Tài liệu an ninh mạng

Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 1
AN NINH MẠNG
TS. Nguyễn Đại Thọ
Bộ môn Mạng & Truyền thông Máy tính
Khoa Công nghệ Thông tin

Năm học 2007-2008
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 2
Chương 1
Giới thiệu
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 3
Bối cảnh
•
Nhu cầu đảm bảo an ninh thông tin có những
biến đổi lớn
–
Trước đây
•
Chỉ cần các phương tiện vật lý và hành chính
–
Từ khi có máy tính
•
Cần các công cụ tự động bảo vệ tệp tin và các thông tin
khác lưu trữ trong máy tính
–
Từ khi có các phương tiện truyền thông và mạng
•
Cần các biện pháp bảo vệ dữ liệu truyền trên mạng
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 4

Các khái niệm
•
An ninh thông tin
–
Liên quan đến các yếu tố tài nguyên, nguy cơ, hành
động tấn công, yếu điểm, và điều khiển
•
An ninh máy tính
–
Các công cụ bảo vệ dữ liệu và phòng chống tin tặc
•
An ninh mạng
–
Các biện pháp bảo vệ dữ liệu truyền trên mạng
•
An ninh liên mạng
–
Các biện pháp bảo vệ dữ liệu truyền trên một tập hợp
các mạng kết nối với nhau
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 5
Mục tiêu môn học
•
Chú trọng an ninh liên mạng
•
Nghiên cứu các biện pháp ngăn cản, phòng
chống, phát hiện và khắc phục các vi phạm an
ninh liên quan đến truyền tải thông tin
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 6
Đảm bảo an ninh thông tin
•

Để thực hiện có hiệu quả cần đề ra một phương
thức chung cho việc xác định các nhu cầu về an
ninh thông tin
•
Phương thức đưa ra sẽ xét theo 3 mặt
–
Hành động tấn công
–
Cơ chế an ninh
–
Dịch vụ an ninh
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 7
Dịch vụ an ninh
•
Là một dịch vụ nâng cao độ an ninh của các hệ
thống xử lý thông tin và các cuộc truyền dữ liệu
trong một tổ chức
•
Nhằm phòng chống các hành động tấn công
•
Sử dụng một hay nhiều cơ chế an ninh
•
Có các chức năng tương tự như đảm bảo an
ninh tài liệu vật lý
•
Một số đặc trưng của tài liệu điện tử khiến việc
cung cấp các chức năng đảm bảo an ninh khó
khăn hơn
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 8
Cơ chế an ninh

•
Là cơ chế định ra để phát hiện, ngăn ngừa và
khắc phục một hành động tấn công
•
Không một cơ chế đơn lẻ nào có thể hỗ trợ tất cả
các chức năng đảm bảo an ninh thông tin
•
Có một yếu tố đặc biệt hậu thuẫn nhiều cơ chế
an ninh sử dụng hiện nay là các kỹ thuật mật mã
•
Môn học sẽ chú trọng lĩnh vực mật mã
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 9
Hành động tấn công
•
Là hành động phá hoại an ninh thông tin của
một tổ chức
•
An ninh thông tin là những cách thức ngăn ngừa
các hành động tấn công, nếu không được thì
phát hiện và khắc phục hậu quả
•
Các hành động tấn công có nhiều và đa dạng
•
Chỉ cần tập trung vào những thể loại chung nhất
•
Lưu ý : nguy cơ tấn công và hành động tấn công
thường được dùng đồng nghĩa với nhau
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 10
Kiến trúc an ninh OSI
•

Kiến trúc an ninh cho OSI theo khuyến nghị
X.800 của ITU-T
•
Định ra một phương thức chung cho việc xác
định các nhu cầu về an ninh thông tin
•
Cung cấp một cái nhìn tổng quan về các khái
niệm môn học sẽ đề cập đến
•
Chú trọng đến các dịch vụ an ninh, các cơ chế
an ninh và các hành động tấn công
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 11
Các dịch vụ an ninh
•
Theo X.800
–
Dịch vụ an ninh là dịch vụ cung cấp bởi một tầng giao
thức của các hệ thống mở kết nối nhằm đảm bảo an
ninh cho các hệ thống và các cuộc truyền dữ liệu
–
Có 5 loại hình
•
Theo RFC 2828
–
Dịch vụ an ninh là dịch vụ xử lý hoặc truyền thông
cung cấp bởi một hệ thống để bảo vệ tài nguyên theo
một cách thức nhất định
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 12
Các dịch vụ an ninh X.800
•

Xác thực
–
Đảm bảo thực thể truyền thông đúng là nó
•
Điều khiển truy nhập
–
Ngăn không cho sử dụng trái phép tài nguyên
•
Bảo mật dữ liệu
–
Bảo vệ dữ liệu khỏi bị tiết lộ trái phép
•
Toàn vẹn dữ liệu
–
Đảm bảo nhận dữ liệu đúng như khi gửi
•
Chống chối bỏ
–
Ngăn không cho bên liên quan phủ nhận hành động
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 13
Các cơ chế an ninh X.800
•
Các cơ chế an ninh chuyên dụng
–
Mã hóa, chữ ký số, điều khiển truy nhập, toàn vẹn dữ
liệu, trao đổi xác thực, độn tin truyền, điều khiển định
tuyến, công chứng
•
Các cơ chế an ninh phổ quát
–

