mật cố định, mật sinh lần (One Time Password) 53 Hình 3.13 Thực gửi thơng tin giao dịch mật 3.4.1.5 Máy chủ tạo chữ kí Bước 5: Máy chủ tạo chữ ký thực tạo chữ ký điện tử Hình 3.14 Tạo chữ ký điện tử 3.4.1.6 Tạo chữ kí số Bước 6: Máy chủ tạo chữ ký điện tử gửi chữ ký chứng cho người Hình 3.15 Máy chủ gửi chữ ký chứng cho người dùng 54 3.4.1.7 Người dùng gửi thông tin Bước 7: Người dùng gửi thông tin giao dịch, chữ ký chứng cho máy chủ chứa ứng dụng Internet banking Hình 3.16 Người dùng gửi thông tin, chữ ký chứng cho máy chủ 3.3.1.8 Kiểm tra chữ kí Bước 8: Máy chủ chứa ứng dụng Internet banking kiểm tra chữ ký điện tử với máy chủ cấp chứng Hình 3.17 Kiểm tra chữ ký điện tử 55 3.5 Quản lí giao dịch bưu điện 3.5.1 Quy mô hệ thống Tiết kiệm Bưu Điện  Quy mô mạng lưới VNPOST: 2.700 Bưu cục 10.000 điểm Bưu diện Văn hóa xã 682 huyện, 63 tỉnh/ thành phố  Quy mô mạng lưới Tiết kiệm Bưu Điện: 1.007 Bưu cục 500 huyện, 63 tỉnh/ thành phố có 200 Bưu cục nối mạng online 807 Bưu cục thủ công Các sản phẩm cung cấp: Các sản phẩm huy động vốn:  Tiết kiệm có kỳ hạn rút cuối kì  Tiết kiệm có kì hạn rút phần (rút gốc linh hoạt)  Tiết kiệm gửi góp Các sản phẩm tốn:  Chuyển tiền, chuyển khoản qua Tài khoản cá nhân 200 Bưu cục online  Trả lương nhờ thu, nhờ trả qua Tài khoản cá nhân Ngân hàng Thương mại cổ phần Bưu VNPost điện Liên Việt (Hội đồng quản trị) Ủy ban Chiến lược (các ban chức năng) Ban Tổng Giám đốc Bưu điện tỉnh/ thành phố công nghệ kinh doanh Bưu điện huyện Hội đồng phối hợp Ngân Các khối (Khối quản lý hàng - Bưu cục Phòng giao dịch Bưu điện) Bưu cục (Phòng giao dịch Bưu điện) Chi nhánh Tiết kiệm Bưu điện Hình 3.18 Sơ đồ điều hành quản lí 56 3.5.2 Cài đặt thử nghiệm Trình tạo khóa tạo cặp khóa ngẫu nhiên dựa vào chọn lựa ngẫu nhiên số nguyên tố p Nội dung tài liệu tập tin nạp, chọn số ngẫu nhiên k kết hợp hàm băm SHA1 đầu vào để thực ký lên tài liệu để tạo thành chữ ký Hình 3.19 Giao diện tạo cặp khóa ký văn Hình 3.20 Thực ký lên tài liệu cần gửi Quá trình giải mã dựa vào chữ ký tạo trình ký nội dung văn bản, đối chiếu với hàm băm SHA1 khóa cơng khai để kiểm tra xem văn có tồn vẹn hay khơng, bị sửa chữa hay chưa, đồng thời kiểm tra xác thực người ký văn với cặp mã cơng khai bí mật 57 Hình 3.21 Xác thực tồn vẹn tài liệu nhận 3.5.3 Đánh giá kết thử nghiệm Đánh giá kết 100 lần thử nghiệm với thao tác: Thay đổi khóa bí mật, thay đổi khóa công khai, thay đổi file gốc file gốc ảnh, thay đổi file gốc file gốc text Bảng 3.1 Kết thử nghiệm STT Nội dung Tỷ lệ Số lần thử nghiệm Kết nhận dạng nhận dạng Thay đổi khóa bí mật 100 100 100% Thay đổi khóa cơng khai 100 100 100% Thay đổi input file ảnh 100 100 100% Thay đổi input file text 100 100 100% - Chữ ký số mã hóa RSA/SHA1 đảm bảo tính bảo mật cao Ứng dụng hoạt động xác, kiểm tra xác văn bản, tệp tin không bị thay đổi Nếu có thay đổi hệ thống báo file bị thay đổi - Xác định xác định danh khóa cơng khai cặp khóa bí mật, cơng khai Khi thay đổi khóa cơng khai khóa bí mật bị thay đổi trước mã hóa tệp tin thơng xác nhận tệp tin ký xác 58 3.6 Kết luận Chương thử nghiệm nêu bước ứng dụng Internet Banking Ngân hàng Thương mại cổ phần Bưu điện Liên Việt đặt số thách thức công nghệ thông tin Các kết Ngân hàng Thương mại cổ phần Bưu điện Liên Việt nhóm nhiều cán đảm nhiệm Học viên giữ vai trò an tồn liệu cơng tác quản lí giao dịch bưu điện 59 Kết luận Kết đạt Trong trình hội nhập kinh tế quốc tế diễn mạnh áp lực cạnh tranh mà ngân hàng phải đối mặt lớn Trong thách thức cạnh tranh lớn ngân hàng chất lượng dịch vụ Do sản phẩm dịch vụ ứng dụng cơng nghệ cao ngân hàng tập trung phát triển kể đến Internet Banking Vì lợi ích mà Internet Banking mang lại tiết kiệm thời gian, chi phí, thuận tiện, an tồn… ngân hàng đầu phát triển kênh phân phối nhằm thu hút khách hàng, góp phần tăng doanh thu Khơng nằm ngồi xu Ngân hàng thương mại cổ phần Bưu điện Liên Việt đẩy mạnh triển khai dịch vụ từ tháng 12/2011 với mong đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ toán qua ngân