Bài giảng An toàn an ninh thông tin - Chương 8: Ẩn danh - Bùi Trọng Tùng
BÀI 8.
ẨN DANH
Bùi Trọng Tùng,
Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông,
Đại học Bách khoa Hà Nội
1
1
Nội dung
• Truyền tin ẩn danh
• Bài toán nhà mật mã học ăn tối
• Mạng ẩn danh Tor
2
2
1
1. ẨN DANH LÀ GÌ?
Bùi Trọng Tùng,
Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông,
Đại học Bách khoa Hà Nội
3
3
Ẩn danh là gì?
• Ẩn danh(Anonymity): che giấu danh tính của chủ thể
• Truyền thông ẩn danh (Anonymous Communication):
Ẩn danh người nhận: Không xác định được ai là người đã gửi
thông tin trong một tập những người có khả năng
Ẩn danh người gửi
Ẩn danh người gửi-người nhận: không xác định được cặp giao tiếp
trong các cặp có thể
• Mức độ ẩn danh được đánh giá qua lực lượng tập người
gửi/người nhận:
Tập càng lớn, mức độ ẩn danh càng cao
4
4
2
Bài toán nhà mật mã học ăn tối
• Có 3 nhà mật mã học ăn tối cùng nhau:
A
Một người trong số họ muốn tiết lộ thông tin
nhưng không muốn lộ danh tính
Giả sử, bản tin là 1 bit, cách thực hiện?
• Trao đổi khóa:
Mỗi người trao đổi bí mật 1 khóa có kích thước
1 bit với người bên cạnh
C
B
Mỗi người sẽ có 2 khóa kleft và kright
• Công bố thông tin:
Nếu có thông tin m, công bố: m ⨁ kleft ⊕ kright
Nếu không, công bố: kleft ⊕ kright
5
5
Bài toán nhà mật mã học ăn tối
A
• Nhận thông tin: XOR tất cả các bản tin
• Giải thích: Giả sử A tiết lộ thông tin
kAB
kAC
A: mA = m ⨁ kAC ⊕ kAB
B: mB = kAB ⊕ kBC
C: mC = kBC ⊕ kAC
B
C
Kết quả:
mA ⨁ mB ⊕ mC =
(m ⨁ kAC ⊕ kAB) ⊕
(kAB ⊕ kBC) ⊕
(kBC ⊕ kAC) = m
kBC
6
6
3
Kết quả thực hiện giao thức
• Tất cả đều biết:
Khóa của họ trao đổi với người bên cạnh
Nội dung thông tin
• Không ai biết giá trị bit còn lại
• Không ai biết người đã công bố thông tin
• Ví dụ
7
7
Bài toán nhà mật mã học ăn tối
• Chứng minh tính đúng đắn: David Chaum, The Dining
Cryptographers Problem: Unconditional Sender and
Recipient Untraceability
• Ưu điểm:
Giao thức đơn giản
Các bên không cần tương tác theo cặp sau khi chia sẻ khóa
Rất khó để gian lận: tất cả những người còn lại hiệp sức mới có
thể biết ai là người công bố thông tin số người càng lớn, độ an
toàn của giao thức càng cao
• Hạn chế:
Tình trạng đụng độ: giao thức không hoạt động nếu có >1 người
cùng công bố
Bất kỳ ai trong nhóm cũng có thể phá hoại giao thức
Khóa không thể dùng lại
8
8
4
2. MẠNG TOR
Bùi Trọng Tùng,
Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông,
Đại học Bách khoa Hà Nội
9
9
Làm thể nào để truyền tin ẩn danh
• Sử dụng dịch vụ proxy
{Request, to Server}
{Response}
{Request}
{Response}
Client
Client
Proxy
Server
Server
Client được ẩn danh
{Request, to Proxy}
{Response}
{Request}
{Response}
Reverse
Proxy
Server được ẩn danh
Tuy nhiên, proxy vẫn biết được danh tính 2 bên
10
10
5
Làm thể nào để truyền tin ẩn danh
• Sử dụng VPN(Virtual Private Network)
E(K, {Request, to Server})
E(K, {Response})
{Request}
{Response}
VPN Server
Server
Client
• Ẩn danh được bên gửi và bên nhận
• Tuy nhiên, VPN Server vẫn biết được danh tính 2 bên
• Cách thực hiện tốt hơn?
11
11
Định tuyến củ hành – Onion Routing
• Ý tưởng: Sử dụng một số lượng các nút tùy ý trung gian
để chuyển dữ liệu
• Nguyên tắc: Không nút nào được biết đồng thời danh tính
của cả 2 bên
• Thảo luận: Thiết lập như thế nào?
A
R2
?
?
?