Tính năng đáng tin, nhãn an ninh, phát hiện sự kiện,
dấu vết kiểm tra an ninh, khôi phục an ninh
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 14
Các hành động tấn công
•
Các hành động tấn công thụ động
–
Nghe trộm nội dung thông tin truyền tải
–
Giám sát và phân tích luồng thông tin lưu chuyển
•
Các hành động tấn công chủ động
–
Giả danh một thực thể khác
–
Phát lại các thông báo trước đó
–
Sửa đổi các thông báo đang lưu chuyển
–
Từ chối dịch vụ
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 15
Mô hình an ninh mạng
Thông báo an toàn
Thông tin
bí mật
Chuyển đổi
liên quan
đến an ninh
Thông báo
Thông báo

Thông tin
bí mật
Chuyển đổi
liên quan
đến an ninh
Thông báo an toàn
Đối thủ
Bên thứ ba đáng tin
Bên gửi Bên nhận
Kênh
thông tin
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 16
Mô hình an ninh mạng
•
Yêu cầu
–
Thiết kế một giải thuật thích hợp cho việc chuyển đổi
liên quan đến an ninh
–
Tạo ra thông tin bí mật (khóa) đi kèm với giải thuật
–
Phát triển các phương pháp phân bổ và chia sẻ thông
tin bí mật
–
Đặc tả một giao thức sử dụng bởi hai bên gửi và nhận
dựa trên giải thuật an ninh và thông tin bí mật, làm cơ
sở cho một dịch vụ an ninh
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 17
Mô hình an ninh truy nhập mạng
Các tài nguyên tính

toán (bộ xử lý, bộ nhớ,
ngoại vi)
Dữ liệu
Các tiến trình
Phần mềm
Kênh truy nhập
Chức năng
gác cổng
Các điều khiển an ninh
bên trong
Đối thủ
- Con người
- Phần mềm
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 18
Mô hình an ninh truy nhập mạng
•
Yêu cầu
–
Lựa chọn các chức năng gác cổng thích hợp để định
danh người dùng
–
Cài đặt các điều khiển an ninh để đảm bảo chỉ
những người dùng được phép mới có thể truy nhập
được vào các thông tin và tài nguyên tương ứng
•
Các hệ thống máy tính đáng tin cậy có thể dùng
để cài đặt mô hinh này
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 19
Chương 2
MÃ HÓA ĐỐI XỨNG

Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 20
Hai kỹ thuật mã hóa chủ yếu
•
Mã hóa đối xứng
–
Bên gửi và bên nhận sử dụng chung một khóa
–
Còn gọi là
•
Mã hóa truyền thống
•
Mã hóa khóa riêng / khóa đơn / khóa bí mật
–
Là kỹ thuật mã hóa duy nhất trước những năm 70
–
Hiện vẫn còn được dùng rất phổ biến
•
Mã hóa khóa công khai (bất đối xứng)
–
Mỗi bên sử dụng một cặp khóa
•
Một khóa công khai + Một khóa riêng
–
Công bố chính thức năm 1976
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 21
Một số cách phân loại khác
•
Theo phương thức xử lý
–
Mã hóa khối

•
Mỗi lần xử lý một khối nguyên bản và tạo ra khối bản mã tương
ứng (chẳng hạn 64 hay 128 bit)
–
Mã hóa luồng
•
Xử lý dữ liệu đầu vào liên tục (chẳng hạn mỗi lần 1 bit)
•
Theo phương thức chuyển đổi
–
Mã hóa thay thế
•
Chuyển đổi mỗi phần tử nguyên bản thành một phần tử bản
mã tương ứng
–
Mã hóa hoán vị
•
Bố trí lại vị trí các phần tử trong nguyên bản
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 22
Mô hình hệ mã hóa đối xứng
Khóa bí mật dùng chung
bởi bên gửi và bên nhận
Khóa bí mật dùng chung
bởi bên gửi và bên nhận
Giải thuật mã hóa Giải thuật giải mã
Nguyên bản
đầu vào
Nguyên bản
đầu ra
Bản mã

truyền đi
Mã hóa
Y = E
K
(X)
Giải mã
X = D
K
(Y)
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 23
Mô hình hệ mã hóa đối xứng
•
Gồm có 5 thành phần
–
Nguyên bản
–
Giải thuật mã hóa
–
Khóa bí mật
–
Bản mã
–
Giải thuật giải mã
•
An ninh phụ thuộc vào sự bí mật của khóa,
không phụ thuộc vào sự bí mật của giải thuật
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 24
Phá mã
•
Là nỗ lực giải mã văn bản đã được mã hóa

không biết trước khóa bí mật
•
Có hai phương pháp phá mã
–
Vét cạn
•
Thử tất cả các khóa có thể
–
Thám mã
•
Khai thác những nhược điểm của giải thuật
•
Dựa trên những đặc trưng chung của nguyên bản hoặc một
số cặp nguyên bản - bản mã mẫu
Nguyễn Đại Thọ An ninh Mạng 25
•
Về lý thuyết có thể thử tất cả các giá trị khóa cho
đến khi tìm thấy nguyên bản từ bản mã
•
Dựa trên giả thiết có thể nhận biết được nguyên
bản cần tìm
•
Tính trung bình cần thử một nửa tổng số các
trường hợp có thể
•
Thực tế không khả khi nếu độ dài khóa lớn
Phương pháp phá mã vét cạn