Tìm hiểu chức năng BitLocker trên HĐH Windows Báo cáo bài tập lớn

KHOA AN TỒN THƠNG TIN

TIỂU LUẬN

Đề tài: Tìm hiểu chức năng BitLocker
trên HĐH Windows

Hà Nội 11/2016


HỌC VIỆN KỸ THUẬT MẬT MÃ
KHOA AN TỒN THƠNG TIN

TIỂU LUẬN

Đề tài: Tìm hiểu chức năng BitLocker
trên HĐH Windows
Nhận xét của cán bộ hướng dẫn:.........................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................

Điểm chuyên cần:..................................................................................................................
Điểm báo cáo:.......................................................................................................................

Xác nhận của cán bộ hướng dẫn

[1]


Mục Lục
Lời Mở Đầu............................................................................................................3
Chương 1. Tổng Quan Về Mã Hóa Dữ Liệu........................................................4
1.1. Khái niệm Mã hóa..........................................................................................................4
1.2. Thuật toán Mã hóa..........................................................................................................4
1.3. Phân loại các phương pháp Mã hóa..........................................................................5
1.3.1. Mã hóa cổ điển..................................................................................... 5
1.3.2. Mã hóa mợt chiều..............................................................................................5
1.3.3. Mã hóa đối xứng.................................................................................. 6
1.3.4. Mã hóa bất đối xứng…………………………………………………………………………………….7
Chương 2: Giới Thiệu BitLocker.........................................................................8
2.1. Lịch sử ra đời...................................................................................................................8
2.2. Các phiên bản Windows được tích hợp BitLocker...............................................8
2.3. Hoạt động..........................................................................................................................9
Chương 3. Hướng Dẫn Sử Dụng BitLocker......................................................10
3.1. Kích hoạt mã hóa thiết bị với BiLocker................................................................10
3.2. Hướng dẫn mở khóa....................................................................................................16
3.3. Hướng dẫn cách thay đổi mật khẩu.........................................................................17
3.4. Hướng dẫn sử dụng khóa dự phịng khi qn mật khẩu...................................19
3.5. Mở trang quản lý BitLocker......................................................................................21
3.6. Hướng dẫn bỏ khóa thiết bị (tắt BitLocker).........................................................22
Tài Liệu Tham Khảo...........................................................................................23

[2]


Lời Mở Đầu

Sự phát triển và bùng nổ công nghệ thông tin hiện nay thực sự đã tạo nên một cuộc
cách mạng trong việc học tập, nghiên cứu và làm việc và giải trí của hàng triệu người.
Trước đây khi chưa có máy tính, máy in thì việc làm việc với bàn giấy đơn thuần, điện
thoại đường dây cố định, máy điện tín là phổ biến hơn hết. Nhưng với sự phát triển thần
kỳ của ngành công nghệ thông tin và máy tính điện tử đã giúp cho hiệu quả cơng việc,
trải nghiệm ngừơi dùng và cơng nghiệp giải trí số phát triển hơn bao giờ hết.
Lợi ích của ngành đem lại là khơng thể chối cãi, chúng ta có thể lướt web xem tin
tức nghe nhạc xem phim, đồng thời cũng có thể gửi mail hay soạn thảo văn bản… Máy
tính văn phịng, laptop cá nhân xuất hiện ở khắp mọi nơi. Phục vụ từ mục đích của tổ
chức, cá nhân, làm việc cho đến giải trí.
Tuy nhiên, ngành cơng nghệ thơng tin cũng khơng chỉ tồn những điều tốt đẹp.
Thơng tin, dữ liệu nhạy cảm hay thậm chí cơ mật của cơ quan tổ chức quan trọng có thể
bị xâm nhập, đánh cắp bởi các tin tặc với mục đích xấu. Viêc bảo vệ tính cơ mật của
thơng tin là hết sức quan trọng và để cho dữ liệu thơng tin trở lên an tồn hơn người ta
thường sử dụng các kỹ thuật mã hóa. Và bài báo cáo này sẽ trình bày về Bitlocker drive
encryption, mợt cơng cụ mã hóa thiết bị lưu trữ dữ liệu mạnh mẽ do Microsoft phát triển.

