Nghiên cứu ứng dụng chữ ký số trong quá trình gửi nhận tài liệu điện tử

 

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN TƯ THỤC

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỮ KÝ SỐ
TRONG QUÁ TRÌNH GỬI NHẬN TÀI LIỆU ĐIỆN TỬ

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Hà Nội – 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN TƯ THỤC

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỮ KÝ SỐ
TRONG QUÁ TRÌNH GỬI NHẬN TÀI LIỆU ĐIỆN TỬ

Ngành: Công nghệ Thông tin 
Chuyên ngành: Hệ thống Thông tin 
Mã số: 60480104  

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Hữu Ngự

Hà Nội – 2016


LỜI CAM ĐOAN
 

Tôi  xin  cam  đoan  luận  văn  là  công  trình  nghiên  cứu  của  riêng  cá  nhân 
tôi,  không  sao  chép  của  ai.  Do  tôi  tự  nghiên  cứu,  đọc,  dịch  tài  liệu,  tổng  hợp 
thực hiện và làm theo hướng dẫn của người hướng dẫn khoa học. Nội dung lý 
thuyết trong trong luận văn tôi có sử dụng một số tài liệu tham khảo như đã trình 
bày  trong  phần  tài  liệu  tham  khảo.  Các  số  liệu,  chương  trình  phần  mềm  và 
những  kết  quả  trong  luận  văn  là  trung  thực  và chưa được công bố trong bất kỳ 
một công trình nào khác. 
Tôi  xin  chịu  hoàn  toàn  trách  nhiệm  về  lời  cam  đoan  của  mình.  Nếu  có 
điều gì sai trái, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định. 
 

 
Hà Nội, tháng 11 năm 2016
Người cam đoan

Nguyễn Tư Thục  

 

 


LỜI CẢM ƠN
 

Lời  đầu  tiên,  em  xin  gửi  lời  biết  ơn  sâu  sắc  đến  PGS.TS  Nguyễn  Hữu 
Ngự và TS Hồ Văn Hương  đã  tận  tình  hướng  dẫn,  chỉ  bảo,  giúp  đỡ  em  trong 
suốt  quá  trình  làm luận văn. 
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong Khoa Công nghệ 
Thông tin, Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội đã truyền đạt 
những kiến thức và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu. 
Và cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới các đồng nghiệp, gia đình và bạn 
bè  những  người  đã  ủng  hộ,  động  viên  tạo  mọi  điều  kiện  giúp  đỡ  để  tôi  có 
được kết quả như ngày hôm nay. 
 

 
Hà Nội, tháng 11 năm 2016 
 

Nguyễn Tư Thục 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 

 

 


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................... 1
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................... 3
MỤC LỤC ............................................................................................... 4
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .......................................................... 7
DANH MỤC CÁC BẢNG ....................................................................... 8
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .................................................................. 8
LỜI MỞ ĐẦU .......................................................................................... 1
Chương 1. Giao dịch điện tử và các vấn đề bảo đảm an toàn .................... 3
1.1. Giao dịch điện tử ............................................................................... 3
1.2.  An toàn thông tin .............................................................................. 3
1.3. Các nguy cơ mất an toàn thông tin .................................................... 4
1.4. Thực trạng mất an ninh an toàn trong giao dịch điện tử ..................... 4
1.5. Các giải pháp bảo đảm An toàn thông tin. ......................................... 5
1.6. Kết luận chương 1 ............................................................................. 6
Chương 2. Cơ sở mật mã ứng dụng trong an toàn bảo mật thông tin ........ 7
2.1. Tổng quan về hệ mật mã.................................................................... 7
2.2. Hệ mật mã khóa đối xứng .................................................................. 8
2.2.1. Khái quát hệ mật mã khóa đối xứng ........................................... 8
2.2.2. Ưu nhược điểm của hệ mã hóa đối xứng ..................................... 9

2.3. Hệ mật mã khóa công khai .............................................................. 10
2.3.1. Khái quát hệ mật mã khóa công khai ........................................ 10
2.3.2. Ưu nhược điểm của hệ mật mã khóa công khai......................... 11
2.3.3. Thuật tóa RSA .......................................................................... 11
2.4. Hàm băm ......................................................................................... 15
2.4.1. Khái niệm ................................................................................. 15
2.4.2. Đặc tính của hàm băm .............................................................. 15
2.4.3. Một số tính chất cơ bản của hàm băm ....................................... 16
2.4.4. Vai trò của hàm băm ................................................................. 16
2.5. Chữ ký số ........................................................................................ 16

 


2.5.1. Khái niệm ................................................................................. 16
2.5.2. Cách tạo chữ ký số.................................................................... 17
2.5.3. Sơ đồ chữ ký số ........................................................................ 18
2.5.4. Một số chữ ký phổ biến ............................................................ 19
2.5.4.1 Chữ ký RSA......................................................................... 19
2.5.4.2. Chữ ký Elgamal .................................................................. 20
2.5.4.3. Chữ ký DSS ........................................................................ 23
2.5.5. Ưu điểm và ứng dụng của chữ ký số ......................................... 24
2.5.5.1. Xác định nguồn gốc ............................................................ 24
2.5.5.2. Tính toàn vẹn ...................................................................... 24
2.5.5.3. Tính không thể phủ nhận .................................................... 24
2.5.5.4. Ứng dụng của chữ ký số...................................................... 24
2.5.6. Phân phối khóa công khai ......................................................... 25
2.5.7. Chứng thư số ............................................................................ 25
2.5.7.1. Các phiên bản chứng thư số ................................................ 26
2.5.8. Hạ tầng khóa công khai ............................................................ 30

