Bài giảng Mật mã học - Chương 5+6: Chu kì số các giao thức

1NỘI DUNG BÀI HỌC
1. Vị trí của mật mã trong mạng máy tính
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
3. IPsec
4. SSL/TLS
5. PGP và S/MIME
6. Kerberos
7. SSH
8. Bài tập
21. Vị trí của mật mã trong mạng máy tính
Tổng quan
Việc sử dụng mật mã trên mạng máy tính nhằm xây 
dựng các giao thức bảo mật mạng:
– Giải thuật mã hoá khoá đối xứng
– Giải thuật mã hoá khoá công khai
– Giải thuật sinh khoá và trao đổi khoá
– Hàm băm
– Giải thuật chứng thực
– Chữ ký số
– Cơ sở hạ tầng khoá công khai
31. Vị trí của mật mã trong mạng máy tính
Tổng quan
Để bảo vệ truyền thông trên mạng, có thể triển khai các 
giải thuật mã hóa tại lớp bất kỳ trong kiến trúc mạng. Sử 
dụng các giải thuật mã hóa ở các lớp khác nhau sẽ cung
cấp các mức độ bảo vệ khác nhau.
Các giao thức bảo mật mạng ứng dụng trong thực tế:
– Tầng mạng: Cơ sở hạ tầng khoá công khai (PKI) 
X.509, giao thức IP security (IPsec).
– Tầng vận chuyển: giao thức Secure Sockets 
Layer/Transport Layer Security (SSL/TLS).
– Tầng ứng dụng: Pretty Good Privacy (PGP), Secure/ 
Multipurpose Internet Mail Extension (S/MIME), 
Kerberos, Secure Shell (SSH).
41. Vị trí của mật mã trong mạng máy tính
Tổng quan
Riêng tư/Mã hoá Chứng thực Ký/ Toàn vẹn 
dữ liệu
Nhân viên nội 
bộ hoặc từ xa 
truy cập đến 
server
SSL 2.0 hoặc 3.0 
(cung cấp bởi Secure 
Server ID)
-Server chứng thực bởi Server ID
- Client chứng thực bởi mật khẩu 
hoặc bởi SSL 3.0 với Client ID
Ký vào văn bản, 
S/MIME sử dụng 
Client ID
Khách hàng 
truy cập đến 
server
SSL 2.0 hoặc 3.0 
(cung cấp bởi Secure 
Server ID)
Như trên Không cần thiết
Nhân viên từ 
xa sử dụng e-
mail
- SSL trên POP3 hoặc 
IMAP mail server
- S/MIME Client ID 
hoặc VPN sử dụng 
IPsec
Server chứng thực bởi mật khẩu của 
Server ID
S/MIME sử dụng 
Client ID
Truyền thông 
với chi nhánh
- SSL
- VPN sử dụng IPsec
- Server chứng thực bởi Server ID
- Router/ tường lửa chứng thực bởi 
IPsec ID
- Client chứng thực bởi mật khẩu 
hoặc SSL 3.0 với Client ID
Ký vào văn bản, 
S/MIME
51. Vị trí của mật mã trong mạng máy tính
Sự tương ứng giữa kiến trúc TCP/IP và mô hình OSI
61. Vị trí của mật mã trong mạng máy tính
Sự đóng gói và mã hoá dữ liệu tại các lớp mạng
Mã hoá tại lớp ứng dụng 
(Application Layer): 
– Bảo mật end-to-end.
– Dữ liệu được mã hoá 
hoặc chứng thực tại lớp 
này sẽ tiếp tục đi qua các 
lớp khác như dữ liệu bình 
thường (không cần giải 
mã hoặc kiểm tra).
– TCP header và IP header 
sẽ không được mã hoá 
(do nằm ở các lớp dưới) 
 attacker có thể phân 
tích và sửa đổi nội dung.
– VD: Malice có thể thay đổi 
địa chỉ IP đích trong IP 
header để phân phối gói 
tin cho người khác.
71. Vị trí của mật mã trong mạng máy tính
Sự đóng gói và mã hoá dữ liệu tại các lớp mạng
Mã hoá tại lớp vận chuyển 
(Transport Layer): 
– Nhằm cung cấp sự an toàn 
cho các gói TCP. 
– Có thể mã hoá hoặc chứng 
thực cho phần payload 
hoặc cả gói tin TCP (mã 
hoá cả header và payload). 
– Việc mã hoá này không 
ảnh hưởng đến dữ liệu 
nhận được từ lớp ứng 
dụng.
– IP header không được 
mã hoá các attacker có 
thể thu được giá trị 
sequence number và sử 
dụng chúng để tấn công.
81. Vị trí của mật mã trong mạng máy tính
Sự đóng gói và mã hoá dữ liệu tại các lớp mạng
Mã hoá tại lớp mạng 
(Network Layer): 
– Bảo mật link-to-link.
– Mã hoá hoặc chứng 
thực phần payload 
hoặc cả gói IP.
– Không ảnh hưởng đến 
chức năng định tuyến.
– Được xem như một 
ứng dụng ở tunnel-
mode.
