Giáo trình mô đun An toàn mạng - Nghề: Quản trị mạng máy tính
BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƢỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ THƢƠNG MẠI
GIÁO TRÌNH
MÔ ĐUN: AN TOÀN MẠNG
NGHỀ QUẢN TRỊ MẠNG MÁY TÍNH
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG NGHỀ
Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CDCN&TM ngày tháng năm 2018
của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên
Vĩnh Phúc, năm 2018
1
MỤC LỤC
1.1. Các khái niệm chung ............................................................................. 10
1.1.1. An toàn thông tin................................................................................ 10
1.1.3. Các lỗ hổng bảo mật ........................................................................... 11
1.2. Nhu cầu bảo vệ thông tin....................................................................... 12
1.2.2 Bảo vệ dữ liệu ......................................................................................... 12
1.2.4. Bảo vệ danh tiếng của cơ quan ............................................................... 13
1.3. Các chính sách bảo mật ......................................................................... 13
1.3.1. Điều khiển truy nhập .............................................................................. 13
1.3.2. Xác thực ................................................................................................. 13
1.3.3. Kiểm toán............................................................................................... 14
Bài tập thực hành của học viên......................................................................... 14
2.1.1. Tại sao cần phải sử dụng mã hoá ............................................................ 15
2.1.2. Nhu cầu sử dụng kỹ thuật mã hoá........................................................... 15
2.2. An toàn của thuật toán........................................................................... 17
2.3. Phân loại các thuật toán mã hoá............................................................. 18
2.3.1. Mã hoá cổ điển:...................................................................................... 18
2.3.2. Mã hoá đối xứng:.................................................................................... 20
Bài tập thực hành của học viên..................................................................... 23
3.1. Các kiểu tấn công .................................................................................. 24
3.1.1. Tấn công trực tiếp................................................................................... 24
3.1.2. Nghe trộm .............................................................................................. 24
3.1.3. Giả mạo địa chỉ ...................................................................................... 25
3.1.5. Lỗi của người quản trị hệ thống.............................................................. 25
3.1.6. Tấn công vào yếu tố con người............................................................... 25
Bài tập thực hành của học viên..................................................................... 26
4.1. Các mức bảo vệ an toàn......................................................................... 27
4.1.1. Danh sách truy cập ............................................................................. 28
Giới thiệu ..................................................................................................... 28
4.2. Tổng quan về bức tường lửa .................................................................. 36
Mục tiêu:...................................................................................................... 36
4.2.1. Định nghĩa.............................................................................................. 36
2
4.2.2. Chức năng chính..................................................................................... 37
4.2.3. Cấu trúc.................................................................................................. 37
4.3. Tường lửa lọc gói (Packet filtering router) ................................................ 37
4.5. Các mô hình triển khai tường lửa............................................................... 41
Bài tập thực hành của học viên..................................................................... 45
5.1.1. Hệ thống phát hiện xâm nhập IDS .......................................................... 51
5.2. Phòng chống virus ................................................................................. 53
5.2.1. Giới thiệu tổng quan về virus tin học...................................................... 53
Bài tập thực hành của học viên..................................................................... 65
3
CHƢƠNG TRÌNH MÔN HỌC/ MÔ ĐUN
Tên mô đun: n toàn mạng
Mã mô đun: MĐCC13030181
Thời gian thực hiện mô đun: 90 giờ; (Lý thuyết: 30 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo
luận, bài tập: 57 giờ; Kiểm tra: 3 giờ)
I. Vị trí, tính chất của mô đun:
Mô đun được bố trí sau khi học sinh học xong các môn học chung, các môn học
cơ sở chuyên ngành đào tạo chuyên môn nghề.
- Tính chất của môn học: Là mô đun chuyên ngành bắt buộc.
II. Mục tiêu mô đun:
+ Kiến thức:
- Xác định được các thành phần cần bảo mật cho một hệ thống;
- Trình bày được các hình thức tấn công vào hệ thống mạng;
- Liệt kê được các tình huống tấn công mạng;
- Mô tả được cách thức mã hoá thông tin;
- Mô tả kiến trúc mạng có sử dụng tường lửa;
- Mô tả cách thức xây dựng hệ thống phát hiện xâm nhập, ngăn ngừa xâm nhập;
- Phân loại được các loại virus thông dụng và phương pháp phòng chống virus.
+ Kỹ năng:
- Thiết lập được các cách thức bảo mật;
- Thiết lập tường lửa bảo vệ mạng;
+ Thái độ: Chủ động lĩnh hội kiến thức, hoàn thành các bài tập được giao
- Về kiến thức:
III. Nội dung mô đun:
1. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian:
Thời gian (giờ)
TT
Nội dung mô đun
Tổng
số
Lý
Thực Kiểm
thuyết hành
tra
Bài 1. Tổng quan về an toàn và bảo mật thông
1
12
6
6
tin;
ài 2: Mã hóa thông tin
12
24
18
6
6
6
6
2
3
4
ài 3: Các hình thức tấn công mạng phổ biến
ài 4: Công nghệ bức tường lửa
17
11
1
1
ài 5: Hệ thống I S IPS và cách phòng chống
5
24
6
17
1
virus
Tổng cộng
90
30
57
3
2. Nội dung chi tiết:
B i 1: Tổng quan về an to n v ảo mật thông tin; Thời gian: 12 giờ (LT: 6; TH: 6)
Mục tiêu:
+ Kiến thức:
4
- Trình bày được các hình thức tấn công vào hệ thống mạng;
- Xác định được các thành phần của một hệ thống bảo mật.
+ Kỹ năng:
- Xác định được các thao tác bảo vệ dữ liệu quan trọng
+ Thái độ: Tích cực trong việc xây dựng bài, chủ động tìm hiểu bài và thực hành bài
học
Nội dung:
1.1. Các khái niệm chung
1.2. Nhu cầu bảo vệ thông tin
1.3. Các chính sách bảo mật
1.3.1. Điều khiển truy cập
1.3.2. Xác thực
1.3.3. Kiểm toán
B i 2: Mã h a thông tin;
Mục tiêu:
Thời gian: 12 giờ (LT: 6; TH: 6)
+ Kiến thức:
- Liệt kê và phân biệt được các kiểu mã hóa dữ liệu ;
- Áp dụng được việc mã hóa và giải mã với một số phương pháp cơ bản ;
- Mô tả về hạ tầng ứng dụng khóa công khai.
