CÁC GIAO THỨC PHÂN PHỐI KHÓA TRONG BẢO MẬT VÀ AN TOÀN THÔNG TIN TRÊN ĐƯỜNG TRUYỀN

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG







Lê Anh Trung



ĐỀ TÀI : CÁC GIAO THỨC PHÂN PHỐI KHÓA TRONG BẢO MẬT
VÀ AN TOÀN THÔNG TIN TRÊN ĐƯỜNG TRUYỀN


Chuyên ngành: Hệ thống thông tin
Mã số: 60.48.01.04

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ



HÀ NỘI - 2013




Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ VĂN PHÙNG



Phản biện 1: ……………………………………………………………………………

Phản biện 2: …………………………………………………………………………




Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công
nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

24

- Tìm hiểu các kỹ thuật quản trị và kiểm tra việc sử
dụng khóa.
- Tìm hiểu giao thức socket an toàn – công nghệ ứng
dụng sử dụng các giao thức tạo lập khóa đã nghiên cứu, cơ sở
hạ tầng khóa công khai PKI trong môi trường mạng toàn cầu.
2. Hướng phát triển của luận văn
- Nghiên cứu thay đổi các giao thức trao đổi khi đưa
vào thực tế nhằm làm tăng thêm độ an toàn và tin cậy cho các
bên tham gia truyền thông.

- Nghiên cứu các khả năng tránh được các tấn công
dùng lại, an toàn tiếp theo, tránh tấn công từ chối dịch vụ và bảo
vệ danh tính của khóa phiên trong các giao thức trao đổi khóa.
- Nghiên cứu và đề xuất một vài giải pháp cho các hệ
thống ứng dụng mã hóa đòi hỏi sự tin cậy nhiều nhất hiện nay.

1

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BẢO MẬT, AN TOÀN THÔNG
TIN VÀ QUẢN LÝ KHÓA BÍ MẬT 7
1.1. Nội dung về bảo mật và an toàn thông tin 7
1.2. Vai trò của chìa khóa trong các giải pháp bảo mật và an toàn
thông tin 8
1.3. Quản lý khóa bí mật 9
CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN PHỐI KHÓA 11
2.1. Sơ đồ phân phối khóa 11
2.2. Trung tâm phân phối khóa 11
2.3. Phân phối khóa theo phương pháp thông thường 12
2.4. Phân phối khóa theo phương pháp hiệu quả 12
CHƯƠNG 3: CÁC GIAO THỨC PHÂN PHỐI KHÓA 13
3.1. Nhu cầu thỏa thuận, chuyển vận và phân phối khóa 13
3.2. Sơ đồ phân phối khóa Blom 13
3.3. Hệ phân phối khóa Kerberos 14
3.4. Hệ phân phối khóa Diffie – Hellman 14
3.5. Sơ đồ chia sẻ bí mật ngưỡng Shamir 15
3.6. Các giao thức chuyển vận khóa 15
CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG GIAO THỨC KEBEROS CHO BÀI
TOÁN GIAO THỨC BẢO MẬT MẠNG CỤC BỘ 16

4.1. Môi trường thử nghiệm 16
4.2. Dữ liệu đầu vào, đầu ra và yêu cầu bài toán 17
2

4.3. Các giao diện chính của chương trình 20
4.4. Kết quả thử nghiệm và đánh giá 22
NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN 23



23

- Thay vì gửi các thông tin gốc, Kerberos sử dụng ticket
đã được mã hóa để chứng thực người dùng.
 Nhược điểm :
- Nếu máy chủ Services Security, Domain Controler
ngừng hoạt động thì mọi hoạt động sẽ ngừng lại, do đó
cần sử dụng nhiều máy chủ chạy song song.
- Đòi hỏi đồng hồ của tất cả máy tính phải được đồng bộ
trong hệ thống, nếu không đảm bảo được thì hệ thống
nhận thực dựa trên thời hạn sử dụng sẽ khoonghoatj
động. Thiết lập đòi hỏi các đồng hồ không được sai lệch
quá 5 phút.
- Cơ chế thay đổi mật khẩu không được tiêu chuẩn hóa.
Nguy cơ mất an toàn cao khi hệ thống bị tấn công.
NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN
Ý nghĩa của việc nghiên cứu vấn đề
Vấn đề đặt ra trong luận văn rất cần thiết trong nghiên
cứu về mật mã, và sử dụng chúng trong các ứng dụng, đặc biệt
là ngày nay khi mà hầu hết các hoạt động trao đổi thông tin của