91. Vị trí của mật mã trong mạng máy tính
Sự đóng gói và mã hoá dữ liệu tại các lớp mạng
Mã hoá tại lớp liên kết dữ 
liệu (Data-Link Layer): 
– Cung cấp bảo mật cho 
các frames.
– Thực hiện mã hoá 
hoặc chứng thực cho 
Payload của frame.
– Việc phân tích traffic 
trên các frame đã được 
mã hoá sẽ không thu 
được nhiều thông tin 
đối với các attacker.
– Việc mã hoá tại lớp liên 
kết dữ liệu sẽ được 
giới thiệu trong bài 7 
(Bảo mật mạng không 
dây).
10
1. Vị trí của mật mã trong mạng máy tính
Các giải thuật mã hoá đối với phần cứng và phần mềm
Các giải thuật mã hoá có thể được thực hiện trên phần 
mềm hoặc trên phần cứng sử dụng công nghệ vi mạch 
tích hợp ứng dụng (Application Specific Integrated 
Circuit – ASIC).
– Tại lớp ứng dụng: được thực hiện bởi phần mềm.
– Tại lớp liên kết dữ liệu: được thực hiện bởi phần 
cứng.
– Tại các lớp khác: được thực hiện bởi phần mềm hoặc 
phần cứng hoặc cả hai.
– Việc triển khai mã hoá được thực hiện bởi phần cứng 
có hiệu suất cao nhất nhưng chi phí cao và kém linh 
hoạt khi cần thay đổi.
11
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
Tổng quan
Để triển khai các giải thuật mã hóa trong các ứng dụng 
mạng, cần một cách để phân phối các khóa bí mật sử 
dụng các mạng mở. Mật mã khoá công khai là cách tốt 
nhất để phân phối các khóa bí mật này. 
Để sử dụng mật mã khoá công khai, cần phải xây dựng 
một cơ sở hạ tầng khoá công khai (Public-key 
infrastructure - PKI) để hỗ trợ và quản lý các chứng chỉ
khoá công khai.
PKI cho phép những người tham gia xác thực lẫn nhau 
và sử dụng thông tin từ các chứng chỉ khóa công khai để 
mã hóa và giải mã thông tin trong quá trình trao đổi.
12
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
Tổng quan
Thông thường, PKI bao gồm phần mềm máy khách 
(client), phần mềm máy chủ (server), phần cứng (như 
thẻ thông minh) và các quy trình hoạt động liên quan.
Người sử dụng cũng có thể ký các văn bản điện tử với 
khóa bí mật của mình và mọi người đều có thể kiểm tra 
với khóa công khai của người đó. 
PKI cho phép các giao dịch điện tử được diễn ra đảm 
bảo tính bí mật, toàn vẹn và xác thực lẫn nhau mà 
không cần phải trao đổi các thông tin mật từ trước.
Hệ điều hành Windows XP và Windows Server đều hỗ 
trợ cho PKI.
13
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
Tổng quan
Các PKI thực hiện các chức năng sau:
Xác định tính hợp pháp của người sử dụng trước khi cấp 
chứng chỉ khoá công khai (public-key certificate) cho họ.
Phát hành chứng chỉ khoá công khai theo yêu cầu của 
người dùng.
Gia hạn thời gian hợp lệ của chứng chỉ khi có yêu cầu.
Thu hồi chứng chỉ khoá công khai theo yêu cầu của người 
sử dụng hoặc khi các khóa riêng không còn an toàn.
Lưu trữ và quản lý các chứng chỉ khoá công khai.
Ngăn chặn người ký chữ ký số phủ nhận chữ ký của họ.
Hỗ trợ việc cho phép các CA khác chứng thực chứng chỉ
khoá công khai phát hành bởi các CA này.
14
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
Tổng quan
Hầu hết các hệ thống PKI quy mô doanh nghiệp đều dựa 
trên các chuỗi chứng thực để xác thực các thực thể. Chứng 
thực của người dùng sẽ được một nhà cung cấp chứng 
thực số cấp, đến lượt nhà cung cấp này lại có chứng thực 
được một nhà cung cấp khác ở cấp cao hơn tạo ra... Hệ 
thống sẽ bao gồm nhiều máy tính thuộc nhiều tổ chức khác 
nhau với các gói phần mềm tương thích từ nhiều nguồn 
khác nhau.
Các hệ thống PKI doanh nghiệp thường được tổ chức theo 
mô hình danh bạ trong đó khóa công khai của mỗi người 
dùng được lưu trữ (bên trong các chứng chỉ số) kèm với 
các thông tin cá nhân (số điện thoại, email, địa chỉ, nơi làm 
việc...). Hiện nay, công nghệ danh bạ tiên tiến nhất là LDAP 
và định dạng chứng thực phổ biến nhất (X.509) cũng được 
phát triển từ mô hình tiền nhiệm của LDAP (X.500).
15
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
Tổng quan
Danh sách một số hệ thống PKI:
– Computer Associates eTrust PKI
– Entrust
– Microsoft
– VeriSign
– Nexus
– OpenCA
– RSA Security
– 
16
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
VeriSign
VeriSign® là thương hiệu uy tín nhất trên toàn thế giới 
hiện nay trong lĩnh vực cung cấp chứng chỉ số.