hàng ngày cao khách hàng Tính đến 2012 số lượng giao dịch qua internet banking 4.863 đạt số tiền 84.571.76.120 đồng số lượng khách hàng sử dụng dich vụ 250.581 Trong trình thực luận văn thu nhiều kiến thức bổ ích, đạt thành lý thuyết thực hành lĩnh vực chuyên môn Đặc biệt đề tài có tính ứng dụng cao thực tế Những công việc thực đạt luận văn là:  Tìm hiểu an tồn thơng tin nói chung an tồn sở liệu nói riêng Việc cần thiết để thực nhiệm vụ chương thực nghiệm Kiến thức tìm hiểu chủ yếu (i) an tồn thơng tin; (ii) chữ kí số; (iii) hạ tầng khóa, xác thực người dùng;  Trình bày tổng quan cơng việc làm sở, Internet banking;  Qui trình phục vụ, quản lí quầy giao dịch bưu điện, ngân hàng TMCP Bưu điện Liên Việt;  Xác thực thông tin dịch vụ Internet Banking Đây nhiệm vụ lớn đơn vị công tác, mà tham gia phần, tức đảm bảo giao dịch an tồn thơng tin;  Xác định qui trình thực Internet Banking NHCP Bưu điện Liên Việt, để giữ an tồn thơng tin giao dịch 60 Hướng nghiên cứu Trong thời gian tới, sau kết thúc luận văn, cần thực số công việc, liên quan đến đề tài luận văn Những cơng việc gồm: Đề xuất, tư vấn cho lãnh đạo qui trình đảm bảo xác thực chữ kí số NHCP Bưu điện Liên Việt; Tìm giải pháp để tăng cường an tồn liệu; Tìm hiểu giải pháp an tồn cho dịch vụ triển khai đơn vị, liên quan đến ví điện tử Cơng việc triển khai năm 2017 61 DANH SÁCH TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1.] Hà Huy Khối (1997), Nhập mơn số học thuật toán, Nhà xuất Khoa học [2.] Hồ Văn Canh, Nguyễn Viết Thế (2005), Nhập môn phân tích thơng tin có bảo mật Nhà xuất Thơng tin & Truyền Thông [3.] Nguyễn Xuân Dũng (2007), Bảo mật thơng tin, mơ hình ứng dụng - Nhà xuất Thống Kê [4.] Phạm Huy Điển – Hà Huy Khối (2003), Mã hóa thơng tin - Cơ sở Toán học & ứng dụng, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội [5.] Phan Đình Diệu (2002), Lý thuyết mật mã an tồn thơng tin, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội [6.] http://www.lienvietpostbank.com.vn/ [7.] https://ebanking.lienvietpostbank.com.vn/ [8.] http://mic.gov.vn/, cổng thông tin Bộ Thông tin Truyền thông, 2015 [9.] http://en.wikipedia.org/wiki/Diffie-Hellman_key_exchange, 2015 [10.] Nguyễn Văn Tảo (2015), Giáo trình An tồn thơng tin, Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thông, Đại học Thái Nguyên [11.] Bùi Mạnh Hưng, ứng dụng chữ kí điện tử, luận văn thạc sĩ, Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng, 2008 Tiếng Anh [12.] A.J Menezes, P.C Van Oorschot, S.A Vanstone (1997), Handbook of Applied Cryptography, CRC Press [13.] Bruce Schneier (1996), Applied Cryptography – Protocols, Algorithms and Source Code in C, John Wiley & Sons, Inc 62 [14.] Jan Li (2000), Public key infrastructure technology introduction, Intel Semiconductor Ltd [15.] Andraž Zupan, Digital Signature as a tool to achieve competitive advantage of oganization, University of Ljubljana Faculty of Economics And International Center for Promotion of Enterprises (ICPE), 2006 [16.] A Menezes, P van Oorschot, and S Vanstone, Handbook of Applied Cryptography, CRC Press, 1996 [17.] Gail Gran, Understanding Digital Signatures, McGraw-Hill; 1st edition, 2009 [18.] Gary Locke, Digital Signature Standard, US Department of Commerce, 2009 [19.] Senate and House of Representatives of the United States of America in Congress assembled, Electronic Signatures in Global an National Commerce Act, U.S Congress, 2000 63 ... Chương Giải pháp xác thực thông tin dịch vụ Internet Banking 23 2.1 Giới thiệu chung xác thực thông tin 23 2.1.1 Các kỹ thuật xác thực thông tin 23 iii 2.2 Các giao thức xác thực ... thơng tin dùng MAC 26 Hình 2.5 Xác thực thông tin dùng chữ ký số 27 Hình 2.6 Minh hoạ xác thực sử dụng chứng số chữ ký điện tử 28 Hình 2.7 Mơ hình chữ ký điện tử Internet Banking. .. sử dụng để thực thi chữ ký điện tử, tất chữ ký điện tử sử dụng chữ ký số Chữ ký số sử dụng kiểu mật mã phi đối xứng (asymmetric cryptography) Với thông điệp gửi qua kênh khơng an tồn, chữ ký số