11
16/01/2014 1 Căn bản về mật mã Khái niệm Các giải thuật Ứng dụng của mật mã Hạ tầng khóa công khai (PKI) Quản lý khóa và chứng chỉ số Chương 4 16/01/2014 1 Bộ môn HTMT&TT 16/01/2014 Bộ môn HTMT&TT 2 Mục tiêu Cung cấp cho người học một cái nhìn tổng quan về mật mã và ứng dụng của mật mã trong an ninh mạng. Sau khi hoàn tất chương, sinh viên có những khả năng: Trình bày được khái niệm về mật mã. Phân biệt được các giải thuật dùng trong mật mã như giải thuật băm, đối xứng và bất đối xứng. Trình bày được ứng dụng của mật mã trong an ninh mạng. Hiểu được khái niệm cơ sở hạ tầng khóa công khai (PKI). Trình bày được khái niệm chữ ký số, chứng chỉ số và việc quản lý chữ ký điện tử và chứng chỉ số. 16/01/2014 Bộ môn HTMT&TT 3 Khái niệm về mật mã Mật mã (cryptography) Đầu vào là dữ liệu gốc (plaintext) Đầu ra là dữ liệu đã mã hóa (ciphertext) Mật mã sử dụng các giải thuật : Băm (hashing) • Mã hóa đối xứng (symmetric) • Mã hóa bất đối xứng (Asymmetric) Mật mã là 1 nghệ thuật làm biến đổi dữ liệu gốc và sau đó sẽ khôi phục lại để sử dụng trong tương lai. Khóa (dưới nhiều dạng khác nhau) luôn được yêu cầu 16/01/2014 Bộ môn HTMT&TT 4 Các giải thuật trong mật mã Giải thuật băm (hashing) • Băm dùng để tạo ra “dấu vân tay” (MAC-message authentication code hay message digest) của dữ liệu. • Giá trị này được gửi kèm với dữ liệu để nơi nhận kiểm tra tính toàn vẹn dữ liệu. Băm (hashing) công dụng không phải là mã hóa (encryption) Các giải thuật băm: Message-Digest 5(MD5) Secure Hash Algorithm 1 (SHA-1)

Slide An Ninh Mang Chuong 4

Embed Size (px)

DESCRIPTION

BKHN

Citation preview

  • 16/01/2014

    1

    Cn bn v mt m

    Khi nim

    Cc gii thut

    ng dng ca mt m

    H tng kha cng khai (PKI)

    Qun l kha v chng ch s

    Chng 4

    16/01/2014 1B mn HTMT&TT 16/01/2014B mn HTMT&TT 2

    Mc tiu

    Cung cp cho ngi hc mt ci nhn tng quan v mt

    m v ng dng ca mt m trong an ninh mng.

    Sau khi hon tt chng, sinh vin c nhng kh nng:

    Trnh by c khi nim v mt m.

    Phn bit c cc gii thut dng trong mt m nh gii thut

    bm, i xng v bt i xng.

    Trnh by c ng dng ca mt m trong an ninh mng.

    Hiu c khi nim c s h tng kha cng khai (PKI).

    Trnh by c khi nim ch k s, chng ch s v vic qun l

    ch k in t v chng ch s.

    16/01/2014B mn HTMT&TT 3

    Khi nim v mt m

    Mt m (cryptography)

    u vo l d liu gc (plaintext) u ra l d

    liu m ha (ciphertext)

    Mt m s dng cc gii thut : Bm (hashing) M ha i xng (symmetric) M ha bt i xng (Asymmetric)

    Mt m l 1 ngh thut lm bin i

    d liu gc v sau s khi phc

    li s dng trong tng lai.

    Kha (di nhiu dng khc nhau) lun c yu cu

    16/01/2014B mn HTMT&TT 4

    Cc gii thut trong mt m

    Gii thut bm (hashing)

    Bm dng to ra du vn tay

    (MAC-message authentication code

    hay message digest) ca d liu.

    Gi tr ny c gi km vi d

    liu ni nhn kim tra tnh ton

    vn d liu.

