đồ án kỹ thuật viễn thông Quản lý và cấp phát mã khóa công khai ngân hàng nhà nước Việt Nam (NHNN)

- 1 -
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới
PGS. TS. Nguyễn Thị Hoàng Lan, Người đã cho tôi những định hướng và
những ý kiến rất quý báu về công nghệ PKI. Đặc biệt là những ý kiến quý
báu trong những vấn đề cụ thể để hoàn thành luận văn.
Tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy cô, bạn bè cùng khoá đã dìu dắt, giúp
đỡ tôi tiến bộ trong suốt những năm học qua. Xin cảm ơn gia đình và bè
bạn, những người luôn khuyến khích và giúp đỡ tôi trong mọi hoàn cảnh
khó khăn. Tôi xin cảm ơn các bạn đồng nghiệp đã hết sức tạo điều kiện cho
tôi trong quá trình học và làm luận văn này.
Được hoàn thành trong thời gian rất hạn hẹp, luận văn này chắc chắn còn
nhiều khiếm khuyết. Tôi xin cảm ơn những thầy cô, bạn bè và người thân đã
và sẽ có những góp ý chân tình cho nội dung của luận văn này, để tôi có thể
tiếp tục đi sâu tìm hiểu và đưa PKI vào ứng dụng trong thực tiễn công việc.
Lê Trần Vũ Anh.
- 2 -
MỤC LỤC
MỤC LỤC 2
DANH MỤC HÌNH VẼ 5
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 7
MỞ ĐẦU 9
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 11
1.2 KHÁI NIỆM HỆ MẬT MÃ 11
1.3 HỆ MẬT MÃ KHOÁ ĐỐI XỨNG 12
1.4 HỆ MẬT MÃ KHOÁ CÔNG KHAI 13
1.5 CHỮ KÝ SỐ 16
1.6 HÀM BĂM 19
2.1 CHỨNG THƯ SỐ (DIGITAL CERTIFICATES) 22
2.1.1 Giới thiệu 22
2.1.2 Chứng thư số khoá công khai X.509 23

2.1.3 Thu hồi chứng thư số 26
2.1.4 Chính sách của chứng thư số 27
2.1.5 Công bố và gửi thông báo thu hồi chứng thư số 27
2.2 CÁC THÀNH PHẦN CỦA PKI 29
2.2.1 Tổ chức chứng thực (Certification Authority) 30
2.2.2 Trung tâm đăng ký (Registration Authorities) 31
2.2.3 Thực thể cuối (Người giữ chứng thư số và Clients) 31
2.2.4 Hệ thống lưu trữ (Repositories) 32
2.3 CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA PKI 32
2.3.1 Chứng thực (certification) 32
2.3.2 Thẩm tra (validation) 33
2.3.3 Một số chức năng khác 33
2.4 MÔ HÌNH TIN CẬY CHO PKI 35
3.1 CÁC TÍNH NĂNG NỔI BẬT CỦA ENTRUST CA 38
3.2 KIẾN TRÚC HỆ THỐNG ENTRUST CA 39
3.3 CẤP PHÁT CHỨNG THƯ SỐ THEO MÔ HÌNH WEB-BASED CỦA ENTRUST CA 40
3.4 VẤN ĐỀ TÍCH HỢP HỆ THỐNG 43
4.1 MỤC TIÊU CHUNG CỦA HỆ THỐNG 44
4.2 KIẾN TRÚC HỆ THỐNG 44
4.2.1 Mô hình hệ thống 44
4.2.2 Các thành phần hệ thống 45
4.2.3 Các chức năng chính của hệ thống 47
4.2.4 Các chức năng chính của người quản trị hệ thống 48
4.3 MỘT SỐ CÁC QUY TRÌNH CƠ BẢN 51
4.3.1 Quy trình cấp mới chứng thư số 51
4.3.2 Quy trình xin gia hạn (cập nhật) chứng thư số 52
4.3.3 Quy trình hủy bỏ chứng thư số 53
4.4 NHẬN XÉT 54
- 3 -
5.1 TỔNG QUAN 55

5.2 KIẾN TRÚC HỆ THỐNG 56
5.2.1 Mô hình hệ thống 56
5.2.2 Các tiểu hệ thống 57
5.2.3 Các thành phần của hệ thống 57
5.2.4 Thành viên của hệ thống 59
5.3 CÁC LOẠI DỊCH VỤ TRONG HỆ THỐNG 60
5.4 NHẬN XÉT 61
6.1 AN TOÀN BẢO MẬT CỦA HỆ THỐNG THANH TOÁN ĐIỆN TỬ LIÊN NGÂN HÀNG (IBPS) 62
6.1.1 Vấn đề bảo mật của hệ thống hiện tại 62
6.1.2 Tổng quát về yêu cầu an toàn hệ thống 63
6.2 PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG BẢO MẬT TẤNG ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG 66
6.2.1 Mã xác thực, dấu hiệu điện tử và việc xác thực dữ liệu 66
6.2.2 Xác thực thực thể và mã hóa dữ liệu trong quá trình truyền thông 70
6.3 NHẬN XÉT 75
7.1 HIỆN TRẠNG TÍCH HỢP HỆ THỐNG CA VỚI HỆ THỐNG IBPS 76
7.2 CÁC TIẾN TRÌNH XỬ LÝ 78
7.2.1 Đồng bộ chứng thư số và danh sách chứng thư số bị thu hồi 78
7.2.2 Quy trình ký và xác thực tin điện tại PPC 81
7.2.3 Quy trình ký và xác thực tin điện đối với CI sử dụng chứng thư số 83
7.3 ĐÁNH GIÁ 87
7.3.1 Vấn đề ‘Mã xác thực, dấu hiệu điện tử và việc xác thực dữ liệu’ 88
7.3.2 Vấn đề ‘Xác thực thực thể và mã hóa dữ liệu trong quá trình truyền thông’ 89
7.3.3 Vấn đề khác 89
8.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 90
8.2 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP 92
8.2.1 Xử lý nghiệp vụ và xác thực dữ liệu tại PPC 92
8.2.2 Vấn đề xác thực thể và mã hóa dữ liệu trong quá trình truyền thông 93
8.2.3 Tăng khả năng đồng bộ dữ liệu từ LDAP tại PPC 97
8.2.4 Tăng khả năng đồng bộ dữ liệu từ LDAP tại CIs 99
8.2.5 Kết hợp hai giải pháp đồng bộ dữ liệu LDAP tại PPCs/CIs 101

8.2.6 Gán nhãn thời gian cho quá trình ký và xác thực tin điện 102
8.3 CÁC TIẾN TRÌNH CẢI TIẾN 103
8.3.1 Kết nối/ khởi tạo phiên làm việc với ứng dụng Server 103
8.3.2 Đồng bộ dữ liệu LDAP tại PPC 108
8.3.3 Quy trình xác thực tin điện tại PPC 109
8.3.4 Cập nhật thông tin người dùng tại NPSC 111
8.3.5 Quy trình ký và xác thực tin điện đối với CIs 112
8.4 KIỂM NGHIỆM 118
8.4.1 Xây dựng chương trình 118
8.4.2 Môi trường 122
8.4.3 Một số kết quả 124
8.4.4 Đánh giá 125
- 4 -
8.5 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 125
KẾT LUẬN 127
TÀI LIỆU THAM KHẢO 129
PHỤ LỤC 131
1 MỘT SỐ CHUẨN MẬT MÃ KHOÁ CÔNG KHAI (PKCS) 131
2 IKEY 1032 132
- 5 -
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Quá trình mã hoá và giải mã 12
Hình 1.2: Mã hoá thông điệp sử dụng khoá công khai P 13
Hình 1.3: Giải mã thông điệp sử dụng khoá bí mật của người nhận 13
Hình 1.4: Sơ đồ hệ mật mã RSA 14
Hình 1.5: Mã hoá thông điệp sử dụng khoá bí mật S để mã thông điệp và khoá công khai P để mã khoá bí mật S 15
Hình 1.6: Giải mã thông điệp sử dụng khoá bí mật S để giải mã thông điệp và khoá bí mật P để giải mã khoá bí mật S 15
Hình 1.7: Sơ đồ chữ ký RSA 17
Hình 1.8 a: Băm thông điệp 17
Hình 1.8 b: Ký trên bản băm 17

