Nghiên cứu giải pháp bảo mật thông tin di động sử dụng công nghệ CDMA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
==================================

Nguyễn Tất Thắng

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP BẢO MẬT THÔNG TIN DI
ĐỘNG SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ CDMA

LUẬN VĂN THẠC SỸ

HÀ NỘI - 2009


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
==================================

Nguyễn Tất Thắng

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP BẢO MẬT THÔNG TIN DI
ĐỘNG SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ CDMA
Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và Mạng máy tính
Mã số: 60 48 15

LUẬN VĂN THẠC SỸ

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. HỒ VĂN HƢƠNG

HÀ NỘI – 2009



LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tôi xin cảm ơn gia đình tôi đã luôn cổ vũ, động viên, giúp đỡ tôi
trong quá trình hoàn thiện luận văn này.
Dưới sự chỉ bảo của TS. Hồ Văn Hương, Giám đốc Trung tâm Bảo mật
thông tin kinh tế xã hội, Ban Cơ yếu Chính phủ, tôi đã hoàn thiện các nhiệm vụ
đề ra của luận văn. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới TS. Hồ Văn Hương,
đã tận tình hướng dẫn cho tôi những định hướng và những ý kiến rất quý báu
trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Bộ môn Truyền dữ liệu
và Mạng máy tính, Khoa Công nghệ thông tin, Phòng Đào tạo Sau đại học Nghiên cứu Khoa học, Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội
đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành khóa học này. Đồng thời, tôi
cũng xin cảm ơn bạn bè, những người luôn khuyến khích và giúp đỡ tôi trong
mọi hoàn cảnh khó khăn. Tôi xin cảm ơn cơ quan và các đồng nghiệp đã hết sức
tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và làm luận văn này.
Hà Nội, ngày 18 tháng 12 năm 2009
Học viên

Nguyễn Tất Thắng


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan những kiến thức trình bày trong luận văn này là do tôi
tìm hiểu, nghiên cứu và trình bày lại theo cách hiểu của tôi. Trong quá trình làm
luận văn tôi có tham khảo các tài liệu có liên quan và đã ghi rõ nguồn tài liệu
tham khảo đó. Phần lớn những kiến thức tôi trình bày trong luận văn này chưa

được trình bày hoàn chỉnh trong bất cứ tài liệu nào.

Hà Nội, ngày 18 tháng 12 năm 2009
Học viên

Nguyễn Tất Thắng


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................ 9
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................ 11
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .......... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
LỜI MỞ ĐẦU .................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
CHƢƠNG 1: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CDMA ............ ERROR!
BOOKMARK NOT DEFINED.
1.1. Tổng quan về hệ thống di động tổ ong .................... Error! Bookmark not defined.
1.1.1. Tổng quan ........................................................ Error! Bookmark not defined.
1.1.2. Cấu hình hệ thống điện thoại di động tổ ong ... Error! Bookmark not defined.
1.2. Đa truy nhập phân chia theo mã ............................. Error! Bookmark not defined.
1.3. Lý thuyết trải phổ ..................................................... Error! Bookmark not defined.
1.3.1. Giới thiệu ......................................................... Error! Bookmark not defined.
1.3.2. Dãy PN ............................................................. Error! Bookmark not defined.
1.3.3. Ý nghĩa của trải phổ ......................................... Error! Bookmark not defined.
1.3.4. Trải phổ dãy trực tiếp với khóa dịch pha nhị phân đồng bộ . Error! Bookmark
not defined.
1.3.5 Trải phổ nhảy tần .............................................. Error! Bookmark not defined.
1.4. Các đặc tính của hệ thống thông tin di động CDMA .......... Error! Bookmark not
defined.
1.4.1. Tính đa dạng của phân tập ............................... Error! Bookmark not defined.
1.4.2. Điều khiển công suất CDMA .......................... Error! Bookmark not defined.