VeriSign hiện đang bảo mật cho hơn 1,000,000 máy chủ 
Web trên toàn thế giới.
Hơn 40 ngân hàng lớn nhất thế giới và hơn 95% trong số 
các công ty hàng đầu thế giới theo danh sách của 
Fortune 500 lựa chọn chứng chỉ số SSL cung cấp bởi 
Verisign.
Hơn 90,000 tên miền tại 145 quốc gia hiển thị logo 
VeriSign Secured® Seal, dấu hiệu được tin cậy nhất 
trên Internet.
17
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
VeriSign
VeriSign sử dụng giải thuật mã hóa SSL 
mạnh mẽ nhất:
Giải thuật mã hóa cao cấp từ 128 bits, an toàn 
gấp 288 lần so với giải thuật mã hóa 40 bits.
Chứng chỉ số VeriSign cho phép dữ liệu trao đổi 
giữa người dùng và website được mã hóa từ 
40-256 bits.
18
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
VeriSign
19
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
VeriSign
20
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
X.509
Được thành lập theo các tiêu chuẩn ngành viễn thông 
của Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) năm 1988.
Thường được gọi tắt là PKIX, gồm 4 phần cơ bản:
– End entity: là người dùng chứng chỉ hoặc thiết bị 
(server, router) có hỗ trợ PKIX.
– Certificate Authority (CA): tổ chức có trách nhiệm 
phát hành và thu hồi chứng chỉ.
– Registration Authority (RA): có trách nhiệm xác minh 
danh tính của người chủ sở hữu chứng chỉ.
– Repository: có trách nhiệm lưu trữ, quản lý chứng chỉ 
và danh sách các chứng chỉ bị thu hồi bởi CA.
21
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
X.509
Kiến trúc PKIX
22
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
X.509
Kiến trúc PKIX
23
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
X.509
Các giao dịch giữa người dùng, RA, CA và kho:
1. Đăng ký: Người dùng đăng ký với CA hoặc RA (trực tiếp hoặc 
gián tiếp) trước khi chứng chỉ được cấp cho họ.
2. Khởi tạo: Người sử dụng có được thông tin ban đầu, bao gồm 
khóa công khai của CA và RA, các giải thuật chữ ký...
3. Chứng chỉ được phát hành: CA hoặc RA phát hành chứng chỉ 
trong kho lưu trữ cho người dùng.
4. Phục hồi khoá: CA hoặc RA cung cấp cơ chế cần thiết cho người 
dùng để khôi phục lại khóa riêng bị mất hoặc bị hỏng.
5. Tạo khoá: CA hoặc RA tạo ra cặp khóa mới cho người dùng.
6. Thu hồi chứng chỉ: Người dùng thông báo cho CA hoặc RA thu 
hồi chứng chỉ nếu họ bị mất khóa riêng, thay đổi tên/địa chỉ...
7. Chứng chỉ chéo: Các CA có thể chứng thực cho các chứng chỉ 
được phát hành bởi CA khác.
24
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
X.509
User A:
X> W 
> V > 
> Z >
User B:
Z> Y > 
V > W 
>X >
25
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
X.509
Các định dạng của chứng chỉ X.509: 
– X.509 version 1 được phát hành năm 1988.
– X.509 version 2 không được sử dụng rộng rãi.
– X.509 version 3 được phát hành vào năm 1996, phổ 
biến nhất và được sử dụng đến ngày nay. 
Chứng chỉ X.509 bao gồm các thành phần sau:
1. Version: chỉ ra phiên bản được sử dụng.
2. Serial number: số duy nhất được gán cho chứng chỉ.
3. Algorithm: liệt kê tên của hàm băm và giải thuật mã 
hoá khoá công khai dùng để sinh ra chữ ký cho 
chứng chỉ. Ví dụ: sha1RSA.
26
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
X.509
4. Issuer: tổ chức phát hành (CA ký và cấp chứng 
chỉ).
5. Validity period: thời hạn hiệu lực của chứng chỉ.
6. Subject: tên chủ sở hữu của chứng chỉ.
7. Public key: chứa khoá công khai và những tham 
số liên quan; xác định thuật toán sử dụng cùng 
với khoá.
8. Extension: cung cấp thêm một số thông tin.
9. Properties: cho giá trị của hàm băm của chứng 
chỉ. 
27
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
X.509
28
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
X.509
29
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
X.509
30
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
Ví dụ
31
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
Ví dụ
32
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
Ví dụ
33
2. Cơ sở hạ tầng khoá công khai
Ví dụ
34
3. IPsec
Tổng quan
Là một giao thức bảo mật chính tại lớp Mạng (Network Layer 
– OSI) hoặc lớp Internet (Internet Layer – TCP/IP).
IPsec là yếu tố quan trọng để xây dựng mạng riêng ảo (VPN 
– Virtual Private Networks).