+ Kỹ năng:
- Giải quyết được các bài toán liên quan đến các thuật toán mã hoá
+ Thái độ: Tích cực trong việc xây dựng bài, chủ động tìm hiểu bài và thực hành bài
học
Nội dung:
2.1. Cơ bản về mã hóa (Cryptography)
2.2. n toàn của thuật toán
2.3. Phân loại các thuật toán mã hóa
B i 3: Các hình thức tấn công mạng phổ iến Thời gian: 24 giờ (LT: 6; TH: 17;
KT:1)
Mục tiêu:
+ Kiến thức:
- Liệt kê được các tình huống tấn công mạng;
- Mô tả được các mô hình tấn công mạng.
+ Kỹ năng:
-Xác định được các nguy cơ có thể tấn công mạng máy tính.
+ Thái độ: Tích cực trong việc xây dựng bài, chủ động tìm hiểu bài và thực hành bài
học
Nội dung:
5
3.1. Các kiểu tấn công
3.1.1. Tấn công trực tiếp
3.1.2. Nghe trộm
3.1.3. Giả mạo địa chỉ
3.1.4. Vô hiệu hóa các chức năng của hệ thống
3.1.5. Lỗi của người quan trị hệ thống
3.1.6. Tấn công vào yếu tố con người
3.2. Cách thức tấn công
3.2.1. Minh họa khái quát một kịch bản tấn công
3.2.2. Tấn công chủ động
3.2.3. Tấn công thụ động
B i 4: Công nghệ ức tƣờng a Thời gian: 18 giờ (LT: 6; TH: 11; KT:1)
Mục tiêu:
+ Kiến thức:
- Liệt kê chức năng, cấu trúc của tường lửa;
- Mô tả được kiến trúc mạng sử dụng tường lửa.
+ Kỹ năng:
- Xác định được các mô hình tường lửa.
+ Thái độ: Tích cực trong việc xây dựng bài, chủ động tìm hiểu bài và thực hành bài
học
Nội dung:
4.1. Các mức bảo vệ an toàn.
4.2. Tổng quan về bức tường lửa.
4.3. Tường lửa lọc gói.
4.4. Tường lửa mức ứng dụng.
4.5. Các mô hình triển khai tường lửa.
B i 5: Hệ thống IDS/IPS v cách ph ng chống virus Thời gian: 24 giờ (LT: 6; TH:
17; KT:1)
Mục tiêu:
+ Kiến thức:
- Trình bày được khái niệm về hệ thống phát hiện xâm nhập cập, ngăn ngừa
xâm nhập.
- Mô tả được nguyên tắc hoạt động của hệ thống, IDS/IPS.
- Mô tả được virus máy tính.
- Trình bày được cách thức lây lan của virus máy tính.
+ Kỹ năng:
- Thiết lập được hệ thống ngăn ngừa xâm nhập.
- Phân biệt được các loại virus.
6
+ Thái độ: Tích cực trong việc xây dựng bài, chủ động tìm hiểu bài và thực hành bài
học
Nội dung :
5.1. Cách thức xây dựng hệ thống I S IPS
5.1.1. Hệ thống phát hiện xâm nhập I S
5.1.2. Hệ thống ngăn ngừa xâm nhập IPS
5.2. Phòng chống virus
5.2.1. Giới thiệu tổng quan về virus tin học
5.2.2. Cách thức lây lan – phân loại và cách phòng chống
IV. Điều kiện thực hiện chƣơng trình:
1. Ph ng học chuyên môn h a, nh xƣởng.
Danh mục trang thiết ị chính hỗ trợ giảng
Loại
phòng
học
Diện
tích
dạy
Số
ƣợng
40 ộ
1 Chiếc
1 Chiếc
1 Chiếc
5 Chiếc
10 ộ
Số
ƣợng
STT
(m2)
Tên thiết ị
Phục vụ mô đun
- àn ghế
- ảng
- Máy chiếu
- Màn chiếu
- Quạt
Giảng
đường
Các mô đun lý
thuyết
1
1
1
60
2
Phòng
thực
hành,
100 - àn ghế
- Máy chiếu
- Quạt
Các mô đun thực
hành, thực tập
1 ộ
5 Chiếc
30 bộ
thực tập
Máy tính
2. Trang thiết ị máy m c.
3. Học iệu, dụng cụ, nguyên vật iệu:
- Đề cương bài giảng, giáo án;
- Slide bài giảng theo từng mô đun n toàn mạng
- Câu hỏi, bài tập thực hành, bài tập tình huống
4. Các điều kiện khác.
- Tài liệu phát tay, và các tài liệu liên quan khác đến mô đun;
- Các biểu mẫu, hình ảnh minh họa.
V. Phƣơng pháp v nội dung đánh giá:
1. Nội dung
- Về kiến thức:
+ Trình bày được các kiến thức nền tảng về n toàn mạng
+ Trình bày được giải pháp n toàn mạng, bảo mật mạng, an toàn dữ liệu
- Về kỹ năng:
+ Xây dựng được hệ thống n toàn mạng
+ ảo mậy được hệ thống mạng
+ Triển khai lắp đ t hệ thống mạng
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm:
- Ý thức chấp hành tốt nội quy học tập.
- Tác phong và trách nhiệm đối với tập thể lớp.
- Đảm bảo an toàn.
7
2. Phƣơng pháp đánh giá:
- Tham gia ít nhất 70% thời gian học lý thuyết, 80% giờ thực hành, thực tập theo
quy định của môn đun;
- Tham gia đầy đủ các bài kiểm tra và các bài thực hành.
- Điểm trung bình chung các điểm kiểm tra đạt từ 5.0 trở lên theo thang điểm 10
- Đánh giá trong quá trình học:
+ Kiểm tra thường xuyên 01 kiểm tra viết (trắc nghiệm, thực hành);
+ Kiểm tra định kỳ 02 bài thực hành cá nhân ho c nhóm.
- Đánh giá cuối môn học: Thi tự luận
- Thang điểm 10.
VI. Hƣớng dẫn s dụng chƣơng trình:
1. Phạm vi áp dụng chƣơng trình:
Mô đun: n toàn mạng được sử dụng để giảng dạy cho trình độ Cao đ ng năm
2017.