1.4.3. Công suất phát thấp.......................................... Error! Bookmark not defined.
1.4.4. Bộ mã – giải mã thoại và tốc độ số liệu biến đổi ............Error! Bookmark not
defined.
1.4.5. Bảo mật cuộc gọi ............................................. Error! Bookmark not defined.
1.4.6. Máy di động có chuyển vùng mềm.................. Error! Bookmark not defined.
1.4.7. Dung lượng ...................................................... Error! Bookmark not defined.
1.4.8. Tách tín hiệu thoại ........................................... Error! Bookmark not defined.
1.4.9. Tái sử dụng tần số và vùng phủ sóng .............. Error! Bookmark not defined.
1.4.10. Giá trị Eb/N0 thấp (hay C/I) và chống lỗi ....... Error! Bookmark not defined.
1.4.11. Dung lượng mềm ........................................... Error! Bookmark not defined.
1.5. Một số vấn đề về đảm bảo an ninh an toàn thông tin di động . Error! Bookmark
not defined.
1.5.1. Khái niệm an ninh an toàn thông tin ................ Error! Bookmark not defined.
1.5.2. Đánh giá vấn đề an toàn, bảo mật hệ thống ..... Error! Bookmark not defined.
1.5.3. Các nguy cơ mất an ninh an toàn trong mạng thông tin di động ............. Error!
Bookmark not defined.
1.6. Kết luận ..................................................................... Error! Bookmark not defined.


CHƢƠNG 2: MÃ HÓA THÔNG TIN ................ ERROR! BOOKMARK NOT
DEFINED.
2.1. Giới thiệu chung về mật mã ..................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.1. Giới thiệu ......................................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.2. Các hệ thống mật mã ....................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.3. Mật mã khóa đối xứng và mật mã khóa công khai .........Error! Bookmark not
defined.
2.1.4. Các bài toán về an toàn thông tin ..................... Error! Bookmark not defined.
2.1.5. Thám mã và tính an toàn của các hệ mật mã ... Error! Bookmark not defined.
2.2. Các hệ mật mã khóa đối xứng ................................. Error! Bookmark not defined.
2.2.1. Mã chuyển dịch ................................................ Error! Bookmark not defined.

2.2.2. Mã thay thế ...................................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.3. Mã hoán vị ....................................................... Error! Bookmark not defined.
2.3. Các hệ mật mã khoá công khai ............................... Error! Bookmark not defined.
2.3.1. Hệ mật mã RSA ............................................... Error! Bookmark not defined.
2.3.2. Hệ mật trên đường cong Elliptic ...................... Error! Bookmark not defined.
2.4. Quản trị khóa trong các mạng truyền tin .............. Error! Bookmark not defined.
2.5. Kết luận ..................................................................... Error! Bookmark not defined.

CHƢƠNG 3: GIẢI PHÁP BẢO MẬT THÔNG TIN CỦA MẠNG THÔNG
TIN DI ĐỘNG CDMA ...................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
3.1. Hiện trạng giải pháp bảo mật thông tin di động CDMA trên thế giới ...... Error!
Bookmark not defined.
3.1.1. Tổng quan ........................................................ Error! Bookmark not defined.
3.1.2. An ninh an toàn các mạng CDMA .................. Error! Bookmark not defined.
3.1.3. An ninh an toàn CDMA thế hệ thứ ba (3G) .... Error! Bookmark not defined.
3.1.4. Nhận xét ........................................................... Error! Bookmark not defined.
3.2. Hiện trạng các mạng điện thoại di động CDMA tại Việt Nam Error! Bookmark
not defined.
3.2.1. Các mạng điện thoại di động CDMA và tình hình triển khai 3G tại Việt Nam
.................................................................................... Error! Bookmark not defined.
3.2.2. Hiện trạng bảo thông tin và sự mất an toàn của các mạng di động CDMA tại
Việt Nam .................................................................... Error! Bookmark not defined.
3.3. Giải pháp bảo mật thông tin di động CDMA trong Công an ... Error! Bookmark
not defined.
3.3.1. Đặt vấn đề bảo mật thông tin di động CDMA trong Công an ................. Error!
Bookmark not defined.
3.3.2. Giải pháp bảo mật các loại hình dịch vụ thông tin di động CDMA ........ Error!
Bookmark not defined.
3.4. Phân tích lựa chọn phƣơng pháp mã hóa thông tin ............ Error! Bookmark not
defined.

3.5. Phân tích định hƣớng lựa chọn công nghệ lập trình ứng dụng bảo mật cho
điện thoại di động CDMA ............................................... Error! Bookmark not defined.
3.6. Phân tích thiết kế, xây dựng phần mềm bảo mật SMS của hệ thống thông tin
di động CDMA ................................................................. Error! Bookmark not defined.
3.6.1. Kiến trúc tổng thể hệ thống.............................. Error! Bookmark not defined.
3.6.2. Chức năng Bảo mật tin nhắn SMS................... Error! Bookmark not defined.
3.6.3. Chức năng Quản lý tin nhắn SMS ................... Error! Bookmark not defined.
3.6.4. Chức năng Quản lý danh bạ ............................. Error! Bookmark not defined.
3.6.5. Chức năng thay đổi khóa ................................. Error! Bookmark not defined.
3.6.6. Quá trình gửi tin nhắn được bảo mật ............... Error! Bookmark not defined.
3.7. Triển khai thực tế ..................................................... Error! Bookmark not defined.
3.8. Kết luận ..................................................................... Error! Bookmark not defined.

