Bài giảng An ninh mạng - Bài 8: An toàn dịch vụ web HTTPS

BÀI 7.

AN TOÀN DỊCH VỤ WEB

HTTPS

Bùi Trọng Tùng,

Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông,

Đại học Bách khoa Hà Nội

1

1. GIAO THỨC SSL/TLS

Bùi Trọng Tùng,

Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông,

Đại học Bách khoa Hà Nội

2

1

SSL/TLS là gì?

• Sercure Socket Layer/Transport

Layer Security

•

Nằm giữa các giao thức tầng

giao vận và tầng ứng dụng

•

Cung cấp các cơ chế mã mật và

xác thực cho dữ liệu trao đổi

giữa các ứng dụng

•

Các phiên bản: SSL 1.0, SSL

2.0, SSL 3.0, TLS 1.0 (phát triển

từ SSL 3.0)

SSL/TLS là gì?

• Gồm 2 giao thức con

• Giao thức bắt tay(handshake protocol): thiết lập kết nối

SSL/TLS

Sử dụng các phương pháp mật mã khóa công khai để các bên

trao đổi khóa bí mật

• Giao thức bảo vệ dữ liệu(record protocol)

Sử dụng khóa bí mật đã trao đổi ở giao thức bắt tay để bảo vệ dữ

liệu truyền giữa các bên

2

Giao thức bắt tay

ClientHello

ServerHello,

[Chứng thư số]_S

[ServerKeyExchange]

[Yêu cầu chứng thư số]_S

ServerHelloDone

[Chứng thư số]_C

[ClientKeyExchange]

[Xác thực chứng thư]

S

C

Thỏa thuận thuật toán mật mã

Hoàn thành

Thỏa thuận thuật toán mật mã

Hoàn thành

Client Hello

ClientHello

Thông tin giao thức mà client hỗ trợ:

• Phiên bản giao thức SSL/TLS

• Các thuật toán mật mã

S

C

3

Server Hello

Giá trị ngẫu nhiên

C, Version_c, suite_c, N_c

ServerHello

• Phiên bản giao thức SSL/TLS cao

nhất mà 2 bên cùng hỗ trợ

• Thuật toán mã hóa mạng nhất mà

2 bên cùng hỗ trợ

S

C

ServerKeyExchange

Giá trị ngẫu nhiên

C, Version_c, suite_c, N_c

Version_s, suite_s, N_s,

ServerKeyExchange

S

Thuật toán trao đổi khóa, thông

tin sinh khóa và/hoặc chứng thư

số của server (tùy thuộc thuật

toán trao đổi khóa)

C

4

ServerKeyExchange

ClientKeyExchange

C, Version_c, suite_c, N_c

Version_s, suite_s, N_s,

ClientKeyExchange

“ServerHelloDone”

S

C

ClientKeyExchange

Thuật toán trao đổi khóa, thông tin

sinh khóa và/hoặc chứng thư số của

client (tùy thuộc thuật toán trao đổi

khóa)

5

ClientKeyExchange

Hoàn tất giao thức bắt tay

C, Version_c, suite_c, N_c

Version_s, suite_s, N_s,

ServerKeyExchange,

“ServerHelloDone”

S

C

ClientKeyExchange

Client và server chia sẻ thành công các thông tin sinh khóa

và sử dụng các thông tin này để tạo khóa chính.

Khóa chính được sử dụng để trao đổi các khóa phiên

6

Các bộ thuật toán mã hóa trên TLS 1.0

Bảo vệ dữ liệu trên kênh SSL/TLS

7

Một số cải tiến trên TLS 1.0

• Thuật toán sinh khóa an toàn hơn: sử dụng 2 hàm

Mở rộng giá trị bí mật

Hàm giả ngẫu nhiên kết hợp 2 hàm băm MD5 và SHA-1 để sinh

thông tin tạo khóa

• Sử dụng các hàm HMAC thay thế cho MAC

Hàm mở rộng giá trị bí mật

8

Hàm giả ngẫu nhiên PRF

Sinh giá trị master-secret

9

Sinh thông tin tạo khóa

Hàm HMAC trong TLS 3.0

10

2. GIAO THỨC HTTPS

Bùi Trọng Tùng,

Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông,

Đại học Bách khoa Hà Nội

21

Giới thiệu chung về HTTPS

• Hạn chế của HTTP:

Không có cơ chế để người dùng kiểm tra tính tin cậy của Web

server  lỗ hổng để kẻ tấn công giả mạo dịch vụ hoặc chèn mã

độc vào trang web HTML

Không có cơ chế mã mật  lỗ hổng để kẻ tấn công nghe lén đánh

cắp thông tin nhạy cảm

• Secure HTTP: Kết hợp HTTP và SSL/TLS:

Xác thực

Bảo mật

22

11

Thiết lập liên kết SSL/TLS

Chứng thư số

server

browser

client-hello

cert

Xác minh

server-

cert

server-hello + server-cert (chứa khóa K_US)

Private

key

Thỏa thuận thông số trao đổi khóa

Trao đổi khóa: E(K_US, K_S)

Sinh

khóa bí

mật K_S

K_S

Thiết lập xong kết nối TLS

Thông điệp HTTP được mã hóa với K_S

23

Chứng thư số - Ví dụ

24

12

HTTP trên trình duyệt Web

Truy cập dịch vụ Web với HTTP

Khi click vào liên kết...