2.5.8.1. Chức năng PKI ................................................................... 31
2.5.8.2. Các thành phần của PKI ...................................................... 31
2.5.8.3. Hoạt động của PKI .............................................................. 32
2.5.8.4. Các mô hình của PKI .......................................................... 33
2.6. Kết luận chương 2 ........................................................................... 34
Chương 3.  Giải pháp ứng dụng chữ ký số ............................................. 35
3.1. Thực trạng ứng dụng chữ ký số trong nước ..................................... 35
3.1.1. Giá trị pháp lý của chữ ký số .................................................... 35
3.1.2. Hệ thống chứng thư số trong nước ............................................ 36
3.1.3. Dịch vụ chứng thực chữ ký số trong nước ................................ 38
3.2. Khái quát về hệ thống quản lý văn bản và điều hành ....................... 39
3.3. Nhu cầu an toàn, an ninh thông tin .................................................. 40
3.4. Giải pháp ứng dụng chữ ký số ......................................................... 40
3.4.1. Giới thiệu mô hình kết nối liên thông ....................................... 40

 


3.4.2 Giải pháp chữ ký số ................................................................ 42
3.4.2.1. Xây dựng giải pháp ký số trên nền Web .............................. 42
3.5. Xây dựng ứng dụng ......................................................................... 43
3.5.1. Mô hình giải pháp ký số tài liệu ................................................ 43
3.5.2. Phân tích thiết kế giải pháp ....................................................... 46
3.5.2.1. Chức năng cần thiết của yêu cầu xác thực ........................... 46
3.5.2.2.  Phân tích thiết kế các thành phần của mô hình ................... 47
3.6. Kết quả của giải pháp ...................................................................... 49
3.7. Kết luận chương 3 ........................................................................... 50
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .............................................. 51
TÀI LIỆU THẢM KHẢO ...................................................................... 52

 


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
ATTT 
AES 
CNTT 

Ý nghĩa
An toàn thông tin 
Advanced Encryption Standard – Chuẩn mã hóa nâng cao 
Công nghệ thông tin 

CA 

Certificate Authority – Cơ quan chứng thực số 

DDoS 

Distributed denial of service – Từ chối dịch vụ 

DES 

 Data Encryption Standard- Chuẩn Mã hóa Dữ liệu 

DS 

Digital Signature – Chữ ký số 

DSS 

Digital Signature Standard - Chuẩn chữ ký số  

FIPS PUB 

Federal Information Processing Standards – Chuẩn xử lý thông 
tin 

MD 5 

Message Digest algorithm 5 - giải thuật của hàm băm  

OID 

Object Identifier - kiểu định dạng 

PKCS 
QLVB&ĐH 

Public Key Cryptography Standards - Chuẩn mã hóa công khai 
Quản lý vă bản và điều hành 

RSA 

Rivest Shamir Adleman – Mã hóa công khai 

SHA 

Secure Hash Algorithm –Thuật toán băm an toàn 

SSL 

Secure Socket Layer - Giao thức an ninh thông tin  

TMĐT 
URL 

Thương mại điện tử 
Uniform Resource locator - Liên kêt dân địa chỉ web 

 
 

 

 


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Tổng hợp số liệu thống kê ATTT Việt Nam 2015 ............................... 5
Bảng 3.1 Danh sách các doanh nghiệp được cấp phép ...................................... 38
 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 2.1 Mật mã đối xứng ................................................................................. 8
Hình 2.2 Mã hóa khóa công khai ...................................................................... 10
Hình 2.3 Sơ đồ biểu diễn thuật toán RSA ......................................................... 12
Hình 2.4 Minh họa hàm băm ............................................................................ 15
Hình 2.5 Lược đồ tạo và kiểm tra chữ ký số ..................................................... 18
Hình 2.6 X.509 version 3 ................................................................................. 27

Hình 2.7  Mô hình PKI ..................................................................................... 32
Hình 3.1 Hệ thống chứng thực số trong nước ................................................... 36
Hình 3.3 Chứng thư số Root CA Chính phủ ..................................................... 37
Hình 3.4 Thị trường dịch vụ chứng thực số công cộng ..................................... 39
Hình 3.5 Mô hình liên thông gửi nhận văn bản điện tử ..................................... 41
Hình 3.6 Mô hình xác thực trên Web tổng quan ............................................... 42
Hình 3.7 Mô hình giải pháp ký số .................................................................... 43
Hinh 3.8 Thiết bị Token ................................................................................... 44
Hình 3.9 Minh họa chứng thư số RootCA ........................................................ 45
Hình 3.10 Minh họa chứng thư số SubCA ........................................................ 45
Hình 3.11 Minh họa chứng thư số người dùng ................................................. 46
Hình 3.12 Lược đồ ký số trên hệ thống ............................................................ 47
Hình 3.13 Lược đồ xác thực văn bản ký số ....................................................... 48
Hình 3.14 Giao diện phát hành văn bản ............................................................ 49
Hình 3.15 Văn bản đã được ký số (pdf) ............................................................ 49
Hình 3.16 Văn bản đã được ký số (.docx) ........................................................ 50
 
 

 

 


LỜI MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Ngày  nay  cùng  với  sự  phát  triển  của  Công  nghệ  thông  tin,  các  phương 
tiện và công nghệ truyền thông tiên tiến ra đời, trong đó mạng máy tính và đặc 
biệt là mạng Internet đã giúp chúng ta giao dịch thông tin thuận tiện và nhanh 
chóng.  Vì  vậy  cần  có  một  giải  pháp  bảo đảm  an  toàn  thông  tin  (ATTT)  trong 

