Luận văn thạc sĩ VNU UET chữ ký số trong thẻ thông minh và ứng dụng xác thực luận văn ths công nghệ thông tin 1 01 10
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.16 MB, 168 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
===
===
LƯƠNG VIỆT NGUYÊN
CHỮ KÝ SỐ TRONG THẺ THÔNG MINH
VÀ ỨNG DỤNG XÁC THỰC
LUẬN VĂN THẠC SỸ
HÀ NỘI – 2008
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
===
===
LƯƠNG VIỆT NGUYÊN
CHỮ KÝ SỐ TRONG THẺ THÔNG MINH
VÀ ỨNG DỤNG XÁC THỰC
Ngành: Công nghệ thông tin
Mã số: 1.01.10
LUẬN VĂN THẠC SỸ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS. TS. TRỊNH NHẬT TIẾN
HÀ NỘI - 2008
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan tồn bộ nội dung bản luận văn này là do tôi tự sưu
tầm, tra cứu và phát triển đáp ứng nội dung yêu cầu của đề tài.
Nội dung bản luận văn chưa từng được cơng bố hay xuất bản dưới
bất kỳ hình thức nào và cũng không được sao chép từ bất kỳ một cơng
trình nghiên cứu nào.
Tồn bộ ứng dụng thử nghiệm đều do tôi tự thiết kế và xây dựng.
Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Hà nội, tháng 11 năm 2008
Người cam đoan
Lương Việt Nguyên
i
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy
giáo PGS.TS. Trịnh Nhật Tiến - người luôn chỉ bảo, hướng dẫn tôi hết sức
nghiêm khắc và tận tình, cung cấp những tài liệu q báu, giúp đỡ tơi
trong suốt q trình học tập và xây dựng luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo và các bạn đồng
nghiệp trong khoa Công nghệ thông tin và Ban giám hiệu, các cán bộ
trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội đã ln nhiệt tình
giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho tơi trong suốt q trình học tập.
Xin chân thành cảm ơn các anh, các chị và các bạn học viên lớp Cao
học K11T3 - Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội đã
luôn động viên, giúp đỡ và nhiệt tình chia sẻ với tơi những kinh nghiệm
học tập, cơng tác trong suốt khóa học.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do sự hạn hẹp về thời gian, điều
kiện nghiên cứu và trình độ, luận văn không tránh khỏi những khiếm
khuyết. Tôi chân thành mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy,
cô giáo và đồng nghiệp gần xa.
Hà nội, tháng 11 năm 2008
Người thực hiện luận văn
Lương Việt Nguyên
ii
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
MỤC LỤC
TỔNG QUAN VỀ THẺ THÔNG MINH.......................................................1
Chng 1:
1.1.
GIỚI THIỆU THẺ THƠNG MINH .......................................................................... 1
1.1.1.
Ưu nhược điểm và tính khả thi thẻ thơng minh ......................................3
1.1.1.1.
Ưu điểm: ....................................................................................................... 3
1.1.1.2.
Nhược điểm: ................................................................................................. 4
1.1.1.3.
Tính khả thi: ................................................................................................. 4
1.1.2.
Phân loại thẻ.............................................................................................5
1.1.3.
Các chuẩn cho Smart Card......................................................................8
1.2.
CẤU TẠO THẺ THÔNG MINH............................................................................. 10
1.2.1.
Cấu trúc vật lý........................................................................................10
1.2.1.1.
Các điểm tiếp xúc ........................................................................................ 10
1.2.1.2.
Bộ xử lý trung tâm trong thẻ thông minh .................................................... 11
1.2.1.3.
Bộ đồng xử lý trong thẻ thông minh............................................................ 11
1.2.1.4.
Hệ thống bộ nhớ của thẻ thông minh.......................................................... 12
1.2.2.
Giao tiếp truyền thông với thẻ thông minh ...........................................12
1.2.2.1.
Thiết bị chấp nhận thẻ và các ứng dụng máy chủ ....................................... 12
1.2.2.2.
Mơ hình truyền thông với thẻ thông minh................................................... 13
1.2.2.3.
Giao thức APDU ......................................................................................... 13
1.2.2.4.
Mã hoá bit (bit encoding) ............................................................................ 15
1.2.2.5.
Giao thức TPDU ......................................................................................... 15
1.2.2.6.
Thông điệp trả lời để xác lập lại (ATR) ....................................................... 17
1.2.3.
Hệ điều hành thẻ thông minh ................................................................17
1.2.4.
Các File hệ thống trong thẻ thông minh................................................17
1.2.4.1.
Thư mục gốc (Master File - MF) ................................................................ 17
1.2.4.2.
Thư mục chuyên dụng (Dedicated File - DF).............................................. 18
1.2.4.3.
File cơ bản (Elementary File - EF) ............................................................. 18
1.2.5.
Truy cập File ..........................................................................................19
1.2.5.1.
Định danh file............................................................................................. 19
1.2.5.2.
Các phương thức lựa chọn file.................................................................... 19
1.2.5.3.
Điều kiện truy cập file................................................................................. 20
1.2.5.4.
Lệnh thao tác với thẻ................................................................................... 21
1.2.6.
Quá trình sản xuất một Smart Card .....................................................24
iii
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
1.3.
ỨNG DỤNG THẺ THƠNG MINH ......................................................................... 25
1.3.1.
1.3.1.1.
Quy trình phát triển ứng dụng cho Smart Card........................................... 25
1.3.1.2.
Các công cụ phát triển ứng dụng cho Smart Card ...................................... 26
1.3.1.3.
Công cụ cho ứng dụng phía thẻ .................................................................. 26
1.3.2.
Ứng dụng phía thiết bị đọc thẻ (reader) ................................................27
1.3.2.1.
Các giao diện ứng dụng chuẩn phía reader................................................. 27
1.3.2.2.
Chuẩn PC/SC.............................................................................................. 28
1.3.2.3.
Kiến trúc PC/SC.......................................................................................... 28
1.3.2.4.
ICC Resource Manager............................................................................... 30
1.3.2.5.
ICCSP ......................................................................................................... 32
1.3.2.6.
Các chuẩn khác........................................................................................... 33
1.3.3.
Ứng dụng phía thẻ..................................................................................34
1.3.3.1.
Các khía cạnh trong phát triển ứng dụng.................................................... 34
1.3.3.2.
Tập các hàm API......................................................................................... 35
1.3.4.
1.4.
Phát triển ứng dụng cho Smart Card....................................................25
Một số ứng dụng trong thẻ thơng minh.................................................37
1.3.4.1.
Thẻ thơng minh trong hệ thống thu lệ phí (cầu, đường) điện tử.................. 37
1.3.4.2.
Thẻ thông minh trong chữ ký số (Digital Signature) ................................... 38
1.3.4.3.
Thẻ thông minh trong hệ thống trả tiền điện tử .......................................... 40
TÓM TẮT CHƯƠNG ............................................................................................. 42
TỔNG QUAN VỀ HẠ TẦNG MẬT MÃ KHĨA CƠNG KHAI (PKI) ...........43
Chng 2:
2.1.
KHÁI NIỆM VỀ PKI .............................................................................................. 43
2.2.
CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ PKI .................................................................................. 44
2.2.1.
Các thành phần kỹ thuật cơ bản của PKI.............................................44
2.2.1.1.
Mã hóa........................................................................................................ 44
2.2.1.2.
Ký số ........................................................................................................... 48
2.2.1.3.
Chứng chỉ số ............................................................................................... 59
2.2.2.
Lợi ích của chứng chỉ số.........................................................................61
2.2.2.1.
Đảm bảo tính xác thực ................................................................................ 61
2.2.2.2.