Hình 1.8 c: Truyền dữ liệu thông tin cần gửi 18
Hình 1.8: Sơ đồ mô tả các công đoạn người A làm trước khi gửi thông điệp cho người B (sử dụng hàm băm rồi ký số). .18
Hình 1.9 a: Xác minh chữ ký 18
Hình 1.9 b: Tiến hành băm thông điệp x đi kèm 18
Hình 1.9 c: Kiểm tra tính toàn vẹn của thông điệp 18
Hình 1.9: Sơ đồ mô tả các công đoạn kiểm tra chữ ký sau khi người B nhận được thông điệp 18
Hình 1.10: Nhiều thông điệp nguồn cho cùng 1 kết quả đích sau mã hoá/ ký số 19
Hình 2.1: Chứng thư số 22
Hình 2.2: Khuôn dạng chứng thư số X.509 23
Hình 2.3: Nội dung chi tiết của chứng thư số 26
Hình 2.4: Khuôn dạng danh sách chứng thư số bị thu hồi 28
Hình 2.5: Dịch vụ kiểm tra online 29
Hình 2.6: Các thành phần PKI 30
Hình 2.7: Đường dẫn chứng thư số chéo 35
Hình 2.8: Mô hình root 36
Hình 3.1: Các thành phần của hệ thống Entrust CA chuẩn 39
Hình 3.2: Kiến trúc mô hình lấy chứng thư số qua giao diện Web 41
Hình 3.3: Cấp phát chứng thư số qua Web 42
Hình 3.4: Quy trình cấp phát chứng thư số qua Web 43
Hình 4.1: Mô hình CA của NHNN Việt Nam 45
Hình 4.2: minh họa về sự phân cấp bảo mật của người sử dụng hệ thống Entrust PKI 48
Hình 4.3: Quy trình cấp mới chứng thư số 51
Hình 4.4: Quy trình xin gia hạn (cập nhật) chứng thư số 52
Hình 5.1: Mô hình triển khai của IBPS 56
Hình 5.2: Kiến trúc của IBPS 56
Hình 5.3: Các modul phần mềm chính tại NPSC 57
Hình 5.4: Các modul phần mềm chính tại PPC 58
Hình 5.5: Các modul phần mềm chính tại Br/CI 59
Hình 6.1: Các mối đe dọa tính an toàn bảo mật hệ thống IBPS 63
Hình 6.2: Hiện trạng bảo mật ứng dụng IBPS 66

Hình 6.3: Mã xác thực 67
Hình 6.4: Sơ đồ mô tả phương thức phân phối mã xác thực AAC cho người kiểm soát tại các CI 68
Hình 6.5: Sơ đồ sau thể hiện quy trình tạo và kiểm tra E-Sign trong hệ thống IBPS 69
Hình 6.6: Luồng xử lý tin điện giao dịch giữa CI và PPC hiện tại 70
- 6 -
Hình 6.7: Luồng xử lý file giao dịch giữa CI và PPC hiện tại 72
Hình 6.8: Luồng xử lý file giao dịch giữa CI và PPC hiện tại 74
Hình 7.1: Mô hình tích hợp hệ thống CA với hệ thống IBPS 76
Hình 7.2: Giao diện với hệ thống IBPS 77
Hình 7.3: Xác thực với mã khóa công khai 78
Hình 7.4: Quy trình đồng bộ chứng thư số đầu ngày 79
Hình 7.5: Quy trình đồng bộ chứng thư số trong ngày 80
Hình 7.6: Quy trình xác thực tin điện tại PPC 81
Hình 7.7: Quy trình ký tại PPC 82
Hình 7.8: Quy trình ký tại CI 83
Hình 7.9: Quy trình xác thực tại CI 85
Hình 7.10: Quy trình xử lý đồng bộ chứng thư tại CI 86
Hình 7.11: Hiện trạng bảo mật hệ thống IBPS khi tích hợp 87
Hình 8.1: Mô hình đề xuất 91
Hình 8.2: Quy trình xử lý nghiệp vụ và xác thực tại PPC 92
Hình 8.3: Quy trình đề xuất xử lý nghiệp vụ và xác thực tại PPC 93
Hình 8.4: Luồng xử lý tin điện giao dịch CI  PPC khi sử dụng CA 94
Hình 8.5: Luồng xử lý cho file giao dịch khi sử dụng CA 95
Hình 8.6: Luồng xử lý cho file giao dịch khi sử dụng CA 96
Hình 8.8: Quy trình đồng bộ Dữ liệu LDAP tại CIs 99
Hình 8.9: Quy trình đề xuất đồng bộ Dữ liệu LDAP tại CIs 100
Hình 8.10: Quy trình đề xuất đồng bộ Dữ liệu LDAP 101
Hình 8.11: Kết nối/ khởi tạo phiên làm việc với ứng dụng Server PPC 103
Hình 8.12: Kết nối/ khởi tạo phiên làm việc tại CI 104
Hình 8.13: Kết nối/ khởi tạo phiên làm việc tại PPC 105

Hình 8.14: Xử lý khởi tạo phiên làm việc 106
Hình 8.15: Mô hình đồng bộ dữ liệu LDAP trong ngày tại PPC 108
Hình 8.16: Quy trình xác thực tin điện tại PPC 110
Hình 8.17: Cập nhật thông tin người dùng tại NPSC 112
Hình 8.18: Quy trình ký tại CI 113
Hình 8.19: Quy trình xác thực tin điện tại CI 115
Hình 8.20: Hình ảnh giao diện ký 119
Hình 8.21: Hình ảnh giao diện xác thực chữ ký 120
Hình 8.22: Hình ảnh giao diện mã hóa 120
Hình 8.23: Hình ảnh giao diện giải mã 121
- 7 -
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
ARLs Authority Revocation Lists
CA Certificate Authority
CAO Certificate Authority Operator
CMS Cryptographic Message Syntax
COST Commercial of the Shelf
CRLs Certificate Revocation Lists
CRR Certificate Revocation Request
CSP Certification Service Provider
DAP Directory Access Protocol
DES Data Encryption Standard
DN Distinguished Name
DNS Domain Name System
DSS Digital Signature Standard
ECC Elliptic Curve Cryptography
HTTPS Secure Hypertext Transaction Standard
IANA Internet Assigned Numbers Authority
IBPS Inter-Bank Payments Systems
IEEE Institute of Electrical & Electronic Engineers

IETF Internet Engineering Task Force
ISO International Organization for Standardization
ITU-T Internet Telecommumications Union-
Telecommunication
LDAP Lightweight Directory Access Protocol
MD5 Message Digest 5 Hash Algorithm
OCSP Online Certificate Status Protocol
PEM Privacy Enhanced Mail
PGP Pretty Good Privacy
PKC Public Key Certificate
PKCS Public Key Cryptography Standards
PKI Public Key Infrastructure
PKIX Extended Public Key Infrastructure
RA Registration Authorities
RAO Registration Authorities Operator
RFC Request For Comments
RSA Rivest Shamir Adleman
S/MIME Secure Multipurpose Internet Mail Extensions
SHA-1 Secure Hash Standard
SSL Secure Socket Layer
TLS Transport Layer Security
IBPS (Inter - Bank Payment
System)
Hệ thống thanh toán điện tử liên ngân hàng, bao gồm các tiểu
hệ thống HVSS, LVSS, SAPS
HVSS (High Value Sub -
System)
Tiểu hệ thống của IBPS có nhiệm vụ xử lý giao dịch giá trị
cao quyết toán tổng tức thời
LVSS (Low Value Sub -