con người đều được thực hiện thông qua mạng truyền thông
công cộng như Internet. Trong bối cảnh đó kể cả khi hệ thống
sử dụng phương pháp mã hóa công khai thì việc quản lý và điều
phối việc sử dụng khóa vẫn cực kỳ cần thiết. Còn nếu hệ thống
sử dụng thuật toán mã hóa đối xứng thì việc trao đổi, phân phối,
chuyển vận giá trị bí mật một cách an toàn cho hai bên là yêu
cầu tất yếu. Trên cơ sở đó luận văn đã cố gắng tìm hiểu các giao
thức tạo lập khóa bí mật và các kỹ thuật quản trị khóa và đạt
được một vài kết quả nhất định.
1. Các kết quả đạt được
- Nghiên cứu tìm hiểu và phân tích các giao thức tạo
lập khóa: Trao đổi, phân phối, chuyển vận khóa .
22

4.5. Kết quả thử nghiệm và đánh giá
Chương trình thử nghiệm chỉ đưa ra tính năng lấy khóa
phiên giao dịch từ Web Service Security. Giao diện của client
sẽ hiện thị các giá trị Key ID, Token Type, Signature Value,
Time Created và Time Life.

Sau khi gửi Request Token, Services Security sẽ kiểm
tra client có nằm trong hệ thống Active Directory không, nếu
thỏa mãn chứng thực người dùng sẽ cấp cho client khóa phiên
với thời gian hiệu lực và thời gian tồn tại (Timestamp, Lifetime).
Sau khi nhận được khóa, client và Web Service dùng khóa đấy
để mã hóa và trao đổi thông tin đảm bảo rằng sẽ không có bên
thứ 3 có thể giải mã lấy thông tin.
 Ưu điểm :
- Mật khẩu không được truyền trực tiếp trên đường
chuyền mạng, hạn chế tối đa các cuộc tấn công.

- Giao thức được mã hóa theo tiêu chuẩn mã hóa cao cấp
- Khóa phiên được cấp rất khó tái sử dụng do có thời gian
hiệu lực và thời gian tồn tại.
3

MỞ ĐẦU
1. Tính thời sự và lý do chọn đề tài
Ngày nay, chúng ta đang sống trong một thời đại mới,
thời đại phát triển rực rỡ của công nghệ thông tin, công nghệ
thông tin hầu như có mặt ở mọi phương diện trong cuộc sống
hàng ngày của chúng ta từ thương mại đến giải trí và thậm chí
cả văn hóa. Mạng máy tính và Internet đang ngày càng đóng
vai trò thiết yếu trong mọi lĩnh vực hoạt động của đời sống xã
hội, tạo nên một xã hội toàn cầu, nơi mà mọi người có thể
tương tác và liên lạc với nhau một cách nhanh chóng và hiệu
quả. Ở một khía cạnh nào đó, học giả, nhà báo Mỹ Thomas
Friedman đã ám chỉ điều này trong cuốn sách “Nóng, Phẳng,
Chật” (Hot, Flat and Crowded) đại ý là ngày nay nhờ công
nghệ thông tin phát triển mạnh và hiện đại nên mọi người có
thể " ở " gần nhau hơn. Và một khi mạng máy tính và Internet
trở thành phương tiện làm việc trong các hệ thống thì nhu cầu
bảo mật thông tin được đặt lên hàng đầu vì nó còn là một
phương tiện thông tin mạnh và hữu hiệu giữa các cá nhân trong
tổ chức, mà quan hệ giữa người với người trở nên nhanh chóng,
dễ dàng và gần gũi hơn sẽ mang lại nhiều vấn đề xã hội cần
giải quyết, nhất là vấn đề kiểm soát, bảo mật thông tin. Nhu cầu
này không chỉ có ở các bộ máy An ninh, Quốc phòng, Quản lý
Nhà nước, mà đã trở thàncấp thiết trong nhiều hoạt động kinh tế
xã hội: Tài chính, ngân hàng, thương mại…thậm chí trong cả một
số hoạt động thường ngày của người dân (thư điện tử, thanh toán

tín dụng,…). Do ý nghĩa quan trọng này mà những năm gần đây
công nghệ mật mã và an toàn thông tin đã có những bước tiến
vượt bậc và thu hút sự quan tâm của các chuyên gia trong nhiều
lĩnh vực khoa học, công nghệ.
4

