Xây dựng hệ thống cấp phát chứng chỉ số dựa trên cơ sở hạ tầng khóa công khai (PKI)
MỤC LỤC
Giới thiệu chung
Ví dụ muốn gửi một văn bản từ một người gửi A đến một người nhận B, A phải tạo cho văn bản đó một bản mã mật tương ứng và thay vỡ gửi văn bản rừ thỡ A chỉ gửi cho B bản mó mật, B nhận được bản mó mật và khụi phục lại văn bản rừ để hiểu được thụng tin mà A muốn gửi cho mỡnh. Do văn bản gửi đi thường được chuyển qua các con đường công khai nên người ngoài có thể “lấy trộm” được, nhưng vì đó là bản mật mã nên không đọc hiểu được; Còn A cú thể tạo ra bản mó mật và B cú thể giải bản mó mật thành bản rừ để hiểu được là do hai người đã có một thoả thuận về một chìa khoá chung, chỉ với khoá chung này thỡ A mới tạo được bản mó mật từ bản rừ và B mới khụi phục được bản rừ từ bản mã mật.
Khái niệm hệ mật mã
Cứ mỗi lần truyền tin bảo mật, cả người gửi A và người nhận B cùng thoả thuận trước với nhau một khoá chung K, sau đó người gửi dùng eK để lập mã cho thông báo gửi đi và người nhận dùng dK để giải mã bản mật mã nhận được. Để khắc phục hiện tượng không thể lưu trữ một khối lượng khoá quá lớn đáp ứng được nhu cầu mã dịch, người ta xem xét đến việc sử dụng các hệ mật mã khối với độ dài không lớn lắm như DES… hoặc các hệ mật mã dòng mà khoá được sinh ra từ một nguồn giả ngẫu nhiên bằng thuật toán.
Hệ mật mã khoá công khai
Trong một mạng có n người dùng, nếu cần khoá cho từng cặp thì cần n(n+1)/2 khoá. Để khắc phục hiện tượng không thể lưu trữ một khối lượng khoá quá lớn đáp ứng được nhu cầu mã dịch, người ta xem xét đến việc sử dụng các hệ mật mã khối với độ dài không lớn lắm như DES… hoặc các hệ mật mã dòng mà khoá được sinh ra từ một nguồn giả ngẫu nhiên bằng thuật toán. Mặc dù đã thực hiện việc mã hoá và giải mã bằng các hệ mật mã khối hay bằng thuật toán sinh khoá như đã nêu ở trên thì vấn đề phân phối và thoả thuận khoá vẫn phải được thực hiện. Như vậy phân phối và thoả thuận khoá là một vấn đề chưa thể được giải quyết trong các hệ mật mã khoá đối xứng. tính “logarit rời rạc”). Nhiều thủ tục xác thực đã được nghiên cứu và sử dụng như Kerberos, X.509… Một ưu điểm nữa của các hệ mật mã khoá công khai là các ứng dụng của nó trong lĩnh vực chữ ký số, cùng với các kết quả về hàm băm, thủ tục ký để bảo đảm tính toàn vẹn của một văn bản được giải quyết.
Chữ ký số
Nhưng do bản thân các hệ mật mã khoá công khai đều dựa vào các giả thiết liên quan đến các bài toán khó nên đa số các hệ mật mã này đều có tốc độ mã dịch không nhanh lắm. Do các khoá mã công khai được công bố một cách công khai trên mạng cho nên việc đảm bảo rằng “khoá được công bố có đúng là của đối tượng cần liên lạc hay không?” là một kẽ hở có thể bị lợi dụng.
Hàm băm
Các sơ đồ ký số thường chỉ được sử dụng để ký các bức thông điệp (thông tin) có kích thước nhỏ và sau khi ký, bản ký số có kích thước gấp đôi bản thông điệp gốc – ví dụ với sơ đồ chữ ký chuẩn DSS ký trên các bức thông điệp có kích thước 160 bit, bản ký số sẽ có kích thước 320 bit. Hàm băm ở đây được hiểu là các thuật toán không sử dụng khoá để mã hóa (ở đây ta dùng thuật ngữ “băm” thay cho “mã hoá”), nó có nhiệm vụ băm thông điệp được đưa vào theo một thuật toán h một chiều nào đó, rồi đưa ra một bản băm – văn bản đại diện – có kích thước cố định.
Chứng chỉ số (digital certificates) 1 Giới thiệu
Những thông tin trong phần mở rộng thường được dùng để quản lý xác thực phân cấp, chính sách chứng chỉ, thông tin về chứng chỉ bị thu hồi…Nó cũng có thể được sử dụng để định nghĩa phần mở rộng riêng chứa những thông tin đặc trưng cho cộng đồng nhất định. - Subject Key Identifier: chứa ID khoá công khai có trong chứng chỉ và được sử dụng để phân biệt giữa các khoá nếu như có nhiều khoá được gắn vào trong cùng chứng chỉ của người sử dụng (Nếu chủ thể có nhiều hơn một khoá công khai). Một phương pháp khác phổ biến hơn để phân phối chứng chỉ (và thông tin thu hồi chứng chỉ) là công bố các chứng chỉ rộng rãi, các chứng chỉ này có thể sử dụng một cách công khai và được đặt ở vị trí có thể truy cập dễ dàng.