    Bm (hashing) cng dng khngphi l m ha (encryption)

    Cc gii thut bm: Message-Digest 5(MD5) Secure Hash Algorithm 1 (SHA-1)

  • 16/01/2014

    2

    16/01/2014B mn HTMT&TT 5

    Cc gii thut trong mt m

    Gii thut bm MD5

    c pht minh bi Ron Rivest

    ca RSA Security.

    M t trong RFC-1321

    MD5 thng dng kim tra phn checksum ca nhng phn mm cho php download t Internet nhm m bo khng phi l phn mm gi mo.

    u ra ca MD5 lun l 1 digest c gi tr 128 bits hay 32 k t Hex. Khng th dch ngc li c d liu gc t digest ca MD5.

    16/01/2014B mn HTMT&TT 6

    Cc gii thut trong mt m

    Gii thut bm SHA-1

    c to ra bi chnh ph M

    (NIST v NSA).

    M t trong RFC-3174

    Khc phc im yu trong MD5.

    SHA-1 thng thng c s dng trong vic ci t IPSec.

    u ra ca SHA lun l 1 digest c gi tr 160 bits. Bo mt hn MD5

    16/01/2014B mn HTMT&TT 7

    Cc gii thut trong mt m

    Gii thut bm HMAC

    Cc gii thut bm c im

    yu khi gp dng tn cng

    K ng gia (Man-in-the-

    middle): gi mo d liu v

    c digest gi km.

    HMACs a vo thm 1 kha b mt trc khi dng gii thut bm:

    Data + key => Digest

    C ch dng thm kha b mt gi l Message Authentication Codes (MAC). Kha b mt ch c bit bi ngi gi v ngi nhn. Dng HMAC vi 2 gii thut bm chnh:

    o HMAC + MD5 = HMAC-MD5 s dng kha 128 bitso HMAC + SHA-1 = HMAC-SHA-1 s dng kha 160 bits

    16/01/2014B mn HTMT&TT 8

    Cc gii thut trong mt m

    Gii thut m ha (encryption algorithms)

    M ha l 1 hnh thc ca mt m

    M ha to ra s b mt (bo mt)

    cho d liu khi lu tr hay truyn i

    trn mng.

    M ha s dng nhng gii thut

    bin i d liu gc (plaintext) sang dng

    d liu khng th hiu c (ciphertext).

    Cc gii thut m ha dng kha (key)

    m ha v gii m.

    Kha cng di => bo mt cng cao.

    C 2 dng m ha:

    i xng (symmetric key encryption):

    s dng chung 1 kha cho m ha v

    gii m.

    Bt i xng (Asymmetric key

    encryption ): s dng 2 kha

    - 1 kha cho m ha

    - 1 kha cho gii m

  • 16/01/2014

    3

    16/01/2014B mn HTMT&TT 9

    Cc gii thut trong mt m

    Gii thut m ha i xng (Symmetric)

    Cn gi l m ha vi

    kha b mt hay m

    ha vi kha chia s

    C th b cc tn cng vt cn

    tm ra kha.

    C tc nhanh v ci t n gin

    hn so vi m ha bt i xng.

    SSL s dng m ha i xng.

    Mt s gii thut m ha i xng:

    Data Encryption Standard (DES)

    Triple Data Encryption Standard (3DES)

    Advanced Encryption Standard (AES)

    International Data Encryption Algorithm (IDEA)

    Twofish

    Carlisle Adams/Stafford Tavares (CAST)

    16/01/2014B mn HTMT&TT 10

    Cc gii thut trong mt m

    Gii thut m ha DES

    Pht trin t thut ton Lucifer

    ca Horst Feistel (IBM).

    c chun ha nm 1976.

    M ha tng khi d liu 64 bits.

    di kha 64 bits: 56 bits cho

    kha v 8 bits cho kim tra (parity).

    D liu c chia lm 2 (32 bits) x

    l qua 16 chu trnh (mng Feistel).

    Mi hm Feistel thc thi s s dng

    1 kha con 48 bits (tnh ra t kha

    chnh 56 bits).

    Gii thut c s dng rng ri v tc

    m ha nhanh,

    Hin nay, DES c xem l khng

    an ton v di kha ngn (56bits)

    => chuyn qua dng 3DES

    16/01/2014B mn HTMT&TT 11

    Cc gii thut trong mt m

    Gii thut m ha 3DES

    Thay th dn cho DES

    v an ton hn

    Dng 3 ln lin tip thut ton DES vi 3 kha khc nhau K1, K2 v K3.