2. Hƣớng dẫn một số điểm chính về phƣơng pháp giảng dạy mô đun:
- Tuỳ theo nội dung của mỗi bài mà giáo viên có thể sử dụng những phương
pháp mang tính chất vừa truyền thống vừa hiện đại như: thuyết trình, trực quan, hoạt
động nhóm..
- Để đảm bảo và nâng cao chất lượng đào tạo của môn học rất cần có sự đầu tư
cơ sở vật chất, trang thiết bị, đồ dùng dạy học như: phòng học thực hành máy tính,
máy chiếu đa năng, giáo trình, các Video trực quan, Các thiết bị phần cứng và thiết bị
mạng máy tính
3. Những trọng tâm chƣơng trình cần chú ý:
- Tổng quan được công nghệ mạng không dây
- Phân biệt được vai trò, chức năng, các đ c tính kỹ thuật khi bảo mật mạng
không dây
- Tổng quan được môn hình mạng máy tính, lắp đ t, và kết nối được mạng máy
tính theo chuẩn kết nối cơ bản và nâng cao.
8
BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ AN TOÀN VÀ BẢO MẬT THÔNG TIN
Giới thiệu:
ảo mật là một trong những lĩnh vực mà hiện nay giới công nghệ thông
tin khá quan tâm. Một khi Internet ra đời và phát triển, nhu cầu trao đổi thông tin
trở nên cần thiết. Mục tiêu của việc nối mạng là làm cho mọi người có thể sử
dụng chung tài nguyên từ những vị trí địa lý khác nhau. Cũng chính vì vậy mà
các tài nguyên cũng rất dễ dàng bị phân tán, dẫn đến một điều hiển nhiên là
chúng sẽ bị xâm phạm, gây mất mát dữ liệu cũng như các thông tin có giá trị.
Càng giao thiệp rộng thì càng dễ bị tấn công, đó là một quy luật. Từ đó, vấn đề
bảo vệ thông tin cũng đồng thời xuất hiện, bảo mật ra đời.
Tất nhiên, mục tiêu của bảo mật không chỉ nằm gói gọn trong lĩnh vực
bảo vệ thông tin mà còn nhiều phạm trù khác như kiểm duyệt web, bảo mật
internet, bảo mật http, bảo mật trên các hệ thống thanh toán điện tử và giao dịch
trực tuyến….
Mọi nguy cơ trên mạng đều là mối nguy hiểm tiểm tàng. Từ một lổ hổng
bảo mật nhỏ của hệ thống, nhưng nếu biết khai thác và lợi dụng với tầng suất
cao và kỹ thuật hack điêu luyện thì cũng có thể trở thành tai họa.
Theo thống kê của tổ chức bảo mật nổi tiếng CERT (Computer Emegancy
Response Team) thì số vụ tấn công ngày càng tăng. Cụ thể năm 1989 có khoản
200 vụ, đến năm 1991 có 400 vụ, đến năm 1994 thì con số này tăng lên đến mức
1330 vụ, và sẽ còn tăng mạnh trong thời gian tới.
Như vậy, số vụ tấn công ngày càng tăng lên với mức độ chóng m t. Điều
này cũng dễ hiểu, vì một thực thể luôn tồn tại hai m t đối lập nhau. Sự phát triển
mạnh mẽ của công nghệ thông tin và kỹ thuật sẽ làm cho nạn tấn công, ăn cắp,
phá hoại trên internet bùng phát mạnh mẽ.
Internet là một nơi cực kỳ hỗn loạn. Mọi thông tin mà bạn thực hiện
truyền dẫn đều có thể bị xâm phạm, thậm chí là công khai. ạn có thể hình dung
internet là một phòng họp, những gì được trao đổi trong phòng họp đều được
người khác nghe thấy. Với internet thì những người này không thấy m t nhau,
và việc nghe thấy thông tin này có thể hợp pháp ho c là không hợp pháp.
Tóm lại, internet là một nơi mất an toàn. Mà không chỉ là internet các loại mạng
khác, như mạng L N, đến một hệ thống máy tính cũng có thể bị xâm phạm.
Thậm chí, mạng điện thoại, mạng di động cũng không nằm ngoài cuộc. Vì thế
chúng ta nói rằng, phạm vi của bảo mật rất lớn, nói không còn gói gọn trong một
máy tính một cơ quan mà là toàn cầu.
Mục tiêu:
- Trình bày được các hình thức tấn công vào hệ thống mạng;
- Xác định được các thành phần của một hệ thống bảo mật;
- Thực hiện các thao tác an toàn với máy tính.
9
Nội dung chính:
1.1. Các khái niệm chung
Mục tiêu:
- Mô tả được các đối tượng tấng công hệ thống mạng ;
- Xác định được các lỗ hổng bảo mật.
1.1.1. An toàn thông tin
- An toàn thông tin (Information security) là việc bảo vệ chống truy nhập, sử
dụng, tiết lộ, sửa đổi, ho c phá hủy thông tin một cách trái phép
- An toàn thông tin là việc bảo vệ các thuộc tính bí mật (confidentiality), tính
toàn vẹn (integrity) và tính sẵn dùng (availability) của các tài sản thông tin trong
quá trình chúng được lưu trữ, xử lý, ho c truyền tải.
- n toàn thông tin gồm hai lĩnh vực chính là An toàn công nghệ thông tin
(Information technology security, hay IT security) và Đảm bảo thông tin
(Information assurance). An toàn công nghệ thông tin, hay còn gọi là An toàn
máy tính (Computer security) là việc đảm bảo an toàn cho các hệ thống công
nghệ thông tin, bao gồm các hệ thống máy tính và mạng, chống lại các cuộc tấn
công phá hoại. Đảm bảo thông tin là việc đảm bảo thông tin không bị mất khi
xảy ra các sự cố, như thiên tai, hỏng hóc, trộm cắp, phá hoại,… Đảm bảo thông
tin thường được thực hiện sử dụng các kỹ thuật sao lưu ngoại vi (offsite
backup), trong đó dữ liệu thông tin từ hệ thống gốc được sao lƣu ra các thiết bị
lưu trữ vật lý đ t ở một vị trí khác.