System)
Tiểu hệ thống của IBPS có nhiệm vụ xử lý giao dịch giá trị
thấp và xử lý bù trừ giá trị thấp
- 8 -
SAPS (Settlement Account
Processing System)
Hệ thống duy trì và xử lý tài khoản; thực hiện quyết toán
tổng tức thời, quyết toán kết quả thực hóa
NPSC (National Processing and
Settlement Center)
Trung tâm xử lý cấp quốc gia
PPC (Provincial Processing
Center)
Trung tâm xử lý cấp tỉnh
O-PPC (Originating Provincial
Processing Center)
Trung tâm xử lý cấp tỉnh mà Ngân hàng phát lệnh giao dịch
(Bank A) kết nối tới.
R-PPC (Receiving Provincial
Processing Center)
Trung tâm xử lý cấp tỉnh mà Ngân hàng nhận lệnh giao dịch
(Bank B) kết nối tới.
Originator Tổ chức hoặc cá nhân thực hiện yêu cầu giao dịch thanh toán
tại ngân hàng.
Recipient Tổ chức hoặc cá nhân nhận lệnh thanh toán.
Bank A Ngân hàng cung cấp dịch vụ cho Originator.
Bank B Ngân hàng cung cấp dịch vụ cho Recipient.
O-CIHO (Originating Credit
Institution Head Office)
Hội sở chính của ngân hàng A.

O-CIBH (Originating Credit
Institution Branch)
Chi nhánh của ngân hàng A.
O- IPC (Originating Credit
Institution Processing Center)
Trung tâm xử lý của Ngân hàng A, thực hiện kết nối với O -
PPC.
O-CI (Originating Credit
Institution)
Tổ chức tín dụng khởi phát lệnh thanh toán (tên dùng chung
cho O - CIHO, O - CIBH, O - CIPC).
R-CIHO (Receiving Credit
Institution Head Office)
Hội sở chính của ngân hàng B.
R-CIBH (Receiving Credit
Institution Branch)
Chi nhánh của Ngân hàng B.
R-CIPC (Receiving Credit
Institution Processing Center)
Trung tâm xử lý của Ngân hàng B, thực hiện kết nối với R -
PPC.
R-CI (Receiving Credit
Institution)
Tổ chức tín dụng nhận lệnh thanh toán (tên dùng chung cho
R - CIHO, R - CIBH, R - CIPC).
SBV OC (State Bank of Viet
Nam Operating Center)
Sở giao dịch của Ngân hàng nhà nước Việt Nam; nơi duy trì,
quản lý hệ thống tài khoản của các Ngân hàng.
SBV Br (State Bank of Viet

Nam Branch)
Chi nhánh Ngân hàng nhà nước tại mỗi tỉnh
SA (Settlement Account) Tài khoản quyết toán của các tổ chức tín dụng mở tại ngân
hàng Nhà nước.
FTA (Fund Transfer Account) Tài khoản chuyển tiền của các chi nhánh ngân hàng Nhà
nước.
TAD (Terminal Access Divice) Thiết bị truy cập đầu cuối; Phần mềm mà CI dùng để thực
hiện kết nối và giao dịch với hệ thống thanh toán điện tử liên
ngân hàng.
SCC TAD Chương trình kiểm soát hệ thống IBPS
OP TAD Chương trình vận hành hệ thống IBPS
TAD ID Mã tổ chức tín dụng
Confirm ID Mã xác nhận của tổ chức tín dụng
- 9 -
MỞ ĐẦU
Trong một vài năm lại đây, hạ tầng truyền thông công nghệ thông tin càng ngày
càng được mở rộng khi người sử dụng dựa trên nền tảng này để truyền thông và
giao dịch với các đồng nghiệp, các đối tác kinh doanh cũng như khách hàng trên các
mạng công cộng. Hầu hết các thông tin nhạy cảm và quan trọng được lưu trữ và trao
đổi dưới hình thức điện tử trong các cơ quan văn phòng, doanh nghiệp, ngân hàng.
Sự thay đổi trong các hoạt động truyền thông này đồng nghĩa với việc cần phải có
biện pháp bảo vệ đơn vị, tổ chức, doanh nghiệp của mình trước các nguy cơ lừa
đảo, can thiệp, tấn công, phá hoại hoặc vô tình tiết lộ các thông tin đó. Hạ tầng mã
khoá công khai (PKI - Public Key Infrastructure) cùng các tiêu chuẩn và công nghệ
ứng dụng của nó có thể được coi là một giải pháp tổng hợp và độc lập có thể sử
dụng để giải quyết vấn đề này.
Các hệ thống ứng dụng PKI trên thế giới đã và đang được triển khai một cách mạnh
mẽ. Việt Nam chúng ta cũng không nằm ngoài xu hướng này. Gần đây, Chính phủ
và các cơ quan bộ ngành (trong đó có Ngân Hàng Nhà Nước) cũng đã chuẩn bị dự
thảo các văn bản pháp lý, quy định về việc xây dựng, áp dụng công nghệ này. Với

vai trò là cơ quan đầu ngành của Ngân Hàng Nhà Nước Việt Nam trong lĩnh vực
công nghệ tin học, Cục công nghệ tin học là đơn vị đi đầu trong công tác nghiên
cứu và triển khai công nghệ này. Việc xây dựng hệ thống bảo mật “Quản lý và cấp
phát mã khóa công khai ngân hàng nhà nước Việt Nam (NHNN)” (hệ thống CA
NHNN) phần nào thể hiện điều đó.
Một trong những ứng dụng đầu tiên của hệ thống CA NHNN là được tích hợp với
hệ thống thanh toán điện tử liên ngân hàng (Inter-Banking Payment System - IBPS).
Hệ thống tích hợp này đã được thực hiện và triển khai giai đoạn 1 vào tháng 3/2008.
Việc nghiên cứu và tìm hiểu hệ thống tích hợp này là cần thiết, bởi kết quả của quá
trình nghiên cứu, tìm hiểu không chỉ cho những đánh giá về hiệu quả của ứng dụng
hạ tầng khóa công khai, mà còn rút ra những kinh nghiệm thực tế dành cho việc
nâng cấp hệ thống tích hợp hiện tại hoặc cho những dự án ứng dụng hạ tầng khóa
công với các hệ thống khác của NHNN. Đây cũng chính là mục đích mà luận văn
này hướng tới. Hy vọng với những giải pháp khả thi, kết quả của luận văn sẽ đóng
góp vào thực tế trong việc nâng cấp hệ thống tích hợp hiện tại của ngân hàng nhà
nước Việt Nam trong thời gian tới.
Trong giới hạn những vấn đề nêu trên, luận văn bao gồm 08 chương (thuộc 03 nội
dung chính) và phần phụ lục:
Phần 1 tập trung tìm hiểu về hạ tầng khóa công khai và các vấn đề liên quan
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẬT MÃ
Giới thiệu các khái niệm về hệ mật mã đối xứng, hệ mật mã phi đối xứng hay
còn được gọi là hệ mật mã khoá công khai; ưu và nhược điểm của các hệ mã
này; khái niệm về chữ ký số và hàm băm.
- 10 -
Chương 2: CHỨNG THƯ SỐ VÀ HẠ TẦNG MÃ KHOÁ CÔNG KHAI
Trình bày khái niệm chứng thư số và một số vấn đề liên quan; khái niệm
PKI, chức năng và các thành phần của PKI; các mô hình tin tưởng của PKI,
ưu và nhược điểm của các mô hình này.
Phần 2 tập trung nghiên cứu, tìm hiểu về hệ thống CA NHNN, hệ thống thanh toán
điện tử liên ngân hàng.