[3]


Chương 1. Tổng Quan Về Mã Hóa Dữ Liệu

1.1. Khái niệm Mã hóa
Mã hóa là mợt phương pháp bảo vệ thông tin, bằng cách chuyển đổi thông tin từ
dạng rõ sang dạng mã. Nó có thể giúp bảo vệ thơng tin khỏi những kẻ đánh cắp thơng
tin, dù có được thông tin cũng không thể hiểu được nội dung của nó.

1.2. Tḥt toán Mã hóa
Thuật toán mã hóa là mợt thuật toán nhằm mã hóa thơng tin, biến đổi thơng tin từ
dạng rõ sang dạng mờ, để ngăn cản việc đọc trộm nội dung của thông tin

Thông thường các thuật toán sử dụng mợt hoặc nhiều khóa để mã hóa và giải mã
(Ngoại trừ những thuật toán cổ điển). Có thể coi khóa này như mợt mật khẩu để có thể
đọc được nợi dung mã hóa. Người gửi sẽ dùng khóa mã hóa để mã hóa thơng tin sang
dạng mờ, và người nhận sẽ sử dụng khóa giải mã để giải mã thông tin sang dạng rõ. Chỉ
những người nào có khóa giải mã mới có thể đọc được nợi dung.
Nhưng đơi khi "kẻ thứ ba" (Hacker) khơng có khóa giải mã vẫn có thể đọc được
thơng tin, bằng cách phá vỡ thuật toán. Và có mợt ngun tắc là bất kì thuật toán mã hóa
nào cũng đều có thể bị phá vỡ. Do đó khơng có bất kì thuật toán mã hóa nào được coi là
an tồn mãi mãi. Đợ an tồn của thuật toán được dựa vào ngun tắc:
 Nếu chi phí để giải mã mợt khối lượng thông tin lớn hơn giá trị của khối lượng
thông tin đó thì thuật toán đó được tạm coi là an tồn.
 Nếu thời gian để phá vỡ mợt thuật toán là quá lớn thì thuật toán được tạm coi là
an toàn.

[4]


1.3. Phân loại các phương pháp Mã hóa
Có rất nhiều loại phương pháp mã hóa khác nhau đã ra đời. Mỗi loại có những ưu
và nhược điểm riêng. Có thể phân chia các phương pháp mã hóa thành 4 loại chính:
 Mã hóa cổ điển
 Mã hóa mợt chiều
 Mã hóa đối xứng
 Mã hóa bất đối xứng

1.3.1. Mã hóa cổ điển
Đây là phương pháp mã hóa đầu tiên và cố xưa nhất, hiện nay rất ít được dùng đến
so với các phương pháp khác. Ý tưởng của phương pháp này rất đơn giản, bên A mã hóa
thơng tin bằng thuật toán mã hóa cổ điển, và bên B giải mã thông tin, dựa vào thuật toán
của bên A, mà khơng dùng đến bất kì khóa nào. Do đó, đợ an tồn của thuật toán sẽ chỉ

dựa vào đợ bí mật của thuật toán, vì chỉ cần ta biết được thuật toán mã hóa, ta sẽ có thể
giải mã được thơng tin.

1.3.2. Mã hóa một chiều
Đơi khi ta chỉ cần mã hóa thơng tin chứ khơng cần giải mã thơng tin, khi đó ta sẽ
dùng đến phương pháp mã hóa mợt chiều (Chỉ có thể mã hóa chứ khơng thể giải mã).
Thơng thường phương pháp mã hóa mợt chiều sử dụng một hàm băm (hash function) để
biến một chuỗi thông tin thành mợt chuỗi hash có đợ dài nhất định. Ta khơng có bất kì
cách nào để khơi phục (hay giải mã) chuỗi hash về lại chuỗi thông tin ban đầu.

Đặc điểm của hash function là khi thực hiên băm hai chuỗi dữ liệu như nhau, dù
trong hoàn cảnh nào thì nó cũng cùng cho ra mợt chuỗi hash duy nhất có đợ dài nhất
định và thường nhỏ hơn rất nhiều so với chuỗi gốc, và hai chuỗi thông tin bất kì dù khác
nhau rất ít cũng sẽ cho ra chuỗi hash khác nhau rất nhiều. Do đó hash function thường
được sử dụng để kiểm tra tính tồn vẹn của dữ liệu.

