Bài giảng an toàn và bảo mật thông tin chương 5 chứng thực thông điệp

Chương 5
chứng thực thông điệp
Phạm Văn Tho


Nội dung
 Bảo toàn dữ liệu
 Chứng thực thông điệp
 Nhóm chứng thực thông điệp
 Dùng hệ mật mã
 Dùng MAC (Massage Authentication

code)
 Dùng hàm hash


Các kiểu tấn công qua mạng
1. Disclosure
2. Traffic Analysis

Encryption

3. Maquarade
4. Content modification Massage

Authentication
5. Sequence modification
6. Timing modification
7. Repudiation

Digital Signature

Bảo toàn dữ liệu (data integrity)
 Dữ liệu được truyền trên mạng

không chỉ cần bảo mật mà cần
được bảo toàn.
 Đôi khi yêu cần bảo toàn cần thiết

hơn bảo mật nó.


Chứng thực thông điệp
 Là thủ tục để kiểm tra xem thông

điệp nhận được đến từ 1 nguồn gốc
rõ ràng và có bị sửa đổi hay không
 Khi nhận thông báo, người nhận cần

phải biết ai gởi thông báo
 Người gởi cần chứng thực

(authentication) thông báo của mình


Chứng thực thông điệp
 Bất kỳ cơ chế chứng thực thông báo hay

chữ ký số đều có hay cấp:
 Ở mức thấp: hàm tạo giá trị chứng

thực (autheticator) dùng để chứng thực
thông điệp
 Mức cao: hàm mức thấp được dùng làm

cơ sở cho giao thức chứng thực, cho
phép người nhận kiểm tra tính chính
xác của thông điệp


Phương thức tạo mã chứng thực
Có 3 PP tạo mã chứng thực
 Message encrytion: dùng bản mã của cả

thông báo như mã chứng thực
 Message authentication code (MAC): dùng

hàm dựa vào khóa bí mật để tạo ra một giá
trị có chiều dài cố định làm giá trị chứng thực
 Hash function: hàm ánh xạ thông điệp có

chiều dài bất kỳ thành 1 giá trị hash có chiều
dài cố định làm giá trị chứng thực


Mã hóa thông điệp để chứng thực
 Đối với mã hóa, bản thân nó cũng có

thể dùng để chứng thực thông điệp
 Mã hóa đối xứng

 Mã hóa phi đối xứng


Dùng mã đối xứng để chứng thực thông điệp

 Thông điệp truyền từ A đến B được mã

hóa bằng khóa bí mật dùng chung cho A
và B. Nếu không ai biết khóa chung này
thì việc truyền thông báo là đáng tin cậy.


Dùng mã đối xứng để chứng thực
Làm sao để chứng minh thông điệp B
nhận được là của A ???
 Thông báo chỉ có thể đến từ A vì chỉ có

A mới có khóa bí mật K.
 Khi thông báo M được khôi phục, B biết

ko có bit nào của M bị biến đổi vì không
ai biết khóa bí mật K; hơn nữa không
thể thay đổi một số bit bản mã để tạo
ra bản rõ mong muốn được.


Dùng mã đối xứng để chứng thực
 Thực tế thông điệp M là một chuỗi bit

ngẫu nhiên, do đó không có cách xác

định một bản mã là thông điệp hợp lệ
 Đối thủ có thể gây rối bằng cách tạo ra

các thông điệp có nội dung ngẫu nhiên
và giả như một thông điệp đến từ một
nguồn hợp lệ
Giải pháp: biến bản tin từ dãy bit ngẫu
nhiên thành dãy bit có cấu trúc


Dùng mã đối xứng để chứng thực

 Thông điệp M được đưa vào hàm F để có mã FCS, rồi thêm

mã FCS vào cuối M trước khi mã hóa.
 B mã hóa khối nhận được thông điệp có mã FCS ở cuối. B áp

dụng cùng hàm F để tính FCS, nếu FCS tính bằng FCS nhận
thì thông báo được xem hợp lệ.


Chứng thực bằng mã hóa phi đối xứng
 Nếu dùng khóa công khai Kub thì

không thể chứng thực được, vì bất cứ
ai cũng có thể dùng khoa công khai
của B để mã hóa thông điệp


Chứng thực bằng mã hóa phi đối xứng

 Nếu A dùng khóa riêng của mình để

mã hóa thông điệp, B dùng khoa
chung của A để giải mã thì có thể
chứng thực thong điệp.
 Tuy nhiên bản rõ cầu có cấu trúc để

phân biệt bản rõ thực sự với bản rõ
các bit ngẫu nhiên.


Chứng thực bằng mã hóa phi đối xứng
 Nếu muốn đảm bảo bí mật thông

điệp thì:

Phức tạp, phải qua 4 lần biến đổi


Message authentication code (MAC)
 Sử dụng 1khóa bí mật để sinh ra 1

khối dữ liệu có kích thước cố định
được gọi là MAC gắn vào cuối thông
điệp


Message authentication code (MAC)

Message authentication code (MAC)


Message authentication code (MAC)


Message authentication code (MAC)


Đặc điểm của hàm MAC
 Tương tự như hàm mã hóa nhưng

không cần hàm giải mã
 Hàm MAC là hàm many-to-one
 Input: chuỗi thông điệp có chiều dài

bất kỳ và khóa K
 Output: MAC có chiều dài cố định n-

bit


Hàm băm (hash function)
 Áp dụng cho các thông điệp có chiều dài

khác nhau
 Đầu ra là mã băm có kích thước cố định

và nhỏ
 Không giống như MAC, không cần khóa K

mà chỉ có thông điệp cần chứng thực
 Mã băm còn được gọi là message digesst

hay hash value


Yêu cầu của hàm băm H(x)
1. Có thể áp dụng cho các thông điệp x có độ dài

khác nhau
2. Output h=H(x) cố định và nhỏ
3. Tính một chiều: với h cho trước, không thể tìm lại

x sao cho h = H(x) (về mặt thời gian tính toán).
4. Chống trùng yếu: cho trước x, không thể tìm y ≠x

sao cho H(x) = H(y).
5. Chống trùng mạnh: không thể tìm ra cặp x, y bất

kỳ sao cho H(x)=H(y), hay nói cách khác, nếu
H(x)=H(y) thì có thể chắc chắn x=y.


Hàm băm đơn giản
 Đầu
vào là một chuổi các khối n bit
 
 Thực hiện phép XOR để kiểm tra từng vị

trí bit, được gọi là phép kiểm tra dư thừa
theo độ dài.
 Ci =
 Ci là bit thứ i của mã băm, 1≤ i ≤ n
 m là số khối ngõ vào, mỗi khối n bit
 bij là bit thứ i của khối j


Hàm băm đơn giảm