Chương 3: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP PKI CỦA ENTRUST
Phần này sẽ đưa ra cái nhìn tổng quan về mô hình và các thành phần của giải
pháp PKI của Entrust - giải pháp được ứng dụng để xây dựng trung tâm CA
NHNN.
Chương 4: HỆ THỐNG “QUẢN LÝ VÀ CẤP PHÁT MÃ KHÓA CÔNG
KHAI NGÂN HÀNG NGÂN HÀNG NHÀ NƯỚC VIỆT NAM”
Trình bày kiến trúc hệ thống của hệ thống “Quản lý và cấp phát mã khóa
công khai Ngân hàng nhà nước Việt Nam” (hệ thống CA), các thành phần và
tính năng kỹ thuật của hệ thống CA.
Chương 5: HỆ THỐNG THANH TOÁN ĐIỆN TỬ LIÊN NGÂN HÀNG
NGÂN HÀNG NHÀ NƯỚC VIỆT NAM
Trình bày các kiến trúc hệ thống, các thành phần và các loại dịch vụ của hệ
thống thanh toán liên điện tử ngân hàng.
Phần 3 Phân tích, đánh giá và đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả an
toàn bảo mật của hệ thống thanh toán liên ngân hàng.
Chương 6: PHÂN TÍCH VẤN ĐỀ AN TOÀN BẢO MẬT HỆ THỐNG
THANH TOÁN ĐIỆN TỬ LIÊN NGÂN HÀNG
Tổng quan các vấn đề an toàn bảo mật của hệ thống IBPS. Phân tích hiện
trạng bảo mật tầng ứng dụng và các vấn đề xem xét để tích hợp mã khóa
công khai.
Chương 7: ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG THANH TOÁN ĐIỆN
TỬ LIÊN NGÂN HÀNG TÍCH HỢP HỆ THỐNG CA
Trình bày hiện trạng và đánh giá hiện trạng hệ thống tích hợp. Dựa vào phân
tích hiện trạng và các vấn đề đánh giá để có những đề xuất hợp lý.
Chương 8: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CHO HỆ THỐNG TÍCH HỢP
Trình bày các giải pháp đề xuất nhằm nâng cao hiệu an toàn bảo mật của hệ
thống tích hợp.
Hà nội, tháng 11 năm 2008
Lê Trần Vũ Anh
- 11 -

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MẬT MÃ
Để hiểu về Hạ tầng khóa công khai, trước hết cần tìm hiểu về mật mã, các hệ mật
mã và chữ ký. Chương 1 sẽ tập trung trình bày các vấn đề này.
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Mật mã đã được con người sử dụng từ lâu đời. Các hình thức mật mã sơ khai đã
được tìm thấy từ khoảng bốn nghìn năm trước trong nền văn minh Ai Cập cổ đại.
Trải qua hàng nghìn năm lịch sử, mật mã đã được sử dụng rộng rãi ở khắp nơi trên
thế giới từ Đông sang Tây để giữ bí mật cho việc giao lưu thông tin trong nhiều lĩnh
vực hoạt động giữa con người và các quốc gia, đặc biệt trong các lĩnh vực quân sự,
chính trị, ngoại giao. Mật mã trước hết là một loại hoạt động thực tiễn, nội dung
chính của nó là để giữ bí mật thông tin. Ví dụ muốn gửi một văn bản từ một người
gửi A đến một người nhận B, A phải tạo cho văn bản đó một bản mã mật tương ứng
và thay vì gửi văn bản rõ thì A chỉ gửi cho B bản mã mật, B nhận được bản mã mật
và khôi phục lại văn bản rõ để hiểu được thông tin mà A muốn gửi cho mình. Do
văn bản gửi đi thường được chuyển qua các con đường công khai nên người ngoài
có thể “lấy trộm” được, nhưng vì đó là bản mật mã nên không đọc hiểu được; Còn
A có thể tạo ra bản mã mật và B có thể giải bản mã mật thành bản rõ để hiểu được
là do hai người đã có một thoả thuận về một chìa khoá chung, chỉ với khoá chung
này thì A mới tạo được bản mã mật từ bản rõ và B mới khôi phục được bản rõ từ
bản mã mật. Khoá chung đó được gọi là khoá mật mã. Để thực hiện được một phép
mật mã, ta còn cần có một thuật toán biến bản rõ cùng với khoá mật mã thành bản
mã mật và một thuật toán ngược lại biến bản mật cùng với khoá mật mã thành bản
rõ. Các thuật toán đó được gọi tương ứng là thuật toán lập mã và thuật toán giải mã.
Các thuật toán này thường không nhất thiết phải giữ bí mật, mà cái luôn cần được
giữ bí mật là khoá mật mã. Trong thực tiễn, có những hoạt động ngược lại với hoạt
động bảo mật là khám phá bí mật từ các bản mã “lấy trộm” được, hoạt động này
thường được gọi là mã thám hay phá khoá [3].
1.2 KHÁI NIỆM HỆ MẬT MÃ
Hệ mật mã được định nghĩa là một bộ năm (P, C, K, E, D), trong đó:

1. P là tập hữu hạn các các bản rõ có thể
2. C tập hữu hạn các bản mã có thể
3. K là tập hữu hạn các khoá có thể
4. E là tập các hàm lập mã
5. D là tập các hàm giải mã. Với mỗi k ∈ K, có một hàm lập mã ek ∈ E, ek: P
→ C và một hàm giải mã dk∈ D, dk: C → P sao cho dk(ek(x)) = x, ∀ x ∈ P
- 12 -
Hình 1.1: Quá trình mã hoá và giải mã
1.3 HỆ MẬT MÃ KHOÁ ĐỐI XỨNG
Các phương pháp mật mã cổ điển đã được biết đến từ khoảng 4000 năm trước. Một
số kỹ thuật đã được những người Ai Cập sử dụng từ nhiều thế kỷ trước. Những kỹ
thuật này chủ yếu sử dụng hai phương pháp chính là: phép thay thế và phép chuyển
dịch. Trong phép thay thế, một chữ cái này được thay thế bởi chữ cái khác và trong
phép chuyển dịch, các chữ cái được sắp xếp theo một trật tự khác.
Hệ mã chuẩn DES được xây dựng tại Mỹ trong những năm 70 theo yêu cầu của
Văn phòng quốc gia về chuẩn (NBS) và được sự thẩm định của an ninh quốc gia là
một ví dụ về mật mã cổ điển. DES kết hợp cả hai phương pháp thay thế và chuyển
dịch. DES thực hiện mã hoá trên từng khối bản rõ là một xâu 64 bit, có khoá là một
xâu 56 bit và cho ra bản mã cũng là một xâu 64 bit. Hiện nay, DES và biến thể của
nó (3DES) vẫn được sử dụng thành công trong nhiều ứng dụng.
Trong các hệ mã đối xứng chỉ có một khoá được chia sẻ giữa các bên tham gia liên
lạc. Cứ mỗi lần truyền tin bảo mật, cả người gửi A và người nhận B cùng thoả thuận
trước với nhau một khoá chung K, sau đó người gửi dùng eK để lập mã cho thông
báo gửi đi và người nhận dùng dK để giải mã bản mật mã nhận được. Người gửi và
người nhận có cùng một khoá chung K, được giữ bí mật dùng cho cả lập mã và giải
mã. Những hệ mật mã cổ điển với cách sử dụng trên được gọi là mật mã khoá đối
xứng hay còn gọi là mật mã khoá bí mật.
Độ an toàn của hệ mật mã đối xứng phụ thuộc vào khoá. Nếu để lộ khoá thì bất kỳ
người nào cũng có thể mã hoá và giải mã thông điệp.
 Ưu và nhược điểm của hệ mật mã khoá đối xứng