[5]


Ngồi ra có mợt ứng dụng mà có thể thường gặp, đó là để lưu giữ mật khẩu. Vì mật
khẩu là mợt thứ cực kì quan trọng, do đó khơng nên lưu mật khẩu của người dùng dưới
dạng rõ, vì như vậy nếu bị kẻ thứ ba tấn công, lấy được CSDL thì có thể biết được mật
khẩu của người dùng. Do đó, mật khẩu của người dùng nên được lưu dưới dạng chuỗi
hash, và đối với máy chủ thì chuỗi hash đó chỉnh là “mật khẩu” đăng nhập. Dù kẻ đó có
lấy được CSDL thì cũng khơng tài nào có thể giải mã được chuỗi hash để tìm ra mật
khẩu của người dùng.
Thuật toán mã hóa mợt chiều (hàm băm) thường gặp nhất là MD5 và SHA.

1.3.3. Mã hóa đối xứng
Mã hóa đối xứng (Hay cịn gọi là mã hóa khóa bí mật) là phương pháp mã hóa mà

khóa mã hóa và khóa giải mã là như nhau (Sử dụng cùng mợt khóa bí mật để mã hóa và
giải mã). Đây là phương pháp thông dụng nhất hiện nay dùng để mã hóa dữ liệu truyền
nhận giữa hai bên. Vì chỉ cần có khóa bí mật là có thể giải mã được, nên bên gửi và bên
nhận cần làm mợt cách nào đó để cùng thống nhất về khóa bí mật.
Để thực hiện mã hóa thơng tin giữa hai bên thì:
 Đầu tiên bên gửi và bên nhận bằng cách nào đó sẽ phải thóa thuận khóa bí mật
được dùng để mã hóa và giải mã. Vì chỉ cần biết được khóa bí mật này thì bên thứ ba có
thể giải mã được thơng tin, nên thơng tin này cần được bí mật truyền đi.
 Sau đó bên gửi sẽ dùng mợt thuật toán mã hóa với khóa bí mật tương ứng để mã
hóa dữ liệu sắp được truyền đi. Khi bên nhận nhận được sẽ dùng chính khóa bí mật đó
để giải mã dữ liệu.
Vấn đề lớn nhất của phương pháp mã hóa đối xứng là làm sao để “thỏa thuận” khóa
bí mật giữa bên gửi và bên nhận, vì nếu truyền khóa bí mật từ bên gửi sang bên nhận mà
không dùng một phương pháp bảo vệ nào thì bên thứ ba cũng có thể dễ dàng lấy được
khóa bí mật này.
Các thuật toán mã hóa đối xứng thường gặp: DES, AES…

[6]


1.3.4. Mã hóa bất đối xứng
Mã hóa bất đối xứng (Hay cịn gọi là mã hóa khóa cơng khai) là phương pháp mã
hóa mà khóa mã hóa (public key – khóa cơng khai) và khóa giải mã (private key – khóa
bí mật) khác nhau. Nghĩa là khóa sử dụng để mã hóa dữ liệu sẽ khác với khóa dùng để
giải mã dữ liệu. Tất cả mọi người đều có thể biết được khóa cơng khai (kể cả hacker), và
có thể dùng khóa cơng khai này để mã hóa thơng tin. Nhưng chỉ có người nhận mới nắm
giữ khóa bí mật, nên chỉ có người nhận mới có thể giải mã được thơng tin.
Để thực hiện mã hóa bất đối xứng:
 Bên nhận sẽ tạo ra mợt gặp khóa (khóa cơng khai và khóa bí mật). Bên nhận sẽ
dữ lại khóa bí mật và truyền cho bên gửi khóa cơng khai. Vì khóa này là cơng khai nên