Một điểm đặc biệt của công nghệ bảo mật hiện đại là
không dựa vào khả năng giữ bí mật của phương pháp (công
nghệ), vì nó thường không chỉ một người nắm giữ, nói chung
thường là nhóm đông người biết, mà khả năng giữ bí mật tuyệt
đối của cả một nhóm người là không thể, vì thế bí mật chỉ có
thể giữ bởi một người mà lợi ích của người này gắn liền với bí
mật đó. Chính vì vậy, trong mã hóa hiện đại, người ta luôn giả
thiết rằng phương pháp mã hóa thông tin là cái không thể giữ
được bí mật, chúng sẽ được công khai, còn việc thực hiện thì
cho phép thay đổi theo một tham số do từng người sử dụng tự
ấn định (mỗi giá trị của tham số sẽ xác định một cách mã hóa
riêng), việc lập mã và giải mã chỉ có thể được thực hiện khi biết
được tham số đó. Tham số như vậy được gọi là “chìa khóa” và
đó là thông tin duy nhất cần phải giữ bí mật. Tóm lại, một hệ
mã hiện đại cần phải dựa trên nguyên tắc: Chốt tính bảo mật
vào chìa khóa, chứ không phải vào phương pháp (thuật toán).
Theo đó, đề tài : “Các giao thức phân phối khóa trong
bảo mật và an toàn thông tin trên đường truyền”hướng nghiên
cứu vào việc tham gia giải quyết vấn đề nêu trên.
2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu
Nghiên cứu, xác định rõ vai trò của chìa khóa trong các
giải pháp bảo mật và an toàn thông tin. Trên cơ sở đó, nghiên
cứu và phân tích các giải pháp an toàn khóa trong việc phân
phối, trao đổi, chuyển vận khóa, cũng như các phương thức

quản lý để mang lại hiệu quả cao nhất trong quá trình thực hiện
các giao thức đó.
3. Đối thượng và phạm vi nghiên cứu
- Cơ sở lý thuyết vai trò của chìa khóa trong các giải
pháp bảo mật và an toàn thông tin, các kỹ thuật quản lý
khóa.
21

Sau khi gọi hàm Request Token

Việc kiểm tra khóa nếu thông tin về khóa không đúng sẽ hiện
bảng thông báo invalid

20

- Khai báo các hàm sử dụng :
- Phương thức để gọi hàm:
- Khai thác và xác minh mã thông báo từ SOAP
Đối với client :
- Khai báo các hàm sử dụng
- Thêm web proxy cho dịch vụ vừa tạo
- Gọi hàm lấy khóa Kerberos Token
- Kiểm tra xem các mã có nhận được hay không.
Nếu có thì tạo ra một lớp proxy đã được tạo ra và
thêm các mã vào RequestSoapContext của hàm
gọi
- Hàm gọi dịch vụ
4.4. Các giao diện chính của chương trình
Màn hình khi khởi động client

5

- Phương pháp phân khối khóa
- Giao thức phân phối khóa
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp tư liệu: Thu thập tư liệu, tài liệu liên
quan đến các giao thức, các mô hình trong phân phối, vận
chuyển khóa. Tổng hợp một cách có hệ thống các tài liệu
thu được.
- Phương pháp phân tích: nghiên cứu, phân tích các
giao thức, các mô hình trong phân phối, trao đổi và vận
chuyển khóa. Từ đó làm rõ vấn đề an toàn khóa trong các
giao thức để phân tích, lựa chọn giải pháp và tiến hành cài
đặt, thử nghiệm giao thức.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học :
Phần nghiên cứu lý thuyết sẽ cung cấp một cách nhìn tổng
quan về vấn đề an toàn khóa và bảo mật thông tin.
Kết quả nghiên cứu có thể làm tài liệu tham khảo cho
những người phát triển các ứng dụng liên quan đến vấn đề phân
phối khóa mật, cung cấp tài liệu tiếng Việt về các vấn đề liên
quan.
Ý nghĩa thực tiễn:
Tìm hiểu các giao thức phân phối khóa, giúp thấy được
cách thức quản lý, sử dụng khóa hiệu quả và an toàn.
Nắm bắt được kỹ thuật phân phối khóa cũng như nắm rõ
được các giao thức phân phối khóa. Trên cơ sở đó để phát triển
các Web Service Security tốt có hiệu quả bảo đảm an toàn cho
các Web Service.
6. Kết cấu luận văn