25

HTTPS trên trình duyệt Web

Truy cập Web với HTTPS

- Toàn bộ nội dung website (bao gồm

hình ảnh, CSS, Flash, scripts...) đã

được trình duyệt thẩm tra tính toàn vẹn

và nguồn gốc tin cậy.

- Mọi thông tin trao đổi giữa trình duyệt

và BIDV được giữ bí mật.

26

13

Tại sao HTTPS an toàn?

• Chặn bắt dữ liệu

• Chèn mã độc vào nội dung website khi truyền từ server

tới trình duyệt web

• Tấn công DNS cache poisioning

Client truy cập vào Web server của kẻ tấn công

• Tấn công DHCP Spoofing

Client truy cập vào Web server của kẻ tấn công

• Tấn công định tuyến để chuyển hướng truy cập

• Tấn công man-in-the-middle

• Tấn công phát lại

27

Quá trình xác minh chứng thư số

• Bước 1: Trình duyệt so sánh tên miền trong chứng thư số

(Subject CN)và tên miền trên địa chỉ URL

Tên tường minh: dnsimple.com, hoặc

Tên đại diện: *.dnsimple.com, dn*.dnsimple.com

• Bước 2: Trình duyệt kiểm tra thời gian hiệu lực của chứng

thư số

• Bước 3: Trình duyệt kiểm tra chứng thư số gốc của CA

chứng thực cho server

Để xem các chứng thư số gốc trên trình duyệt Firefox

OptionsAdvancedView CertificatesAuthorities

• Bước 4: Trình duyệt sử dụng chứng thư số gốc của CA

để thẩm tra chữ ký số trên chứng thư của server

28

14

Chứng thư số gốc

• Được tích hợp sẵn trên trình duyệt

29

Chuỗi chứng thực

30

15

Chuỗi chứng thực

Certificate

“I’m

because I say so!”

Certificate

“I’m

because

says so”

Certificate

“I’m

says so”

Chuỗi xác thực từ chối chứng thư số nếu có bất kỳ

bước nào cho kết quả xác thực thất bại

31

Không tìm thấy chứng thư số gốc

Còn an toàn

không khi người

dùng chấp nhận

cảnh báo?

32

16

Tấn công vào HTTPS

• Tấn công sslstrip: lợi dụng lỗ hổng chuyển từ truy cập

qua HTTP sang truy cập qua HTTPS (như thế nào?)

Truy cập dịch vụ Web với HTTP

Khi click vào liên kết...

33

Tấn công sslstrip

HTTP

SSL

web

server

attacker

Nội dung trả về từ

Nội dung thay thế bởi

attacker

web server

Location: https://...



Location: http://... (redirect)

• Các trang có lỗ hổng này: ebay.com, rất nhiều ngân hàng lớn

ở Việt Nam (Agribank, Vietinbank, Vietcombank, BiDV, ACB

bank...)

34

17

Tấn công sslstrip

• Thậm chí, trên các website hỗ trợ đầy đủ HTTPS, nhưng

có thể lợi dụng người dùng không cập nhật trình duyệt

phiên bản mới

• Thay fav icon

• Xóa cookie bằng cách chèn header “set-cookie”  người

dùng bắt buộc đăng nhập lại

Phần lớn không phát hiện HTTPS  HTTP

35

Phòng chống: Strict Transport Security

(HSTS)

Strict-Transport-Security: max-age=31 10⁶; includeSubDomains

web

server

(bỏ qua nếu liên kết không phải là HTTPS)

• Một trường trên tiêu đề của HTTPS Response, yêu cầu

trình duyệt luôn kết nối với máy chủ qua HTTPS

• HSTS chỉ được chấp nhận trên các liên kết HTTPS

• Max-age: thời gian duy trì

• Kiểm tra danh sách các website hỗ trợ HSTS:

chrome://net-internals/#hsts

%APPDATA%\Mozilla\Firefox\Profiles\...\SiteSecurityServiceState.t

xt

36

18

CSP: upgrade-insecure-requests

• Các trang thường trộn lẫn các URL của tài nguyên với

HTTPS

Ví dụ: <img src=“http://site.com/img”>

• Thêm vào tiêu đề trong HTTP Response

Content-Security-Policy: upgrade-insecure-requests

• Trình duyệt tự động chuyển các liên kết sử dụng HTTP

sang HTTPS

• Không áp dụng với thẻ <a>

Luôn sử dụng URL tương đối: <img src=“//site.com/img”>

37

Tấn công vào HTTPS

• Giao thức truy cập là HTTPS nhưng nội dung website không

được chứng thực đầy đủ

• Ví dụ:

• Nguy cơ: Kẻ tấn công thay thế những nội dung này

• Cảnh báo trên trình duyệt

Chrome(Các phiên bản cũ):

IE7:

• Chính sách của Chrome: chặn CSS, mã Javascript, thẻ

<frame>

38

19

Tấn công lợi dụng website không được

chứng thực đầy đủ-Ví dụ

39

Tấn công vào HTTPS

• Sử dụng CA giả mạo để phát hành chứng thư giả mạo

• Người dùng sử dụng phiên bản trình duyệt không an toàn

 chứng thư gốc bị thay thế

GET https://bank.com

BadguyCert

attacker

BankCert

bank

ClientHello

ServerCert (Bank)

ServerCert (rogue)

(cert for Bank by a invalid CA)

SSL key exchange

k₁

SSL key exchange

k₂

k₁

k₂

HTTP data enc with k₁

HTTP data enc with k₂

40

20

Bài giảng An ninh mạng - Bài 8: An toàn dịch vụ web HTTPS - Bùi Trọng Tùng