Bao gồm các giao thức chứng thực, các giao thức mã hoá, 
các giao thức trao đổi khoá:
– AH (Authentication header): được sử dụng để xác định 
nguồn gốc gói tin IP và đảm bảo tính toàn vẹn của nó.
– ESP (Encapsulating Security Payload): được sử dụng để 
chứng thực và mã hoá gói tin IP (phần payload hoặc cả 
gói tin).
– IKE (Internet key exchange): được sử dụng để thiết lập 
khoá bí mật cho người gởi và người nhận.
35
3. IPsec
Tổng quan
Các phiên bản:
– Phiên bản 1995: RFC 1825-1829
– Phiên bản 1998: RFC 2401-2412
– Phiên bản 2005: RFC 4301-4309
Ứng dụng của IPsec:
– Bảo mật kết nối giữa các chi nhánh văn phòng
qua Internet.
– Bảo mật truy cập từ xa qua Internet.
– Thực hiện những kết nối Intranet và Extranet với
các đối tác (Partners).
– Nâng cao tính bảo mật trong thương mại điện tử.
36
3. IPsec
Tổng quan
IPsec cung cấp các dịch vụ bảo mật:
– Mã hoá quá trình truyền thông tin
– Đảm bảo tính nguyên vẹn của dữ liệu
– Phải được xác thực giữa các giao tiếp
– Chống quá trình replay trong các phiên bảo mật
Thuật toán mã hoá được sử dụng trong IPsec bao
gồm HMAC-SHA1 cho tính toàn vẹn dữ liệu (integrity
protection), và thuật toán TripleDES-CBC và AES-
CBC cho mã mã hoá và đảm bảo độ an toàn của gói
tin. Toàn bộ thuật toán này được thể hiện trong RFC
4305.
37
3. IPsec
Tổng quan
38
3. IPsec
Tổng quan
Ví dụ minh hoạ:
– Khi Alice muốn giao tiếp với Bob sử dụng IPsec, Alice 
trước tiên phải chọn một tập hợp các giải thuật mã 
hóa và các thông số, sau đó thông báo cho Bob về 
lựa chọn của mình. 
– Bob có thể chấp nhận lựa chọn của Alice hoặc 
thương lượng với Alice cho một tập hợp khác nhau 
của các giải thuật và các thông số. 
– Một khi các giải thuật và các thông số được lựa chọn, 
IPsec thiết lập sự kết hợp bảo mật (Security 
Association - SA) giữa Alice và Bob cho phần còn lại 
của phiên làm việc.
39
3. IPsec
Security Association (SA)
Một SA cung cấp các thông tin sau:
– Chỉ mục các thông số bảo mật (SPI - Security 
parameters index): là một chuỗi nhị phân 32 bit 
được sử dụng để xác định một tập cụ thể của các 
giải thuật và thông số dùng trong phiên truyền 
thông. SPI được bao gồm trong cả AH và ESP để 
chắc chắn rằng cả hai đều sử dụng cùng các giải 
thuật và thông số.
– Địa chỉ IP đích.
– Giao thức bảo mật: AH hay ESP. IPsec không cho 
phép AH hay ESP sử dụng đồng thời trong cùng 
một SA.
40
3. IPsec
Các phương thức của IPsec
IPsec bao gồm 2 phương thức:
Phương thức Vận chuyển (Transport Mode): sử dụng 
Transport Mode khi có yêu cầu lọc gói tin và bảo mật 
điểm-tới-điểm. Cả hai trạm cần hỗ trợ IPSec sử dụng 
cùng giao thức xác thực và không được đi qua một giao 
tiếp NAT nào. Nếu dữ liệu đi qua giao tiếp NAT sẽ bị đổi 
địa chỉ IP trong phần header và làm mất hiệu lực của ICV 
(Giá trị kiểm soát tính nguyên vẹn)
41
3. IPsec
Các phương thức của IPsec
Phương thức đường hầm (Tunel mode): sử dụng 
mode này khi cần kết nối Site-to-Site thông qua 
Internet (hay các mạng công cộng khác). Tunel Mode 
cung cấp sự bảo vệ Gateway-to-Gateway (cửa-đến-
cửa). 
42
3. IPsec
Định dạng AH
Authentication Header (AH) bao gồm các vùng:
– Next Header (8 bits): xác định header kế tiếp.
– Payload Length (8 bits): chiều dài của Authentication 
Header theo từ 32-bit, trừ 2.
– Reserved (16 bits): sử dụng cho tương lai.
– Security Parameters Index (32 bits): xác định một SA.
– Sequence Number (32 bits): một giá trị tăng đơn điệu.
– Authentication Data (variable): Một vùng c ... huật nén, và các thông số sẽ được sử 
dụng bởi cả hai bên trong việc trao đổi dữ liệu được mã hóa. 
Sau đó, các giao thức bản ghi (record protocol) chịu trách 
nhiệm phân chia thông điệp vào các khối, nén mỗi khối, 
chứng thực chúng, mã hóa chúng, thêm header vào mỗi 
khối, và sau đó truyền đi các khối kết quả. 