Ngoài phần Mở đầu, Kết luận, Tài liệu tham khảo và Phụ
lục, Luận văn bao gồm 4 chương
6

Chương 1: Tổng quan về bảo mật và an toàn thông tin và
quản lý khóa bí mật
Chương 2: Các phương pháp phân phối khóa
Chương 3: Các giao thức phân phối khóa.
Chương 4: Chương trình thử nghiệm ứng dụng giao
thức phân phối khóa
Nội dung luận văn sẽ được trình bày theo thứ tự chương,
mục trên.

19

Từ đó có thể chống lại các cuộc tấn công nghe lén. Từ việc
quản lý giá trị Time Created và Time Life giúp hạn chế được
việc tấn công tái sử dụng khóa bí mật.
4.3. Mô tả hoạt động của chương trình
Sơ đồ hoạt động của chương trình như hình dưới

Trong phần này sẽ trình bày cách thức cài đặt Web
Service Security vào dịch vụ web và cách thức đưa các dịch vụ
cũng như hàm lấy khóa keberos cũng như các hàm xác nhận
vào client.
Đối với Web Service Security :
18

cách tối ưu hóa những thao tác an toàn, mà yêu cầu ít thời gian
sử dụng CPU hơn.

Tuy nhiên việc chọn cơ chế an toàn cho Web Service
phải đòi hỏi sao cho người dùng không cảm thấy quá phức tạp
tạo một sự gò bó, do đó việc chọn cơ chế an toàn nào trong
Web Service Security thì phụ thuộc nhiều vào loại service và
những tính năng mà servive này cung cấp.

Từ yêu cầu đặt ra của bài toán, nhận thấy rằng việc sử
dụng giao thức phân phối khóa bí mật Kerberos là hợp lý.
Trong hệ thống dựa vào chứng thực người dùng qua hệ thống
Active Directory có thể chống được những giao dịch không hợp
pháp (Unauthorized transactions). Thông tin trao đổi giữa
client/server sẽ được mã hóa mà chỉ có duy nhất người dùng đã
được chứng thực và Web Service của phiên trao đổi có thể giải
mã được thông tin đó, khóa này được quy định hay được cấp từ
Web Service Security, và các thông tin trao đổi này sẽ được gửi
đi bằng các SOAP message đã được đính kèm chữ ký xác thực.
7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BẢO MẬT, AN
TOÀN THÔNG TIN VÀ QUẢN LÝ KHÓA BÍ MẬT
1.1. Nội dung về bảo mật và an toàn thông tin
Về nội dung về phần bảo mật an toàn thông tin, sẽ trình
bầy về các định nghĩa, quan điểm về bảo mật và an toàn thông
tin. Chủ đạo về các thuộc tính :
- Confidentiality: Thông tin không thể bị truy nhập
trái phép bởi những đối tượng ngoại lai (người không có
thẩm quyền). Mỗi dữ liệu được phân quyền hoặc mã hóa
bằng nhiều phương pháp để đảm bảo chỉ được truy xuất
bởi chính chủ sở hữu, hoặc các user nắm giữ chìa khóa
giải mã dữ liệu.

- Integrity: Thông tin không thể bị sửa đổi, bị làm giả
bởi các đối tượng không có thẩm quyền. Dữ liệu được lưu
trữ trong hệ thống luôn “toàn vẹn”, không bị thay đổi bởi
tác động ngoại ý và thông thường trong các hệ thống
thông tin, tính năng này thể hiện qua phương thức so sánh
các giá trị của hàm băm (Hash function)
- Availability: Thông tin luôn sẵn sàng đáp ứng yêu
cầu sử dụng của người có thẩm quyền. Dữ liệu được lưu
trữ dưới nhiều hình thức tùy chọn nhưng đảm bảo tính
đáp ứng cao nhất có thể và trong suốt đối với người dùng.
Các phương thức thường được sử dụng trong nâng cao độ
sẵn sàng là nâng cấp năng lực hệ thống, triển khai cluster,
điện toán đám mây, …
- Authenticity: Thông tin luôn được gắn với các
chính sách về quyền truy cập, xác thực một cách chặt chẽ.
Tính xác thực và nhận dạng trong các hệ thống thông tin
thường được thể hiện qua các cơ chế, giải pháp xác thực,
phân quyền.
8