    Kha s dng = 3 x 56 bits = 168 bits

    Gn nh khng th d tm c kha bng phng php vt cn.

    Phin bn khc l 2TDES c kha l 112 bits v s dng kha K1=K3.

    Tc thc thi chm nn c thay th dn bi thut ton AES.

    16/01/2014B mn HTMT&TT 12

    Cc gii thut trong mt m

    Gii thut m ha AES

    c pht trin bi 2 nh mt m ngi

    B Joan Daemen v Vincent Rijmen, ly tn

    l thut ton Rijndael.

    Tm dch l Tiu chun m ha tin tin

    S dng thut ton thay th hon v.

    Khi d liu 128 bits.

    Kha 128, 192 hoc 256 bits.

    S chu trnh thc hin l 10, 12 hoc

    14 ty theo di kha.

    c s dng ph bin v d thc hin,

    tc cao v t tn b nh.

    c M p dng lm tiu chun m ha

    vo thng 5 nm 2002.

  • 16/01/2014

    4

    16/01/2014B mn HTMT&TT 13

    Cc gii thut trong mt m

    Gii thut m ha bt i xng (Asymmetric)

    Cn gi l m ha vi

    kha cng khai

    Dng kha cng khai m ha v

    dng kha b mt gii m li.

    Kha b mt c lu gi cn thn,

    kha cng khai cng b cho mi ngi.

    Gii thut thc thi chm.

    Mt s gii thut m ha bt i xng:

    RSA (Rivest Shamir Adleman)

    DSA (Digital Signature Algorithm)

    DH (Diffie-Hellman)

    ECC (Error Correcting Code)

    El Gamal

    16/01/2014B mn HTMT&TT 14

    Cc gii thut trong mt m

    Gii thut m ha RSA

    c pht minh vo nm 1977 bi

    Rivest, Shamir v Adleman ti MIT.

    M ha d liu: dng kha chung

    (public key) m ha, kha ring

    (private key) gii m.

    To ch k s: kha ring m

    ha, kha chung gii m.

    Kha c di t 1024-2048 bits.

    Gii thut rt phc tp, s dng nhiu

    cng thc ton hc.

    Gn nh khng c mt phng php

    no tm ngc li c kha ring t

    d liu c m ha v kha chung.

    RSA c s dng trong IPSec.

    Tc thc thi chm hn DES v

    cc gii thut m ha i xng khc.

    16/01/2014B mn HTMT&TT 15

    Cc gii thut trong mt m

    Gii thut m ha DSA

    c to ra bi NIST vo nm 1994.

    L chun ca chnh ph M trong

    vic to ra ch k in t.

    S dng SHA-1 cho gii thut bm

    Kha c di t 512 1024 bits

    Hin nay, c khuyn co nn

    dng 2048 bits cho kha.

    Tc tng ng nh RSA

    khi to ra ch k s.

    Chm hn 10-40 ln khi kim

    tra ch k s.

    16/01/2014B mn HTMT&TT 16

    Cc gii thut trong mt m

    Gii thut m ha DH (Diffie-Hellman)

    Gii thut DH dng to ra Kha b mt chia s (s dng cho

    m ha i xng) gia 2 host trn ng truyn khng an ton.

    c to ra nm

    1976 bi Whitfield

    Diffie v Martin

    Hellman.

    DH c im yu vi

    dng tn cng k ng

    gia.

    DH dng cung cp c

    ch bo mt, nhng

    khng cung cp dch

    v chng thc.

  • 16/01/2014

    5

    16/01/2014B mn HTMT&TT 17

    Cc gii thut trong mt m

    Gii thut m ha DH (Diffie-Hellman)

    Alice Bob

    16/01/2014B mn HTMT&TT 18

    ng dng ca mt m

    ng dng ca mt m trong an ninh mng

    Mt m c th c s dng trong nhiu dch v an ninh cung

    cp cc kh nng nh:

    Tnh bo mt (confidentiality)

    Tnh ton vn (integrity)

    Chng thc (authentication)

    Tnh khng th ph nhn (nonrepudiation)

    16/01/2014B mn HTMT&TT 19

    ng dng ca mt m

    Trong dch v bo mt

    C ch bo v d liu

    khi s truy cp tri php.