Các giao thức đổi mật mã (change-cipher-spec protocol) cho 
phép các bên giao tiếp có thể thay đổi các giải thuật hoặc 
các thông số trong một phiên truyền thông. 
Các giao thức cảnh báo (alert protocol) là một giao thức 
quản lý, nó thông báo cho các bên tham gia truyền thông khi 
có vấn đề xảy ra.
58
4. SSL/TLS
Giao thức bắt tay của SSL
Phase 1: chọn giải thuật mã hoá. Các giải thuật được chọn có thể 
là RSA, AES-128, 3DES, RC6, SHA-1 Client sẽ khởi tạo với 
một thông điệp client-hello.
Phase 2: server xác thực và trao đổi khoá. Server sẽ gởi cho 
client:
– Chứng chỉ khoá công khai của server
– Thông tin trao đổi khoá của server
– Yêu cầu chứng chỉ khoá công khai của client
Phase 3: client xác thực và trao đổi khoá. Client trả lời cho server 
các thông tin:
– Chứng chỉ khoá công khai của client
– Thông tin trao đổi khoá của client
Phase 4: hoàn thành việc bắt tay. Server và client sẽ gởi cho 
nhau thông điệp finish.
59
4. SSL/TLS
Quá trình thiết lập kết nối SSL
60
4. SSL/TLS
Quá trình thiết lập kết nối SSL
61
4. SSL/TLS
Quá trình thiết lập kết nối SSL
62
5. PGP và S/MIME
Tổng quan
Có nhiều giao thức bảo mật cho tầng ứng dụng. Hầu 
hết đều tập trung vào bảo mật cho E-mail và bảo 
mật cho việc đăng nhập từ xa. Được sử dụng nhiều 
nhất là:
– PGP (Pretty Good Privacy)
– S/MIME (Secure/Multipurpose Internet Mail 
Extension).
– SSH (Secure Shell).
– Kerberos (dùng chứng thực cho mạng cục bộ).
63
5. PGP và S/MIME
Tổng quan
64
5. PGP và S/MIME
Cơ chế bảo mật E-mail
Bảo mật email là một ứng dụng cổ điển của các giải 
thuật mã hoá. 
Cho E và D biểu thị một giải thuật mã hoá và giải mã 
khoá đối xứng. Cho E^ và D^ biểu thị một giải thuật 
mã hoá và giải mã khoá công khai. 
Giả sử Alice muốn chứng minh với Bob là email M 
mà Bob nhận được là từ Alice gởi, Alice có thể gởi 
chuỗi sau cho Bob: 
65
5. PGP và S/MIME
Cơ chế bảo mật E-mail
Với KuA và K
r
A lần lượt là khoá công khai và khoá 
riêng của Alice. 
Sau khi nhận được từ Alice, với 
SM là chữ ký vào M sử dụng khoá riêng của Alice. 
Trước tiên Bob so sánh chữ ký của CA trên chứng 
chỉ khoá công khai CA(KuA) và rút trích KA từ đó. Sau 
đó Bob rút trích M và so sánh 
Nếu đúng, Bob có thể tin rằng M đến từ Alice.
66
5. PGP và S/MIME
Cơ chế bảo mật E-mail
Giả sử Alice muốn đảm bảo rằng M giữ được tính bí mật trong 
suốt quá trình truyền và cô ấy biết khoá công khai của Bob 
(KuB), cô ấy sẽ gởi chuỗi sau cho Bob:
với KA là khoá bí mật của Alice. 
Sau khi nhận được chuỗi này từ Alice, trước tiên Bob sẽ sử 
dụng khoá riêng của mình để giải mã:
Kế đó, Bob sử dụng KA giải mã để thu được M:
67
5. PGP và S/MIME
Tổng quan về PGP
PGP có thể được sử dụng để chứng thực một thông điệp, mã 
hoá thông điệp, hoặc cả chứng thực lẫn mã hoá.
PGP cho phép những định dạng tổng quát như chứng thực, 
nén ZIP, mã hoá...
Phiên bản đầu tiên của PGP do Phil Zimmermann công bố vào 
năm 1991. Đến nay đã có nhiều cải tiến, trở thành một giải 
pháp mã hoá cho các công ty lớn, chính phủ, cá nhân, trên 
máy tính xách tay, máy để bàn, máy chủ...
Kể từ năm 2002, PGP đã được đa dạng hoá thành một tập hợp 
ứng dụng mật mã và có thể đặt dưới sự quản trị của một máy 
chủ. Các ứng dụng PGP bao gồm thư điện tử, chữ ký số, mật 
mã hoá ổ đĩa cứng, bảo mật tập tin thư mục, tập tin nén tự giải 
mã, xoá tập tin an toàn...
68
5. PGP và S/MIME
Tổng quan về PGP
Phiên bản PGP Universal 2.x dành cho máy chủ cho 
phép triển khai ứng dụng tập trung, thiết lập chính sách 
an ninh và lập báo cáo. Phần mềm này được dùng để 
mật mã hóa thư điện tử một cách tự động tại cổng ra 
vào (gateway) và quản lý các phần mềm máy khách 
PGP Desktop 9.x. Nó làm việc với máy chủ khóa công 
khai PGP (gọi là PGP Global Directory) để tìm kiếm 
khóa của người nhận và có khả năng gửi thư điện tử an 
toàn ngay cả khi không tìm thấy khóa của người nhận 
bằng cách sử dụng phiên làm việc HTTPS. 