quá trình giao dịch điện tử đó. Bảo đảm ATTT là bảo đảm tính bí mật, bảo đảm 
tính  toàn  vẹn, bảo  đảm  tính xác thực và bảo  đảm  tính  sẵn  sàng của thông  tin. 
Việc bảo đảm ATTT được dựa trên cơ sở về mã hóa thông tin, cơ sở khoa học 
mật  mã  phục vụ  ATTT,  trong đó  những vấn đề liên quan  đến thuật toán băm, 
thuật toán mã hóa và chữ ký số là các cơ sở chính để thực hiện đề tài. 
Được sự đồng ý của thầy hướng dẫn và nhận thấy tính thiết thực của vấn 
đề,  tôi  chọn  đề  tài:  “Nghiên cứu ứng dụng chữ ký số trong quá trình gửi
nhận tài liệu điện tử”. 
2. Mục đích của luận văn
Luận văn tìm hiểu các vấn đề về bảo đảm an toàn trong giao dịch điện tử, 
các cơ sở khoa học trong bảo đảm an toàn bảo mật dữ liệu như các hệ mã hóa dữ 
liệu, hàm băm, ký số. 
Nghiên cứu các giải pháp mã hoá để bảo mật thông tin và những phương 
pháp, kỹ thuật tạo chữ kí số trên các tài liệu, văn bản điện tử. 
Đánh giá thực trạng ứng dụng chữ ký số trong gửi nhận văn bản điện tử 
đối với các tổ chức, nghiên cứu hạ tầng khóa công khai PKI và các vấn đề liên 
quan đến chứng thư số. 
Xây dựng giải pháp ứng dụng chữ ký số trong quá trình gửi nhận văn bản 
điện tử trên hệ thống quản lý văn bản và điều hành tại Văn phòng Chính phủ. 
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
 
Hệ mã hóa RSA, chữ ký số RSA, hạ tầng khóa công khai PKI cũng như 
các vấn đề liên quan đến chứng thư số; hệ thống quản lý văn bản và điều hành là 
đối tượng nghiên cứu chính của luận văn nhằm xây dựng ứng dụng chữ ký số 
trong gửi nhận tài liệu điện tử. 
Phạm vi nghiên cứu: Luận văn nghiên cứu ứng dụng chữ ký số trong quá 
trình gửi nhận văn bản điện tử với các định dạng như .docx, pdf trên hệ thống  
quản lý văn bản và điều hành đang được dùng tại các cơ quan hành chính nhà 
nước. 
1

4. Phương pháp nghiên cứu
Tiếp cận phân tích và tổng hợp các tài liệu về mã hoá, hệ mật mã của các 
tác giả trong và ngoài nước, các bài báo, thông tin trên mạng. 
 
Tìm hiều chữ ký số RSA, hạ tầng khóa công khai PKI. Từ đó đưa ra giải 
pháp xây dựng ứng dụng. 
 
Tìm hiểu các sản phẩm ứng dụng chứng thực số hiện đang được sử dụng, 
đánh giá thực trạng ứng dụng chứ ký số trong giao dịch điện tử của các cơ quan, 
tổ chức đơn vị trong nước. 
Tham khảo, vận dụng và kế thừa các thuật toán, mã nguồn mở, v.v… 
5. Bố cục luận văn
Luận văn gồm 3 chương, có phần mở đầu, phần kết luận, phần mục lục, 
phần tài liệu tham khảo. Các nội dung cơ bản của luận văn được trình bày theo 
cấu trúc như sau: 
Chương 1: Gao dịch điện tử và các vấn đề bảo đảm an toàn trong
giao dịch điện tử
Chương  này  trình  bày  về  các  khái  niệm  an  toàn  bảo  mật  thông  tin,  các 
nguy cơ mất ATTT cũng như đánh giá thực trạng về ATTT. Từ đó đưa ra một số 
giải pháp để đảm bảo ATTT. 
Chương 2: Cơ sở mật mã ứng dụng trong an toàn bảo mật thông tin
Nghiên cứu về cơ sở ứng dụng trong bảo đảm an toàn bảo mật thông tin 
như các hệ mật mã, các phương pháp mã hóa, hàm băm, chữ ký số, hạ tầng khóa 
công khai, v.v… 
Chương 3: Giải pháp ứng dụng chữ ký số trong quá trình gửi nhận
tài liệu điện tử trên hệ thống quản lý văn bản và điều hành  
Tìm hiểu về thực trạng ứng dụng chữ ký số, khái quát về hệ thống quản lý 
văn bản và điều hành. Qua đó xây dựng giải pháp ứng dụng chữ ký số trong gửi 

nhận văn bản điện tử trên hệ thống quản lý văn bản và điều hành. 

2
 


Chương 1. Giao dịch điện tử và các vấn đề bảo đảm an toàn trong giao dịch
điện tử
1.1. Giao dịch điện tử
Giao dịch điện tử là giao dịch được thực hiện bằng phương tiện điện tử. 
Ngày nay với nền tảng của công nghệ thông tin hiện đại, giao dịch điện tử cũng 
phát triển nhanh chóng, thu hút được sự quan tâm sâu rộng của các quốc gia, các 
tổ chức quốc tế và các khối liên kết kinh tế; góp phần quan trọng làm thay đổi 
cách  thức  kinh  doanh,  giao  dịch  truyền  thống,  phong  cách  sống,  học  tập,  làm 
việc của con người; thúc đẩy mạnh mẽ sự tăng trưởng kinh tế, tăng cường hiệu 
quả  hoạt  động  và  khả  năng  cạnh  tranh  của  các  tổ  chức,  doanh  nghiệp;  tạo  ra 
nhiều ngành nghề sản xuất, kinh doanh, dịch vụ mới như công nghiệp công nghệ 
thông tin, dịch vụ thương mại điện tử, dịch vụ tài chính – ngân hàng trực tuyến, 
dịch vụ thư điện tử, dịch vụ chữa bệnh qua mạng, giáo dục đào tạo từ xa... Giao 
dịch điện tử cũng thúc đẩy “tin học hóa” hoạt động của các cơ quan nhà nước, 
giúp cho quá trình gửi nhận các văn bản được thực hiện nhanh chóng, kịp thời 
và chính xác; cho phép mọi người dân có thể dễ dàng tiếp cận các dịch vụ công 
cũng như giám sát hoạt động của các cơ quan Nhà nước. 
1.2. An toàn thông tin
An toàn thông tin là sự bảo vệ thông tin, hệ thống thông tin tránh bị truy 
nhập, sử dụng, tiết lộ, gián đoạn, sửa đổi hoặc phá hoại trái phép nhằm đảm bảo 
tính nguyên ven, tính bảo mật và tính khả dụng của thông tin. 
An toàn thông tin liên quan đến hai khía cạnh đó là an toàn về mặt vật lý 
và an toàn về mặt kỹ thuật. 
Mục tiêu cơ bản của an toàn thông tin [8]: 