    S bo mt c thc

    hin thng qua m ha.

    M ha dng kha cng khai

    (public key ) ca bn nhn

    16/01/2014B mn HTMT&TT 20

    ng dng ca mt m

    Trong dch v ton vn

    C ch c th kim tra c d liu c b

    bin i hay khng.

    S dng gii thut bm MD5 hay SHA-1.

  • 16/01/2014

    6

    16/01/2014B mn HTMT&TT 21

    ng dng ca mt m

    Trong dch v chng thc ti cc im cui

    Chng thc c thc hin

    thng qua vic chp nhn kha

    ca thut ton DH.

    C 3 cch chng thc:

    + S dng kha b mt chia s

    + S dng ch k s

    + S dng s ngu nhin c

    m ha

    Chng thc s m ha dng

    kha b mt (private key ) ca

    bn gi

    16/01/2014B mn HTMT&TT 22

    ng dng ca mt m

    Trong dch v khng th ph nhn (nonrepudiation)

    Chng t rng mt thc th lm 1 vic g v c k nhn vo

    ti liu. Sau ny, thc th khng th chi b c vic lm .

    Tnh khng th ph nhn c thc hin qua ch k s.

    Ch k s l duy nht, xc nhn ng l c nhn hay thc th .

    16/01/2014B mn HTMT&TT 23

    ng dng ca mt m

    Ch k s (Digital signature)

    Ch k s l thng tin i km theo d liu (vn bn, hnh nh, video...)

    nhm mc ch xc nh ngi ch ca d liu .

    Ch k s hot ng bng cch s dng gii thut bm v 1 trong 2 dng: M ha i xng M ha bt i xng.

    Ch k s l 1 tp con ca ch k in t (electronic signature).

    16/01/2014B mn HTMT&TT 24

    ng dng ca mt m

    Ch k s

    1. Ngi gi to ti liu2. Bm ti liu => to ra Digest3. S dng kha b mt m ha

    s digest .4. Gn s Digest c m ha

    (ch k s) vo ti liu5. Gi qua ngi nhn

    1. Ngi nhn tch ti liu v ch k s ra2. S dng kha cng khai gii m ch k

    s thnh s Digest1.3. Bm ti liu => to ra s Digest24. So snh 2 s Digest1 v Digest2:

    + Nu trng: xc nhn ng ngi gi+ Nu sai: khng phi

    Qu trnh s dng ch k s bao gm 2 qu trnh: to ch k v kim tra ch k

  • 16/01/2014

    7

    16/01/2014B mn HTMT&TT 25 16/01/2014B mn HTMT&TT 26

    16/01/2014B mn HTMT&TT 27

    ng dng ca mt m

    Ch k s

    Thng tin ca 1 ch k s

    Ngi k

    Gii thut bm

    Gii thut m ha ch k s

    Thng tin ca 1 chng ch s i km

    16/01/2014B mn HTMT&TT 28

    H tng kha cng khai (PKI)

    Khi nim

    L c ch cho mt bn th 3 (thng l

    nh cung cp chng ch s - CA) cung cp

    v chng thc nh danh cc bn tham gia

    vo qu trnh trao i thng tin.

    Tng bn tham gia s cung cp cp kha

    cng khai v kha b mt:

    M ha: m ha bng kha cng khai,

    gii m bng kha b mt.

    Ch k in t: m ha bng kha b

    mt, gii m bng kha cng khai.

    ng dng ca PKI:

    Open PGP: m ha email v chng thc

    ngi gi email.

    M ha v xc thc vn bn.

    Chng thc ngi dng ng dng: ng

    nhp bng smartcard, trong SSL.

    Trong cc giao thc truyn thng an ton.