Các phiên bản mới của PGP cho phép sử dụng cả 2 
tiêu chuẩn: OpenPGP và S/MIME.
69
5. PGP và S/MIME
Tổng quan về PGP
ATMMT - TNNQ 70
5. PGP và S/MIME
Các chức năng của PGP
71
5. PGP và S/MIME
Các chức năng của PGP
Chú thích:
– Ks: session key dùng trong mã hoá symmetric
– Pra: private key của user A
– PUa: public key of user A
– EP: mã hoá public-key (asymmetric)
– DP: giải mã public-key (asymmetric)
– EC: mã hoá symmetric
– DC: giải mã symmetric
– H: hàm băm
– ||: kết nối, ghép chuỗi
– Z: nén sử dụng giải thuật ZIP
– R64: convert sang định dạng ASCII 64 bit
72
5. PGP và S/MIME
Định dạng tổng quát của một thông điệp PGP
73
5. PGP và S/MIME
Truyền và nhận thông điệp PGP
74
5. PGP và S/MIME
Một số đặc tính của PGP
75
5. PGP và S/MIME
S/MIME
S/MIME (Secure/Multipurpose Internet Mail 
Extensions) 
Là một chuẩn Internet về định dạng cho email. 
Hầu như mọi email trên Internet được truyền qua 
giao thức SMTP theo định dạng MIME. 
S/MIME đưa vào hai phương pháp an ninh cho 
email: mã hóa email và chứng thực. Cả hai cách 
đều dựa trên mã hóa bất đối xứng và PKI. 
76
5. PGP và S/MIME
S/MIME
77
5. PGP và S/MIME
S/MIME
78
5. PGP và S/MIME
S/MIME
Các tính năng của một Webmail client hỗ trợ S/MIME:
Tạo ra một chữ ký số cho một email gửi đi để đảm bảo người 
nhận email tin rằng không có sự can thiệp và được đến từ 
người gửi.
Mã hóa một email gửi đi để ngăn chặn bất cứ ai xem, thay 
đổi... Nội dung của email trước khi đến với người nhận.
Xác minh chữ ký số của một email đã ký đến với một quá 
trình liên quan đến một danh sách thu hồi chứng chỉ (CRL).
Tự động giải mã một email gửi đến để người nhận có thể 
đọc được nội dung của email.
Trao đổi chữ ký hoặc email đã được mã hóa với những 
người dùng khác của S/MIME. 
79
5. PGP và S/MIME
S/MIME
80
5. PGP và S/MIME
S/MIME
81
5. PGP và S/MIME
S/MIME
82
6. Kerberos
83
6. Kerberos
Tổng quan
Kerberos là một giao thức mã hoá dùng để xác thực 
trong các mạng máy tính hoạt động trên những đường 
truyền không an toàn. 
Giao thức Kerberos có khả năng chống lại việc nghe lén 
hay gửi lại các gói tin cũ và đảm bảo tính toàn vẹn của 
dữ liệu. 
Mục tiêu khi thiết kế giao thức này là nhằm vào client-
server và đảm bảo chứng thực cho cả hai chiều.
Giao thức được xây dựng dựa trên mật mã hóa khóa đối 
xứng và cần đến một bên thứ ba mà cả hai phía tham 
gia giao dịch tin tưởng.
84
6. Kerberos
Tổng quan
Học viện kỹ thuật Massachusetts (MIT) phát triển 
Kerberos để bảo vệ các dịch vụ mạng cung cấp bởi dự 
án Athena. Tên của giao thức được đặt theo tên của con 
chó ba đầu Cerberus canh gác cổng địa ngục trong thần 
thoại Hy Lạp. Giao thức đã được phát triển dưới nhiều 
phiên bản, trong đó các phiên bản từ 1 đến 3 chỉ dùng 
trong nội bộ MIT. 
Các hệ điều hành Windows XP và Windows Server 2003 
sử dụng một phiên bản thực hiện Kerberos làm phương 
pháp mặc định để chứng thực. Hệ điều hành Mac OS 
cũng sử dụng Kerberos trong các phiên bản máy khách 
và máy chủ của mình. 
85
6. Kerberos
Tổng quan
86
6. Kerberos
Tổng quan
87
6. Kerberos
Tổng quan
88
6. Kerberos
Tổng quan
89
6. Kerberos
Mô tả phiên giao dịch
Với: AS = Máy chủ chứng thực (authentication server), 
TGS = Máy chủ cấp vé (ticket granting server), SS = 
Máy chủ dịch vụ (service server).
Nội dung chính: người sử dụng chứng thực mình với 
máy chủ chứng thực AS, sau đó chứng minh với máy 
chủ cấp vé TGS rằng mình đã được chứng thực để 
nhận vé, cuối cùng chứng minh với máy chủ dịch vụ SS 
rằng mình đã được chấp thuận để sử dụng dịch vụ.