Mã hóa........................................................................................................ 62
2.2.2.3.
Chống giả mạo ............................................................................................ 62
2.2.2.4.
Chống chối cãi nguồn gốc........................................................................... 62
2.2.2.5.
Đảm bảo phần mềm .................................................................................... 62
2.2.2.6.
Phân phối khóa an toàn .............................................................................. 63
2.2.2.7.
Bảo mật Website.......................................................................................... 64
2.2.2.8.
Xử lý độc lập tại máy khách ........................................................................ 64
iv
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
2.2.3.
2.3.
Công nghệ để xây dựng PKI và giao thức ............................................65
2.2.3.1.
Công nghệ OpenCA .................................................................................... 65
2.2.3.2.
Công nghệ SSL ........................................................................................... 66
2.2.3.3.
Giao thức truyền tin an toàn tầng liên kết dữ liệu (Data Link).................... 70
2.2.3.4.
Giao thức truyền tin an toàn tầng ứng dụng(Application)........................... 72
2.2.3.5.
Một số cơng nghệ bảo mật và an tồn thơng tin trên thế giới ...................... 74
GIẢI PHÁP XÂY DỰNG PKI................................................................................. 75
2.3.1.
Hành lang pháp lý để xây dựng và ứng dụng PKI. ...............................75
2.3.2.
Giải pháp công nghệ xây dựng PKI hiện nay........................................77
2.4.
CÁC ĐỐI TƯỢNG CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG PKI ............................................. 78
2.4.1.
Chủ thể và các đối tượng sử dụng .........................................................78
2.4.2.
Đối tượng quản lý thẻ xác thực..............................................................79
2.4.3.
Đối tượng quản lý đăng ký thẻ xác thực................................................80
2.5.
CÁC HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN TRONG HỆ THỐNG PKI ...................................... 81
2.5.1.
Mơ hình tổng qt của hệ thống PKI ....................................................81
2.5.1.1.
Thiết lập các thẻ xác thực............................................................................ 81
2.5.1.2.
Khởi tạo các EE .......................................................................................... 82
2.5.2.
Các hoạt động liên quan đến thẻ xác thực.............................................82
2.5.2.1.
Đăng ký và xác thực ban đầu ...................................................................... 82
2.5.2.2.
Cập nhật thông tin về cặp khóa................................................................... 82
2.5.2.3.
Cập nhật thơng tin về thẻ xác thực.............................................................. 83
2.5.2.4.
Cập nhật thơng tin về cặp khóa của CA ...................................................... 83
2.5.2.5.
Yêu cầu xác thực ngang hàng ..................................................................... 83
2.5.2.6.
Cập nhật thẻ xác thực ngang hàng.............................................................. 83
2.5.3.
Phát hành thẻ và danh sách thẻ bị hủy bỏ.............................................84
2.5.4.
Các hoạt động phục hồi..........................................................................84
2.5.5.
Các hoạt động hủy bỏ ............................................................................84
2.6.
NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG XÂY DỰNG HỆ THỐNG PKI.................... 85
2.6.1.
Các mơ hình tổ chức hệ thống CA.........................................................85
2.6.1.1.
Kiến trúc phân cấp ...................................................................................... 85
2.6.1.2.
Kiến trúc hệ thống PKI mạng lưới .............................................................. 87
2.6.1.3.
Kiến trúc danh sách tin cậy......................................................................... 88
2.6.2.
Những chức năng bắt buộc trong quản lý PKI .....................................90
2.6.2.1.
Khởi tạo CA gốc.......................................................................................... 90
2.6.2.2.
Khởi tạo các CA thứ cấp.............................................................................. 90
v
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
2.7.
2.6.2.3.
Cập nhật khóa của CA gốc.......................................................................... 91
2.6.2.4.
Tạo lập CRL................................................................................................ 91
2.6.2.5.
Yêu cầu về thông tin hệ thống PKI.............................................................. 91
2.6.2.6.
Xác thực ngang hàng .................................................................................. 91
2.6.2.7.
Khởi tạo các EE .......................................................................................... 92
2.6.2.8.
Yêu cầu xác thực......................................................................................... 92
2.6.2.9.
Cập nhật khóa............................................................................................. 92
THẺ XÁC NHẬN THEO CHUẨN X.509................................................................ 93
2.7.1.
Khuôn Dạng Chứng Chỉ X.509..............................................................93
2.7.2.
Các trường cơ bản của thẻ xác thực ......................................................94
2.7.2.1.
Trường tbsCertificate .................................................................................. 94
2.7.2.2.
Trường signatureAlgorithm ........................................................................ 95
2.7.2.3.
Trường signatureValue ............................................................................... 95
2.7.3.
Cấu trúc TBSCertificate ........................................................................96
2.7.3.1.
Trường version............................................................................................ 96
2.7.3.2.
Trường serialNumber.................................................................................. 96
2.7.3.3.
Trường signature ........................................................................................ 97
2.7.3.4.
Trường issuer.............................................................................................. 97
2.7.3.5.
Trường validity............................................................................................ 98
2.7.3.6.
Trường subject ............................................................................................ 98
2.7.3.7.
Trường subjectPublicKeyInfo ..................................................................... 99
2.7.3.8.
Trường uniqueIdentifiers............................................................................ 99
2.7.3.9.
Trường extensions....................................................................................... 99
2.7.4.
Các phần mở rộng của thẻ xác thực X.509............................................99
2.7.4.1.
Phần mở rộng Authority Key Identifier....................................................... 99
2.7.4.2.
Phần mở rộng Subject Key Identifier ........................................................ 100
2.7.4.3.
Phần mở rộng Key Usage.......................................................................... 100
2.7.4.4.
Mục đích sử dụng khóa mở rộng (Extended Key Usage)........................... 102
2.7.4.5.
Phần mở rộng Private Key Usage Period................................................... 102
2.7.4.6.
Phần mở rộng Certificate Policies............................................................. 102
2.7.4.7.
Phần mở rộng Policy Mappings ................................................................ 103
2.7.4.8.
Phần mở rộng Subject Alternative Name .................................................. 104
2.7.4.9.
Phần mở rộng Issuer Alternative Names................................................... 105
2.7.4.10.
Phần mở rộng Subject Directory Attributes ............................................. 105
2.7.4.11.
Phần mở rộng Basic Constraints............................................................. 105
2.7.4.12.
Phần mở rộng Name Constraints ............................................................ 106
vi
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
2.8.
2.7.4.13.
Phần mở rộng Policy Constraints............................................................ 106
2.7.4.14.
Phần mở rộng Extended key usage field.................................................. 107
2.7.4.15.
Phần mở rộng CRL Distribution Points .................................................. 108
2.7.4.16.
Các trường mở rộng cho Internet ............................................................ 109
PKI VÀ THẺ THÔNG MINH............................................................................... 109
2.8.1.
Luật pháp .............................................................................................109
2.8.2.
Mối quan hệ giữa công nghệ, ứng dụng và luật pháp .........................110
2.9.
TÓM TẮT CHƯƠNG ........................................................................................... 111
ỨNG DỤNG THẺ THÔNG MINH TRONG ĐÀO TẠO TRỰC TUYẾN ...112
Chng 3:
3.1.
GIỚI THIỆU ......................................................................................................... 112
3.2.
TỔNG QUAN HỆ THỐNG HỌC TRỰC TUYẾN (E-LEARNING)........................ 113
3.3.
RỦI RO LIÊN QUAN VỚI HỆ THỐNG E-LEARNING ......................................... 115
3.4.
VẤN ĐỀ AN TỒN TRONG MƠI TRƯỜNG HỌC TRỰC TUYẾN?................. 116
3.5.