Ưu điểm nổi bật của các hệ mật mã khoá đối xứng là việc xây dựng một hệ mật mã
có độ bảo mật cao khá dễ dàng về mặt lý thuyết. Nhưng như nếu không kể đến việc
cần có một nguồn sinh khoá ngẫu nhiên thì việc phân phối, lưu trữ bảo mật và thoả
thuận khoá là một vấn đề khó chấp nhận được trong mạng truyền thông ngày nay.
Trong một mạng có n người dùng, nếu cần khoá cho từng cặp thì cần n(n+1)/2
khoá.
Để khắc phục hiện tượng không thể lưu trữ một khối lượng khoá quá lớn đáp ứng
được nhu cầu mã dịch, người ta xem xét đến việc sử dụng các hệ mật mã khối với
độ dài không lớn lắm như DES… hoặc các hệ mật mã dòng mà khoá được sinh ra
từ một nguồn giả ngẫu nhiên bằng thuật toán.
Mặc dù đã thực hiện việc mã hoá và giải mã bằng các hệ mật mã khối hay bằng
thuật toán sinh khoá như đã nêu ở trên thì vấn đề phân phối và thoả thuận khoá vẫn
- 13 -
phải được thực hiện. Như vậy phân phối và thoả thuận khoá là một vấn đề chưa thể
được giải quyết trong các hệ mật mã khoá đối xứng.
1.4 HỆ MẬT MÃ KHOÁ CÔNG KHAI
Để giải quyết vấn đề phân phối và thoả thuận khoá của mật mã khoá đối xứng, năm
1976 Diffie và Hellman đã đưa ra khái niệm về hệ mật mã khoá công khai và một
phương pháp trao đổi công khai để tạo ra một khoá bí mật chung mà tính an toàn
được bảo đảm bởi độ khó của một bài toán toán học cụ thể (là bài toán tính “logarit
rời rạc”). Hệ mật mã khoá công khai hay còn được gọi là hệ mật mã phi đối xứng sử
dụng một cặp khoá, khoá mã hoá còn gọi là khoá công khai (public key) và khoá
giải mã được gọi là khoá bí mật hay khóa riêng (private key). Trong hệ mật này,
khoá mã hoá khác với khoá giải mã. Về mặt toán học thì từ khoá công khai rất khó
tính được khoá bí mật. Biết được khoá này không dễ dàng tìm được khoá kia. Khoá
giải mã được giữ bí mật trong khi khoá mã hoá được công bố công khai. Một người
bất kỳ có thể sử dụng khoá công khai để mã hoá tin tức, nhưng chỉ có người nào có
đúng khoá giải mã mới có khả năng xem được bản rõ.
Người gửi A sẽ mã hoá thông điệp bằng khóa công của người nhận và người nhận B
sẽ giải mã thông điệp với khoá bí mật tương ứng của mình.

Quá trình này được mô tả trong hình 1.2 và 1.3.
Hình 1.2: Mã hoá thông điệp sử dụng khoá công khai P
Hình 1.3: Giải mã thông điệp sử dụng khoá bí mật của người nhận
Có nhiều hệ thống khoá công khai được triển khai rộng rãi như hệ RSA, hệ
ElGamal sử dụng giao thức trao đổi khoá Diffie-Hellman và nổi lên trong những
- 14 -
năm gần đây là hệ đường cong Elliptic. Trong số các hệ mật mã trên thì hệ RSA là
hệ được cộng đồng chuẩn quốc tế và công nghiệp chấp nhận rộng rãi trong việc
thực thi mật mã khoá công khai.
Hệ mật mã RSA, do Rivest, Shamir và Adleman [8] tìm ra, đã được công bố lần đầu
tiên vào tháng 8 năm 1977 trên tạp chí Scientific American. Hệ mật mã RSA được
sử dụng rộng rãi trong thực tiễn đặc biệt cho mục đích bảo mật và xác thực dữ liệu
số. Tính bảo mật và an toàn của chúng được bảo đảm bằng độ phức tạp của một bài
toán số học nổi tiếng là bài toán phân tích số nguyên thành các thừa số nguyên tố.
Hệ mật mã RSA được mô tả như hình 1.4.
Hình 1.4: Sơ đồ hệ mật mã RSA
Việc phát minh ra phương pháp mã công khai tạo ra một cuộc “cách mạng” trong
công nghệ an toàn thông tin điện tử. Nhưng thực tiễn triễn khai cho thấy tốc độ mã
hoá khối dữ liệu lớn bằng các thuật toán mã hoá công khai chậm hơn rất nhiều so
với hệ mã hoá đối xứng. Ví dụ, để đạt được độ an toàn như các hệ mã đối xứng
mạnh cùng thời, RSA đòi hỏi thời gian cho việc mã hoá một văn bản lâu hơn ấp
hàng ngàn lần. Do đó, thay bằng việc mã hoá văn bản có kích thước lớn bằng lược
đồ khoá công khai thì văn bản này sẽ được mã hoá bằng một hệ mã đối xứng có tốc
độ cao như DES, IDEA,…sau đó khoá được sử dụng trong hệ mã đối xứng sẽ được
mã hoá sử dụng mật mã khoá công khai. Phương pháp này rất khả thi trong việc mã
và giải mã những văn bản có kích thước lớn như được mô tả trong hình 1.5 và 1.6.
- 15 -
Hình 1.5: Mã hoá thông điệp sử dụng khoá bí mật S để mã thông điệp và
khoá công khai P để mã khoá bí mật S
Hình 1.6: Giải mã thông điệp sử dụng khoá bí mật S để giải mã thông điệp và

khoá bí mật P để giải mã khoá bí mật S
 Ưu và nhược điểm của hệ mật mã khoá công khai
Vấn đề còn tồn đọng của hệ mật mã khoá đối xứng được giải quyết nhờ hệ mật mã
khoá công khai. Chính ưu điểm này đã thu hút nhiều trí tuệ vào việc đề xuất, đánh
giá các hệ mật mã công khai. Nhưng do bản thân các hệ mật mã khoá công khai đều
dựa vào các giả thiết liên quan đến các bài toán khó nên đa số các hệ mật mã này
đều có tốc độ mã dịch không nhanh lắm. Chính nhược điểm này làm cho các hệ mật
mã khoá công khai khó được dùng một cách độc lập.
Một vấn đề nữa nảy sinh khi sử dụng các hệ mật mã khóa công khai là việc xác thực
mà trong mô hình hệ mật mã đối xứng không đặt ra. Do các khoá mã công khai
được công bố một cách công khai trên mạng cho nên việc đảm bảo rằng “khoá được
công bố có đúng là của đối tượng cần liên lạc hay không?” là một kẽ hở có thể bị
lợi dụng. Vấn đề xác thực này được giải quyết cũng chính bằng các hệ mật mã khoá
công khai. Nhiều thủ tục xác thực đã được nghiên cứu và sử dụng như Kerberos,
X.509… Một ưu điểm nữa của các hệ mật mã khoá công khai là các ứng dụng của
- 16 -
nó trong lĩnh vực chữ ký số, cùng với các kết quả về hàm băm, thủ tục ký để bảo
đảm tính toàn vẹn của một văn bản được giải quyết.
1.5 CHỮ KÝ SỐ
Mật mã khoá công khai có thể được sử dụng theo nhiều cách khác nhau. Chữ ký số
là một ví dụ minh chứng cho việc đảm bảo xác thực người dùng và toàn vẹn dữ liệu.
Nếu người gửi A mã hoá thông điệp hay tài liệu với khoá bí mật của mình thì bất kỳ
ai cũng có thể giải mã thông điệp với khoá công khai của A. Do đó, người nhận có
thể chắc chắn rằng thông điệp mình nhận chỉ có thể do A mã vì chỉ A mới có khoá
bí mật của mình. Quá trình mã hoá thông điệp với khoá bí mật của người gửi gọi là
quá trình “ký số”.
Trong thực tế, quá trình ký số thường khó hơn. Thay bằng việc mã bản thông điệp
gốc với khoá bí mật của người gửi thì chỉ có bản đại diện thông điệp (bản băm) có
độ dài cố định được mã hoá với khoá bí mật của người gửi và bản băm đã được mã
hoá này được gắn vào với thông điệp gốc. Người nhận B sau khi nhận được thông