1. Người sử dụng nhập tên và mật khẩu tại máy tính của 
mình (máy khách). 
2. Phần mềm máy khách thực hiện hàm băm một chiều 
trên mật khẩu nhận được. Kết quả sẽ được dùng làm 
khóa bí mật của người sử dụng.
90
6. Kerberos
Mô tả phiên giao dịch
3. Phần mềm máy khách gửi một gói tin (không mật mã 
hóa) tới máy chủ dịch vụ AS để yêu cầu dịch vụ. Nội 
dung của gói tin đại ý: "người dùng XYZ muốn sử dụng 
dịch vụ". (Cả khóa bí mật lẫn mật khẩu đều không được 
gửi tới AS).
4. AS kiểm tra nhân dạng của người yêu cầu có nằm trong 
cơ sở dữ liệu của mình không. Nếu có thì AS gửi 2 gói 
tin sau tới người sử dụng: 
Gói tin A: "Khóa phiên TGS/máy khách" được mật mã 
hóa với khóa công khai của người sử dụng. 
Gói tin B: "Vé chấp thuận" (bao gồm định danh người sử 
dụng (ID), địa chỉ mạng của người sử dụng, thời hạn 
của vé và "Khóa phiên TGS/máy khách") được mật mã 
hóa với khóa bí mật của TGS. 
91
6. Kerberos
Mô tả phiên giao dịch
5. Khi nhận được 2 gói tin trên, phần mềm máy khách giải 
mã gói tin A để có khóa phiên với TGS. (Người sử dụng 
không thể giải mã được gói tin B vì nó được mã hóa với 
khóa bí mật của TGS). Tại thời điểm này, người dùng có 
thể nhận thực mình với TGS. 
6. Khi yêu cầu dịch vụ, người sử dụng gửi 2 gói tin sau tới 
TGS: 
Gói tin C: Bao gồm "Vé chấp thuận" từ gói tin B và chỉ 
danh (ID) của yêu cầu dịch vụ. 
Gói tin D: Phần nhận thực (bao gồm chỉ danh người sử 
dụng và thời điểm yêu cầu), mật mã hóa với "Khóa 
phiên TGS/máy khách". 
92
6. Kerberos
Mô tả phiên giao dịch
7. Khi nhận được 2 gói tin C và D, TGS giải mã D rồi 
gửi 2 gói tin sau tới người sử dụng: 
Gói tin E: "Vé" (bao gồm chỉ danh người sử dụng, 
địa chỉ mạng người sử dụng, thời hạn sử dụng và 
"Khóa phiên máy chủ/máy khách") mật mã hóa với 
khóa bí mật của máy chủ cung cấp dịch vụ. 
Gói tin F: "Khóa phiên máy chủ/máy khách" mật mã 
hóa với "Khóa phiên TGS/máy khách". 
93
6. Kerberos
Mô tả phiên giao dịch
8. Khi nhận được 2 gói tin E và F, người sử dụng đã 
có đủ thông tin để nhận thực với máy chủ cung cấp 
dịch vụ SS. Máy khách gửi tới SS 2 gói tin: 
Gói tin E thu được từ bước trước (trong đó có 
"Khóa phiên máy chủ/máy khách" mật mã hóa với 
khóa bí mật của SS). 
Gói tin G: phần nhận thực mới, bao gồm chỉ danh 
người sử dụng, thời điểm yêu cầu và được mật mã 
hóa với "Khóa phiên máy chủ/máy khách". 
94
6. Kerberos
Mô tả phiên giao dịch
9. SS giải mã "Vé" bằng khóa bí mật của mình và gửi gói 
tin sau tới người sử dụng để xác nhận định danh của 
mình và khẳng định sự đồng ý cung cấp dịch vụ: 
Gói tin H: Thời điểm trong gói tin yêu cầu dịch vụ cộng 
thêm 1, mật mã hóa với "Khóa phiên máy chủ/máy 
khách". 
10.Máy khách giải mã gói tin xác nhận và kiểm tra thời gian 
có được cập nhật chính xác. Nếu đúng thì người sử 
dụng có thể tin tưởng vào máy chủ SS và bắt đầu gửi 
yêu cầu sử dụng dịch vụ. 
11.Máy chủ cung cấp dịch vụ cho người sử dụng. 
95
6. Kerberos
Mô tả phiên giao dịch
96
7. SSH
Tổng quan
Telnet, rlogin, rsh, rcp, và FTP đã từng là những 
giao thức lớp ứng dụng phổ biến giúp người dùng
đăng nhập vào một máy tính từ xa và truyền file giữa 
các máy tính trên mạng. 
Tuy nhiên, các giao thức này truyền tải dữ liệu thô 
mà không có bất kỳ sự bảo vệ nào, nên dễ bị đánh 
cắp mật khẩu, nghe trộm, giả mạo IP, và các loại tấn 
công khác.
Năm 1995, nhà nghiên cứu người Phần Lan Tatu 
Ylonen đưa ra giải thuật Secure Shell (SSH) để bảo 
vệ việc đăng nhập từ xa đối với các cuộc tấn công 
bảo mật.