- Truy nhập ( ccess) là việc một chủ thể, ngƣời dùng ho c một đối tượng có
khả năng sử dụng, xử lý, sửa đổi, ho c gây ảnh hưởng đến một chủ thể, người
dùng ho c một đối tượng khác. Trong khi người dùng hợp pháp có quyền truy
nhập hợp pháp đến một hệ thống thì tin t c truy nhập bất hợp pháp đến hệ thống.
- Tài sản ( sset) là tài nguyên của các tổ chức, cá nhân được bảo vệ. Tài sản có
thể là tài sản lô gíc, như một trang web, thông tin, ho c dữ liệu. Tài sản có thể là
tài sản vật lý, như hệ thống máy tính, thiết bị mạng, ho c các tài sản khác.
- Tấn công ( ttack) là hành động có chủ ý ho c không có chủ ý có khả năng gây
hại, ho c làm thỏa hiệp các thông tin, hệ thống và các tài sản được bảo vệ. Tấn
công có thể chủ động ho c thụ động, trực tiếp ho c gián tiếp.
1.1.2. Đối tƣợng tấn công mạng (Intruder)
Là những cá nhân ho c các tổ chức sử dụng các kiến thức về mạng và các
công cụ phá hoại (phần mềm ho c phần cứng) để dò tìm các điểm yếu, lỗ hổng
bảo mật trên hệ thống, thực hiện các hoạt động xâm nhập và chiếm đoạt tài
nguyên mạng trái phép.
Một số đối tượng tấn công mạng là:
- Hacker: Là những kẻ xâm nhập vào mạng trái phép bằng cách sử dụng các
công cụ phá mật khẩu ho c khai thác các điểm yếu của các thành phần truy nhập
trên hệ thống.
- Masquerader: Là những kẻ giả mạo thông tin trên mạng. Một số hình thức
giả mạo như giả mạo địa chỉ IP, tên miền, định danh người dùng ...
10
- Eavesdropping: Là những đối tượng nghe trộm thông tin trên mạng, sử dụng
các công cụ sniffer; sau đó dùng các công cụ phân tích và debug để lấy được các
thông tin có giá trị. Những đối tượng tấn công mạng có thể nhằm nhiều mục
đích khác nhau: như ăn cắp những thông tin có giá trị về kinh tế, phá hoại hệ
thống mạng có chủ định, ho c cũng có thể chỉ là những hành động vô ý thức,
thử nghiệm các chương trình không kiểm tra cẩn thận ...
1.1.3. Các ỗ hổng ảo mật
Các lỗ hổng bảo mật là những điểm yếu kém trên hệ thống ho c ẩn chứa
trong một dịch vụ mà dựa vào đó kẻ tấn công có thể xâm nhập trái phép để thực
hiện các hành động phá hoại ho c chiếm đoạt tài nguyên bất hợp pháp.
Nguyên nhân gây ra những lỗ hổng bảo mật là khác nhau: có thể do lỗi
của bản thân hệ thống, ho c phần mềm cung cấp, ho c do người quản trị yếu
kém không hiểu sâu sắc các dịch vụ cung cấp ...
Các điểm yếu hệ thống (System weaknesses) là các lỗi hay các khiếm
khuyết tồn tại trong hệ thống. Nguyên nhân của sự tồn tại các điểm yếu có thể
do lỗi thiết kế, lỗi cài đ t, lỗi lập trình, ho c lỗi quản trị, cấu hình hoạt động. Các
điểm yếu có thể tồn tại trong cả các mô đun phần cứng và các mô đun phần
mềm. Một số điểm yếu được phát hiện và đã được khắc phục. Tuy nhiên, có một
số điểm yếu đƣợc phát hiện nhưng chưa được khắc phục, ho c các điểm
yếu chưa được phát hiện, ho c chỉ tồn tại trong một điều kiện đ c biệt nào đó.
Lỗ hổng bảo mật (Security vulnerability) là một điểm yếu tồn tại trong một hệ
thống cho phép tin t c khai thác gây tổn hại đến các thuộc tính an ninh của hệ
thống đó, bao gồm tính toàn vẹn, tính bí mật, tính sẵn dùng. Phụ thuộc vào khả
năng bị khai thác, các lỗ hổng bảo mật có mức độ nghiêm trọng (severity) khác
nhau. Theo Microsoft, có 4 mức độ nghiêm trọng của các lỗ hổng bảo mật: nguy
hiểm (Critical), quan trọng (Important), trung bình (Moderate) và thấp (Low).
Tuy nhiên, một số tổ chức khác chỉ phân loại các lỗ hổng bảo mật theo 3 mức độ
nghiêm trọng: cao (High), trung bình (Medium) và thấp (Low).
- Lỗ hổng bảo mật thuộc cấp độ nguy hiểm là lỗ hổng cho phép tin t c thực hiện
mã khai thác mà không cần tương tác ngƣời dùng. Các thông tin khai thác lỗ
hổng, như mã mẫu khai thác tồn tại phổ biến trên mạng. Ngoài ra, việc khai thác
lỗ hổng có thể đƣợc thực hiện dễ dàng mà không yêu cầu có tài khoản hệ thống
ho c các điệu kiện phức tạp. Ví dụ như một số lỗ hổng tràn bộ đệm nghiêm
trọng bị khai thác bởi sâu mạng ho c email chứa vi rút, mã độc. Các lỗ hổng loại
nguy hiểm cần được khắc phục ngay ho c càng sớm càng tốt.
- Lỗ hổng bảo mật thuộc cấp độ quan trọng là lỗ hổng khi bị khai thác có thể
dẫn đến vị phạm các yêu cầu an toàn thông tin như bí mật, toàn vẹn và sẵn dùng
của dữ liệu, tài nguyên tính toán, ho c cả hệ thống. Khác với lỗ hổng loại nguy
hiểm, lỗ hổng loại quan trọng cho phép tin t c thực hiện mã khai thác, nhưng
cần có tương tác người dùng. Ví dụ vi rút ho c các phần mềm độc hại cần tƣơng
tác người dùng để lây lan, nhƣ sao chép các file qua thẻ nhớ US , mở email
đính kèm, thực thi mã độc,... Các lỗ hổng loại quan trọng cũng cần được khắc
phục càng sớm càng tốt.