+  Đảm  bảo  tính  bảo  mật  (Confidentiality):  Thông  tin  chỉ  được  truy  cập 
bởi những người có thẩm quyền;  
+ Đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu (Integrity): Thông tin chỉ được thay đổi 
bởi những người có thẩm quyền; 
+ Đảm bảo tính xác thực (Authentication): Xác thực đúng thực thể cần kết 
nối, giao dịch. Xác thực đúng thực thể có trách nhiệm về nội dung thông tin. 
+ Đảm bảo tính sẵn sàng (Availability): Thông tin luôn sẵn sàng được sử 
dụng bởi những người có thẩm quyền. 

3
 


1.3. Các nguy cơ mất an toàn thông tin
 Nguy cơ mất an toàn thông tin về khía cạnh vật lý: là nguy cơ do mất điện, 
nhiệt độ, độ ẩm không đảm bảo, hỏa hoạn, thiên tai, thiết bị phần cứng bị hư hỏng, 
các phần tử phá hoại như nhân viên xấu bên trong và kẻ trộm bên ngoài. 
Nguy cơ bị mất, hỏng, sửa đổi nội dung thông tin: Người dùng có thể vô 
tình để lộ mật khẩu hoặc không thao tác đúng quy trình tạo cơ hội cho kẻ xấu lợi 
dụng để lấy cắp hoặc làm hỏng thông tin. Kẻ xấu có thể sử dụng công cụ hoặc 
kỹ thuật của mình để thay đổi nội dung thông tin (các file) nhằm sai lệnh thông 
tin của chủ sở hữu hợp pháp. 
Nguy cơ bị tấn công bởi các phần mềm độc hại: Các phần mềm độc  hại 
tấn công bằng nhiều phương  pháp  khác  nhau để xâm nhập vào hệ thống với 
các mục đích khác nhau như: virus, sâu máy tính (Worm), phần mềm gián điệp 
(Spyware),... 
Nguy cơ xâm nhập từ lỗ  hổng bảo mật: lỗ hổng bảo mật thường là do lỗi 
lập trình, lỗi hoặc sự cố phần  mềm, nằm trong  một hoặc nhiều thành phần tạo 
nên hệ điều hành hoặc trong chương trình cài đặt trên máy tính. 
Nguy cơ xâm nhập do bị tấn công bằng cách phá mật khẩu. 

Nguy cơ mất an toàn thông tin do sử dụng e-mai. 
Nguy cơ mất an toàn thông tin trong quá trình truyền tin. 
Nguy cơ bị các cuộc tấn công mạng, v.v... 
1.4. Thực trạng mất an ninh an toàn trong giao dịch điện tử
Giao dịch điện tử là một hoạt động mang lại hiệu quả cao, song một khi 
gặp rủi ro thì những thiệt hại đối với các tổ chức, doanh nghiệp cũng không nhỏ. 
Theo đánh giá tổng thể, tình hình bảo đảm an toàn thông tin của Việt Nam 
đã có những chuyển biến tích cực rõ rệt [1]. Chỉ số an toàn thông tin Việt Nam 
năm 2015 (VNISA Index 2015) đã tăng từ mức 39% vào năm 2014 lên 46,4% 
vào năm 2015.  
Tuy  nhiên  vẫn  còn  nhữn  bất  cập,  tồn  tại về  an  toàn  thông  tin  như:  Việt 
Nam tiếp tục nằm trong danh sách các quốc gia có tỉ lệ lây nhiễm phần mềm độc 
hại cao trên thế giới. Chỉ số này của Việt Nam năm 2015 ước tính vào khoảng 
64,36%, mặc dù tỉ lệ này có giảm so với năm 2014 nhưng là không đáng kể. 
Trong  năm  2015,  Việt  Nam  phát  hiện  38.177  cuộc  tấn  công  mạng,  tăng  
gấp  2  lần  so  với  năm  2014,  trong  đó  có  5.600  cuộc  tấn  công  lừa  đảo 
4
 


(Phishing),  22.200  cuộc  tấn  công  cài  phần  mềm  độc  hại  (Malware)  và  10.377 
cuộc  tấn  công  thay  đổi  giao  diện  (Deface),  trong  số  đó  có  212  cuộc  tấn  công 
thay đổi giao diện vào các hệ thống có tên miền “.gov.vn” 
Bảng 1.1 Tổng hợp số liệu thống kê ATTT Việt Nam 2015 
TT

Nội dung

Năm 2015

Năm 2014

46.4 % 

39 % 

64.36 % 

66 % 

Chỉ số an toàn thông tin Việt Nam
1 

Chỉ số an toàn thông tin Việt Nam 

Tỷ lệ lây nhiễm phần mềm độc hại
2 

Trên máy vi tính 

3 

Trên thiết bị di động 

24 % 

23 % 

4 

Qua mạng 

39 % 

49 % 

5 

Qua các thiết bị đa phương tiện 

77 % 

77 % 
> 19.000 cuộc 

Tấn công mạng
6 

Tổng số cuộc tấn công 

38.177 cuộc 

7 

Tổng  số  cuộc  tấn  công  thay  đổi  giao 
diện 

10.377 cuộc 

8 

Tổng  số  cuộc  tấn  công  thay  đổi  giao 
diện vào tên miền “.gov.vn’ 

9 

Tổng số cuộc tấn công lừa đảo 

5.600 cuộc 

10 

Tổng  số  cuộc  tấn  công  lây  nhiễm 
phần mềm độc hại 

22.200 cuộc 

 

212 cuộc 

> 200 cuộc 
 
 

Tấn công từ chối dịch vụ (DDoS)
11 

Tỷ  lệ  số  lượt  bị  tấn  công  DdoS  của 
Việt Nam so với thế giới 

3.95 % 

 