GIAO DỊCH AN TOÀN TRÊN INTERNET ........................................................ 116
3.6.
CÁC CHỦ THỂ THAM GIA VÀO HỆ THỐNG THẺ THƠNG MINH................ 119
3.7.
GIẢI PHÁP TÍCH HỢP THẺ THƠNG MINH TRONG HỌC TRỰC TUYẾN.... 119
3.7.1.
Mơ hình kết hợp ngồi và mơ hình kết hợp trong...............................119
3.7.2.
Mơ hình cấp chứng chỉ đơn giản .........................................................121
3.7.3.
Mơ hình sử dụng thẻ thông minh phân bố rộng..................................121
3.8. XÁC THỰC SỬ DỤNG THẺ THÔNG MINH VÀ GIAO THỨC SSL TRONG ĐÀO
TẠO TRỰC TUYẾN...................................................................................................................... 122
3.8.1. Thiết kế hệ thống đảm bảo tính bảo mật thông tin với chữ ký số kết
hợp giao thức SSL .........................................................................................................122
3.8.2. Nâng cấp thiết kế SSL bằng thẻ thông minh thương mại (Commercial
Smart Card Token) .......................................................................................................126
3.8.3.
Quy trình xác thực sử dụng Ikey 2000 Token trong đào tạo trực tuyến
126
3.8.4.
Sơ đồ chuyển chế độ của LMS và CMS trong quy trình xác thực......130
3.9.
TÓM TẮT CHƯƠNG ........................................................................................... 134
THỬ NGHIỆM GIẢI PHÁP....................................................................135
Chng 4:
4.1.
CÁC CƠNG CỤ DÙNG TRONG HỆ THỐNG..................................................... 135
4.1.1.
Các cơng cụ quản trị hệ thống .............................................................135
4.1.1.1.
Công cụ quản lý người sử dụng ................................................................ 135
4.1.1.2.
Cơng cụ tạo và quản lý chính sách............................................................ 135
4.1.1.3.
Cơng cụ quản lý danh sách thẻ xác nhận.................................................. 136
4.1.1.4.
Công cụ quản lý các sự kiện đối với hệ thống ........................................... 136
vii
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
4.1.2.
Lưu trữ dữ liệu.....................................................................................137
4.1.2.1.
Lưu thông tin quản lý đối tượng sử dụng chương trình ............................ 137
4.1.2.2.
Lưu thơng tin chính sách về thẻ xác nhận ................................................ 137
4.1.2.3.
Lưu trữ thông tin về thẻ xác nhận............................................................. 138
4.1.3.
Chức năng mã hoá dữ liệu ...................................................................138
4.1.3.1.
Sự cần thiết của chức năng....................................................................... 138
4.1.3.2.
Định hướng xây dựng ............................................................................... 138
4.1.3.3.
Lưu đồ thuật toán thực hiện...................................................................... 139
4.1.4.
Các thành phần của PKI/Smartcard...................................................140
4.1.4.1.
Đầu đọc thẻ thông minh............................................................................ 140
4.1.4.2.
Thẻ Mifare dùng trong hệ thống ............................................................... 141
4.1.4.3.
4.1.5.
Giải pháp ứng dụng trong hệ thống đào tạo trực tuyến.......................... 142
Những yêu cầu về sử dụng hệ thống thẻ thơng minh ..........................144
4.2.
ĐÁNH GIÁ MƠ HÌNH KẾT HỢP........................................................................ 145
4.3.
MỘT SỐ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM.................................................................... 147
4.4.
TÓM TẮT CHƯƠNG ........................................................................................... 150
viii
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1-1 Sơ đồ phân loại thẻ ......................................................................................................5
Hình 1-2 Thẻ khơng tiếp xúc (Contacless Card) ..........................................................................7
Hình 1-3 Thẻ tiếp xúc (Contact Card) ..........................................................................................7
Hình 1-4 Cấu trúc vật lý của thẻ thơng minh ..............................................................................10
Hình 1-5 Cấu trúc bộ xử lý trong thẻ thơng minh........................................................................11
Hình 1-6 Hệ thống bộ nhớ thẻ thơng minh.................................................................................12
Hình 1-7 Cấu trúc file trong thẻ thơng minh ...............................................................................18
Hình 1-8 Kiến trúc PC/SC .........................................................................................................29
Hình 1-9 Các lớp giao diện........................................................................................................32
Hình 1-10 Thủ tục cơ bản cho việc ký và kiểm tra .....................................................................39
Hình 2-1 Hệ mã hóa khóa đối xứng...........................................................................................46
Hình 2-2 Hệ mã hóa khóa cơng khai .........................................................................................47
Hình 2-3 Mơ hình q trình ký có sử dụng hàm băm .................................................................51
Hình 2-4 Q trình kiểm thử......................................................................................................51
Hình 2-5 Mơ hình ký của loại chữ ký khơi phục thơng điệp ........................................................51
Hình 2-6 Vị trí SSL trong mơ hình OSI.......................................................................................66
Hình 2-7 Các đối tượng và hoạt động cơ bản trong hệ thống PKI ..............................................81
Hình 2-8 Kiến trúc PKI phân cấp ...............................................................................................85
Hình 2-9 Kiến trúc PKI mạng lưới..............................................................................................87
Hình 2-10 Kiến trúc PKI danh sách tin cậy.................................................................................88
Hình 2-11 Quan hệ giữa cơng nghệ, ứng dụng và luật pháp....................................................110
Hình 3-1 Các thành phần máy chủ của hệ thống E-learning và khách. ....................................114
Hình 3-3 Những vấn đề về quản lý khố cá nhân ....................................................................117
Hình 3-4 Xác thực thẻ thơng minh khơng dùng PKI .................................................................118
Hình 3-5 Xác thực thẻ thơng minh với PKI...............................................................................118
Hình 3-6 Mơ hình tích hợp thẻ thơng minh ngồi .....................................................................120
Hình 3-7 Mơ hình tích hợp thẻ thơng minh trong......................................................................120
Hình 3-9 Kết hợp giữa khơng gian ảo và khơng gian vật lý ......................................................122
Hình 3-10 Giai đoạn cấp chứng chỉ. ........................................................................................123
Hình 3-11 Giai đoạn đăng ký và xác thực lẫn nhau giữa LMS và học viên ...............................124
Hình 3-12 Sơ đồ trình tự thời gian đăng ký khóa học trong hệ thống E-learning.......................125
Hình 3-13 Sơ đồ trình tự thời gian giai đoạn theo dõi hoạt động của hệ thống E-learning .......125
Hình 3-14 Giai đoạn khởi động đầu sử dụng Ikey 2000 token..................................................127
Hình 3-15 Giai đoạn khởi động đầu sử dụng Ikey 2000 token (tiếp theo) .................................128
Hình 3-16 Quy trình xác thực khóa học ...................................................................................129