- Non-repudiation: Thông tin được cam kết về mặt
pháp luật của người cung cấp. Thuộc tính “không thể chối
cãi” đảm bảo các hành động đã được thực thi trong quá
khứ để làm bằng chứng và dấu vết cho các hoạt động
kiểm tra, kiểm soát, truy tìm dấu vết.
1.2. Vai trò của chìa khóa trong các giải pháp bảo
mật và an toàn thông tin
Trình bày về vai trò của chìa khóa trong 4 vấn đề :
- Trong hệ mã khóa đối xứng : trong hệ mã này khóa
dùng mã hóa và khóa dùng giải mã là cùng một khóa.

Tính an toàn của hệ mã phụ thuộc và các yếu tố : Thuật
toán phải đủ mạng để không thể giải mã được văn bản;
thứ hai là tính an toàn của khóa bí mật. Việc bảo mật khóa
bí mật là mấu chốt của hệ mã hóa đối xứng.
- Hệ mã khóa công khai : trong hệ mã này khóa để
mã hóa và giải mã sẽ khác nhau. Khóa để mã hóa sẽ công
khai và khóa để giải mã sẽ là bí mật. Bên gửi sẽ dùng
khóa mã hóa của bên nhận để mã hóa, sau đó gửi cho bên
nhận. Bên nhận sẽ dùng khóa bí mật của mình để giải mã
và thu được văn bản rõ. Vì vậy đối tính an toàn của hệ mã
hóa công khai phụ thuộc vào khả năng không bị lộ của
khóa bí mật từ những thông tin của khóa công khai, vấn
đề này nằm ở độ khó của thuật toán sử dụng. Đến nay vẫn
chưa có chứng minh bằng toán học nào chỉ ra rằng có bài
toán đủ khóa hoặc khó có thể giải được trong một thời
gian xác định.
- Trong sơ đồ xưng danh và xác nhận danh tính : việc
xưng danh thường phải thông qua một giao thức Hỏi –
Đáp nhất định, mỗi bên sẽ phải hỏi đối phương về một bí
mật riêng nào đó mà bên hỏi nắm giữ xem đối phương có
17


 Nền cơ bản xây dựng code:
- Microsoft.Net Framework 2.0
- Microsoft Web Services Enhancements (WSE) 2.0
- ASP.NET Web Service (C#)
4.2. Dữ liệu đầu vào, đầu ra và yêu cầu bài toán
Xem xét những nhân tố rủi ro ảnh hưởng đến mức an
toàn của những ứng dụng dựa trên web service :

 Những giao dịch không hợp pháp (Unauthorized
transactions)
 Những thông báo không mã hóa (Readable messages in
clear text-no encryption)
 Những thông điệp bị thay đổi hoặc mất mát (SOAP
message susceptible to modification-no integrity)
Yêu cầu của bài toán an toàn cho các dịch vụ là :sự
chứng thực, tính bí mật, và sự toàn vẹn thông tin. Trước khi có
Web Service Security, phương pháp thường sử dụng là an toàn
trên kênh chuyển thông điệp . Sự an toàn kênh chuyển thông
điệp ở chỗ là nó mã hóa toàn bộ thông điệp, dẫn đến sử dụng
CPU cao hơn. Tuy nhiên với WS-Security, nó cung cấp những
16

CHƯƠNG4: ỨNG DỤNG GIAO THỨC KEBEROS CHO
BÀI TOÁN GIAO THỨC BẢO MẬT MẠNG CỤC BỘ
4.1. Môi trường thử nghiệm
Có thể nói ngày nay ngoài việc nghiên cứu làm sao để
tạo ra một web services tốt mang lại nhiều lợi ích thì việc
nghiên cứu để làm sao mang lại sự an toàn cho web services
cũng là một trong những vấn đề quan trọng nhất. Một chuẩn an
toàn chung cho các hệ thống giao dịch trên mạng thường phải
tập trung vào những điều sau:
- Identification: định danh được những ai truy cập tài
nguyên hệ thống.
- Authentication: chứng thực tư cách truy cập tài
nguyên của người muốn sử dụng.
- Authorization: cho phép giao dịch khi đã xác nhận
định danh người truy cập.
- Integrity: toàn vẹn thông tin trên đường truyền.