điệp đầu tiên sẽ giải mã bản băm với khoá công khai của người gửi, sau đó băm
thông điệp đi kèm bằng thuật toán băm tương ứng với thuật toán băm người gửi đã
sử dụng. B so sánh hai giá trị băm nếu giống nhau thì chắc chắn rằng thông điệp A
gửi cho B còn nguyên vẹn, đồng thời xác thực được người gửi thông tin là ai.
Tính toàn vẹn của thông điệp được đảm bảo vì chỉ thay đổi một bit trong thông điệp
gửi đi thì kết quả hai giá trị băm sẽ khác nhau. Tính xác thực của người gửi cũng
được đảm bảo vì chỉ có người gửi A mới có khoá bí mật để mã bản băm. Chữ ký số
cũng chứng minh được tính chống chối bỏ bản gốc vì chỉ có A mới có khoá bí mật
dùng để ký số. Sơ đồ chữ ký được định nghĩa như sau:
Sơ đồ chữ ký là một bộ năm (P, A, K, S, V), trong đó:
1. P là một tập hữu hạn các văn bản có thể
2. A là một tập hữu hạn các chữ ký có thể
3. K là một tập hữu hạn các khoá có thể
4. S là tập các thuật toán ký
5. V là tập các thuật toán kiểm thử
6. Với mỗi k ∈ K, có một thuật toán ký sig
k
∈ S, sig
k
: P → A và một thuật toán
kiểm thử ver
k
∈ V, ver
k
: P x A → {đúng, sai}, thoả mãn điều kiện sau đây
với mọi x ∈ P, y ∈ A:
ver
k
(x,y) = đúng, nếu y = sig
k

(x)
sai, nếu y ≠ sig
k
(x)
RSA cũng là thuật toán được dùng nhiều cho mục đích ký số. Sơ đồ chữ ký RSA
được mô tả như trong hình 1.7 [4]. Ngoài ra, còn có một số thuật toán công khai
khác được dùng để ký số, ví dụ như chuẩn chữ ký số DSS.
- 17 -
Hình 1.7: Sơ đồ chữ ký RSA
Quá trình ký và kiểm tra chữ ký được mô tả trong hình 1.8 và hình 1.9
Giả sử A muốn gửi cho B thông điệp x. A thực hiện các bước sau:
1. A băm thông điệp x (Hình 1.8 a), thu được bản đại diện z = h(x) - có kích
thước cố định 128 bit hoặc 160 bit.
2. A ký số trên bản đại diện z (Hình 1.8 b), bằng khóa bí mật của mình, thu
được bản ký số y = sig
K
(z).
3. A gửi (x, y) cho B (Hình 1.8 c).
Hình 1.8 a: Băm thông điệp.
Hình 1.8 b: Ký trên bản băm.
- 18 -
Hình 1.8 c: Truyền dữ liệu thông tin cần gửi.
Hình 1.8: Sơ đồ mô tả các công đoạn người A làm trước khi gửi thông điệp
cho người B (sử dụng hàm băm rồi ký số)
Khi B nhận được (x, y). B thực hiện các bước sau:
1. B kiểm tra chữ ký số để xác minh xem thông điệp mà mình nhận được có
phải được gửi từ A hay không bằng cách giải mã chữ ký số y, bằng khóa
công khai của A, được z. (Hình 1.9 a)
2. B dùng một thuật toán băm - tương ứng với thuật toán băm mà A dùng - để
băm thông điệp x đi kèm, nhận được h(x). (Hình 1.9 b)

3. B so sánh 2 giá trị băm z và h(x), nếu giống nhau thì chắc chắn rằng thông
điệp x - mà A muốn gửi cho B - còn nguyên vẹn, bên cạnh đó cũng xác thực
được người gửi thông tin là ai. (Hình 1.9 c)
Hình 1.9 a: Xác minh chữ ký.
Hình 1.9 b: Tiến hành băm thông điệp x đi kèm.
Hình 1.9 c: Kiểm tra tính toàn vẹn của thông điệp
Hình 1.9: Sơ đồ mô tả các công đoạn kiểm tra chữ ký sau khi người B nhận
được thông điệp
- 19 -
1.6 HÀM BĂM
Việc sử dụng các hệ mật mã và sơ đồ chữ ký số thường là mã hóa và ký số trên
từng bit của thông tin, thời gian để mã hóa và ký sẽ tỷ lệ thuận với dung lượng của
thông tin. Thêm vào đó có thể xảy ra trường hợp: với nhiều bức thông điệp đầu vào
khác nhau, sử dụng hệ mật mã, sơ đồ ký số giống nhau (có thể khác nhau) thì cho ra
kết quả bản mã, bản ký số giống nhau (ánh xạ N-1: nhiều - một), như hình 1.10.
Điều này sẽ dẫn đến một số rắc rối về sau cho việc xác thực thông tin.
Hình 1.10: Nhiều thông điệp nguồn cho cùng 1 kết quả đích sau mã hoá/ ký số
Các sơ đồ ký số thường chỉ được sử dụng để ký các bức thông điệp (thông tin) có
kích thước nhỏ và sau khi ký, bản ký số có kích thước gấp đôi bản thông điệp gốc -
ví dụ với sơ đồ chữ ký chuẩn DSS ký trên các bức thông điệp có kích thước 160 bit,
bản ký số sẽ có kích thước 320 bit. Trong khi đó trên thực tế, ta cần phải ký các
thông điệp có kích thước lớn hơn nhiều, chẳng hạn vài chục MegaByte. Hơn nữa,
để đáp ứng yêu cầu xác thực sau khi thông tin đến người nhận, dữ liệu truyền qua
mạng không chỉ là bản thông điệp gốc, mà còn bao gồm cả bản ký số (có dung
lượng gấp đôi dung lượng bản thông điệp gốc). Một cách đơn giản để giải quyết vấn
đề trên (với thông điệp có kích thước lớn) này là chặt thông điệp thành nhiều đoạn
160 bit, sau đó ký lên các đoạn đó độc lập nhau. Nhưng, sử dụng biện pháp này sẽ
có một số vấn đề gặp phải trong việc tạo ra các chữ ký số:
- Thứ nhất: với một thông điệp có kích thước a, thì sau khi ký kích thước của chữ
ký sẽ là 2a (trong trường hợp sử dụng DSS).