Hình 3-17 Biểu đồ trạng thái LMS............................................................................................130
Hình 3-18 Biểu đồ chuyển chế độ của CMS ở phía máy chủ ...................................................131
Hình 3-19 Biểu đồ trạng thái người học (tại điểm cuối/kết thúc). ..............................................132
Hình 4-1 Lưu đồ thuật tốn mã hóa thơng điệp........................................................................139
ix
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Hình 4-2 Thiết bị đọc thẻ ACR120 ...........................................................................................140
Hình 4-3 Thiết bị đọc thẻ giao tiếp cổng USB ..........................................................................140
Hình 4-4 Java Applet nhúng trong trang login. .........................................................................143
Hình 4-5 Java Applet cho phép User thay đổi số PIN...............................................................143
Hình 4-6 Java Applet hiện tự động trong mỗi lần thực hiện giao dịch.......................................144
Hình 4-7 Tạo chứng chỉ Request cho thẻ của màn hình cấp phát chứng chỉ............................144
Hình 4-8 Lệnh yêu cầu chứng nhận (giai đoạn khởi động).......................................................147
Hình 4-9 Lựa chọn loại chứng nhận (giai đoạn khởi động). .....................................................147
Hình 4-10 Nhập vào các thơng tin cần thiết sẽ được nhập vào bản chứng chỉ (giai đoạn khởi
động)...............................................................................................................................148
Hình 4-11 Kiểm tra lại tình trạng bản chứng nhận (giai đoạn khởi động). .................................148
Hình 4-12 Lựa chọn bản chứng nhận cần kiểm tra (giai đoạn khởi động). ...............................148
Hình 4-13 Cài đặt bản chứng chỉ trên hệ thống (máy tính cá nhân -PC terminal) (giai đoạn khởi
động)...............................................................................................................................148
Hình 4-14 Copy bản chứng nhận từ thẻ vào hệ thống (giai đoạn khởi động)............................149
Hình 4-15 Nhập vào mật khẩu theo yêu cầu (giai đoạn khởi động). .........................................149
Hình 4-16 Truy nhập trang Web (Giai đoạn đăng ký khóa học và theo dõi hoạt động)..............149
Hình 4-17 Lệnh yêu cầu chứng chỉ người sử dụng (Giai đoạn đăng ký khóa học và theo dõi hoạt
động)...............................................................................................................................149
x
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1-1 Các đặc tả thuộc chuẩn ISO 7816................................................................................9
Bảng 1-2 Các chuẩn giao diện ứng dụng (API)..........................................................................28
Bảng 2-1 Sơ đồ chữ ký mù .......................................................................................................58
Bảng 2-2 Sơ đồ chữ ký mù dựa trên chữ ký RSA......................................................................58
Bảng 3-1 So sánh một số phương pháp nhận dạng và xác thực khác nhau.............................116
Bảng 3-1 Bảng chế độ LMS. ...................................................................................................130
Bảng 3-2 Thuyết minh các chế độ LMS. ..................................................................................131
Bảng 3-3 Bảng thuyết minh các chế độ CMS...........................................................................131
Bảng 3-4 Bảng các chế độ CMS .............................................................................................131
Bảng 3-5 Thuyết minh trạng thái kết thúc của người sử dụng..................................................132
Bảng 3-6 Bảng trạng thái kết thúc của người sử dụng. ............................................................133
xi
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT
KÝ HIỆU
TỪ VIẾT TẮT
MÔ TẢ
API
Application Programming Interface
CA
Certificate authority
CC
Chứng chỉ
CD
Compaq Disk
CDROM
Compaq Disk Read Only Memory
CSDL
Cơ sở dữ liệu
CSP
Cooperative software program
CHV
Card Holder Value
CMS
Content Manager System
DB
DataBase
DSS
Digital Signature Standard
DMS
Document Management System
E- Learning
Electronic Learning
IC
Intergated Circuit
ID
Indentity Card
LDAP
Leightweight Directory Access Protocol
LMS
Learning Management System
PC
Personal Computer
PCMCIA
Personal Computer Memory
International Association
PIN
Personal indentity number
PKI
Public key infracture
RA
Registration Authority
FRID
Radio Frequency Identification
SSL
Secure Socket Layer
TTM
Thẻ thông minh
WORM
Write One Read Multi Time
Card
xii
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
CÁC THUẬT NGỮ
An tồn an ninh thơng tin
(Information Security)
Là các biện pháp tác động lện hệ thống thông tin và bản
thân thông tin để đảm bảo thông tin không bị thay đổi, phá
huỷ. Đồng thời, kiểm soát được các đối tượng truyền và
nhận thơng tin.
Bí mật thơng tin
(Confidentiality)
Thơng tin khơng được tiết lộ cho các đối tượng không được
cho phép.
CA cấp dưới
(Subordinate CA)
Là những CA mà trong một mơ hình PKI phân cấp, thẻ xác
nhận của nó được xác nhận bởi một CA khác. Những hoạt
động của CA này chịu sự giám sát của chính CA đó.
CA cấp trên
(Superior CA)
Là những CA chứng nhận những thẻ xác nhận và giám sát
hoạt động của các CA khác.
CA gốc
(Root CA)
Trong một sơ đồ PKI phân cấp, đây là CA với khố cơng
khai được tin tưởng ở mức độ cao nhất bởi các đối tượng
của một domain.
Cặp khố
(Key Pair)
Hai khố có liên quan đến nhau về mặt tốn học với hai
thuộc tính: (i) Một khố có thể được dùng để mã hố và việc
giải mã chỉ được thực hiện khi có khố cịn lại. (ii) Khi biết
một trong hai khố thì việc tính tốn để tìm ra khố cịn lại là
khơng thể thực hiện được.
Chính sách thẻ xác nhận
(Certificate Policy)
Là một dạng chính sách quản trị các giao tác điện tử được
thực hiện trong q trình quản lý thẻ xác nhận. Chính sách
này đáp ứng tất cả các yêu cầu của quá trình tạo, phân phát,
thống kê, phục hồi và quản trị các thẻ xác nhận số.
Chữ ký số
(Digital Signature)
Là kết quả của phép chuyển đổi một thông điệp bằng một hệ
thống các phép mã hố có sử dụng các khố mà một đối
tượng nhận được thơng tin có thể xác định được: (i) Dữ liệu
được gửi đến có phải được tạo ra với khố riêng ứng với
khố cơng khai trong thẻ xác nhận của đối tượng gửi hay
không. (ii) Thông tin nhận được có bị thay đổi sau khi phép
chuyển đổi được thực hiện không. Thông tin bị coi là đã thay
đổi nếu ta không thể kiểm chứng được chữ ký số với khố
cơng khai tương ứng của đối tượng đã tạo chữ ký số.
Danh sách tin cậy
(Trust List)
Tập hợp các thẻ xác nhận đã được một đối tượng sử dụng
tin cậy và dùng để xác thực những thẻ xác nhận khác.
Danh sách thẻ xác nhận bị huỷ bỏ
(Certificate Revocation List - CRL)
Một danh sách do CA quản lý bao gồm các thẻ xác nhận bị
huỷ bỏ trước khi chúng hết hạn.
Dữ liệu chưa mã hóa
(Plaintext)
Dữ liệu ở đầu vào của một thủ tục mã hố bảo mật
Dữ liệu đã mã hóa
(Ciphertext)
Dữ liệu ở đầu ra của một thủ tục mã hoá bảo mật.
Định danh đối tượng
(Object Identifier – OID)
Là một só có định dạng riêng và đã được đăng ký với một tổ
chức được công nhận trên phạm vi quốc tế.
Đối tượng quản lý đăng ký
(Registration Authority - RA)
Là đối tượng có vai trị phân biệt và xác thực các đối tượng
của thẻ xác nhận nhưng không ký và cấp các thẻ xác nhận.
Đối tượng quản lý xác nhận
(Certification Authority – CA)
Là đối tượng được tin cậy bởi một nhóm người sử dụng nhất
định với chức năng phát hành và quản lý các thẻ xác nhận
và danh sách thẻ xác nhận bị huỷ bỏ.
xiii
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Hạ tầng khố cơng khai
(Public Key Infrastructure - PKI)
Một tập các chính sách, các tiến trình xử lý, các máy chủ
dịch vụ, các máy trạm cùng với các phần mềm được sử
dụng để quản lý các thẻ xác nhận cùng với các cặp khố
cơng khai/khố riêng. Trong đó, các tính năng chính bao
gồm việc phát hành, duy trì và huỷ bỏ các thẻ xác nhận chứa
khố cơng khai.