11
- Lỗ hổng bảo mật thuộc cấp độ trung bình là các lỗ hổng mà khi khai thác, tin
t c phải ở trong cùng mạng cục bộ với hệ thống nạn nhân. Một ngữ cảnh khai
thác lỗ hổng loại này là tin t c thực hiện việc bẫy nạn nhân sử dụng các kỹ thuật
xã hội, như khai thác sự cả tin, tò mò và lòng tham của người dùng. Ngoài ra,
việc khai thác lỗ hổng loại trung bình cũng chỉ cho phép tin t c có quyền truy
nhập rất hạn chế vào hệ thống. Với lỗ hổng loại trung bình, cần xem xét khắc
phục sớm nhất ho c định kỳ để hạn chế ảnh hưởng.
- Loại cuối cùng là các lỗ hổng bảo mật thuộc cấp độ thấp. Các lỗ hổng loại này
ít có ảnh hưởng đến hoạt động của tổ chức và chúng chỉ có thể bị khai thác khi
tin t c có truy nhập cục bộ ho c truy nhập vật lý trực tiếp vào hệ thống. M c dù
vậy, vẫn cần xem xét khắc phục định kỳ để hạn chế ảnh hƣởng.
Mức độ ảnh hưởng của các lỗ hổng là khác nhau. Có những lỗ hổng chỉ
ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ cung cấp, có những lỗ hổng ảnh hưởng
nghiêm trọng tới toàn bộ hệ thống ...
1.2. Nhu cầu ảo vệ thông tin
Mục tiêu:
- Trình bày được các nhu cầu cần bảo vệ trên hệ thống mạng
1.2.1. Nguyên nhân
Tài nguyên đầu tiên mà chúng ta nói đến chính là dữ liệu. Đối với dữ liệu,
chúng ta cần quan tâm những yếu tố sau:
1.2.2 Bảo vệ dữ iệu
Những thông tin lưu trữ trên hệ thống máy tính cần được bảo vệ do các
yêu cầu sau:
- ảo mật: những thông tin có giá trị về kinh tế, quân sự, chính sách vv... cần
được bảo vệ và không lộ thông tin ra bên ngoài.
- Tính toàn vẹn: Thông tin không bị mất mát ho c sửa đổi, đánh tráo.
- Tính kịp thời: Yêu cầu truy nhập thông tin vào đúng thời điểm cần thiết.
Trong các yêu cầu này, thông thường yêu cầu về bảo mật được coi là yêu cầu số
1 đối với thông tin lưu trữ trên mạng. Tuy nhiên, ngay cả khi những thông tin
này không được giữ bí mật, thì những yêu cầu về tính toàn vẹn cũng rất quan
trọng. Không một cá nhân, một tổ chức nào lãng phí tài nguyên vật chất và thời
gian để lưu trữ những thông tin mà không biết về tính đúng đắn của những
thông tin đó.
1.2.3. Bảo vệ t i nguyên s dụng trên mạng
Trên thực tế, trong các cuộc tấn công trên Internet, kẻ tấn công, sau khi
đã làm chủ được hệ thống bên trong, có thể sử dụng các máy này để phục vụ
cho mục đích của mình như chạy các chương trình dò mật khẩu người sử dụng,
sử dụng các liên kết mạng sẵn có để tiếp tục tấn công các hệ thống khác.
12
1.2.4. Bảo vệ danh tiếng của cơ quan
Một phần lớn các cuộc tấn công không được thông báo rộng rãi, và một
trong những nguyên nhân là nỗi lo bị mất uy tín của cơ quan, đ c biệt là các
công ty lớn và các cơ quan quan trọng trong bộ máy nhà nước. Trong trường
hợp người quản trị hệ thống chỉ được biết đến sau khi chính hệ thống của mình
được dùng làm bàn đạp để tấn công các hệ thống khác, thì tổn thất về uy tín là
rất lớn và có thể để lại hậu quả lâu dài.
1.3. Các chính sách ảo mật
1.3.1. Điều khiển truy nhập
- Điều khiển truy nhập: là quá trình mà trong đó người dùng được nhận dạng và
trao quyền truy nhập đến các thông tin, các hệ thống và tài nguyên. Một hệ
thống điều khiển truy nhập có thể được cấu thành từ 3 dịch vụ: Xác thực, Trao
quyền, ho c cấp quyền và Quản trị.
* Điều khiển truy nhập tuỳ chọn
- Là các cơ chế hạn chế truy nhập đến các đối tượng dựa trên thông tin nhận
dạng của các chủ thể, ho c nhóm của các chủ thể.
- Các thông tin nhận dạng chủ thể có thể gồm:
+ ạn là ai? (CMN , bằng lái xe, vân tay,...)
+ Những cái bạn biết (tên truy nhập, mật khẩu, số PIN...)
+ ạn có gì? (Thẻ TM, thẻ tín dụng, ...)
* Điều khiển truy nhập bắt buộc
- Là các cơ chế hạn chế truy nhập đến các đối tượng dựa trên hai yếu tố chính:
+ Tính nhạy cảm của thông tin chứa trong các đối tượng;
+ Sự trao quyền chính thức cho các chủ thể truy nhập các thông tin nhạy cảm
này.
* Điều khiển truy nhập dựa trên luật
- Là cơ chế cho phép người dùng truy nhập vào hệ thống và thông tin dựa trên
các luật đã được định nghĩa trước. Các luật có thể được thiết lập để hệ thống
cho phép truy nhập đến các tài nguyên của mình cho người dùng thuộc một tên
miền, một mạng hay một dải địa chỉ IP.
- Các luật thực hiện kiểm soát truy nhập sử dụng các thông tin trích xuất từ các
gói tin, thông tin về nội dung truy nhập, có thể bao gồm:
+ Địa chỉ IP nguồn và đích của các gói tin;
+ Phần mở rộng các file để lọc các mã độc hại;
+ Địa chỉ IP ho c các tên miền để lọc, ho c ch n các website bị cấm;
+ Tập các từ khoá để lọc các nội dung bị cấm
1.3.2. Xác thực
+ Xác thực là quá trình xác minh tính chân thực của các thông tin nhận dạng mà
người dung cung cấp. Đây là khâu đầu tiên cần thực hiện trong một hệ thống
điều khiển truy nhập.
13
1.3.3. Kiểm toán
+ Sau khi người dùng đã được xác thực, trao quyền xác định các tài nguyên mà
người dung được phép truy nhập dựa trên chính sách quản trị tài nguyên của cơ
quan, tổ chức.