- Thứ hai: với các chữ ký “an toàn” thì tốc độ chậm vì chúng dùng nhiều phép tính
số học phức tạp như số mũ modulo.
- Thứ ba: vấn đề nghiêm trọng hơn đó là kết quả sau khi ký, nội dung của thông
điệp có thể bị xáo trộn các đoạn với nhau, hoặc một số đoạn trong chúng có thể bị
- 20 -
mất mát, trong khi người nhận cần phải xác minh lại thông điệp. Do đó, ta cần phải
bảo đảm tính toàn vẹn của thông điệp.
Giải pháp cho các vấn đề vướng mắc đến chữ ký số là dùng hàm băm để trợ giúp
cho việc ký số. Hàm băm - hiểu theo một nghĩa đơn giản là hàm cho tương ứng một
mảng dữ liệu lớn với một mảng dữ liệu nhỏ hơn - được sử dụng rộng rãi trong nhiều
ứng dụng khác nhau của tin học, không chỉ thuộc phạm vi mật mã học [2].
Hàm băm được đề cập đến trong phạm vi luận văn là hàm băm một chiều, có tác
dụng trợ giúp cho các sơ đồ ký số nhằm làm giảm dung lượng của dữ liệu cần thiết
để truyền qua mạng. Hàm băm ở đây được hiểu là các thuật toán không sử dụng
khoá để mã hóa (ở đây ta dùng thuật ngữ “băm” thay cho “mã hoá”), nó có nhiệm
vụ băm thông điệp được đưa vào theo một thuật toán h một chiều nào đó, rồi đưa ra
một bản băm - văn bản đại diện - có kích thước cố định. Giá trị của hàm băm là duy
nhất và không thể suy ngược lại được nội dung thông điệp từ giá trị băm này. Hàm
băm một chiều h có một số đặc tính quan trọng sau:
- Với thông điệp đầu vào x thu được bản băm z = h(x) là duy nhất.
- Nếu dữ liệu trong thông điệp x thay đổi hay bị xóa để thành thông điệp x’ thì
h(x’) ≠ h(x). Cho dù chỉ là một sự thay đổi nhỏ hay chỉ là xóa đi 1 bit dữ liệu
của thông điệp thì giá trị băm cũng vẫn thay đổi. Điều này có nghĩa là: hai
thông điệp hoàn toàn khác nhau thì giá trị hàm băm cũng khác nhau.
- Nội dung của thông điệp gốc không thể bị suy ra từ giá trị hàm băm. Nghĩa
là với thông điệp x thì dễ dàng tính được z = h(x), nhưng lại không thể (thực
chất là khó) suy ngược lại được x nếu chỉ biết giá trị hàm băm h(x).
Một số thuật toán băm được biết đến nhiều là hàm băm dòng và hàm băm chuẩn
như: [MD2], [MD4], [MD5], [SHA-1]…
- 21 -

CHƯƠNG 2
CHỨNG THƯ SỐ VÀ HẠ TẦNG MÃ KHOÁ CÔNG KHAI
Mật mã khoá công khai cho đến nay được xem là giải pháp tốt nhất để đảm bảo
được các yêu cầu về an toàn thông tin mạng: “bảo mật”, “toàn vẹn”, xác thực” và
“chống chối bỏ”. Mặc dù vẫn còn mới khi so sánh với các phương pháp mã cổ điển
nhưng mật mã khoá công khai đã nhận được sự tin cậy rộng rãi của thế giới Internet
vì những công cụ có khả năng phát triển cho vấn đề quản lý khoá.
Như đã đề cập ở trên, vấn đề chính của hệ mã khoá đối xứng là vấn đề quản lý khoá
và để giải quyết vấn đề này hệ mã khoá công khai đã được đưa ra như một giải
pháp. Trong hệ thống mật mã khoá công khai, khoá bí mật (khoá riêng) được người
dùng giữ bí mật trong khi khoá công khai với tên của người sở hữu tương ứng lại
được công bố công khai. Đối với hệ thống như thế này, ta cần xác định và trả lời
một số câu hỏi như:
- Ai sẽ tạo ra cặp khoá công khai - bí mật?
- Dữ liệu sẽ được lưu dưới định dạng như thế nào trong hệ thống lưu trữ (khoá
công khai, định danh của người sở hữu và các thông tin khác)?
- Có cơ chế nào để giữ cho thông tin không bị thay đổi trên hệ thống lưu trữ?
- Làm thế nào để đảm bảo việc gắn kết giữa khoá công khai và định danh của
thực thể yêu cầu có khoá công khai?
- Làm thế nào để người sử dụng có thể truy cập được đến nơi lưu trữ?
- Làm thế nào người sử dụng nhận biết được có sự thay đổi trong dữ liệu đang
được lưu trên hệ thống lưu trữ?
- Điều gì sẽ xảy với khoá công khai nếu khoá bí mật tương ứng bị xâm hại?
- Có một chính sách nào cho tất cả những vấn đề nêu trên không?
Để trả lời cho những câu hỏi trên có một giải pháp là sử dụng hạ tầng khoá công
khai - PKI. Cho đến nay có nhiều định nghĩa về PKI, nhưng chưa định nghĩa nào
được công nhận chính thức. Có một số định nghĩa về PKI như sau:
“PKI là một tập các phần cứng, phần mềm, con người, chính sách và các thủ tục cần
thiết để tạo, quản lý, lưu trữ, phân phối và thu hồi chứng thư khoá công khai dựa
trên mật mã khoá công khai”[25].

“PKI là hạ tầng cơ sở có thể hỗ trợ quản lý khoá công khai để hỗ trợ các dịch vụ xác
thực, mã hoá, toàn vẹn hay chống chối bỏ” [10].
“PKI là hạ tầng cơ sở bảo mật có những dịch vụ được triển khai và chuyển giao sử
dụng công nghệ và khái niệm khoá công khai” [5].
Nhìn chung, PKI có thể được định nghĩa như một hạ tầng cơ sở sử dụng công nghệ
thông tin để cung cấp dịch vụ mã hoá khoá công khai và chữ ký số. Một mục đích
quan trọng khác của PKI là để quản lý khoá và chứng thư được sử dụng trong hệ
thống.
- 22 -
Chứng thư là cấu trúc dữ liệu đặc biệt, gắn kết khoá công khai với chủ sở hữu của
nó. Việc gắn kết này được đảm bảo bằng chữ ký số của nơi được uỷ quyền cấp
chứng thư.
2.1 CHỨNG THƯ SỐ (DIGITAL CERTIFICATES)
2.1.1 Giới thiệu
Như đã nói đến ở trên, mật mã khoá công khai sử dụng hai khoá khác nhau (khoá
công khai và khoá bí mật) để đảm bảo yêu cầu “bí mật, xác thực, toàn vẹn và chống
chối bỏ ” của những dịch vụ an toàn. Một đặc tính quan trọng khác của lược đồ
khoá công khai là phần khoá công khai được phân phối một cách tự do. Ngoài ra,
trong hạ tầng mã khoá công khai thì khoá công khai ngoài việc phải luôn sẵn có để
mọi người trong hệ thống có thể sử dụng còn phải được đảm bảo về tính toàn vẹn.
Khoá công được đặt ở vị trí công khai trong một định dạng đặc biệt. Định dạng này
được gọi là chứng thư. Chứng thư (thực ra là chứng thư khoá công khai - public key
certificate (PKC)) là sự gắn kết giữa khoá công khai của thực thể và một hoặc nhiều
thuộc tính liên quan đến thực thể [9]. Thực thể có thể là người, thiết bị phần cứng
như máy tính, router hay một phần mềm xử lý. Một chứng thư khoá công khai
(PKC) được người cấp ký bằng chữ ký có hiệu lực đưa ra một bảo bảm đầy đủ về sự
gắn kết giữa khoá công khai, thực thể sở hữu khoá công khai này và tập các thuộc
tính khác được viết trong chứng thư số.
PKC còn được gọi là “digital certificate”- chứng thư số, “digital ID”, hay đơn giản
là chứng thư. Hình 2.1 là một ví dụ về chứng thư số xem từ trình duyệt Internet