  • 16/01/2014

    8

    16/01/2014B mn HTMT&TT 29

    H tng kha cng khai (PKI)

    Chng ch s (Digital certificate)

    CA: nh cung cp

    chng ch s

    Jeff c th kim tra thng ip vi chng ch s

    km theo t Mike l hp l nu Jeff tin tng

    nh cung cp chng ch s

    iu 4 ca lut giao dch in t Vit Nam:

    Chng th in t l thng ip d liu do t chc

    cung cp dch v chng thc ch k in t pht

    hnh nhm xc nhn c quan, t chc, c nhn

    c chng thc l ngi k ch k in t

    16/01/2014B mn HTMT&TT 30

    H tng kha cng khai (PKI)

    Nh cung cp chng ch s (CA)

    Certificate Authority:

    L i tc th 3 c

    tin cy

    Cung cp v k xc

    nhn cc chng ch s

    Ngi dng in 1 form vi cc thng tin: tn, t chc,

    kha cng khai, gii thut dng to kha cng khai,

    M ha form v gi cho nh cung cp chng ch s

    Chun mt m kha cng khai

    (PKCS#10)

    CA nhn form, xc nhn thng tin ngi dng, to ra

    chng ch s v gi chng ch s tr li cho ngi dng.

    Chng ch s c to ra theo chun X.509 version 3.

    16/01/2014B mn HTMT&TT 31

    H tng kha cng khai (PKI)

    Chng ch s (Digital certificate)

    16/01/2014B mn HTMT&TT 32

    H tng kha cng khai (PKI)

    Cc m hnh tn nhim (trust models)

    (Leaf CA)

    M hnh phn cp c s dng nhiu nht

  • 16/01/2014

    9

    16/01/2014B mn HTMT&TT 33

    H tng kha cng khai (PKI)

    S hy b (Revocation)

    Chng ch s (trc khi ht hn)

    c th b hy b khi kha b mt

    b l hay thng tin ca ngi ch

    chng ch s c thay i.

    Mi chng ch s u c 1 s serial number.

    Hy b chng ch s l a s serial number

    vo 1 danh sch CRL (Certificate Revocation List)

    Khi chng thc, host s kim tra danh sch

    CRL, nu chng ch s c serial number trong

    danh sch th ngt ni kt.

    Registration

    Authority

    16/01/2014B mn HTMT&TT 34

    H tng kha cng khai (PKI)

    Chnh sch cho chng ch s (certificate policy)

    CA phi nh ngha tt cc chnh

    sch v c ch an ninh m

    bo dch v m h cung cp phi

    tht s tin cy.

    Chnh sch cho chng ch s

    c nh ngha trong X.509

    v m t trong RFC-3647

    Chnh sch cho chng ch s l tp

    cc quy nh chung v vic chng

    ch s c s dng, qun l v

    trin khai trong t chc nh th no.

    Phi r rng, sc tch.

    Gii hn trong 2 trang

    C xc nhn ca lnh o cp cao.

    Vit theo dng gch u dng.

    16/01/2014B mn HTMT&TT 35

    H tng kha cng khai (PKI)

    Ch dn thc t cho chng ch s (certificate pratice statements CPS)

    CPS thng do b phn iu

    hnh (c lin quan n IT)

    son tho v duy tr.

    C tnh k thut hn so vi

    chnh sch v chng ch s.

    CPS m t chi tit vic thc hin

    chnh sch v chng ch (CP)

    trong ng cnh ca kin trc

    h thng v quy trnh hot

    ng ca t chc.

    CP trnh by v vic g (what)

    CPS trnh by v cch thc hin

    nh th no (how)

    16/01/2014B mn HTMT&TT 36

    Qun l kha v chng ch s

    Khi nim

    Kha l 1 thnh phn bn trong chng ch s.

    Chng ch s thc thi vai tr vn chuyn kha.

    Kha s phi c bo qun nh kha ca 1 cn nh.

    Tng t nh mt khu v m, kha c to ra, phn

    phi, thay i phi tun theo cc c ch bo mt.

    Kha phi c qun l an ton sut dng i ca n.

    C 2 phng php thng dng lu tr v phn phi kha l:

    Trung tm phn phi kha (Key Distribution Center KDC)

    Gii thut trao i kha (Key Exchange Algorithm KEA)

  • 16/01/2014

    10

    16/01/2014B mn HTMT&TT 37

    Qun l kha v chng ch s

    Tp trung hay khng tp trung

    u im:

    D qun l, to mi v phc hi kha.