có thể truyền tự do mà không cần bảo mật.
 Bên gửi trước khi gửi dữ liệu sẽ mã hóa dữ liệu bằng thuật toán mã hóa bất đối
xứng với khóa là khóa cơng khai từ bên nhận.
 Bên nhận sẽ giải mã dữ liệu nhận được bằng thuật toán được sử dụng ở bên gửi,
với khóa giải mã là khóa bí mật.
Điểm yếu lớn nhất của mã hóa bất đối xứng là tốc đợ mã hóa và giải mã rất chậm
so với mã hóa đối xứng, nếu dùng mã hóa bất đối xứng để mã hóa dữ liệu truyền – nhận
giữa hai bên thì sẽ tốn rất nhiều chi phí.
Do đó, ứng dụng chỉnh của mã hóa bất đối xứng là dùng để bảo mật khóa bí mật
cho mã hóa đối xứng: Ta sẽ dùng phương pháp mã hóa bất đối xứng để truyền khóa bí
mật của bên gửi cho bên nhận. Và hai bên sẽ dùng khóa bí mật này để trao đổi thơng tin
bằng phương pháp mã hóa đối xứng.
Thuật toán mã hóa bất đối xứng thường thấy: RSA.

[7]


Chương 2: Giới Thiệu BitLocker
2.1. Lịch sử ra đời
BitLocker là một phần nằm trong dự án Next-Generation Secure Computing Base
của Microsoft trong năm 2004. BitLocker được thiết kế để bảo vệ thông tin trên các thiết
bị, đặc biệt là trong trường hợp thiết bị bị mất hoặc bị đánh cắp. Mợt tính năng khác của
BitLocker là để xác nhận tính tồn vẹn của khởi đợng và hệ thống tập tin của Microsoft
Windows.Khi sử dụng kết hợp với mợt tương thích Trusted Platform Module (TPM),
BitLocker có thể xác nhận tính tồn vẹn của khởi động và hệ thống file trước khi giải mã
dữ liệu đã được bảo vệ, một xác nhận không thành công sẽ cấm truy cập vào hệ thống đã
được bảo vệ. BitLocker được phát triển trong một thời gian ngắn trước khi Windows
Vista được phát hành.

2.2. Các phiên bản Windows được tích hợp BitLocker

 Ultimate và Enterprise của Windows Vista và Windows 7
 Phiên bản Pro và Enterprise của Windows 8 và 8.1
 Pro, Enterprise, và phiên bản Education của Windows 10
 Windows Server 2008 và sau đó
 Ban đầu, giao diện đồ họa BitLocker trong Windows Vista chỉ có thể mã hóa các
phân vùng hệ điều hành; có thể mã hóa phân vùng khác thơng qua các dòng lệnh. Bắt
đầu với Windows Vista Service Pack 1 và Windows Server 2008, các phân vùng khác
với phân vùng chứa hệ điều hành có thể được mã hóa bằng cách sử dụng công cụ đồ
họa.
 Phiên bản mới nhất của BitLocker trên Windows 7 và Windows Server 2008 R2
bổ sung thêm khả năng mã hóa ổ đĩa rời. Trên Windows XP hoặc Windows Vista, truy
cập chỉ đọc vào các ổ đĩa này có thể đạt được thơng qua mợt chương trình gọi là
BitLocker To Go Reader, nếu hệ thống tệp tin được sử dụng
là FAT16, FAT32 hay exFAT.
 BitLocker cũng tương thích với các trường hợp di đợng của phiên bản Windows 8
Enterprise thông qua cài đặt Windows To Go.

[8]


 Microsoft eDrive là một kỹ thuật cho các thiết bị lưu trữ cho phép các thiết bị lưu
trữ phù hợp để sử dụng mã hóa tích hợp của nó.

2.3. Hoạt động của BitLocker
BitLocker là mợt hệ thống mã hóa khối lượng ổ đĩa cứng. Nó có thể mã hóa mợt
phần hoặc tồn bợ ổ đĩa cứng. Khi được kích hoạt, TPM và BitLocker có thể đảm bảo sự
tồn vẹn cho chương trình khởi đợng đáng tin cậy (ví dụ như BIOS, Boot Sector,…) để
ngặn chặn hầu hết các cuộc tấn cơng ẩn.
Để BitLocker hoạt đợng, cần phải có ít nhất hai định dạng NTFS: Một định dạng
cho hệ điều hành (thường là ổ C) và mợt định dạng có kích thước tối thiểu 100Mb để