+ Quản trị là dịch vụ cung cấp khả năng thêm, bớt và sửa đổi các thông tin tài
khoản người dùng, cũng như quyền truy nhập của người dùng trong hệ thống.
B i tập thực h nh của học viên
Câu 1: Trình bày các đối tượng tấng công hệ thống mạng
Câu 2: Đối với dữ liệu, chúng ta cần quan tâm những yếu tố nào?
14
BÀI 2: MÃ HÓA THÔNG TIN
Mục tiêu:
- Liệt kê và phân biệt được các kiểu mã hóa dữ liệu;
- Áp dụng được việc mã hóa và giải mã với một số phương pháp cơ bản;
- Mô tả về hạ tầng ứng dụng khóa công khai;
- Thực hiện các thao tác an toàn với máy tính.
2.1. Cơ ản về mã hoá (Cryptography)
Mục tiêu:
- Trình bày được nhu cầu sử dụng mã hóa;
- Mô tả được quá trình mã hóa và giải mã.
Những điều căn ản về mã hoá
Khi bắt đầu tìm hiểu về mã hoá, chúng ta thường đ t ra những câu hỏi
ch ng hạn như là: Tại sao cần phải sử dụng mã hoá ? Tại sao lại có quá nhiều
thuật toán mã hoá ?...
- Bản rõ: hay thông tin chưa mã hóa là thông tin ở dạng có thể hiểu được.
- Bản mã: hay thông tin đã được mã hóa là thông tin ở dạng đã bị xáo trộn.
- Mã hóa: là hành động xáo trộn bản rõ để chuyển thành bản mã.
- Giải mã: là hành động giải xáo trộn bản mã để chuyển thành bản rõ.
- Giải thuật mã hóa là giải thuật dùng để mã hóa thông tin và giải thuật giải mã
dùng để giải mã thông tin.
- Một bộ mã hóa gồm một giải thuật để mã hóa và một giải thuật để giải mã
thông tin.
- Khóa/Chìa: là một chuỗi được sử dụng trong giải thuật mã hóa và giải mã.
- Không gian khóa (Keyspace) là tổng số khóa có thể có của một hệ mã hóa. Ví
dụ, nếu sử dụng khóa kích thước 64 bit thì không gian khóa là 264.
2.1.1. Tại sao cần phải s dụng mã hoá
Thuật toán Cryptography đề cập tới nghành khoa học nghiên cứu về mã
hoá và giải mã thông tin. Cụ thể hơn là nghiên cứu các cách thức chuyển đổi
thông tin từ dạng rõ (clear text) sang dạng mờ (cipher text) và ngược lại. Đây là
một phương pháp hỗ trợ rất tốt cho trong việc chống lại những truy cập bất hợp
pháp tới dữ liệu được truyền đi trên mạng, áp dụng mã hoá sẽ khiến cho nội
dung thông tin được truyền đi dưới dạng mờ và không thể đọc được đối với bất
kỳ ai cố tình muốn lấy thông tin đó.
2.1.2. Nhu cầu s dụng kỹ thuật mã hoá
Không phải ai hay bất kỳ ứng dụng nào cũng phải sử dụng mã hoá. Nhu
cầu về sử dụng mã hoá xuất hiện khi các bên tham gia trao đổi thông tin muốn
bảo vệ các tài liệu quan trọng hay gửi chúng đi một cách an toàn. Các tài liệu
quan trọng có thể là: tài liệu quân sự, tài chính, kinh doanh ho c đơn giản là một
thông tin nào đó mang tính riêng tư.
Như chúng ta đã biết, Internet hình thành và phát triển từ yêu cầu của
chính phủ Mỹ nhằm phục vụ cho mục đích quân sự. Khi chúng ta tham gia trao
đổi thông tin, thì Internet là môi trường không an toàn, đầy rủi ro và nguy hiểm,
15
không có gì đảm bảo rằng thông tin mà chúng ta truyền đi không bị đọc trộm
trên đường truyền. o đó, mã hoá được áp dụng như một biện pháp nhằm giúp
chúng ta tự bảo vệ chính mình cũng như những thông tin mà chúng ta gửi đi.
Bên cạnh đó, mã hoá còn có những ứng dụng khác như là bảo đảm tính toàn vẹn
của dữ liệu.
Tại sao lại có quá nhiều thuật toán mã hoá
Theo một số tài liệu thì trước đây tính an toàn, bí mật của một thuật toán
phụ thuộc vào phương thức làm việc của thuật toán đó. Nếu như tính an toàn của
một thuật toán chỉ dựa vào sự bí mật của thuật toán đó thì thuật toán đó là một
thuật toán hạn chế (Restricted Algrorithm). Restricted Algrorithm có tầm quan
trọng trong lịch sử nhưng không còn phù hợp trong thời đại ngày nay. Giờ đây,
nó không còn được mọi người sử dụng do m t hạn chế của nó: mỗi khi một user
rời khỏi một nhóm thì toàn bộ nhóm đó phải chuyển sang sử dụng thuật toán
khác ho c nếu người đó người trong nhóm đó tiết lộ thông tin về thuật toán hay
có kẻ phát hiện ra tính bí mật của thuật toán thì coi như thuật toán đó đã bị phá
vỡ, tất cả những user còn lại trong nhóm buộc phải thay đổi lại thuật toán dẫn
đến mất thời gian và công sức.
Hệ thống mã hoá hiện nay đã giải quyết vấn đề trên thông qua khoá (Key)
là một yếu tố có liên quan nhưng tách rời ra khỏi thuật toán mã hoá. Do các
thuật toán hầu như được công khai cho nên tính an toàn của mã hoá giờ đây phụ
thuộc vào khoá. Khoá này có thể là bất kì một giá trị chữ ho c số nào. Phạm vi
không gian các giá trị có thể có của khoá được gọi là Keyspace . Hai quá trình
mã hoá và giải mã đều dùng đến khoá. Hiện nay, người ta phân loại thuật toán
dựa trên số lượng và đ c tính của khoá được sử dụng.