    Cc kha c to ra trong mi trng an ton.

    Nhc im:

    Nu CA c vn s nh hng n hot ng

    ca ton th cc ngi dng.

    S lng ngi dng gia tng v chiu di kha

    tng => x l nhiu hn => nh hng n hiu

    nng ca ton h thng.

    Hnh thnh mc tiu chnh cho hacker tn cng.

    To, qun l v phn phi kha tp trung. Doanh nghip ln s dng m hnh ny.

    To, qun l v phn phi kha khng tp trung.

    Verisign s dng m hnh ny.

    u im:

    Ngi dng t to v qun l kha b mt.

    Kha c user to ra nhanh hn v ch cn gi

    cho RA (Registration Authority). RA s chuyn ln

    cho CA to ra chng ch s.

    Nhc im:

    Gp kh khn khi kha b tht lc hay mun khi

    phc li kha.

    C th s mt d liu m ha khi kha b

    hng hay b mt.

    16/01/2014B mn HTMT&TT 38

    Qun l kha v chng ch s

    Lu tr v phn phi kha

    Kha c lu tr, qun l v phn phi bi trung tm phn phi kha (KDC) thng qua gii thut trao i kha (KEA). Mt khi cn xc nhn kha, Client s gi 1 yu cu n KDC. Nu chng thc khng thnh cng, Client s b loi b.

    C 2 cch lu tr kha: Bng phn mm:

    + Mm do+ Km an ton

    Bng phn cng: card, flash disk+ Khng mm do+ An ton v tin cy cao hn

    16/01/2014B mn HTMT&TT 39

    Qun l kha v chng ch s

    Lu gi (Escrow)

    Escrow l ni lu tr cc bn sao ca kha b mt trong h thng qun l kha tp trung.

    Ngi dng nu b mt hay lm hng kha, c th phc hi li kha b mt ny t Escrow. Ngi dng c th lu nhiu bn sao ti nhiu cng ty Escrow. Tuy nhin, ngi qun tr trong cng ty hay hacker c th tn cng vo ni lu tr Escrow ly c kha ca ngi dng.

    16/01/2014B mn HTMT&TT 40

    Qun l kha v chng ch s

    Ht hn, hy b v tm dng

    Kha v chng ch s (ging nh th tn dng) u c hn s dng . Khi ht hn s dng, kha v chng ch s b hy b.

    Khi pht hin kha b l hay mt, ngi dng c th yu cu hy bchng ch s. CA s a s serial number ca chng ch vo danh sch en. Danh sch en gi l CRL v CA phi cng b danh sch .

    Khi mun tm thi ngng s dng kha hay chng ch, ngi dng c th yu cu tm dng. Kha v chng ch khi tm dng c th c khi phc li sau ny.

  • 16/01/2014

    11

    16/01/2014B mn HTMT&TT 41

    Qun l kha v chng ch s

    Gia hn

    Trc khi kha hay chng ch s ht hn, ngi dng c th gi yu cu c gia hn (lm mi) li kha v chng ch. Vic s dng kha c s vi phm chnh sch v bo mt => s l ri ro => cn thn v cn nhc khi gia hn.

    16/01/2014B mn HTMT&TT 42

    Qun l kha v chng ch s

    Tiu hy (destruction)

    Khi cc kha v chng ch khng cn s dng na th cc thng tin v kha v chng ch phi c g b trong phn mm hoc phn cng lu tr thng tin ny phi b tiu hy trnh k xu li dng.

    16/01/2014B mn HTMT&TT 43

    Qun l kha v chng ch s

    S dng kha

    Chin lc s dng kha:

    Phi xc nh kha c s dng nh th no? S dng kha i xng hay bt i xng ? S dng 1 kha hay cn thm nhiu kha khc? Ngoi kha, c cn thm cc mc bo mt khc?

    Kha c s dng rng ri trong:

    VPN nh IPSec. Cc giao thc SSL v TSL SSL trong HTTP : HTTPS HTTP bo mt: Secure HTTP (SHTTP) Truy cp t xa an ton: SSH Bo mt Email: PGP, S/MIME