khởi đợng các hệ điều hành. BitLocker yêu cầu phân vùng hệ thống không được mã hóa,
trên Windows Vista thì phân vùng này phải được gán mợt ký tự ổ đĩa, cịn trên Windows
7 thì điều này là khơng cần thiết. Mợt cơng cụ có tên là BitLocker Drive Preparation
Tool có sẵn từ Microsoft cho phép thu nhỏ mợt phân vùng hiện có trên Windows Vista
để nhường chỗ cho một phân vùng khởi động mới và chuyển giao tập tin Bootstrap cần
thiết cho nó. Windows 7 tạo phân vùng khởi động thứ cấp theo mặc định, ngay cả khi
BitLocker không được sử dụng ban đầu.
Khi một phân vùng khởi động thay thế đã được tạo ra, module TPM cần phải được
khởi tạo ngay, sau đó các cơ chế bảo vệ khóa mã hóa đĩa cần thiết như TPM, mã PIN
hoặc USB được cấu hình. Sau đó phân vùng được mã hóa như mợt cơng việc nền, mợt
vài dữ liệu có thể mất mợt lượng đáng kể thời gian với một đĩa lớn và mỗi khu vực logic
được đọc, được mã hóa và viết lại trở lại vào đĩa. Các khóa chỉ được bảo vệ sau khi tồn
bợ khối lượng dữ liệu đã được mã hóa, khi khối lượng dữ liệu đó được coi là an
tồn. BitLocker sử dụng mợt trình điều khiển thiết bị cấp thấp để mã hóa và giải mã tất
cả các hoạt động tập tin, làm cho tương tác với khối lượng được mã hóa trở nên trong
suốt đối với các ứng dụng chạy trên nền tảng này.
Encrypting File System (EFS) có thể được sử dụng kết hợp với BitLocker để bảo
vệ Nhân hệ điều hành khi đang chạy. Bảo vệ các tập tin từ trong các tiến trình và người
sử dụng hệ điều hành chỉ có thể được thực hiện bằng phần mềm mã hóa hoạt đợng trong
Windows, chẳng hạn như EFS, BitLocker và EFS.
BitLocker và những hệ thống mã hóa đĩa khác có thể bị tấn cơng bởi mợt
Bootmanager giả mạo. Khi các bộ nạp khởi động độc hại lấy được những dữ liệu bí mật,
nó có thể giả mã Volume Master Key (VMK) sau đó sẽ cho phép truy cập để giải mã
hoặc sửa đổi bất kỳ thông tin trên ổ đĩa cứng đã được mã hóa. Bằng cách cấu hình mợt

[9]


TPM để bảo vệ chương trình khởi đợng tin cậy, bao gồm BIOS và Boot Sector.
BitLocker có thể giảm thiểu nguy cơ này.

Chương 3. Hướng Dẫn Sử Dụng BitLocker
Có nhiều kiểu mã hóa khác nhau, mã hóa hệ thống File - Encrypting File
System (EFS) hoặc sử dụng BitLocker để mã hóa dữ liệu (BitLocker Drive
Encryption)....Trong bài này sẽ hướng dẫn cách mã hóa dữ liệu trên Windows 10 bằng
cách sử dụng BitLocker.

3.1. Kích hoạt mã hóa thiết bị với BiLocker
Bật BitLocker mã hóa ổ USB flash (ổ cứng trong máy cũng tương tự)
Bước 1: Vào Control Panel > System and Security > BitLocker Drive
Encryption > mở ra bảng chứa các ổ cứng và ổ USB trên máy > chọn ổ USB muốn mã
hóa > Turn On BitLocker

Cách khác: vào My computer > chuột phải vào ổ USB muốn mã hóa >
chọn Turn On BitLocker

[10]


Bước 2: Tích vào ơ Use a password to unlock the driver rồi nhập mật khẩu vào 2
ô Enter your password và Reenter your password. Sau đó nhấn nút Next.

[11]


[12]


Bước 3: Sao lưu khóa dự phịng sử dụng phịng khi quên mật khẩu. Có thể lưu vào
bất kỳ nơi nào trong các lựa chọn:

 Save to your Microsoft account: Lưu vào tài khoản Microsoft
 Save to a file: Lưu vào máy tính
 Print the recovery key: In ra giấy
Lưu xong thì nhấn nút Next để tiếp tục.