Nói đến mã hoá tức là nói đến việc che dấu thông tin bằng cách sử dụng
thuật toán. Che dấu ở đây không phải là làm cho thông tin biến mất mà là cách
thức chuyển từ dạng tỏ sang dạng mờ. Một thuật toán là một tập hợp của các câu
lệnh mà theo đó chương trình sẽ biết phải làm thế nào để xáo trộn hay phục hồi
lại dữ liệu. Ch ng hạn một thuật toán rất đơn giản mã hoá thông điệp cần gửi đi
như sau:
ước 1: Thay thế toàn bộ chữ cái “e” thành số “3”
ước 2: Thay thế toàn bộ chữ cái “a” thành số “4”
ước 3: Đảo ngược thông điệp
Trên đây là một ví dụ rất đơn giản mô phỏng cách làm việc của một thuật toán
mã hoá. Sau đây là các thuật ngữ cơ bản nhất giúp chúng ta nắm được các khái
niệm:
16
Hinh1: Minh hoạ quá trình mã hóa và giải mã
Sender Receiver: Người gửi Người nhận dữ liệu
- Plaintext (Cleartext): Thông tin trước khi được mã hoá. Đây là dữ liệu ban đầu
ở dạng rõ
- Ciphertext: Thông tin, dữ liệu đã được mã hoá ở dạng mờ
- Key: Thành phần quan trọng trong việc mã hoá và giải mã
- CryptoGraphic Algorithm: Là các thuật toán được sử dụng trong việc mã hoá
ho c giải mã thông tin
- CryptoSystem: Hệ thống mã hoá bao gồm thuật toán mã hoá, khoá, Plaintext,
Ciphertext
Kí hiệu chung: P là thông tin ban đầu, trước khi mã hoá. E() là thuật toán mã
hoá. D() là thuật toán giải mã. C là thông tin mã hoá. K là khoá.
2.1.3. Quá trình mã hoá và giải mã nhƣ sau:
- Quá trình mã hoá được mô tả bằng công thức: EK(P)=C
- Quá trình giải mã được mô tả bằng công thức: DK(C)=P
Bên cạnh việc làm thế nào để che dấu nội dung thông tin thì mã hoá phải đảm
bảo các mục tiêu sau:
a. Confidentiality (Tính bí mật): Đảm bảo dữ liệu được truyền đi một cách an
toàn và không thể bị lộ thông tin nếu như có ai đó cố tình muốn có được nội
dung của dữ liệu gốc ban đầu. Chỉ những người được phép mới có khả năng đọc
được nội dung thông tin ban đầu.
b. Authentication (Tính xác thực): Giúp cho người nhận dữ liệu xác định được
chắc chắn dữ liệu mà họ nhận là dữ liệu gốc ban đầu. Kẻ giả mạo không thể có
khả năng để giả dạng một người khác hay nói cách khác không thể mạo danh để
gửi dữ liệu. Người nhận có khả năng kiểm tra nguồn gốc thông tin mà họ nhận
được.
c. Integrity (Tính toàn vẹn): Giúp cho người nhận dữ liệu kiểm tra được rằng dữ
liệu không bị thay đổi trong quá trình truyền đi. Kẻ giả mạo không thể có khả
năng thay thế dữ liệu ban đầu băng dữ liệu giả mạo
d. Non-repudation (Tính không thể chối bỏ): Người gửi hay người nhận không
thể chối bỏ sau khi đã gửi ho c nhận thông tin.
2.2. An to n của thuật toán
Mục tiêu:
- Trình bày được các thuật toán mã hóa
Nguyên tắc đầu tiên trong mã hoá là “Thuật toán nào cũng có thể bị phá
vỡ”. Các thuật toán khác nhau cung cấp mức độ an toàn khác nhau, phụ thuộc
vào độ phức tạp để phá vỡ chúng. Tại một thời điểm, độ an toàn của một thuật
toán phụ thuộc:
- Nếu chi phí hay phí tổn cần thiết để phá vỡ một thuật toán lớn hơn giá trị của
thông tin đã mã hóa thuật toán thì thuật toán đó tạm thời được coi là an toàn.
- Nếu thời gian cần thiết dùng để phá vỡ một thuật toán là quá lâu thì thuật toán
đó tạm thời được coi là an toàn.
17
- Nếu lượng dữ liệu cần thiết để phá vỡ một thuật toán quá lơn so với lượng dữ
liệu đã được mã hoá thì thuật toán đó tạm thời được coi là an toàn
Từ tạm thời ở đây có nghĩa là độ an toàn của thuật toán đó chỉ đúng trong
một thời điểm nhất định nào đó, luôn luôn có khả năng cho phép những người
phá mã tìm ra cách để phá vỡ thuật toán. Điều này chỉ phụ thuộc vào thời gian,
công sức, lòng đam mê cũng như tính kiên trì bên bỉ. Càng ngày tốc độ xử lý của
CPU càng cao, tốc độ tính toán của máy tính ngày càng nhanh, cho nên không ai
dám kh ng định chắc chắn một điều rằng thuật toán mà mình xây dựng sẽ an
toàn mãi mãi. Trong lĩnh vực mạng máy tính và truyền thông luôn luôn tồn tại
hai phe đối lập với nhau những người chuyên đi tấn công, khai thác lỗ hổng của
hệ thống và những người chuyên phòng thủ, xây dựng các qui trình bảo vệ hệ
thống. Cuộc chiến giữa hai bên ch ng khác gì một cuộc chơi trên bàn cờ, từng
bước đi, nước bước sẽ quyết định số phận của mối bên. Trong cuộc chiến này, ai
giỏi hơn sẽ dành được phần thắng. Trong thế giới mã hoá cũng vậy, tất cả phụ
thuộc vào trình độ và thời gian…sẽ không ai có thể nói trước được điều gì. Đó là
điểm thú vị của trò chơi.
2.3. Phân oại các thuật toán mã hoá
Có rất nhiều các thuật toán mã hoá khác nhau. Từ những thuật toán được
công khai để mọi người cùng sử dụng và áp dụng như là một chuẩn chung cho
việc mã hoá dữ liệu; đến những thuật toán mã hoá không được công bố. Có thể
phân loại các thuật toán mã hoá như sau:
* Phân loại theo các phương pháp:
- Mã hoá cổ điển (Classical cryptography)
- Mã hoá đối xứng (Symetric cryptography)
- Mã hoá bất đối xứng(Asymetric cryptography)
- Hàm băm (Hash function)
* Phân loại theo số lượng khoá:
- Mã hoá khoá bí mật (Private-key Cryptography)
- Mã hoá khoá công khai (Public-key Cryptography)
2.3.1. Mã hoá cổ điển:
Xuất hiện trong lịch sử, các phương pháp này không dùng khoá. Thuật
toán đơn giản và dễ hiểu. Những từ chính các phương pháp mã hoá này đã giúp
chúng ta tiếp cận với các thuật toán mã hoá đối xứng được sử dụng ngày nay.