Chức năng cơ bản của PKI
Một số chức năng khác
Tuỳ theo chính sách của tổ chức, bộ khoá mã (mã và giải mã) và những thông tin liên quan đến khoá của người sử dụng phải được sao lưu để có thể lấy lại được dữ liệu khi người sử dụng mất khoá riêng hay rời khỏi đơn vị. Nhưng trong trường hợp khoá bị xâm hại hay có sự thay đổi trong thông tin của chứng chỉ thì chứng chỉ mới sẽ được công bố, chứng chỉ cũ sẽ bị thu hồi. Trường mở rộng “Policy mapping”, “name constraints” và “policy constraints” của chứng chỉ X.509 chuẩn được sử dụng trong xác thực chéo để đưa ra một số giới hạn trong môi trường tin cậy.
Mô hình tin cậy cho PKI
Khi có yêu cầu xử lý giao tiếp giữa các tổ chức khác nhau, những CA này sẽ tiến hành xác thực chéo độc lập với nhau dẫn đến sự phát triển của thế giới Internet sẽ diễn ra trong mô hình tin cậy theo các hướng khác nhau. Như vậy, rừ ràng mụ hỡnh này giảm đi nhược điểm của mô hình mạng nhưng lại gặp phải khó khăn trong việc thiết lập bridge CA làm việc với các CA khác trong hạ tầng cơ sở để các CA này có thể hoạt động được với nhau. Chương này, chúng tôi phân tích, xây dựng hệ thống cung cấp chứng chỉ số MyCA ứng dụng trong phạm vi một cơ quan, đơn vị; Đưa ra qui trình đăng ký cấp phát và huỷ bỏ chứng chỉ của hệ thống; Sử dụng chứng chỉ được cấp với dịch vụ web và mail; Lưu chứng chỉ số và khoá bí mật trên thiết bị iKey 2000, iKey 2032.
Chức năng và quá trình khởi tạo các thành phần trong hệ thống cung cấp chứng chỉ số MyCA
Certificate Authority - CA
- Lấy chứng chỉ, kiểm tra khoá công khai, in giấy chứng nhận cấp chứng chỉ, phát hành chứng chỉ lên LDAP. - Cập nhật lại danh sách các chứng chỉ đã huỷ bỏ và in giấy chứng nhận chứng chỉ hết hiệu lực cho người sử dụng. Việc thiết lập kết nối RA - RAO được hoạch định bởi người quản trị RA server, số lượng RAO cần thiết cho hệ thống (thuộc RA đó).
LDAP và Public Database Server
- “Download CA certificates chain from LDAP”: chức năng này cho phép nonRoot CA, Web Server và Web browser tìm kiếm (theo tên của CA có cấp bậc thấp nhất trong các CA phát hành ra chuỗi CA cần tìm) chuỗi các chứng chỉ của CA và tải chuỗi chứng chỉ đó về từ Public Database Server. - “Download certificates from LDAP”: chức năng này cho phép nonRoot CA, Web Server và Web browser tìm kiếm chứng chỉ đã được phát hành trên Public Database Server theo địa chỉ e-mail được đăng ký trong chứng chỉ cần tìm và tải chứng chỉ đó về. - “Update CRLs”: chức năng này cho phép tất cả các máy trên hệ thống CA tìm kiếm theo tên CA đã phát hành ra CRL cần cập nhật và cập nhật CRL cho hệ thống của mình.
Qui trình đăng ký, cấp phát và huỷ bỏ chứng chỉ .1 Qui trình đăng ký và cấp chứng chỉ
Người quản trị máy RA thực hiện so sánh thông tin đã đăng ký với thông tin gửi lên trung tâm qua đường công khai, đồng thời kiểm tra chữ ký của người dùng trong yêu cầu cấp chứng chỉ (bằng khoá công khai được gửi đến). Người quản trị máy CA kiểm tra chữ ký của RA trên yêu cầu cấp chứng chỉ của người sử dụng và idKey trong cơ sở dữ liệu xem có bị trùng không, nếu hợp lệ thì CA chấp nhận yêu cầu cấp chứng chỉ đó, phát hành chứng chỉ (thực hiện ký trên chứng chỉ) và gửi sang máy RA. Để chặt chẽ hơn thì khi lên người sử dụng phải đem theo yêu cầu cấp chứng chỉ (đã có khi sinh yêu cầu cấp chứng chỉ) lưu trong tệp có dạng ID.req_txt để trung tâm so sánh thông tin đã đăng ký và khoá công khai tương ứng với chứng chỉ số.
Thử nghiệm sản phẩm
Thử nghiệm phía quản trị
RA kiểm tra chữ ký trên yêu cầu huỷ bỏ chứng chỉ, nếu thấy đúng thì ký sau đó chuyển sang máy CA. CA kiểm tra chữ ký của RA trên yêu cầu huỷ bỏ, nếu đúng thì ký và sau đó chuyển sang máy LDAP.
Thử nghiệm phía người dùng
Cho phép người sử dụng tự sinh cặp khoá (công khai và bí mật), đảm bảo khoá sinh ra không bị trùng phụ thuộc vào ID của từng người. Trong quá trình cấp phát và huỷ bỏ chứng chỉ, mọi yêu cầu khi truyền đi đều được ký, đảm bảo tính toàn vẹn, xác thực và chống chối bỏ. Dưới đây là mô hình kết hợp hệ thống cung cấp chứng chỉ số và một số giải pháp đảm bảo an toàn cho hệ thống mạng nội bộ.