Thư rác
12  Tỷ lệ thư rác phát tán từ Việt Nam 
 

6.1 % 

4.5 % 

1.5. Các giải pháp bảo đảm An toàn thông tin.
Để  đảm  bảo  ATTT  trong  giao  dịch  điện  tử  chúng  ta  cần  có  những  giải 
pháp  phù  hợp,  hiện  nay  có  nhiều  giải  pháp  cho  vấn  đề  ATTT  trong  giao  dịch 
điện tử như: 
 

Giải pháp nền tảng:

5
 


+  Giảm  thiểu  nguy  cơ  từ  cơ  sở  hạ  tầng  kỹ  thuật:  Xác  định  nguồn  và 
nguyên nhân gây mất ATTT và ứng dụng các giải pháp kỹ thuật tương ứng. 
   + Trong sạch và nâng cao chất lượng nguồn nhân: lựa chọn nhân lực quản 
trị và vận hành hệ thống, đào tạo và nâng cao ý thức người sử dụng. 
   + Hành lang pháp lý: chính sách ATTT; xây dựng và áp dụng các chế tài, 

ban hành các quy chế, quy định, thẩm quyền khai thác, sử dụng thông tin.
Các giải pháp đảm bảo ATTT hệ thống:
+ Sử dụng các hệ thống kỹ thuật để bảo vệ hệ thống thông tin: sử dụng hệ 
thống phát hiện và chống xâm nhập, chống nghe lén, phá hoại và ăn cắp thông 
tin dữ liệu, v.v… 
+ Sử dụng các hệ thống thiết bị, phần mềm chất lương cao, ổn định.  
Các giải pháp kỹ thuật cụ thể:
+ Kiểm tra mức độ an ninh của các thành phần tham gia hệ thống. Cụ thể 
như: kiểm tra các lỗ hổng an ninh đối với toàn bộ hệ thống, kiểm tra các phần 
mềm cài cắm nghe lén, v.v… 
+ Bảo mật, xác thực các thông tin dữ liệu trong quá trình giao dịch, trao 
đổi như sử dụng các kỹ thuật mã hóa, chữ ký số, v.v… 
1.6. Kết luận chương 1
Chương 1  đã  trình bày  một  số  vấn  đề  về  Giao  dịch  điện tử, ATTT,  các 
nguy cơ mất ATTT cũng như đánh giá thực trạng về ATTT. Từ đó đưa ra một số 
giải pháp để đảm bảo ATTT. 
Chương  tiếp  theo  luận  văn  sẽ  tìm  hiểu,  nghiên  cứu  về  cơ  sở  ứng  dụng 
trong đảm bảo an toàn bảo mật thông tin như các hệ mật mã, các phương pháp 
mã hóa, hàm băm, chữ ký số, hạ tầng khóa công khai, v.v… 
 
 

 

6
 


Chương 2. Cơ sở mật mã ứng dụng trong an toàn bảo mật thông tin
2.1. Tổng quan về hệ mật mã

 
Mật  mã được sử dụng để bảo vệ tính bí mật của thông tin khi thông tin 
được truyền trên các kên truyền thông công cộng như các kênh bưu chính, điện 
thoại, mạng tuyền thông máy tính, mạng Internet, v.v...[2] 
 
Mật  mã  gắn  liền  với  quá  trình  mã  hóa;  tức  là  gắn  với  các  cách  thức  để 
chuyển đỗi thông tin từ dạng có thể nhận thức được thành dạng không thể nhận 
thức được, làm cho thông tin trở thành dạng không thể đọc được. Các thuộc tính 
yêu cầu của mật mã hóa là tính bí mật, tính nguyên vẹn, tính xác thực, tính không 
bị từ chối và tính chống lặp lại. Mã hóa được sử dụng chủ yếu để đảm bảo tính bí 
mật của các thông tin, chứng thực khóa công khai, chữ ký số, v.v.. 
 

Một hệ mã bao gồm 5 thành phần (P, C, K, E, D) [2], trong đó: 
- P là tập hữu hạn các bản rõ (dữ liệu trước khi mã hóa) 
- C là tập hữu hạn các bản mã (dữ liệu sau khi mã hóa) 
- K là tập hữu hạn các khóa (khóa công khai, khóa bí mật) 
- E là tập các hàm lập mã. 
- D là tập các hàm giải mã 
Với khóa lập mã  ke  K có hàm lập mã:  
 

e

ke

E,e

ke:

P  C

 

(2.1) 

Với khóa giải mã  kd  K có hàm lập mã: 
  

d

kd 

E,d

kd : C

 D

 

(2.2) 

Sao cho:  
 
 

d

kd

( eke ( x ))  x ,  x  P  

(2.3)

 
Ở đây x là bản rõ, eke(x) là bản mã. 

Quá  trình  mã  hóa  được  tiến hành  bằng  cách  áp dụng  hàm  lập mã  E  lên 
bản rõ P, vốn được biểu diễn dưới dạng số, để trở thành thông tin đã mã hóa C. 
Quá trình giải mã được tiến hành ngược lại: áp dụng hàm giải D lên thông 
tin C để được thông tin đã giải mã P. 

