Bài giảng môn An ninh mạng viễn thông

Bài giảng môn An ninh mạng viễn thông Giảng viên: TS. Nguyễn Chiến Trinh Điện thoại/E-mail: 0915400946; chientrinh@gmail.com Bộ môn: Mạng viễn thông - KhoaViễn thông 1 Học kỳ/Năm biên soạn: II/ 2013-2014 Phương thức xác thực Công việc xác thực •Xác thực nội dung thông tin. •Xác thực đối tượng liên lạc. An toàn của giao thức xác thực phụ thuộc  Các thuật toán mật mã mà nó dựa vào  Kiến trúc của hoạt động giao thức và mức độ gắn kết của thông tin tham gia vào giao thức. Xác thực lẫn nhau Chống lại tấn công dùng lại thông báo (playback): 1. Gài thêm số thứ tự vào các thông báo: Khi nhận thông báo mới phải có thứ tự trong trật tự hợp lệ mới được chấp nhận. Các bên liên lạc phải ghi nhật ký về số thứ tự này khi liên lạc hay nói cách khác là phải đồng bộ về thứ tự các thông báo. 2. Tem thời gian: Bên A chấp nhận thông báo là hợp thời nếu nó chứa tem thời gian mà theo A là đủ gần với thời gian hiện tại. Cách tiếp cận này đòi hỏi đồng bộ các đồng hồ của các bên tham gia liên lạc. 3. Thách đố/trả lời (nonce): Bên A chờ thông báo mới từ B, đầu tiên gửi cho B một thông tin ngẫu nhiên được gọi là nonce (thách đố) và yêu cầu rằng thông báo tiếp theo (trả lời) nhận được từ B chứa các giá trị nonce chính xác. Sử dụng mật mã khóa bí mật (1) Sử dụng mật mã khóa bí mật (2) 1. AKDC: IDa || IDb || N1 2. KDC  A: EKa[Ks || IDb || N1 || EKb[Ks || IDa]] 3. A  B: EKb[Ks || IDa] 4. B  A: EKs[N2] 5. A  B: EKs[f(N2)] Sử dụng mật mã khóa bí mật (3)  Giả sử rằng kẻ tấn công X đã thu được một khoá phiên cũ và thu được thông báo trong bước 3. Khi đó X có thể giả danh A để lừa B dùng khoá phiên cũ bằng cách dùng lại thông báo trong bước 3.  B sẽ không thể xác định rằng đây là thông báo được dùng lại, trừ khi B nhớ vô thời hạn tất cả các khoá phiên trước đã được dùng với A.  Mặt khác nếu C chặn được thông báo trong bước 4 thì nó có thể giả danh A để đáp ứng lại B trong bước 5. Từ đó B có thể giả danh A để gửi thông báo giả cho A được mã bằng khoá phiên cũ. Sử dụng mật mã khóa bí mật (4) 1. AKDC : IDa || IDb 2. KDC  A : EKa[Ks || IDb || T || EKb[Ks || IDa || T]] 3. A  B : EKb[Ks || IDa || T] 4. B  A : EKs[N2] 5. A  B : EKs[f(N2)] T là tem thời gian để đảm bảo với A và B rằng khoá phiên vừa mới được sinh ra. A và B có thể xác nhận tính “hợp thời“ bằng cách kiểm tra rằng :| clock – T | < t1 + t2. t1 là độ lệch ước lượng giữa đồng hồ của KDC và đồng hồ cục bộ (A và B) và t2 là thời gian trễ của mạng. Bởi vì T được mã dùng khoá chủ bí mật nên mặc dù kẻ tấn công biết khoá phiên cũ cũng không thể dùng lại thông báo trong bước 3 do B phát hiện ra giá trị T không phù hợp. Sử dụng khóa công khai Giao thức Woo and Lam (1) 1. A  KDC : IDa || IDb 2. KDC  A : EKRauth[IDb || KUb] 3. A  B : EKUb[Na || IDa] 4. B  KDC : IDb || IDa || EKUauth[Na] 5. KDC B : EKRauth[IDa || KUa] || EKUb[EKRauth[Na || Ks || IDb]] 6. B  A : EKUa[EKRauth[Na || Ks || IDb ] || Nb] 7. A  B : EKs[Nb] Để tăng cường tính an toàn của giao thức trên, một cải tiến được đề xuất là bổ xung định danh IDa của A vào các thông báo trong bước 5 và 6 để đảm bảo rằng cặp {IDa,Na} nhận dạng duy nhất đòi hỏi kết nối của A. Giao thức Woo and Lam (2) Xác thực một chiều - Sử dụng khóa công khai (1) Xác thực một chiều - Sử dụng khóa công khai (2) An toàn các lớp trên mạng Internet  An toàn ứng dụng: e-mail, web,  Lớp ứng dụng: PGP, S/MIME, S-HTTP, HTTPS, SET, KERBEROS  Lớp giao vận: SSL, STL.  