Explorer 6.x:
Hình 2.1: Chứng thư số
Chứng thư số chứa những thông tin cần thiết như khóa công khai, chủ thể (người sở
hữu) khoá công khai, người cấp và một số thông tin khác. Tính hợp lệ của các thông
tin được đảm bảo bằng chữ ký số của người cấp chứng thư số. Người nào muốn sử
- 23 -
dụng chứng thư số trước hết sẽ kiểm tra chữ ký số trong chứng thư số. Nếu đó là
chữ ký hợp lệ thì sau đó có thể sử dụng chứng thư số theo mục đích mong muốn.
Có nhiều loại chứng thư số, một trong số đó là:
- Chứng thư số khoá công khai X.509
- Chứng thư số khoá công khai đơn giản (Simple Public Key Certificates -
SPKC)
- Chứng thư số Pretty Good Privacy (PGP)
- Chứng thư số thuộc tính (Attribute Certificates - AC)
Tất cả các loại chứng thư số này đều có cấu trúc định dạng riêng. Hiện nay chứng
thư số khoá công khai X.509 được sử dụng phổ biến trong hầu hết các hệ thống
PKI. Hệ thống chương trình cấp chứng thư số thử nghiệm cũng sử dụng định dạng
chứng thư số theo chuẩn X.509, nên luận văn này tập trung vào xem xét chi tiết
chứng thư số công khai chuẩn X.509. Trong luận văn, thuật ngữ chứng thư số
“certificate” được sử dụng đồng nghĩa với chứng thư số khoá công khai X.509 v3.
2.1.2 Chứng thư số khoá công khai X.509
Chứng thư số X.509 v3 là định dạng chứng thư số được sử dụng phổ biến và được
hầu hết các nhà cung cấp sản phẩm PKI triển khai.
Chứng thư khoá công khai X.509 được Hội viễn thông quốc tế (ITU) đưa ra lần đầu
tiên năm 1988 như là một bộ phận của dịch vụ thư mục X.500. Chứng thư số gồm 2
phần. Phần đầu là những trường cơ bản cần thiết phải có trong chứng thư số. Phần
thứ hai chứa thêm một số trường phụ, những trường phụ này được gọi là trường mở
rộng dùng để xác định và đáp ứng những yêu cầu bổ sung của hệ thống. Khuôn
dạng của chứng thư số X.509 được chỉ ra như trong hình 2.2.
Hình 2.2: Khuôn dạng chứng thư số X.509

 Những trường cơ bản của chứng thư số X.509
- Version: xác định số phiên bản của chứng thư số.
- 24 -
- Certificate Serial Number: do CA gán, là định danh duy nhất của chứng
thư số.
- Signature Algorithm ID: chỉ ra thuật toán CA sử dụng để ký số chứng thư.
- Có thể là thuật toán RSA hay DSA…
- Issuer: chỉ ra CA cấp và ký chứng thư số.
- Validity Period: khoảng thời gian chứng thư số có hiệu lực. Trường này xác
định thời gian chứng thư số bắt đầu có hiệu lực và thời điểm hết hạn.
- Subject: xác định thực thể mà khoá công khai của thực thể này được xác
nhận. Tên của subject phải duy nhất đối với mỗi thực thể CA xác nhận.
- Subject public key information: chứa khoá công khai và những tham số
liên quan; xác định thuật toán (ví dụ RSA hay DSA) được sử dụng cùng với
khoá.
- Issuer Unique ID (Optional): là trường không bắt buộc, trường này cho
phép sử dụng lại tên người cấp. Trường này hiếm được sử dụng trong triển
khai thực tế.
- Subject Unique ID (Optional): là trường tuỳ chọn cho phép sử dụng lại tên
của subject khi quá hạn. Trường này cũng ít được sử dụng.
- Extensions (Optional): chỉ có trong chứng thư số v.3.
- Certification Authority’s Digital Signature: chữ ký số của CA được tính từ
những thông tin trên chứng thư số với khoá bí mật và thuật toán ký số được
chỉ ra trong trường Signature Algorithm Identifier của chứng thư số.
Tính toàn vẹn của chứng thư số được đảm bảo bằng chữ ký số của CA trên chứng
thư số. Khoá công khai của CA được phân phối đến người sử dụng chứng thư số
theo một số cơ chế bảo mật trước khi thực hiện các thao tác PKI. Người sử dụng
kiểm tra hiệu lực của chứng thư số được cấp với chữ ký số của CA và khoá công
khai của CA.
 Những trường mở rộng của chứng thư số X.509

Phần mở rộng là những thông tin về các thuộc tính cần thiết được đưa vào để gắn
những thuộc tính này với người sử dụng hay khoá công khai. Những thông tin trong
phần mở rộng thường được dùng để quản lý xác thực phân cấp, chính sách chứng
thư số, thông tin về chứng thư số bị thu hồi…Nó cũng có thể được sử dụng để định
nghĩa phần mở rộng riêng chứa những thông tin đặc trưng cho cộng đồng nhất định.
Mỗi trường mở rộng trong chứng thư số được thiết kế với cờ “critical” hoặc
“uncritical”.
- Authority Key Indentifier: chứa ID khoá công khai của CA, ID này là duy
nhất và được dùng để kiểm tra chữ ký số trên chứng thư số. Nó cũng được sử
dụng để phân biệt giữa các cặp khoá do một CA sử dụng (trong trường hợp
nếu CA có nhiều hơn một khoá công khai). Trường này được sử dụng cho tất
cả các chứng thư số tự ký số (CA - certificates).
- Subject Key Identifier: chứa ID khoá công khai có trong chứng thư số và
được sử dụng để phân biệt giữa các khoá nếu như có nhiều khoá được gắn
- 25 -
vào trong cùng chứng thư số của người sử dụng (Nếu chủ thể có nhiều hơn
một khoá công khai).
- Key Usage: chứa một chuỗi bit được sử dụng để xác định (hoặc hạn chế)
chức năng hoặc dịch vụ được hỗ trợ qua việc sử dụng khoá công khai trong
chứng thư số.
- Extended Key Usage: chứa một hoặc nhiều OIDs (định danh đối tượng -
Object Identifier) để xác định cụ thể việc sử dụng khoá công khai trong
chứng thư số. Các giá trị có thể là: (1) xác thực server TLS, (2) xác thực
client TLS, (3) Ký Mã, (4) bảo mật e-mail, (5) Tem thời gian.
- CRL Distribution Point: chỉ ra vị trí của CRL tức là nơi hiện có thông
tinthu hồi chứng thư số. Nó có thể là URI (Uniform Resource Indicator), địa
chỉ của X.500 hoặc LDAP server.
- Private Key Usage Period: trường này cho biết thời gian sử dụng của khoá
bí mật gắn với khóa công khai trong chứng thư số.
- Certificate Policies: trường này chỉ ra dãy các chính sách OIDs gắn với việc

cấp và sử dụng chứng thư số.
- Policy Mappings: trường này chỉ ra chính sách xác thực tương đương giữa
hai miền CA. Nó được sử dụng trong việc thiết lập xác thực chéo và kiểm tra
đường dẫn chứng thư số. Trường này chỉ có trong chứng thư số CA.
- Subject Alternative Name: chỉ ra những dạng tên lựa chọn gắn với người sở
hữu chứng thư số. Những giá trị có thể là: địa chỉ e-mail, địa chỉ IP, địa chỉ
URI…
- Issuer Alternative Name: chỉ ra những dạng tên lựa chọn gắn với người cấp
chứng thư số.
- Subject Directory Attributes: trường này chỉ ra dãy các thuộc tính gắn với
người sở hữu chứng thư số. Trường mở rộng này không được sử dụng rộng
rãi. Nó được dùng để chứa những thông tin liên quan đến đặc quyền.
- Basic Constraints Field: trường này cho biết đây có phải là chứng thư số
CA hay không bằng cách thiết lập giá trị logic (true). Trường này chỉ có
trong chứng thư số CA. Chứng thư số CA dùng để thực hiện một số chức
năng. Chứng thư số này có thể ở một trong hai dạng. Nếu CA tạo ra chứng
thư số để tự sử dụng, chứng thư số này được gọi là chứng thư số CA tự ký.
Khi một CA mới được thiết lập, CA tạo ra một chứng thư số CA tự ký để ký
lên chứng thư số của người sử dụng cuối trong hệ thống. Và dạng thứ hai là
CA cấp chứng thư số cho những CA khác trong hệ thống.
- Path Length Constraint: trường này chỉ ra số độ dài tối đa của đường dẫn
chứng thư số có thể được thiết lập. Giá trị “zero” chỉ ra rằng CA chỉ có thể
cấp chứng thư số cho thực thể cuối, không cấp chứng thư số cho những CA
khác. (Trường này chỉ có trong chứng thư số của CA).
- Name Constrainsts: được dùng để bao gồm hoặc loại trừ các nhánh
trong những miền khác nhau trong khi thiết lập môi trường tin tưởng
giữa các miền PKI.