KẾT LUẬN ........................................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ............... ERROR! BOOKMARK NOT
DEFINED.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 12
PHỤ LỤC 1: GIAO DIỆN CHƢƠNG TRÌNH .. ERROR! BOOKMARK NOT
DEFINED.
PHỤ LỤC 2: MÃ NGUỒN MỘT SỐ MODULE TRONG CHƢƠNG
TRÌNH ................................................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Từ gốc

Nghĩa tiếng Việt

3G

Third Generation

Mạng điện thoại di động thế hệ
thứ 3

AES

Advanced Encryption
Standard

Chuẩn mã hóa tiên tiến

AMPS

Advanced Mobile Phone
System

Hệ thống điện thoại di động
tiên tiến

BS

Base Station

Trạm cơ sở

CDMA

Code Division Multiple
Access

Đa truy nhập phân chia theo
mã

CRC

Cyclic Redundancy Check

Kiểm tra dư thừa vòng

D-AMPS

Digital Advanced Mobile
Phone System

Hệ thống điện thoại di động
tiên tiến số

DOS

Denial Of Service

Từ chối dịch vụ

DSSS

Direct Sequence Spread
Spectrum

Trải phổ dãy trực tiếp

FDMA

Frequency division multiple
access

Đa truy cập phân chia theo tần
số

FHSS

Frequency Hopping Spread
Spectrum

Trải phổ nhảy tần

GPRS

General Packet Radio Service

Dịch vụ vô tuyến gói chung

GSM

Group Special Mobile

Nhóm đặc biệt về di động

IEEE

Institute of Electrical and
Electronics Engineers

Viện Công nghệ điện và điện
tử

IMTS

Improved Mobile Telephone
System

Hệ thống điện thoại di động
cải tiến


MAC

Message Authentication Code
(cryptographic community
use)

Mã chứng thực gói tin

Mobile

Mobile

Máy điện thoại di động

MPDU

MAC Protocol Data Unit

Đơn vị dữ liệu giao thức MAC

MSC

Mobile Switching Center

Trung tâm chuyển mạch di
động

MSDU

MAC Service Data Unit

Đơn vị dữ liệu dịch vụ MAC

MTS

Mobile Telephone System

Hệ thống điện thoại di động

NMT

Nordic Mobile Telephony

Hệ thống điện thoại di động
Bắc Âu

OFDM

Orthogonal Frequency
Division Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo tần
số trực giao

PAN

Personal Area Network

Mạng vùng cá nhân

PBX

Private Brach Exchange

Tổng đài nhánh riêng

PHS

Personal Handy-phone System

Hệ thống điện thoại cầm tay cá

nhân

PN

pseudo-noise

Dãy giả ngẫu nhiên

PSTN

Packet Switched Telephone
Network

Mạng điện thoại chuyển mạch
gói

RF

Radio Frequency

Tần số sóng vô tuyến

SMS

Short Message Service

Dịch vụ nhắn tin ngắn

TDMA

Time Division Multiple
Access

Đa truy nhập phân chia theo
thời gian


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng

Tên bảng

Bảng 1

Hoán vị các ký tự

Bảng 2

Các điểm trên đường cong Elliptic y 2  x 3  x  6


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Phan Đình Diệu, “Lý thuyết mật mã và an toàn thông tin”, Đại học Quốc
gia Hà Nội.
2. Nguyễn Phạm Anh Dũng (2006), “Lý thuyết trải phổ”, Học viện Công
nghệ bưu chính viễn thông.
3. Phương Lan (2003), “Java”, NXB Lao động xã hội.
4. Nguyễn Viết Kính – Trịnh Anh Vũ (2007), "Thông tin số", NXB Giáo dục.

5. Trịnh Nhật Tiến (2004), Bài giảng: “Một số vấn đề về an toàn dữ liệu”.

Tiếng Anh
6. Andrew S. Tanenbaum (2003), “Computer Network 4ed”, Prentice Hall
PTR.
7. Keiji Tachikawa (2002), “W-CDMA Mobile Communications System”,
John Wiley & Sons, LTD.
8. Samuel C. Yang (1998), “CDMA RF System Engineering”, Artech House.
9. William Stallings (2005), “Cryptography and Network Security Principles
and Practices, Fourth Edition”, Prentice Hall.

WebSite
10.
11.