- Confidentiality: độ an toàn, không ai có thể đọc thông
tin trên đường đi.
- Auditing: kiểm tra, tất cả các giao dịch đều được lưu
lại để kiểm tra.
- Non-repudiation: độ mềm dẻo, cho phép chứng thực
tính hợp pháp hóa của thông tin đến từ một phía thứ ba
ngoài 2 phía là người gửi và người nhận.
Trong chương này chỉ đề cập đến vấn đề xây dựng Web
Services Security trong hệ thống mạng được quản lý tập trung
theo mô hình Domain controler.
9

chính danh hay không. Vấn đề an toàn của sơ đồ là phải
đảm bảo để sau khi xưng danh thì bất kỳ người nào khác
không thể mạo nhận mình là một trong 2 người vừa xưng
danh. Nói cách khác đối phương không để lộ thông tin bí
mật nào của mình sở hữu duy nhất và ngược lại. Và cũng
nằm trong tính khó giải của bài toán áp dụng.
- Trong hệ xác nhận và chữ ký điện tử : Chữ ký điện
tử không thể làm giả, không ai khác giả mạo được vì chỉ
duy nhất người gửi có chìa khóa bí mật để ký. Văn bản đã
ký không thể thay đổi nội dung và người đã ký chữ ký
điện tử không thể phủ nhận “chữ ký” của mình. Sự an
toàn của các sơ đồ chữ ký điện tử cũng giống như thuật
toán mã khóa công khai phụ thuộc vào độ khó của bài
toán sử dụng.
Từ đó phân tích vấn đề an toàn khóa trong các hệ mã :
Hệ mã hóa công khai, hệ mã hóa đối xứng, và trong môi trường
truyền thông công cộng.
1.3. Quản lý khóa bí mật

Quản trị khóa đống vai trò quan trọng trong hệ thống
mã hóa, nó là cơ sở để tiến hành được các kỹ thuật nhận thực
thực thể, xác nhận nguồn gốc dữ liệu, toàn vẹ dữ liệu, và chữ
ký điện tử một cách an toàn. Nếu quản trị khóa một cách hợp lý
có thể chống lại các mối đe dọa như : Lộ khóa bí mật; Không
còn đảo bảo tính xác thực cảu khóa bí mật và khóa công khai;
Thực hiện những thao tác không được phép trên khóa công
khai và khóa bí mật.
Được chia làm hai phần : Kỹ thuật phân phối khóa bí
mật và khóa công khai.
- Kỹ thuật phân phối khóa bí mật bao gồm :
Phân lớp khóa
10

Chứng chỉ và Trung tâm chuyển khóa
- Kỹ thuật phân phối khóa công khai bao gồm
Phân phối điểm – điểm trên kênh truyền tin cậy
Truy nhập trực tiếp với các tệp dùng chung (đăng
ký khóa công khai)
Sử dụng phục vụ ủy quyền trực tuyến
Sử dụng phục vụ ủy quyền ngoại tuyến và chứng
chỉ
Sử dụng hệ xác thực ẩn các tham số hệ thống
Kỹ thuật kiểm tra việc sử dụng khóa được chia thành :
Tách biệt khóa và ràng buộc việc dùng khóa; Các kỹ
thuật điều khiển việc sử dụng khóa.