7
 


Hệ mật mã chính là hệ thống cung cấp các kỹ thuật mã hóa và giải mã dữ 
liệu, được phân loại thành hệ mật mã khóa đối xứng và hệ mật mã khóa công 
khai. 
2.2. Hệ mật mã khóa đối xứng
2.2.1. Khái quát hệ mật mã khóa đối xứng
Hệ mật mã khóa đối xứng là hệ mật mã chỉ dùng một khóa duy nhất cho 
cả hai quá trình mã hóa và giải mã. Hệ mật mã này có đặc điểm là có thời gian 
mã hóa và giải mã tương đối nhanh. Do yậy, hệ mật mã khóa đối xứng thường 
được sử dụng để mã hóa những dữ liệu lớn. 
Có hai thuật toán được sử dụng chủ yếu trong việc tạo khóa bí mật trong 
hệ mật mã khóa đối xứng: 
- Loại thứ nhất tác động trên bản rõ theo từng nhóm bits. Từng nhóm bits 
này được gọi với một cái tên khác là khối (Block) và thuật toán được áp dụng 

gọi là mã hoá khối (Block Cipher). Theo đó, từng khối dữ liệu trong văn bản ban 
đầu được thay thế bằng một khối dữ liệu khác có cùng độ dài. Đối với các thuật 
toán ngày nay thì kích thước chung của một khối là 64 bits. 
Loại thứ hai tác động lên bản rõ theo từng bit một. Các thuật toán áp dụng 
được gọi là mã hoá dòng (Stream Cipher). Dữ liệu của văn bản được mã hoá 
từng  bit  một.  Các  thuật  toán  mã  hoá  dòng  này  có  tốc  độ  nhanh  hơn  các  thuật 
toán mã hoá khối và nó thường được áp dụng khi lượng dữ liệu cần mã hoá chưa 
biết trước. 
Độ an toàn của thuật toán này phụ thuộc vào khóa, nếu để lộ ra khóa này 
nghĩa là bất kỳ người nào cũng có thể mã hóa và giải mã dữ liệu trong hệ thống 
mã hóa. 

Hình 2.1 Mật mã đối xứng 

 


Một số thuật toán nổi tiếng trong mã hoá đối xứng là: DES, Triple DES 
(3DES), RC4, AES... 
- DES: bản rõ (Plaintext) được mã hoá theo từng khối 64 bits và sử dụng 
một khoá là 64 bits, nhưng thực tế thì chỉ có 56 bits mã hoá và giải mã sử dụng 3 
khoá [2].  Khối 64 bits của bản rõ đầu tiên sẽ được dùng để tạo khoá, 8 bits còn 
lại dùng để kiểm tra tính chẵn, lẻ. DES là một thuật toán được sử dụng rộng rãi 
nhất trên thế giới. Hiện tại DES không còn được đánh giá cao do kích thước của 
khoá quá nhỏ 56 bits, và dễ dàng bị phá vỡ. 
-  Triple  DES  (3DES):  3DES  cải  thiện  độ  mạnh  của  DES  bằng  việc  sử 
dụng một mã quá trình mã hoá sử dụng khoá thứ nhất. Sau đó, dữ liệu bị mã hóa 
được giải mã bằng việc sử dụng một khoá thứ hai. Cuối cùng, sử dụng khoá thứ 
ba và kết quả của quá trình mã hoá trên để mã hoá. 
AES: được sử dụng để thay thế cho DES. Nó hỗ trợ độ dài của khoá từ 

128 bits cho đến 256 bits. AES là một thuật toán có tốc độ mã hóa và giải mã 
nhanh, có khả năng chống được nhiều phương pháp tấn công như vét cạn, kẻ tấn 
công đứng giữa, v.v... 
2.2.2. Ưu nhược điểm của hệ mã hóa đối xứng
Ưu điểm:
- Có thể thiết kế để đạt tốc độ cao.  
- Khóa dùng chung cho mã hóa khóa đối xứng tương đối ngắn. 
- Được xem như thành phần cơ bản có thể triển khai để xây dựng các kỹ 
thuật mã hóa khác, bao gồm khởi tạo các số ngẫu nhiên, các hàm băm, các thuật 
toán tính toán. 
- Có thể được kết hợp để tạo ra các thuật toán mã hóa mạnh hơn. 
Nhược điểm:
- Trong quá trình truyền thông giữa hai người, khóa phải được giữ bí mật 
cho cả hai phía. 
-  Trong  hệ  thống  mạng lớn,  số  lượng  khóa  cần  được quản  lý nhiều.  Do 
vậy việc quản lý khóa một cách hiệu quả đòi hỏi sự dụng một bộ phận tin cậy 
thứ ba (TTP: Trusted Third Party). 
- Khóa bí mật cần được thay đổi thường xuyên. 

9
 


- Kỹ thuật chữ ký số được phát triển từ cơ chế mã hóa khối đối xứng đòi 
hỏi sử dụng các khóa lớn cho các hàm xác nhận công khai hoặc là sủ dụng một 
TTP. 
2.3. Hệ mật mã khóa công khai
2.3.1. Khái quát hệ mật mã khóa công khai
Khác với hệ mật mã khóa đối xứng, hệ mật mã khóa công khai sử dụng 
một cặp khóa có liên quan với nhau về mặt toán học để mã hóa và giải mã thông 

tin.
Thuật toán mã hóa công khai là thuật toán được thiết kế sao cho khóa mã 
hóa khác với  khóa  giải  mã,  mà  khóa  giải  mã  không  thể  tính được  từ kháo  mã 
hóa. Khóa mã hóa gọi hòa khóa công khai (public key), khóa giải mã được gọi là 
khóa riêng (private key). 
Hệ mật mã khóa công khai có tính chất bất đối xứng, tính bất đối xứng 
được thể hiện ở chỗ bên giữ khóa công khai chỉ có thể mã hóa dữ liệu, hoặc 
kiểm tra chữ ký số chứ không thể giải mã dữ liệu và tạo chữ ký số được. 
 