Trong mã hoá cổ điển có 02 phương pháp nổi bật đó là:
- Mã hoá thay thế (Substitution Cipher):
Là phương pháp mà từng kí tự (hay từng nhóm kí tự) trong bản rõ
(Plaintext) được thay thế bằng một kí tự (hay một nhóm kí tự) khác để tạo ra bản
mờ (Ciphertext). Bên nhận chỉ cần đảo ngược trình tự thay thế trên Ciphertext
để có được Plaintext ban đầu.
Các hệ mật mã cổ điển- Hệ mã h a thay thế(Su stitution Cipher)
Chọn một hoán vị p: Z26 Z26 làm khoá.
VD:
Mã hoá
18
ep(a)=X
A
d
B
l
C
r
D
y
E
v
F
o
G
h
H
e
I
z
J
x
K
w
L
p
M
t
n
S
o
F
p
L
q
R
r
C
s
V
t
M
u
U
v
E
w
K
x
J
y
D
z
I
Giải mã:
dp(A)=d
A
d
B
l
C
r
D
y
E
v
F
o
G
h
H
e
I
z
J
x
K
w
L
p
M
t
N
b
O
g
P
f
Q
j
R
q
S
n
T
m
U
u
V
s
W
k
X
a
Y
c
Z
i
Bảng rõ “nguyenthanhnhut”
Mã hóa “SOU HSMGXSGSGUM”
- Mã hoá hoán vị (Transposition Cipher):
Bên cạnh phương pháp mã hoá thay thế thì trong mã hoá cổ điển có một
phương pháp khác nữa cũng nổi tiếng không kém, đó chính là mã hoá hoán vị.
Nếu như trong phương pháp mã hoá thay thế, các kí tự trong Plaintext được thay
thế hoàn toàn bằng các kí tự trong Ciphertext, thì trong phương pháp mã hoá
hoán vị, các kí tự trong Plaintext vẫn được giữ nguyên, chúng chỉ được sắp xếp
lại vị trí để tạo ra Ciphertext. Tức là các kí tự trong Plaintext hoàn toàn không bị
thay đổi bằng kí tự khác.
Mã hoán vị - Permutation Cipher
Chuyển đổi vị trí bản thân các chữ cái trong văn bản gốc từng khối m chữ cái.
Mã hoá:
eπ(x1, …, xm) = (xπ(1), …, xπm)).
Giải mã:
dπ(y1, …, ym) = (yπ‟(1), …, yπ‟(m)).
Trong đó, π: Z26 Z26 là một hoán vị, π‟ :=π-1 là nghịch đảo của π.
Hoán vị
x
1 2 3 4 5 6
Π(x) 3 5 1 6 4 2
x
1 2 3 4 5 6
Π-1(x) 3 6 1 5 2 4
19
“shesellsseashellsbytheseashore”.
shesel | lsseas | hellsb | ythese | ashore
EESLSH | SALSES | LSHBLE | HSYEET | HRAEOS
“EESLSHS LSESLSH LEHSYEETHR EOS”.
2.3.2. Mã hoá đối xứng:
Ở phần trên, chúng ta đã tìm hiểu về mã hoá cổ điển, trong đó có nói rằng
mã hoá cổ điển không dùng khoá. Nhưng trên thực nếu chúng ta phân tích một
cách tổng quát, chúng ta sẽ thấy được như sau:
- Mã hoá cổ điển có sử dụng khoá. Bằng chứng là trong phương pháp Ceaser
Cipher thì khoá chính là phép dịch ký tự, mà cụ thể là phép dịch 3 ký tự. Trong
phương pháp mã hoá hoán vị thì khóa nằm ở số hàng hay số cột mà chúng ta qui
định. Khoá này có thể được thay đổi tuỳ theo mục đích mã hoá của chúng ta,
nhưng nó phải nằm trong một phạm vi cho phép nào đó.
- Để dùng được mã hoá cổ điển thì bên mã hoá và bên giải mã phải thống nhất
với nhau về cơ chế mã hoá cũng như giải mã. Nếu như không có công việc này
thì hai bên sẽ không thể làm việc được với nhau.
Mã hoá đối xứng còn có một số tên gọi khác như Secret Key Cryptography (hay
Private Key Cryptography), sử dụng cùng một khoá cho cả hai quá trình mã hoá
và giải mã.
Quá trình thực hiện như sau:
Trong hệ thống mã hoá đối xứng, trước khi truyền dữ liệu, 2 bên gửi và nhận
phải thoả thuận về khoá dùng chung cho quá trình mã hoá và giải mã. Sau đó,
bên gửi sẽ mã hoá bản rõ (Plaintext) bằng cách sử dụng khoá bí mật này và gửi
thông điệp đã mã hoá cho bên nhận. Bên nhận sau khi nhận được thông điệp đã
mã hoá sẽ sử dụng chính khoá bí mật mà hai bên thoả thuận để giải mã và lấy lại
bản rõ (Plaintext).
Hình 2: Mã hóa đối xứng
Hình vẽ trên chính là quá trình tiến hành trao đổi thông tin giữa bên gửi và bên
nhận thông qua việc sử dụng phương pháp mã hoá đối xứng. Trong quá trình
này, thì thành phần quan trọng nhất cần phải được giữ bí mật chính là khoá.
Việc trao đổi, thoả thuận về thuật toán được sử dụng trong việc mã hoá có thể
tiến hành một cách công khai, nhưng bước thoả thuận về khoá trong việc mã hoá
và giải mã phải tiến hành bí mật. Chúng ta có thể thấy rằng thuật toán mã hoá
20
Tải về để xem bản đầy đủ
70 trang
19760
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình mô đun An toàn mạng - Nghề: Quản trị mạng máy tính", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_mo_dun_an_toan_mang_nghe_quan_tri_mang_may_tinh.pdf