15

dựa trên nó, tính an toàn của sơ đồ trước các tấn công bị động

nằm trong tính khó giải của bài toán Diffie – Hellman.
3.5. Sơ đồ chia sẻ bí mật ngưỡng Shamir
Đưa ra tập tất cả người dùng P, xác định U (cấu trúc
truy nhập) là tập các tập con, được gọi là các tập con được
quyền của P. Các gói được tính toán và phân phối sao cho khi
kết hợp các gói của các thành viên trong một tập con A∈Usẽ
thu được giá trị của S, nhưng nếu kết hợp các gói của những
người trong tập conB ⊆P,B ∉U sẽ không thể tính được giá trị
của S.
Các sơ đồ ngưỡng là lớp đặc biệt của sơ đồ chia sẻ bí
mật tổng quát, trong đó cấu trúc truy nhập bao gồm tất cả các
tập con có t người.
3.6. Các giao thức chuyển vận khóa
Trong phần này chủ yếu trình bày giao thức chuyển vận
khóa dựa trên mã khóa công khai, trong đó một bên sẽ lấy khóa
đối xứng rồi chuyển cho bên kia bằng cách sử dụng khóa công
khai của bên đó để mã hóa. Với cách làm như vậy, giao thức
cho phép xác thực khóa với bên gửi vì chắc chắn rằng chỉ có
bên có khóa bí mật tương ứng với khóa công khai dùng để mã
hóa mới có thể thu được giá trị khóa đối xứng đó.
Các giao thức sẽ trình bày :
- Giao thức không sử dụng chữ ký
- Giao thức có sử dụng chữ ký

14


1 

+ 






1 

0
0 1 






=








Phương trình đầu tiên chính là giả thiết 
,
= l ;
Phương trình thứ hai và ba là những thông tin mà W biết. Định
thức của ma trận này là




+ 



−
(


+ 

)


= (

−

)(

−

)
3.3. Hệ phân phối khóa Kerberos
Trong giao thức, sử dụng 4 messege có chức năng hoàn
toàn khác nhau, 2 messege dùng để cung cấp tính an toàn quá
trình chuyển khóa, trong khi đó 2 messege còn lại được sử dụng
để xác nhận khóa, cho phép cặp người dùng tin rằng người kia
cũng sở hữu cùng một giá trị khóa phiên K với mình.

Sử dụng tem thời gian T và thời gian sống L để kháng
lại các tấn công chủ động dùng lại các văn bản sử dụng trước đó
đã hết hiệu lực.
Trở ngại chính của Kerboros là tất cả mọi người trong
mạng phải có một đồng hồ đồng bộ, vì giao thức cần phải xác
định thời điểm hiện tại để tính toán khoảng thời gian còn hợp lệ
của khóa. Trong thực tế thực hiện điều này là rất khó, vì thế
luôn có độ chênh lệch nhất định.
3.4. Hệ phân phối khóa Diffie – Hellman
Ở đây sẽ xem xét tính an toàn của sơ đồ trước tấn công
thụ động và chủ động. Chữ ký trên chứng chỉ của người dùng
chống lại các tấn công chủ động, vì rõ ràng không ai có thể thay
đổi được giá trị mà TA ký trong chứng chỉ. Đối với các tấn
công bị động, W phải giải bài toán Diffie-Hellman, nếu bài toán
giải được thì giao thức không an toàn với tấn công bị động.
Cũng giống như giao thức Diffie-Hellman và một vài giao thức
11

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN PHỐI
KHÓA
Trong chương này sẽ đề cập đến cách thức, phương pháp phân
phối khóa sao cho giảm được lượng thông tin cần truyền đi và
cất giữ của mỗi cặp người dùng. Và trên hết để đảm bảo rằng
kẻ thám mã khó thể khám phá hay đánh tráo khóa mật của cặp
người dùng.
2.1. Sơ đồ phân phối khóa
Việc dùng mật mã bất đối xứng thì không cần đến sự
trao đổi khóa mật, khắc phục được nhược điểm của mã đối
xứng, thế nhưng mã khóa bất đối xứng lại có nhược điểm là tốc
độ chậm rất nhiều lần so với mã đối xứng. Ngoài ra khi sử

dụng khóa cũng cần phải chứng thực khóa này là của ai để
tránh trường hợp kẻ giả danh. Bởi vậy nếu như có một phương
pháp trao đổi khóa mật hiệu quả thì sẽ khắc phục được nhược
điểm của mật mã đối xứng.
Để trao đổi khóa giữa các bên có thể trao đổi khóa trực
tiếp qua kênh mật, hoặc dùng giao thức thỏa thuận khóa hoặc
sơ đồ phân phối khóa
2.2. Trung tâm phân phối khóa
Nếu như trong hệ thống mật mã có số lượng thành viên
lớn, thì bài toán phân bố khóa giữa các thành viên trở nên khó
khăn do lượng khóa trở nên rất lớn. Để giải quyết vấn đề này
người ta đưa ra phương án dùng trung tâm phân phối quá, đây
là một phần chung của mạng. Trung tâm phân phối cung cấp
cho tất cả các thành viên các khóa mật khác nhau, các thành
viên sử dụng khóa này chỉ liên lạc với trung tâm mà thôi. Khi
có 2 thành viên có nhu cầu liên lạc với nhau, khi đó khóa
chung để liên lạc giữa 2 thành viên sẽ được một bên chọn và
12