Kênh truyền thơng riêng
(Out-of-band)
Q trình truyền thơng giữa các đối tượng thơng qua các
phương tiện khác với các phương tiện được sử dụng để duy
trì liên lạc thơng thường giữa các đối tượng trong hệ thống.
Khố cơng khai
(Public Key)
(i) Khố thuộc về một cặp khoá tạo chữ ký số được sử dụng
để kiểm chứng một chữ ký số. (ii) Khoá thuộc về một cặp
khố mã hóa được sử dụng để mã hóa thơng tin bí mật.
Trong cả hai trường hợp, khố này thường được phổ biến
với các thẻ xác nhận.
Khoá riêng
(Private Key)
(i) Khoá thuộc về một cặp khóa được sử dụng để tạo chữ ký
số. (ii) Khoá thuộc về một cặp khoá mã hóa được sử dụng
để giải mã các thơng tin bí mật. Trong cả hai trường hợp,
khoá này phải được giữ bí mật.
Khơng thể bác bỏ
(Non-repudiation)
Tính năng này đề cập tới việc: nếu một đối tượng có thể
kiểm chứng một chữ ký số bằng một khố cơng khai nào đó
thì điều đó chứng tỏ đối tượng đang nắm giữ khố riêng
tương ứng đã tạo ra chữ ký số này.
Mã hoá bảo mật
(Encrypt)
Q trình biến đổi thơng tin ban đầu thành thơng tin có dạng
trực quan là ngẫu nhiên và vơ nghĩa.
Mã hố dữ liệu
(Encode)
Q trình đóng gói thơng tin thành các khuôn dạng phù hợp
để truyền thông hoặc lưu trữ.
Mã xác thực thông điệp
(Message Authentication Code MAC)
Là chuỗi các bit được tạo ra thơng qua các thuật tốn tạo mã
xác thực thông điệp dựa trên các hàm phân tách. Mã này
được sử dụng để giúp đối tượng nhận có thể đảm bảo mình
nhận được đúng thơng tin mình cần.
Phương tiện lưu trữ
(Repository)
Một hệ thống với phần cốt lõi là cơ sở dữ liệu chứa thông tin
về thẻ xác nhận và danh sách thẻ xác nhận bị huỷ bỏ.
Tấn công phát lại gói tin
(Replay Attack)
Là hình thức tấn cơng dựa trên việc bắt gói tin truyền đến,
thực hiện các chỉnh sửa theo ý muốn và phát đi trong các
thời điểm sau này tới các đối tượng nhận.
Tin cậy
(Trust)
Là việc chấp nhận một hành động hoặc một thể hiện của đối
tượng nào đó là đúng.
Tồn vẹn dữ liệu
(Data Integerity)
Là việc đảm bảo thơng tin không bị thay đổi mà không bị
phát hiện trong q trình truyền từ đối tượng tạo thơng tin
đến đối tượng nhận.
Thẻ xác nhận
(Certificate)
Là hình thức biểu diễn thơng tin dưới dạng số với các thông
tin tối thiểu sau: (i) CA phát hành thẻ này. (ii) Định danh của
đối tượng sử dụng. (iii) Khố cơng khai của đối tượng sử
dụng. (iv) Thời gian hiệu lực của thẻ. Thẻ này phải được ký
bởi CA tạo ra nó.
Thẻ xác nhận ngang hàng
(Cross-Certificate)
Là thẻ xác nhận được dùng để thiết lập mối quan hệ tin cậy
giữa các CA.
Trao đổi khố
(Key Exchange)
Là q trình trao đổi các khố để có thể thiết lập một kênh
liên lạc an tồn.
Xác thực
(Authenticate)
Khẳng định những thơng tin về định danh của một đối tượng
khi đối tượng đó trình diện.
xiv
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THẺ THÔNG MINH
Chương này nhằm giới thiệu các kiến thức cơ bản vể Thẻ thông minh. Kiến
thức được đề cập trong chương này không đi quá sâu vào chi tiết các khía cạnh vật
lý của Thẻ thơng minh mà chỉ nhằm mục đích cung cấp cho những người phát
triển ứng dụng kiến thức cần thiết để xây dựng các ứng dụng Thẻ thông minh. Các
khái niệm và định nghĩa trong chương này được tham khảo trong cuốn “Smart
Card Handbook” và “Smart Card Developer’s Kit”.
Thẻ thông minh có kích thước và hình dáng tương tự như thẻ tín dụng. Thẻ
thơng minh có bộ nhớ để lưu trữ dữ liệu và bộ vi xử lý để xử lý dữ liệu. Dữ liệu
của Thẻ thơng minh gồm có hệ điều hành, các chương trình ứng dụng, các file dữ
liệu,…
Tuy nhiên một trong những ưu điểm lớn nhất của Thẻ thơng minh là dữ
liệu lưu trữ có thể được bảo vệ khỏi sự truy nhập trái phép từ bên ngồi. Vì dữ liệu
chỉ có thể được truy nhập thơng qua các giao diện nối tiếp điều khiển bởi hệ điều
hành nên dữ liệu bí mật có thể được ghi vào trong Thẻ theo cách mà bên ngồi
khơng thể đọc được. Dữ liệu như vậy chỉ có thể được đọc bởi CPU của Thẻ.
Chính nhờ vào khả năng lưu trữ dữ liệu an tồn và bộ vi xử lý có khả năng
tính tốn, Thẻ thơng minh được ứng dụng rất rộng rãi. Có thể kể đến như trong
việc trả tiền cho các cuộc gọi điện thoại, trả tiền cho việc đỗ xe, truy nhập vào các
hệ thống ti vi vệ tinh…
1.1.
GIỚI THIỆU THẺ THƠNG MINH
Thẻ thơng minh là một tấm thẻ nhựa gắn chip vi xử lý. Thẻ thông minh có
bề ngồi giống thẻ tín dụng thơng thường ngoại trừ phần tiếp xúc bằng kim loại
(chỉ có ở thẻ contact), nhưng những ứng dụng của thẻ lại hoàn toàn khác. Không
giống như những chức năng ở thẻ ngân hàng và thẻ tín dụng thơng thường, thẻ
thơng minh có thể được dùng làm ví điện tử để giữ tiền điện tử. Với một phần
mềm phù hợp, nó cịn có thể được dùng làm thẻ kiểm sốt truy nhập an tồn từ
việc ra vào cửa cho đến việc truy cập máy tính.
Thẻ thơng minh được định nghĩa là “thẻ tín dụng” có gắn thêm một “bộ
não”, mà bộ não là một con chip máy tính nhỏ. Nhờ “bộ não được gắn thêm” này
mà thẻ thơng minh cịn được gọi bằng cái tên thẻ chip hoặc thẻ mạch tích hợp
(IC).
1
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Dù là loại thẻ thông minh nào, dung lượng bộ nhớ cũng đều lớn hơn nhiều
so với thẻ vạch từ. Tổng dung lượng bộ nhớ của thẻ vạch từ chỉ là 125bytes, trong
khi dung lượng của thẻ thơng minh có thể từ 1KB cho tới 64KB. Nói cách khác,
dung lượng bộ nhớ của thẻ thơng minh có thể lớn gấp 500 lần thẻ vạch từ.
Rõ ràng dung lượng bộ nhớ lớn là một trong những ưu điểm của thẻ thông
minh, nhưng đặc điểm quan trọng bậc nhất của thẻ lại nằm ở chỗ dữ liệu lưu giữ
trong thẻ được bảo vệ an toàn khỏi sự truy cập hoặc thay đổi trái phép.Trong thẻ
thông minh, việc truy cập vào nội dung bộ nhớ do một mạch logic an toàn gắn
trong thẻ kiểm sốt. Vì việc truy cập vào dữ liệu chỉ có thể được thực hiện thơng
qua một giao diện liên hoàn do hệ điều hành và hệ logic an toàn kiểm soát, nên dữ
liệu mật được lưu trong thẻ sẽ tránh được sự truy cập trái phép từ bên ngoài. Dữ
liệu mật này chỉ có thể được xử lý nội bộ thơng qua bộ vi xử lý.
Nhờ đặc tính kết nối khơng liên tục và tính bảo mật cao của thẻ thơng
minh, nên khó có thể lấy dữ liệu của thẻ hoặc chèn thơng tin trái phép vào thẻ.
Chính vì vậy thẻ thơng minh rất thích hợp cho việc lưu trữ dữ liệu tiện lợi và an
tồn. Nếu khơng được phép của chủ sở hữu, không thể lấy hoặc thay đổi dữ liệu
trong thẻ. Có thể nói thẻ thơng minh giúp nâng cao tính bảo mật và riêng tư cho
người sử dụng.
Như vậy, thẻ thông minh không chỉ đơn thuần là nơi lưu trữ dữ liệu mà là
nơi lưu trữ dữ liệu an tồn, có thể lập trình và tiện lợi. Microsoft coi thẻ thông
minh là cánh tay nối dài của máy tính cá nhân và là nhân tố chủ chốt trong cơ sở
hạ tầng khóa cơng khai.
Thẻ gắn bộ vi xử lý lần đầu tiên do 2 kỹ sư người Đức phát minh vào năm
1967. Chỉ đến khi Roland Moreno, một nhà báo người Pháp, công bố Bằng sáng
chế Thẻ thông minh tại Pháp năm 1974 thẻ mới được biết đến rộng rãi. Với những
tiến bộ trong công nghệ sản xuất bộ vi xử lý, phí nghiên cứu và sản xuất thẻ thông
minh gần đây đã giảm đi đáng kể. Năm 1984 đánh dấu một bước phát triển vượt
bậc khi Bộ Bưu chính Viễn thơng Pháp tiến hành thử nghiệm thành cơng trên thẻ
điện thoại. Kể từ đó thẻ thơng minh khơng cịn bị ràng buộc vào thị trường thẻ
ngân hàng truyền thống cho dù vào năm 1997 thẻ điện thoại vẫn chiếm thị phần
lớn nhất của thẻ thông minh.
Nhờ vào bộ quy chuẩn ISO-7816 được ban hành năm 1987 (quy định tiêu
chuẩn giao diện thẻ thông minh áp dụng trên tồn cầu), định dạng thẻ thơng minh
hiện nay đã được chuẩn hóa. Thẻ do các nhà phát hành khác nhau đưa ra đều có
thể giao tiếp với máy chủ sử dụng một bộ ngôn ngữ chung.
2
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
1.1.1.
1.1.1.1.
Ưu nhược điểm và tính khả thi thẻ thơng minh
u đi m:
Về vấn đề an tồn và bảo mật thơng tin, giải pháp này đã hạn chế rất nhiều
các nguy cơ mất an toàn bởi kiến trúc vật lý cũng như logic của thẻ. Sự an toàn về
mặt logic của thẻ có được là do trên thực tế mọi hoạt động của thẻ đều được kiểm
soát bởi hệ điều hành. Như vậy, các thông tin được coi là cần giữ bí mật sẽ khơng
thể lấy được ra từ thẻ.
Sự an toàn về mặt vật lý liên quan tới cấu trúc của chip thẻ thông minh. Ý
định truy nhập trái phép vào bên trong của chip là khơng thể hoặc ít ra là rất tốn
kém. Địa chỉ và dữ liệu (vốn liên hệ với nhau) được trộn lẫn trong các lớp khác
nhau. Các transitor ảo được nhúng trong bản mạch làm cho việc truy nhập trở nên
khó khăn hơn. Ngồi ra, giới hạn cho cận trên và cận dưới của tần số đồng hồ
cũng gây trở ngại cho việc truy nhập trái phép. Như vậy, các thông tin bên trong
thẻ là không thể bị “hack” như các thông tin được lưu trong các phần mềm hệ
quản trị CSDL thơng thường.
Các khóa bí mật dùng cho chữ ký điện tử và nhận dạng đều được lưu giữ
bên trong thẻ. Kể cả nhà sản xuất thẻ lẫn người sở hữu thẻ cũng không thể biết
được các khóa này. Do đó, chúng khơng thể bị sao chép.
Để tránh việc thẻ bị đánh cắp và được kẻ xấu sử dụng, mỗi chiếc thẻ đều có
số nhận dạng (PIN). Trước khi sử dụng thẻ, người dùng phải nhập vào đó số PIN
của thẻ. Cơ chế quản lý số PIN của thẻ cũng rất an toàn bởi vì số PIN gần như
khơng thể đốn ra được. Hơn nữa, nếu số lần nhập sai liên tục lên đến một con số
nào đó thì thẻ sẽ tự động khóa. Muốn mở khóa, người dùng phải nhập một số
dùng để mở khóa của thẻ. Và cũng tương tự, nếu số lần nhập sai liên tiếp lên đến
con số nào đó thì lúc này, thẻ sẽ bị khóa vĩnh viễn, khơng thể sử dụng lại nữa. Trừ
những dữ liệu về cá nhân người dùng (lý lịch…), các thông tin khác dùng cho việc
xác thực trong thẻ sẽ không thể lấy lại được. Như vậy, việc sử dụng thẻ trở nên an
toàn và dễ dàng hơn vì người dùng thay vì phải nhớ nhiều số (mỗi số chỉ dùng một
lần như trong giải pháp one-time passwords) như trước đây, nay chỉ phải nhớ một
số, cịn các thơng tin nhận dạng đều ở trong thẻ. Trong khi nếu bị mất thẻ thì kẻ
đánh cắp cũng khơng thể sử dụng được thẻ vì khơng có số PIN.
Hiện nay trên thế giới, một số nhà sản xuất đã thay thế số PIN bằng các cơ
chế nhận dạng sinh trắc học như dấu vân tay, võng mạc… để nâng cao tính an
tồn của thẻ. Tuy nhiên, giải pháp này đòi hỏi nhiều thiết bị hiện đại và do đó giá
thành của thẻ là rất cao. Và thực tế hiện nay, sự kết hợp này chưa được sử dụng
nhiều.
3
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
1.1.1.2.
Nh c đi m:
Chưa giải quyết triệt để được vấn đề về sự mất an toàn từ bản thân người
dùng, đó là vẫn bắt người dùng phải nhớ số PIN và phải có thêm cơng cụ là chiếc thẻ
mới có thể thực hiện việc xác thực. Tuy rằng đã hạn chế được sự mất cắp thẻ bằng
cách kết hợp thẻ với một số PIN nhưng không thể loại trừ trường hợp cả số PIN và
thẻ đều bị đánh cắp.
Thứ hai, các tổ chức phải trang bị thêm các thiết bị phần cứng để có thể ứng
dụng giải pháp này. Số lượng và chi phí của các thiết bị thêm (như thiết bị đọc, thiết
bị ghi, các phần mềm hỗ trợ…) khơng phải là nhỏ và do đó, chắc chắn sẽ tốn kém
hơn so với giải pháp chỉ dùng phần mềm.
Thứ ba, các dịch vụ hỗ trợ phổ biến cho việc xác thực bằng thẻ là chưa đầy đủ.