Lớp mạng: IPSec, VPNs.  Lớp liên kết: PPP, RADIUS/DIAMETER Các giao thức an toàn lớp ứng dụng An toàn e-mail – Secured e-mail (1) KS( ). KB( ).+ + - KS(m ) KB(KS ) + m KS KS KB+ Internet KS( ). KB( ).- KB- KS m KS(m ) KB(KS ) + Người gửi:  tạo khóa riêng (khóa đối xứng), KS.  mã hóa bản tin bằng KS  mã hóa khóa KS bằng khóa công khai người nhận.  gửi KS(m) và KB(KS) cho người nhận.  Đảm bảo tính bí mật e-mail, m. An toàn e-mail – Secured e-mail (2) KS( ). KB( ).+ + - KS(m ) KB(KS ) + m KS KS KB+ Internet KS( ). KB( ).- KB- KS m KS(m ) KB(KS ) + Người nhận:  sử dụng khóa riêng giải mã và lấy KS  sử dụng khóa KS giải mã KS(m) để nhận bản tin m  Đảm bảo tính bí mật e-mail, m. An toàn e-mail – Secured e-mail (3)  Đảm bảo tính xác thực, tính toàn vẹn. H( ). KA( ).- + - H(m )KA(H(m)) - m KA- Internet m KA( ).+ KA+ KA(H(m)) - m H( ). H(m ) compare • Người gửi ký số vào bản tin. • Gửi cả bản tin nguyên thủy và chữ ký số. An toàn e-mail – Secured e-mail (4)  Đảm bảo tính bí mật, tính xác thực, tính toàn vẹn. H( ). KA( ).- + KA(H(m)) - m KA- m KS( ). KB( ).+ + KB(KS ) + KS KB+ Internet KS Người gửi sử dụng ba loại khóa: khóa riêng của người gửi, khóa công khai của người nhận, tạo khóa đối xứng (khóa bí mật) mới. Pretty good privacy (PGP)  Cấu trúc mã hóa e-mail Internet, trở thành tiêu chuẩn.  Sử dụng mã hóa khóa đối xứng, mã hóa khóa công khai, hàm băm, và chữ ký số.  Cung cấp tính bí mật, xác thực người gửi, tính toàn vẹn.  Người phát minh Phil Zimmerman. ---BEGIN PGP SIGNED MESSAGE--- Hash: SHA1 Bob:My husband is out of town tonight.Passionately yours, Alice ---BEGIN PGP SIGNATURE--- Version: PGP 5.0 Charset: noconv yhHJRHhGJGhgg/12EpJ+lo8gE4vB3mqJhF EvZP9t6n7G6m5Gw2 ---END PGP SIGNATURE--- Bản tin được ký số PGP: Bản tin bí mật PGP Secure/Multipurpose Internet Mail Extention MIME: giao thức mô tả truyền dữ liệu đa phương tiện; (RFC 1521). (MIME header – RFC 822). S/MIME: bổ sung chữ ký số (băm bằng SHA, MD5; mã hóa chữ ký số bằng RSA, DSS) và mã hóa (3-DES, RSA, Diffie-Hellman) vào MIME. Secure HTTP (SHTTP) Bổ sung chữ ký số và mã hóa cho HTTP. Bổ sung các trường mào đầu để mã hóa dữ liệu, chứng thư số và xác thực. Các trường (lệnh) giúp thỏa thuận an toàn giữa client và server. Tất cả các trường là tùy chọn, trừ “Content-type” và “Content-Privacy-Domain”. Mào đầu của S-HTTP Mào đầu của HTTP S-HTTP oKỹ thuật mã hóa: PEM (Privacy Enhanced Mail), PGP, PKCS-7; oChữ ký số: PKCS-7, sử dụng cho cả CA và self-signed; oXác thực: MAC. HTTPS oHTTP over Secure Socket Layer (SSL); oSử dụng cổng 443 (thay cho 80 của HTTP); Secure Electronic Transaction - SET oGiao thức mã hóa do các công ty lập ra: Visa, MicroSoft, IBM, RSA, Netscape, Master Card, ... oSử dụng trong giao dịch điện tử: bí mật thông tin và giao dịch, toàn vẹn dữ liệu, xác thực người sử dụng thẻ, không phụ thuộc vào hạ tầng truyền dẫn, kết nối các nhà cung cấp phần mềm và mạng. oXác thực: X.509 v3; oTính bí mật: DES; oToàn vẹn: SHA-1. Kerberos oGiao thức xác thực mạng sử dụng mã hóa khóa bí mật. oXác thực giữa client và server. oĐảm bảo tính an toàn, tính tin cậy, trong suốt, khả năng phát triển, mở rộng. Hệ thống xác thực Kerberos