R1
M
R3
B
12
12
6
Tấn công vào Onion Routing
• Khai thác thông tin từ nhân viên điều hành các nút
• Chiếm quyền điều khiển một số lượng đủ lớn các nút
• Tấn công kênh bên: phân tích thời gian bên gửi phát dữ
liệu và bên nhận thu được dữ liệu
13
13
Tor Project
• Tor network: cung cấp kết nối ẩn danh, chuyển tiếp dữ
liệu thông qua hệ thống Onion Router
• Tor browser: phát triển từ trình duyệt Mozzila Firefox với
các tính năng bảo vệ quyền riêng tư(privacy), sử dụng Tor
network để kết nối tới Web server
• Tor Onion Service: cung cấp cơ chế cho các dịch vụ chỉ
có thể truy cập thông qua Tor network
Ví dụ: Dark Web
• Tor bridge: cơ chế đóng gói dữ liệu truyền tới Tor network
để tránh kiểm duyệt
14
14
7
Tor network
• Bao gồm hàng nghìn Onion Router, gọi là Tor node
Mỗi node có cặp khóa bất đối xứng
Giao tiếp với các node khác thông qua kết nối TLS (Transport
Layer Security)
• Vanilla Tor: thiết lập một kênh truyền (Tor circuit) giữa
nguồn và đích:
Bao gồm một số lượng ngẫu nhiên các Tor node
• Dữ liệu trên kênh truyền được bên gửi mã hóa theo nhiều
lớp:
Số lớp bằng với số chặng
Qua mỗi một chặng sẽ giải mã 1 lớp
15
15
Thiết lập khóa cho kênh truyền
Sử dụng sơ đồ trao đổi khóa Diffie-Hellman
1) Bên gửi thiết lập khóa với nút thứ nhất (OR1)
Nút đầu tiên được gọi là nút canh giữ (guard node)
2) Bên gửi báo cho OR1 mở rộng kênh tới nút thứ 2 (OR2)
Thiết lập khóa với OR2 (bí mật với OR1)
OR2 không biết danh tính của bên gửi
3) Bên gửi báo cho OR2 mở rộng kênh tới nút thứ 3 (OR3)
Thiết lập khóa với OR3
OR3 không biết danh tính bên gửi
OR1 không biết kênh được mở rộng tới OR3
4) Tới nút cuối cùng gọi là nút ra (exit nodeexit relay),
kênh được hoàn thành
16
16
8
Tor network
• Kênh phải có tối thiểu có 3 nút
Tại sao?
• Encryption stack: E(KOR1,E(KOR2(E(KOR3, M || B)||OR3)||OR2)
17
17
Tor Onion Service
• Với Vanilla Tor và Tor Browser, danh tính client đã được
che dấu
• Làm cách nào để cung cấp một dịch vụ mà máy chủ được
ẩn danh?
• Tor Onion Service cho phép cung cấp 1 dịch vụ trên Tor
network mà không để lộ tên miền và địa chỉ IP của máy
chủ
Tên miền dạng *.onion
Khóa công khai của dịch vụ được băm để tạo ID cho dịch vụ
18
18
9
Thiết lập Tor Onion Service
• B1: Chọn một số Tor
node ngẫu nhiên để
thiết lập kênh.
Những nút này được
gọi là điểm giới thiệu
dịch vụ (introduction
point)
19
19
Thiết lập Tor Onion Service
• B2: Tạo bản mô tả
dịch vụ bao gồm khóa
công khai và danh
sách các điểm giới
thiệu dịch vụ. Bản mô
tả được ký bằng khóa
riêng. Lưu bản mô tả
bằng CSDL với ID của
dịch vụ là mã băm(16
byte) của khóa công
khai.
20
20
10
Kết nối Tor Onion Service
• B3: Client thiết lập
kênh ẩn danh và yêu
cầu 1 nút ngẫu nhiên
là điểm
hẹn(rendezvous point)
21
21
Kết nối Tor Onion Service
• B4: Client gửi yêu cầu
kết nối tới một trong
các điểm giới thiệu
dịch vụ. Yêu cầu này
được mã hóa bởi khóa
công khai của dịch vụ,
nội dung bao gồm địa
chỉ điểm hẹn, giá trị bí
mật cookie
22
22
11
Kết nối Tor Onion Service
• B5: Máy chủ dịch
vụ kết nối tới điểm
hẹn và gửi đi giá
trị ngẫu nhiên
23
23
Kết nối Tor Onion Service
• B6: Nút điểm hẹn
gửi thông báo tới
client đã thiết lập
được kết nối tới
dịch vụ.
24
24
12
Các vấn đề của Tor Onion Service
• Máy chủ phải sử dụng nút canh giữ (guard node) tin cậy
trong một thời gian dài để thiết lập kênh truyền
• Điểm giới thiệu dịch vụ và điểm hẹn phải là các nút khác
nhau
• Tốc độ rất chậm:
Số chặng mỗi kết nối: 6+
25
25
Tor có thực sự giúp ẩn danh?
• Các cơ chế ẩn danh chỉ hiệu quả khi nó được sử dụng
trong một đám đông:
Bạn không khác biệt với những người khác
• Mặc định, rất dễ để chỉ ra rằng “Ai đang truy cập vào Tor
network”
• Ví dụ:
6
26
13
Tor brigde
• Truyền tin ẩn danh cần phải thực hiện 2 yêu cầu:
Ẩn danh tính các bên
Chống lại các cơ chế kiểm duyệt
• Vanilla Tor chỉ đáp ứng tốt yêu cầu đầu tiên
• Tor bridge cung cấp cơ chế để đóng gói dữ liệu của mạng
Tor bằng các giao thức khác:
obs3
Meek
27
27
Truy nguyên Tor Onion Service
• Thu thập thông tin từ dịch vụ
Công cụ: onion scan
• Tấn công dịch vụ
• Truy nguyên client truy cập
FBI sử dụng các kỹ thuật Network Investigatory Technique khai
thác lỗ hổng của Tor Browser
• Đưa các nút kiểm soát vào mạng Tor
Hiện nay Tor project rất thận trọng cấp phép cho một nút mới
28
28
14
14 trang
12320
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng An toàn an ninh thông tin - Chương 8: Ẩn danh - Bùi Trọng Tùng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_an_toan_an_ninh_thong_tin_chuong_8_an_danh_bui_tro.pdf