[13]


Bước 4: BitLocker sẽ tự đợng mã hóa khi thêm các tập tin mới vào ổ đĩa. Tuy
nhiên, cần phải lựa chọn cách mã hóa đối với những tập tin đã có trên ổ đĩa.
Ở đây có 2 lựa chọn:
 Encrypt used disk space only (faster and best for new PCs and drives): Chỉ
mã hóa khơng gian lưu trữ trên ổ đĩa đã được sử dụng (Nhanh hơn).
 Encrypt entire drive (slower but best for PCs and drives already in use): Mã
hóa tồn bợ ổ đĩa (Chậm hơn).
 Chọn xong, nhấn nút Next.

[14]


Bước 5: Ở bước này cũng có 2 lựa chọn:
 New encryption mode (best for fixed drives on this device): Nếu mã hóa ổ đĩa
cố định trên máy tính thì chọn lựa chọn này.
 Compatible mode (best for drives that can be moved from this device):
Nếu mã hóa ổ đĩa rời có thể di chuyển sang thiết bị khác thì chọn lựa chọn này.
Chọn xong, nhấn nút Next để tiếp tục.

[15]

Bước 6: Nhấn nút Start encrypting.

Bước 7: BitLocker bắt đầu mã hóa ổ đĩa. Vẫn có thể sử dụng máy tính khi quá
trình mã hóa diễn ra, nhưng sẽ làm cho quá trình mã hóa chậm hơn.

[16]


Bước 8: Thơng báo mã hóa dữ liệu trên ổ đĩa thành cơng, nhấn nút Close để đóng
thơng báo này.

Sau khi mã hóa xong, thiết bị sẽ được khóa lại trong lần khởi đợng tiếp theo, cần
mở khóa để sử dụng.
Biểu tượng thiết bị được khóa với BitLocker (như hình dưới là ổ G)

3.2. Hướng dẫn mở khóa
Bước 1: Nhấn cḥt phải vào ổ đĩa được khóa với BitLocker chọn Unlock
Driver…

[17]


Bước 2: Nhập mật khẩu rồi nhấn nút Unlock.

Lúc này thiết bị sẽ được mở khóa (như hình dưới là ổ G).

3.3. Hướng dẫn cách thay đổi mật khẩu
Bước 1: Mở khóa thiết bị với mật khẩu cũ.
Bước 2: Nhấn chuột phải vào ổ đĩa chọn Change BitLocker password.

[18]


Bước 3: Nhập mật khẩu cũ vào khung Old password và nhập mật khẩu mới vào 2
khung New password và Confirm new password rồi nhấn nút Change password.

Bước 4: Sau khi xuất hiện dịng thơng báo The password has been successfully
changed là đã đổi mật khẩu thành công.

[19]


3.4. Hướng dẫn sử dụng khóa dự phịng khi qn mật khẩu
Bước 1: Nhấn chuột phải vào ổ đĩa chọn Unlock Drive…

Bước 2: Tại cửa sổ nhập mật khẩu, bạn nhấn vào dòng More options.

Bước 3: Tiếp tục nhấn vào dòng Enter recovery key.

[20]


Bước 4: Mở key recovery (khóa dự phịng) sao lưu lại khi đặt BitLocker, chép dãy
mã khóa trong phần Recovery Key.

Bước 5: Dán dãy này vào khung mở khóa BitLocker rồi nhấn nút Unlock.

[21]

[22]


3.5. Mở trang quản lý BitLocker
Cách 1: Nhấn chuột phải lên ổ đĩa được khóa với BitLocker (đã mở khóa)
chọn Manage BitLocker.

Cách 2: Mở Control Panel > Chọn System and Security > Manage BitLocker >
Giao diện quản lý BitLocker. Ở đây có thể Sao lưu khóa dự phịng, đổi mật khẩu, xóa
mật khẩu, bật tự động mở khóa, tắt BitLocker.

[23]


3.6. Hướng dẫn bỏ khóa thiết bị (tắt BitLocker)
Bước 1: Vào trang quản lý BitLocker
Bước 2: Nhấn vào dòng Turn off BitLocker trong phần ổ đĩa muốn tắt BitLocker.
Xuất hiện cửa sổ xác nhận, nhấn nút Turn off BitLocker

Bước 3: Bắt đầu quá trình giải mã. Sau khi giải mã xong thì đồng nghĩa với việc
khóa thiết bị sẽ được loại bỏ.

[24]