Hầu như các nhà cung cấp giải pháp xác thực bằng thẻ hiện nay đều phát triển các
dịch vụ của riêng mình. Có thể kể ra một số hệ thống hỗ trợ xác thực qua thẻ như:
công ty Microsoft với các phiên bản hệ điều hành từ Windows 98 đến nay đã hỗ trợ
việc đăng nhập thông qua thẻ, ứng dụng Outlook Express của Windows cũng hỗ trợ
giải pháp này[3]…
Tuy nhiên hiện nay, hầu hết các ứng dụng cần đến xác thực trên Internet như
dịch vụ thư điện tử, các dịch vụ thương mại điện tử phổ biến… đều chưa hỗ trợ xác
thực bằng thẻ. Hầu hết các dịch vụ hỗ trợ xác thực thông qua thẻ thường được các
công ty khác nhau phát triển theo những mơ hình riêng, sử dụng những thiết bị riêng
chưa thống nhất và do đó khả năng liên hệ giữa các hệ thống là hầu như không có.
1.1.1.3.
Tính kh thi:
Đây là giải pháp tương đối hồn chỉnh và được nhận định là có tiềm năng lớn
trong thời gian tới. Tổ chức chuẩn hoá quốc tế (ISO) đã và đang đưa ra những tiêu
chuẩn thống nhất trong việc xây dựng và phát triển thẻ thông minh. Hiện nay, một số
quốc gia đã sử dụng công nghệ này trong các hệ thống lớn của họ như làm chứng
minh thư (Identity card), thẻ rút tiền ngân hàng (ATM card)...Ngoài ra, đã có rất
nhiều cơng ty lớn trên thế giới đang phát triển những giải pháp xác thực hoàn thiện
hơn về cả mức độ an toàn và khả năng linh động trong sử dụng.
Cùng với sự phát triển về công nghệ, giá thành của thẻ và các thiết bị liên
quan đã giảm đáng kể trong những năm qua. Do đó, các ứng dụng có hỗ trợ xác thực
bằng thẻ thơng minh cũng ngày một nhiều hơn.[3]
Tuy nhiên, đối với thực tế ở nước ta, một nước đang phát triển thì giá thành
thẻ cũng như chi phí xây dựng hệ thống hỗ trợ xác thực bằng thẻ hiện nay vẫn là quá
cao, không phù hợp với đa số các cơ quan, tổ chức ở Việt Nam. Nếu các nhà sản xuất
giảm được giá thành thẻ và các thiết bị liên quan hơn nữa đồng thời tăng cao được
mức độ an toàn của thẻ thì việc đưa giải pháp này vào sử dụng đại trà cho các hệ
thống của các cơ quan, tổ chức ở Việt Nam là rất khả thi.
4
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
1.1.2.
Phân loại thẻ
Thẻ được chia làm hai nhóm: thẻ “thơng minh” và thẻ “không thông minh”.
Thẻ “không thông minh” hay cịn gọi là thẻ nhớ, chỉ có khả năng lưu trữ thơng tin.
Thẻ “thơng minh” ngồi khả năng như thẻ nhớ, nó cịn có khả năng xử lý thơng
tin. Về cơ bản, dựa trên đặc điểm bề ngồi, thẻ “thơng minh” có thể được chia ra
làm ba nhóm chính là thẻ tiếp xúc, thẻ không tiếp xúc, và thẻ kết hợp. Hình dưới
đưa ra sự phân loại thẻ dựa trên năng lực xử lý dữ liệu và đặc trưng vật lý của mỗi
loại.
PHÂN
LOẠI THẺ
THẺ
THƠNG
MINH
Thẻ khơng “thơng
minh”
Thẻ từ
Thẻ quang
Thẻ “thơng minh”
Thẻ chip
nhớ
Thẻ kết
hợp
Thẻ tiếp
xúc
Thẻ khơng
tiếp xúc
Hình 1-1 Sơ đồ phân loại thẻ
Thẻ khơng “thơng minh” hay cịn gọi là thẻ nhớ xuất hiện khá lâu trước khi
ra đời thẻ thông minh. Đây là kiểu Smart Card thông dụng và rẻ nhất hiện nay,
chúng khơng chứa và thực hiện các tính tốn logic mà chỉ đơn thuần lưu trữ dữ
liệu. Kiểu Smart Card này chứa bộ nhớ đệm chỉ đọc có thể xóa được và khơng mất
(Electrically Erasable Programmable Read−Only Memory: EEPROM). Vì là bộ
nhớ khơng mất (non-valotile) nên khi rút card ra khỏi đầu đọc hoặc khi mất điện,
dữ liệu vẫn cịn được lưu trên card. Có thể coi EEPROM bên trong giống như một
thiết bị lưu trữ thông thường khác với một hệ thống file và được quản lý thông qua
một bộ vi điều khiển (thường là 8 bit).
Bộ vi điều khiển này chịu trách nhiệm truy cập file và xử lý giao tiếp. Dữ
liệu được khóa bởi một kiểu password: số định danh riêng (Personal Identification
Number: PIN). Số PIN thường có độ dài từ 3 đến 8 và được lưu trữ trong một file
đặc biệt trên card. Vì kiểu Smart Card này khơng có khả năng mật mã nên nó
thường được dùng để lưu trữ tài khoản điện thoại, vé vận chuyển hoặc là “tiền
điện tử” (electronic cash).
Thẻ không “thơng minh” nhiều khi cịn được gọi là thẻ nhớ được chia làm
ba loại cơ bản: thẻ từ, thẻ quang và thẻ chip nhớ.
5
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Thẻ từ là thẻ sử dụng từ tính để lưu trữ dữ liệu tuy nhiên dung lượng lưu
trữ là thấp. So với sự phát triển và yêu cầu ngày càng cao của các ứng dụng thì thẻ
từ khơng thể đáp ứng được và dần đi vào thoái trào.
Thẻ quang dùng tia laser để đọc và ghi dữ liệu lên thẻ. Về cơ bản thẻ quang
không gắn chip vi xử lý. Công nghệ sử dụng trong thẻ nhớ quang học tương tự
như trong đĩa CD hoặc CDROM. Một tấm bảng nhỏ làm từ vật liệu nhạy cảm với
tia laser màu ánh kim được dát mỏng gắn trong thẻ được dùng để lưu trữ thông
tin. Do trên thực tế vật liệu dùng trên thẻ bị đốt cháy trong quá trình ghi dữ liệu
nên thẻ được gọi là phương tiện WORM (ghi một lần đọc được nhiều lần), dữ liệu
trong thẻ không bị mất đi khi nguồn năng lượng bị cắt.
Thẻ chip nhớ là một con chip chỉ có nhiệm vụ lưu thơng tin, khơng có khả
năng xử lý thơng tin. Thẻ chip nhớ có khả năng lưu trữ lượng thơng tin lớn gấp
hàng ngàn lần so với thẻ vạch từ. Loại thẻ này trước hết được dùng cho các ứng
dụng cơ bản như làm thẻ điện thoại thời kỳ đầu.
Ngồi ra cịn có một loại thẻ - thẻ PC (Plastic Card) hay còn gọi là thẻ
PCMCIA - được gắn bộ vi xử lý hồn chỉnh như thẻ thơng minh, nhưng được sử
dụng với mục đích hồn tồn khác. Thẻ PC mang những đặc điểm giống như thẻ
thông minh nhưng chúng lại được dùng làm các thiết bị ngoại vi như modem, cần
điều khiển hoặc đầu chơi game. Thông thường thẻ PC không được coi là thẻ thơng
minh vì chúng là thiết bị mở rộng khơng mang tính cá nhân.