97
7. SSH
Tổng quan
SSH được định nghĩa trong RFC 4251.
SSH sử dụng cổng TCP 22.
SSH có thể hoạt động trên các flatform khác nhau:
– Kết nối đến một máy chủ SSH trên một router 
của Cisco từ một máy khách chạy Windows
– Kết nối đến một máy chủ Linux từ một router 
Cisco hay có thể kết nối đến một máy chủ 
Windows 2008 từ một máy khách sử dụng hệ 
điều hành Linux. 
98
7. SSH 
Tổng quan
SSH tạo ra một kết nối bảo mật giữa hai máy tính sử 
dụng các giải thuật mã hoá và chứng thực. 
Có khả năng nén dữ liệu, bảo mật cho dữ liệu truyền 
(SFTP) và sao chép file (SCP).
Là giao thức ứng dụng client-server. SSH được chia 
thành 3 lớp trong lớp ứng dụng của mô hình mạng 
TCP/IP:
– Connection Layer
– User Authentication Layer
– Transport Layer
99
7. SSH 
Tổng quan
100
7. SSH
Cách thức hoạt động
SSH được thực hiện qua 3 bước:
1. Định danh host: 
– Việc định danh host được thực hiện qua việc trao 
đổi khoá. Mỗi máy tính có hỗ trợ kiểu truyền thông 
SSH có một khoá định danh duy nhất. Khoá này 
gồm hai thành phần: khoá riêng và khoá công khai. 
Khoá công khai được sử dụng khi cần trao đổi giữa 
các máy chủ với nhau trong phiên làm việc SSH, dữ 
liệu sẽ được mã hoá bằng khoá công khai và chỉ có 
thể giải mã bằng khoá riêng. 
101
7. SSH
Cách thức hoạt động
SSH được thực hiện qua 3 bước:
1. Định danh host: 
– Khi hai hệ thống bắt đầu một phiên làm việc SSH, 
máy chủ sẽ gửi khoá công khai của nó cho máy 
khách. Máy khách sinh ra một khoá phiên ngẫu 
nhiên và mã hoá khoá này bằng khoá công cộng 
của máy chủ, sau đó gửi lại cho máy chủ. Máy chủ 
sẽ giải mã khoá phiên này bằng khoá riêng của 
mình và nhận được khoá phiên. Khoá phiên này sẽ 
là khoá sử dụng để trao đổi dữ liệu giữa hai máy. 
Quá trình này được xem như các bước nhận diện 
máy chủ và máy khách. 
102
7. SSH 
Cách thức hoạt động
103
7. SSH
Cách thức hoạt động
SSH được thực hiện qua 3 bước:
2. Mã hoá: 
– Sau khi hoàn tất việc thiết lập phiên làm việc bảo mật 
(trao đổi khoá, định danh), quá trình trao đổi dữ liệu diễn 
ra thông qua một bước trung gian đó là mã hoá/giải mã. 
Dữ liệu gửi/nhận trên đường truyền đều được mã hoá 
và giải mã theo cơ chế đã thoả thuận trước giữa máy 
chủ và máy khách. 
– Việc lựa chọn cơ chế mã hoá thường do máy khách 
quyết định. Các cơ chế mã hoá thường được chọn bao 
gồm: 3DES, IDEA, và Blowfish. Khi cơ chế mã hoá được 
lựa chọn, máy chủ và máy khách trao đổi khoá mã hoá 
cho nhau. 
104
7. SSH
Cách thức hoạt động
SSH được thực hiện qua 3 bước:
3. Chứng thực: 
– Mỗi định danh và truy nhập của người sử dụng có 
thể được cung cấp theo nhiều cách khác nhau. 
Chẳng hạn, kiểu chứng thực rhosts có thể được sử 
dụng, nhưng không phải là mặc định; nó đơn giản 
chỉ kiểm tra định danh của máy khách được liệt kê 
trong file rhost (theo DNS và địa chỉ IP). 
– Việc chứng thực mật khẩu là một cách rất thông 
dụng để định danh người sử dụng, nhưng ngoài ra 
cũng có các cách khác: chứng thực RSA, sử dụng 
ssh-keygen và ssh-agent để chứng thực các cặp 
khoá. 
105
8. Bài tập
1. Trình bày cơ chế Anti-Replay của 
giao thức AH trong IPsec.
2. Nêu các ứng dụng của Ipsec.
3. Replay attack là gì?
4. Sử dụng ví dụ để trình bày chi tiết cơ 
chế hoạt động của SSL.
5. Mô tả chi tiết hoạt động của giao 
thức SSH.
106
8. Bài tập
6. Nêu sự khác biệt giữa transport mode và 
tunnel mode.
7. Nêu các yêu cầu cần thiết khi triển khai 
Kerberos.
8. Trình bày mục tiêu của chuẩn X.509.
9. X.509 thu hồi các chứng chỉ bằng cách 
nào?
10. Xây dựng một bảng tổng hợp về vai trò, 
công dụng, đặc điểm của các giao thức 
nêu trong bài.