 
 
 
 
 

Hình 2.2 Mã hóa khóa công khai 

 
Quá trình truyền và sử dụng mã hoá khoá công khai được thực hiện như 

sau: 
Bên gửi yêu cầu cung cấp hoặc tự tìm khoá công khai của bên nhận trên 
một server chịu trách nhiệm quản lý khoá. 
Sau đó hai bên thống nhất thuật toán dùng để mã hoá dữ liệu, bên gửi sử 
dụng khoá công khai của bên nhận cùng với thuật toán đã thống nhất để mã hoá 
thông tin được gửi đi. 
Khi nhận được thông tin đã mã hoá, bên nhận sử dụng khoá bí mật của 
mình để giải mã và lấy ra thông tin ban đầu. 
Vói sự ra đời của Mã hóa công khai thì khoá được quản lý một cách linh 

hoạt và hiệu quả hơn, người sử dụng chỉ cần bảo vệ khoá bí mật. 
Đặc  trưng nổi  bật  của  hệ  mã  hóa  công  khai  là  cả  khóa  công  khai  và  dữ 
liệu mã hóa (ciphertext) đều có thể giử đi trên một kên truyền thông tin không 
an toàn. 
Mục đích chính của hệ  mật khóa công khai là phân phối khóa và ký số. 
Các  ứng  dụng  của  hệ  mật  mã  này  gồm  có:  Mã  hóa/giải  mã,  chữ  ký,  trao  đổi 
khóa. 
Một  số  hệ  mã  hóa  khóa  công  khai  phổ  biến  như:  RSA,  Rabin,  Elgaml, 
v.v... 
2.3.2. Ưu nhược điểm của hệ mật mã khóa công khai
Ưu điểm:
- Chỉ có khóa riêng thì  cần được giữ bí mật, tuy nhiên việc xác nhận các 
khóa công khai  cần được đảm bảo. 
- Việc quản trị các khóa trên mạng đòi hỏi sự tồn tại duy nhất một thành 
phần tin cậy. 
- Cặp khóa riêng và công khai có thể được sử dụng trong thời gian dài. 
- Nhiều mô hình khóa công cộng được phát triển hình thành nên các kỹ 
thuật chữ ký số hiệu quả. Khóa được sử dụng cho hàm kiểu công khai thì nhỏ 
hơn rất nhiều so với dùng khóa đối xứng. 
- Trong một mạng lớn, số lượng khóa cần thiết được quan tâm ít hơn so 
với việc dùng khóa đối xứng. 
Nhược điểm:
- Tốc độ cho các phương thức mã hóa công khai chậm hơn so với các mô 
hình khóa đối xứng. 
- Kích thước khóa lớn hơn nhiều so với cơ chế mã hóa đối xứng. 
2.3.3. Thuật toán RSA
  

Các đặc điểm chính trong thuật toán mã hóa RSA 

Thuật toán RSA được thiết kế dựa trên độ khó của bài toán phân tích ra 
thừa số nguyên tố trên tập số nguyên Zn. 
Cho số nguyên dương n = p * q, với p, q là 2 số nguyên tố rất lớn (ít nhất 
100 ký số). Khi biết n, muốn tìm p, q thì phải giải bài toán phân tích ra thừa số 

11
 


nguyên tố, công việc này đòi hỏi phải thực hiện một số lượng các phép tính vô 
cùng lớn. 
Thuật toán RSA dựa trên cơ sở hai bài toán: 
+ Bài toán Logarith rời rạc. 
+ Bài toán phân tích thành thừa số. 
Sơ đồ chung của hệ mã hóa RSA [2]: 
S = (P, C, K, E, D ) 
- P là tập hữu hạn các bản rõ (dữ liệu trước khi mã hóa) 
- C là tập hữu hạn các bản mã (dữ liệu sau khi mã hóa) 
- K là tập hữu hạn các khóa (KE khóa lập mã, KD khóa giải mã) 
- E là tập các hàm lập mã. 
- D là tập các hàm giải mã 
Phương pháp lập mã và giải mã cuả hệ RSA

Hình 2.3 Sơ đồ biểu diễn thuật toán RSA 

Tạo khóa:  


- Tạo ngẫu nhiên 2 số nguyên tố p, q khác nhau và rất lớn (có số ký tự ít 

nhất là 100), sau đó tính:  
n = p * q; Ф(n) = (p -1) * (q -1)                                                    (2.9) 
-  Chọn  ngẫu  nhiên  1  số e sao  cho 1 < e < Ф(n),  với e là  số  nguyên 
tố  cùng nhau với Ф(n). 
-  Tính  số  nghịch  đảo d của e đối  với Ф(n): 1 < d < Ф(n), ed =
1(mod Ф(n)). 
Ở đây d là số mũ bí mật; e là số mũ công khai. 
- Cặp KU = {e, n} được gọi là khoá công khai. 
- Cặp KR = {d, n} được gọi là khoá bí mật.  
Mã hóa: 
Khi  bên  gửi  muốn  gửi  thông  điệp M cho  bên  nhận  với  yêu  cầu  cần  bảo 
mật thông tin. Bên gửi yêu cầu Bên nhận gửi khoá công khai KU = {e, n}. Bên 
gửi  dùng  khoá  công  khai KU này  để  mã  hoá  thông  điệp M thành C theo  công 
thức: C = Me mod n, sau đó Bên gửi gửi C cho Bên nhận.  
Giải mã: 
Để giải mã bản mã C, Bên nhận dùng khoá bí mật KR = {d, n} để có thể 
khôi phục lại dữ liệu gốc ban đầu do Bên gửi gửi đến thông qua phép toán M =
Cd mod n.  
Đặc trưng của hệ RSA
- Không cần phải thiết lập một kênh bảo vệ phức tạp để truyền khóa như 
trong hệ mã bí mật. 
- Cặp khóa công khai được tạo ra theo một phương pháp đặc biệt có quan 
hệ với nhau và được chọn trong nhiều khóa có thể (trong đó nếu khóa này dùng 
để mã hóa thi khóa kia dùng để giải mã). 
- Ứng với một cặp p, q có thể chọn được nhiều bộ khóa công khai (n; e; d) 
- Mọi người trong hệ thống nếu nhận được bản mật C thì cũng không thể 
biết được bản rõ P. Với việc chỉ biết khóa mã hóa ke và căn cứ vào các thông tin 
về thuật toán thì không thể tìm ra khóa giải mã kd trong thời gian chấp nhận 
được (kể cả dùng hệ thống hiện đại nhất để tinh toán). 
Độ an toàn của hệ mã hóa RSA [8]:

13
 


- Hệ mã hóa RSA là tất định, tức là với một bản rõ x và một khóa bí mật d, 
thì chỉ có một bản mã y. Tính mật của hệ RSA, chủ yếu dựa vào việc bảo vệ khóa 
riêng d và giữ bí mật các số nguyên tố p va q.
- Độ an toàn của hệ mật RSA phụ thuộc vào khả năng giải bài toán phân 
tích số nguyên dương n thành tích hai số nguyên tố lớn p và q. 
Để  xây  dựng  hệ  RSA  an  toàn  n=p.q  phải  đủ  lớn  để  không  có  khả  năng 
phân tích nó về mặt tính toán. Để đảm bảo an toàn, nên chọn các số nguyên tố p 
và q từ 100 chữ số trở lên. Thời gian phân tích mã RSA được nêu trong bảng 2.1 
Bảng 2.1 Thời gian dự đoán phép tính thuật toán RSA 
Số các chữ số trong số được phân tích

Thời gian phân tích

50 

4 giờ 

75 

104 giờ 

100 

74 năm 

200 

4.000.000 năm 

300 

5.1015 năm 

500 

4.1025 năm 

Thuật toán RSA sử dụng hai khóa có liên quan với nhau về mặt toán học, 
cho nên kẻ tấn công nếu biết được khóa công khai cũng chưa chắc có thể tìm 
được khóa bí mật. Tuy nhiên, vẫn có những phương pháp tấn công đối với thuật 
toán RSA:
 
- Vét cạn: không gian khóa của RSA là rất lớn vì vậy tấn công theo hướng 
này là không thể thực hiện được. 
 

- Phương pháp phân tích toán học: Phân tích n là một số nguyên lớn thành 

2 thừa số nguyên tố p và q. Tuy nhiên, việc phân tích một số nguyên lớn ra số 
nguyên tố là rất khó khăn, với tốc độ của máy tính hiện nay cũng không thể đáp 
ứng được việc phân tích số nguyên tố lớn trong thời gian đa thức nếu các số p, q 
được chọn là lớn. Thời gian phân tích xem bảng 2.1. 
- Xác định trực tiếp Ф(n) không thông qua p và q. 
- Xác định trực tiếp d không thông qua Ф(n). 
Ứng dụng RSA:

14
 


Tiêu chuẩn RSA được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như chữ ký 
số,  thương  mại  điện  tử,  bảo  mật,  xác  thực,v.v…  Trong  Thông  tư  6/2015/TTBTTTT ngày 23/03/2015 của Bộ trưởng Bộ Thông tin và Truyền thông công bố 
Danh mục tiêu chuẩn kỹ thuật về ứng dụng công nghệ thông tin trong cơ quan 
nhà  nước  quy  định khuyến  nghị  áp  dụng tiêu  chuẩn  RSA,  là  một  trong  những 
giải thuật mã hóa và được xếp vào nhóm Tiêu chuẩn về an toàn thông tin. 
2.4. Hàm băm
2.4.1. Khái niệm
Hàm  băm  là  một  giải  thuật nhằm  sinh  ra các giá  trị  băm  tương  ứng  với 
mỗi khối dữ liệu. Giá trị băm đóng vai trò gần như một khóa để phân biệt các 
khối dữ liệu [10]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Hình 2.4 Minh họa hàm băm
- Giá trị đầu vào là dữ liệu có độ dài bất kỳ. 
- Giá trị đầu ra là dữ liệu có độ dài cố định. 
2.4.2. Đặc tính của hàm băm
Hàm băm h là hàm một chiều (one - way hash ) với các đặc tính 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 có một sự thay đổi nhỏ hay chỉ là xóa đi một 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 hoàn toàn 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 tính suy ngược lại được x nếu chỉ biết giá trị hàm băm h(x).
2.4.3. Một số tính chất cơ bản của hàm băm
- Có thể áp dụng với thông báo đầu vào có độ dài bất kỳ. 
- Tạo ra giá trị băm y = h(x) có độ dài cố định. 
- h(x) dễ dàng tính được với bất kỳ giá trị của x. 
- Tính một chiều: với mọi đầu ra y cho trước không thể tìm được x’ sao 
cho h(x’) bằng giá trị y cho trước. 
- Tính chống xung đột yếu: với mọi dữ liệu đầu vào x1 cho trước không 
thể tìm được bất kỳ giá trị x2 nào (x2 ≠ x1) mà h(x2) = h(x1). 
- Tính chống xung đột mạnh: không thể tính toán để tìm được 2 dữ liệu 
đầu vào x1 và x2 phân biệt sao cho chúng có cùng giá trị băm (h(x2) = h(x1)). 
2.4.4. Vai trò của hàm băm
-  Bảo  vệ  tính  toàn  vẹn và  phát hiện  xâm  nhập thông  điệp được  gửi  qua 
mạng bằng cách kiểm tra giá trị băm của thông điệp trước và sau khi gửi nhằm 
phát hiện những thay đổi cho dù là nhỏ nhất.  
- Được dùng trong quá trình tạo chữ kí số trong giao dịch điện tử. 
Một số hàm băm thông dụng:
Các  hàm  băm  dụng  MD  (MD2,  MD4,  MD5)  do  Rivest  đề  xuất.  Giá  trị 
băm theo các thuật toán này có độ dài cố định là 128 bit.  
Hàm băm an toàn SHA, SHA1, SHA2 . Giá trị băm theo thuật toán này có 
độ dài cố định là 160 bit.
2.5. Chữ ký số

2.5.1. Khái niệm
Chữ ký số là mô hình sử dụng các kỹ thuật mật mã để gắn với mỗi người 
sử dụng một cặp khóa công khai - bí mật và qua đó có thể ký các văn bản điện 
tử cũng như trao đổi các thông tin mật. Khóa công khai thường được phân phối 
thông qua chứng thực khóa công khai. Quá trình sử dụng chữ ký số bao gồm 2 
quá trình: tạo chữ ký và kiểm tra chữ ký. 

16