Nhóm thẻ “thơng minh” có thể được chia thành ba nhóm như đã nói ở trên.
Phân loại theo giao diện: Thuật ngữ giao tiếp (contact) ở đây chỉ việc giao tiếp
giữa Smart Card và thiết bị đọc. Một Smart Card có thể có cả hai giao diện contact
và contactless bằng cách dùng 2 chíp riêng biệt trên cùng một card (đôi khi gọi là
card “lai”: hybrid-card) hoặc dùng một chíp có hai giao diện dual-interface (đôi
khi gọi là card tổ hợp: combi-card).
o Thẻ không tiếp xúc (Contactless Card)
Thẻ không tiếp xúc không cần phải đặt trong thiết bị chấp nhận thẻ. Chúng
liên lạc qua ăng ten trong thẻ. Năng lượng có thể cung cấp bởi nguồn bên trong
hoặc qua ăng ten. Thẻ không tiếp xúc truyền dữ liệu tới thiết bị chấp nhận thẻ
thông qua trường điện từ.
Thẻ không tiếp xúc không dùng tấm kim loại tiếp xúc trên bề mặt của Thẻ
thông minh, thay vào đó là sử dụng một số dạng của cảm ứng điện từ. Bên trong
Thẻ sẽ có một ăng-ten dùng để thu nhận sóng điện từ. Thơng thường, Thẻ không
tiếp xúc sẽ được đặt gần Terminal không quá 3 cm. Việc ghép nối cảm ứng
(inductive coupling) sẽ chuyển năng lượng và nguồn cho thẻ. Input và Output có
thể nhận được bằng cách điều chỉnh tín hiệu nguồn.
6
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Hình 1-2 Thẻ khơng tiếp xúc (Contacless Card)
o Thẻ tiếp xúc (Contact Card)
Thẻ tiếp xúc phải được đưa vào một thiết bị chấp nhận thẻ, chúng liên lạc
với thế giới bên ngồi qua giao diện tiếp xúc.
Những thẻ này có vi mạch nhỏ kết nối với các đường tiếp xúc kim loại trên
bề mặt của Thẻ. Những đường tiếp xúc này liên kết với đơn vị đọc/ghi (Terminal)
giúp cho Thẻ có thể liên lạc và cung cấp năng lượng cho các vi mạch.
Hình 1-3 Thẻ tiếp xúc (Contact Card)
o Hybrid Card
Kiểu Smart Card này có hai con chip, một hỗ trợ giao diện contact, một hỗ
trợ giao diện contactless. Thường thì hai con chip này khơng có bất kỳ sự kết nối
nào với nhau.
o Dual-Interface Card
Một Smart Card kiểu này chỉ chứa một chip đơn hỗ trợ cả hai giao diện
contact và contactless cho phép cùng một thơng tin có thể được trao đổi qua hai
kiểu thiết bị đọc có giao diện khác nhau.
7
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
1.1.3.
Các chuẩn cho Smart Card
Việc tạo ra các chuẩn quốc tế và quốc gia cho thẻ thông minh là một yêu
cầu bắt buộc đối với việc đưa Thẻ thông minh ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống
hàng ngày. Các chuẩn đặc biệt quan trọng đối với việc mở rộng phạm vi sử dụng
của Thẻ thông minh. Thẻ thông minh chỉ là một thành phần trong nhiều thành
phần của một hệ thống phức tạp. Điều này có nghĩa là giao diện giữa Thẻ và phần
còn lại của hệ thống phải được đặc tả chính xác và phù hợp với nhau. Việc này tất
nhiên là có thể làm được cho mỗi hệ thống tùy theo từng trường hợp mà không
cần quan tâm đến hệ thống khác. Tuy nhiên, điều này cũng có nghĩa là các loại
Thẻ khác nhau sẽ cần cho các hệ thống khác nhau. Người dùng do đó sẽ phải
mang nhiều loại Thẻ thông minh cho các ứng dụng. Để tránh điều này, cần phải
tạo ra được một chuẩn độc lập ứng dụng cho phép Thẻ đa chức năng có thể được
phát triển. Dưới đây là một số tổ chức tham gia vào các chuẩn của Thẻ thông
minh:
ISO (International Standard Organization). Chuẩn ISO 7816 là chuẩn quốc
tế cho các loại thẻ mạch tích hợp (Thẻ thơng minh) dùng tiếp xúc điện. Bất kỳ ai
muốn hiểu được về mặt kỹ thuật của Thẻ thông minh đều cần phải biết đến ISO 7816.
Bảng dưới mô tả một số thành phần con của chuẩn ISO 7816. Có một vài chuẩn con
khơng được đề cập tới bởi khơng cần thiết cho người lập trình hoặc đang trong quá
trình xây dựng.
NIST (National Institute of Standards and Technology). Tổ chức này đưa ra
một tài liệu gọi là FIPS 140-1: “Các yêu cầu về bảo mật cho các module mật mã”
(Security Requirements for Cryptographic Modules). Nó liên quan đến phần bảo mật
vật lý của một chip Smart Card, được định nghĩa như là một kiểu module mật mã.
Europay, MasterCard và Visa. Europay, MasterCard và Visa đã tạo ra “Đặc
tả Thẻ mạch tích hợp cho hệ thống trả tiền”. Đặc tả này có mục đích tạo ra một cơ sở
kỹ thuật cho Thẻ và việc thực thi của hệ thống lưu trữ giá trị (stored value system).
Microsoft. Microsoft có một chuẩn cho Thẻ thơng minh và PC (Personal
Computer) là đặc tả PC/SC.
CEN (Comite’ Europe’en de Normalisation) và ETSI (European
Telecommunications Standards Institute) là hai tổ chức của Châu Âu tập trung chủ
yếu vào lĩnh vực công nghệ viễn thông, ví dụ như GSM SIM dành cho điện thoại di
động. Các chuẩn mà hai tổ chức này đưa ra gồm có GSM 11.11 và ETSI300045
8
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
Chuẩn
Đặc tính
ISO 7816-1 Đặc tính vật lý của thẻ
Mơ tả
Định nghĩa kích cỡ thẻ và các yêu cầu vật
lý khác.
ISO 7816-2 Kích cỡ và vị trí thành Định nghĩa kích cỡ, vị trí và vai trị của
phần tiếp xúc
các tiếp xúc điện trên chíp vi xử lý (VCC,
GND, CLK, RST, IO, VPP và hai tiếp
xúc dự phịng)
ISO 7816-3 Tín hiệu điện và giao thức Xác định đặc tính của tín hiệu điện trao
truyền dẫn
đổi giữa thẻ và thiết bị đầu cuối và hai
giao thức truyền thông: T=0 (Giao thức
trao đổi ký tự bán công không đồng bộ)
và T=1 (Giao thức trao đổi khối bán công
không đồng bộ)
ISO 7816-4 Các lệnh theo chuẩn công Định nghĩa tập lệnh chuẩn và cấu trúc file
nghiệp cho trao đổi thông hệ thống phân cấp.
tin.
ISO 7816-5 Hệ thống đánh số và quá Xác định tên duy nhất cho ứng dụng
trình đăng ký định danh
ứng dụng.
ISO 7816-7 Tập lệnh theo chuẩn công Định nghĩa tập lệnh cho phép truy xuất dữ
nghiệp định nghĩa Ngôn liệu trên thẻ và cấu trúc cơ sở dữ liệu
ngữ truy vấn thẻ có cấu quan hệ.
trúc
(Structured
Card
Query Language - SCQL)
Bảng 1-1 Các đặc tả thuộc chuẩn ISO 7816
9
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