mã hóa bằng chính khóa của mình và được gửi tới Trung tâm
phân phối khóa, Trung tâm sẽ giải mã và mã hóa bằng khóa
mật của đối phương và gửi cho bên còn lại.
2.3. Phân phối khóa theo phương pháp thông
thường
Trung tâm được ủy quyền (TA) chuyển từng khóa mật
cho cặp người dùng U,V. Phương pháp này phải dùng nhiều
thông tin truyền đi và cất giữ, đồng thời độ an toàn thấp khi
truyền khóa trên mạng công khai. Mặt khác Trung tâm được ủy
quyền cũng biết được khóa mật. Phương pháp này chỉ dùng khi
số người dùng n không nhiều, nếu n lớn thì giải pháp này

không thực tế, vì lượng thông tin rất lớn cần phải truyển đi, khó
bảo đảm an toàn, mặt khác vì mỗi người dùng phải cất giữ
nhiều khóa mật, đó là các khóa mật của (n-1)người dùng khác.
2.4. Phân phối khóa theo phương pháp hiệu quả
Phương pháp này không phải dùng nhiều thông tin
truyền đi và cất giữ, mặt khác độ an toàn cao, vì TA chỉ truyền
trên mạng “vật liệu công khai” và “cách thức” tạo khóa mật,
chứ không truyền trực tiếp khóa mật.
Phương pháp này phải đảm bảo được hai tiêu chí
chính :
-Bảo đảm an toàn các thông tin về khóa mật : Đảm bảo
rằng thám mã khó thể khám phá hay tráo đổi khóa mật.
-Giản lược thông tin truyền đi và cất giữ, trong khi vẫn
cho phép mỗi cặp người dùng tính toán được khóa mật.

13

CHƯƠNG 3: CÁC GIAO THỨC PHÂN PHỐI KHÓA
3.1. Nhu cầu thỏa thuận, chuyển vận và phân
phối khóa
Các hệ mã khóa công khai có nhiều điểm ưu việt hơn so
với hệ mã khóa đối xứng vì chúng không cần thiết lập một
kênh truyền an toàn để trao đổi khóa bí mật. Tuy nhiên điểm
yếu của các hệ mã khóa công khai là chậm hơn nhiều so với
các hệ mã khóa đối xứng, thêm nữa hệ mã khóa công khai rất
nhạy cảm với tấn công chọn bản rõ tức là nếu bản mã C = E(P),
trong đó P là bản rõ, thì đối tượng thám mã chỉ phải thực hiện
mã hóa tất cả các bản rõ có thể rồi so sánh kết quả thu được với
C (điều này thực hiện được là do khóa mã hóa được công khai),
như vậy đối tượng thám mã dù không xác định được khóa bí

mật nhưng vẫn có thể thu được P. Vì vậy, trên thực tế hệ mã
khóa đối xứng vẫn đang là công cụ chính trong mã hóa dữ liệu
(nhất là khi làm việc với những văn bản lớn).
3.2. Sơ đồ phân phối khóa Blom
Sơ đồ Blom với k=1 là an toàn tuyệt đối đối với bất kỳ
người dùng nào. Giả sử nếu W là một thành viên của hệ thống
muốn tính khóa của U, V

,
=a + b( 

+ 

) +c



mod p
W có thể biết các giá trị công khai 

,

cộng thêm
những giá trị 

, 

TA gửi cho W, còn a, b, c thì không thể
biết được :



= + 

mod p , 

= + 

mod p
Với những thông tin mà W có thì giá trị bất kỳ l ∈


đều có thể là khóa 
,
. Xét hệ phương trình được biểu diễn
bởi ma trận (trong 

) như dưới đây: