HOD402 - Phần 11: Mật mã và tấn công mật mã

Đáp án đúng: "Self-signed". Chứng chỉ tự ký (self-signed certificate) là chứng chỉ do chính chủ thể tạo cặp khóa rồi tự ký lên chứng chỉ của mình, không qua một tổ chức cấp chứng chỉ (CA, certificate authority) bên thứ ba; công cụ như Keychain của macOS cho phép tạo loại này để dùng nội bộ, nơi các máy trong mạng được cấu hình để tin cậy nó. "Public" không phải một loại chứng chỉ mà là tên của khóa công khai trong cặp khóa, hoặc chỉ chứng chỉ do CA công cộng cấp, điều không xảy ra ở đây vì quản trị viên tự tạo mọi thứ. "Private" cũng chỉ là khóa riêng, phần phải giữ bí mật trong cặp khóa, chứ không phải một kiểu chứng chỉ. "Signed" quá chung chung: mọi chứng chỉ đều được ký, điều cần phân biệt là ai ký, và khi người ký chính là người tạo chứng chỉ thì đó là tự ký. Về cơ chế, chữ ký số được tạo bằng khóa riêng và được kiểm chứng bằng khóa công khai tương ứng.

Đáp án đúng: "A digital signature cannot be moved from one document to another.". Digital signature (chữ ký số) được tạo bằng cách băm nội dung tài liệu rồi mã hoá giá trị băm đó bằng khoá riêng (private key) của người ký; vì giá trị băm phụ thuộc vào đúng nội dung từng tài liệu, chữ ký của tài liệu này đem gắn sang tài liệu khác sẽ không khớp khi kiểm bằng khoá công khai, nên không thể di chuyển. "Digital signatures are issued once per user, to be used on all documents until they expire." sai vì thứ được cấp cho người dùng và có hạn dùng là chứng chỉ số cùng cặp khoá, còn chữ ký được tạo mới cho từng tài liệu. "A digital signature is a plain hash of the document contents." sai vì một giá trị băm trơn ai cũng tính lại được, không chứng minh được ai đã ký; chữ ký số là giá trị băm đã được ký bằng khoá riêng. "Digitals signatures are issued per file type, allowing each to be used on multiple files until they expire." sai vì chữ ký không gắn với loại tệp và không dùng lại cho nhiều tệp, mỗi tệp có nội dung khác nhau thì chữ ký khác nhau.

Đáp án đúng: "Web of trust". PGP (Pretty Good Privacy) không dựa vào một tổ chức cấp chứng chỉ trung tâm mà dùng mô hình web of trust (mạng lưới tin cậy): mỗi người dùng tự ký xác nhận khoá công khai của những người mình đã kiểm chứng, và niềm tin lan truyền qua các chữ ký đó, nên nếu bạn tin một người và người đó đã ký khoá của người thứ ba thì bạn có cơ sở tin khoá ấy. "Central authority" mô tả cách tiếp cận của hạ tầng khoá công khai PKI với một CA (Certificate Authority) đứng ra bảo lãnh, đó là mô hình của chứng chỉ X.509 chứ không phải PGP. "Web of users" nghe giống nhưng không phải thuật ngữ mật mã nào; điều quan trọng không phải là có nhiều người dùng mà là các chữ ký tin cậy họ trao cho nhau. "Central trust authority" cũng là một biến thể của mô hình tập trung, trái ngược với tinh thần phi tập trung của PGP.

Đáp án đúng: "PGP". PGP (Pretty Good Privacy) là giao thức và phần mềm mã hoá được dùng phổ biến để bảo mật thư điện tử: nó kết hợp mã hoá đối xứng cho nội dung thư với mã hoá khoá công khai cho khoá phiên, đồng thời hỗ trợ ký số để xác thực người gửi và toàn vẹn nội dung. "Keyczar" sai vì đây là một thư viện mã hoá mã nguồn mở giúp lập trình viên dùng mật mã an toàn trong ứng dụng, không phải giao thức bảo mật email. "RSA" sai vì RSA là thuật toán mã hoá khoá công khai; PGP có thể dùng RSA bên trong, nhưng bản thân RSA không phải giao thức thư điện tử. "MD5" sai vì MD5 là hàm băm tạo giá trị 128 bit, không mã hoá được dữ liệu để giải ngược và nay đã bị coi là yếu do va chạm.

Đáp án đúng: "Symmetric encryption does not scale easily and does not provide for nonrepudiation.". Mã hoá đối xứng dùng một khoá chung cho hai bên, nên số khoá cần có tăng theo n(n-1)/2 khi số người tham gia tăng, việc phân phối và quản lý khoá khó mở rộng; và vì cả hai bên cùng giữ một khoá, không thể chứng minh ai là người tạo thông điệp, tức không cung cấp nonrepudiation (chống chối bỏ). "Symmetric encryption scales easily and provides for nonrepudiation." nói ngược cả hai ý trên; chống chối bỏ cần chữ ký số dựa trên khoá riêng của mật mã bất đối xứng. "Symmetric encryption is not suited for bulk encryption." sai vì chính mã hoá đối xứng như AES mới là lựa chọn cho mã hoá dữ liệu khối lượng lớn nhờ tốc độ cao. "Symmetric encryption is slower than asymmetric encryption." cũng ngược thực tế: thuật toán đối xứng nhanh hơn RSA hay ECC nhiều lần, đó là lý do TLS dùng bất đối xứng để trao khoá rồi dùng đối xứng để mã hoá dữ liệu.

Đáp án đúng: "Dictionary". Dictionary attack (tấn công từ điển) thử lần lượt các mật khẩu lấy từ một danh sách soạn sẵn, thường là mật khẩu phổ biến hay đã bị lộ, cho một tài khoản đã biết; Ricardo biết username và đưa danh sách mật khẩu thông dụng vào công cụ bẻ khoá đúng là cách này. "Password spraying" sai vì rải mật khẩu là thử một vài mật khẩu phổ biến trên rất nhiều tài khoản để tránh bị khoá, còn ở đây chỉ có một username. "Known plaintext" sai vì tấn công bản rõ đã biết là kỹ thuật thám mã dùng cặp bản rõ và bản mã để suy ra khoá, không phải đoán mật khẩu đăng nhập. "Brute force" sai vì vét cạn thử mọi tổ hợp ký tự có thể, không giới hạn trong một danh sách từ. Phòng thủ là cấm mật khẩu phổ biến, khoá tạm sau nhiều lần sai và bật xác thực đa yếu tố.

Đáp án đúng: "Bob's public key". Trong mật mã bất đối xứng, mỗi bên có cặp khóa công khai và khóa riêng; để giữ bí mật, người gửi mã hóa bằng khóa công khai của người nhận, và chỉ người nhận, người duy nhất giữ khóa riêng tương ứng, mới giải mã được. "Alice's private key" dùng để ký số, chứng minh thông điệp do Alice gửi, không giữ được bí mật vì ai có khóa công khai của Alice cũng giải ra. "Alice's public key" sai vì thông điệp mã hóa bằng nó chỉ giải được bằng khóa riêng của Alice, Bob không đọc được. "Bob's private key" chỉ Bob nắm giữ, Alice không có và không được phép có khóa này; Bob dùng nó để giải mã thông điệp nhận được. "None of the above" sai vì đã có một phương án đúng là khóa công khai của Bob. Khi cần cả bí mật lẫn xác thực nguồn gốc, Alice có thể vừa ký bằng khóa riêng của mình vừa mã hóa bằng khóa công khai của Bob.

Đáp án đúng: "Steganography only works on color images.". Steganography (giấu tin) là kỹ thuật che giấu sự tồn tại của thông điệp bên trong một vật mang khác như ảnh, âm thanh, video hay văn bản; nó áp dụng được cho ảnh xám, ảnh đen trắng và nhiều loại tệp khác nên phát biểu chỉ dùng cho ảnh màu là sai, và câu hỏi tìm phát biểu không đúng nên chọn nó. Câu "Steganography can use least significant bit insertion, masking, and filtering" là phát biểu đúng nên không được chọn: chèn bit ít quan trọng nhất (LSB), che phủ và lọc là các kỹ thuật giấu tin trong ảnh phổ biến. Câu "Image files embedded with steganography may be larger in size and display strange color palettes" cũng đúng vì dữ liệu giấu thêm có thể làm tệp phình ra và bảng màu bất thường, đó là dấu hiệu để steganalysis (phân tích giấu tin) phát hiện. Câu "Character positioning, text patterns, unusual blank spaces, and language anomalies" cũng đúng vì đó là triệu chứng của văn bản bị giấu tin, ví dụ mã hoá bit bằng khoảng trắng thừa cuối dòng.

Đáp án đúng: "Cryptanalysis". Cryptanalysis (phân tích mật mã) là ngành nghiên cứu cách phá hệ mã bằng việc tìm điểm yếu toán học hay thống kê trong thuật toán hoặc cách dùng nó, ví dụ phân tích tần suất, phân tích vi sai hay phân tích tuyến tính, để khôi phục bản rõ hoặc khoá mà không cần thử hết mọi khả năng. "Enigma" là tên cỗ máy mã hoá cơ điện của Đức thời Thế chiến II, là đối tượng bị phân tích chứ không phải một quy trình giải mã. "Substitution Cipher" là kiểu mã thay thế, mỗi ký tự được thay bằng ký tự khác; đó là một phương pháp mã hoá, không phải cách phá mã. "Brute Force" cũng là cách phá mã nhưng bằng việc thử lần lượt mọi khoá có thể, không dựa vào điểm yếu toán học của kỹ thuật như câu hỏi mô tả; độ dài khoá đủ lớn là cách chống brute force.

Đáp án đúng: "Pretty Good Privacy (PGP)". PGP mã hoá và ký thư điện tử ngay trên máy người dùng bằng cặp khoá công khai và khoá riêng; có bản triển khai miễn phí như GnuPG (GPG), và nhờ mô hình web of trust nên không cần thuê hay vận hành máy chủ cấp chứng chỉ, đúng nhu cầu của người dùng tại nhà. "IP Security (IPSec)" mã hoá ở tầng mạng giữa hai thiết bị hay hai mạng, thường cần cổng VPN được cấu hình và quản lý, không phải giải pháp mã hoá từng bức thư. "Multipurpose Internet Mail Extensions (MIME)" chỉ là chuẩn định dạng để thư chứa tệp đính kèm và nhiều bộ ký tự, bản thân nó không mã hoá; phần mở rộng có mã hoá là S/MIME lại cần chứng chỉ từ CA. "Hypertext Transfer Protocol with Secure Socket Layer (HTTPS" bảo vệ kết nối giữa trình duyệt và máy chủ web, không mã hoá nội dung thư từ đầu tới cuối.

Đáp án đúng: "Used three keys". 3DES (Triple DES) khắc phục khoá 56 bit quá ngắn của DES bằng cách áp dụng chính thuật toán DES ba lần liên tiếp theo trình tự mã hoá, giải mã, mã hoá (EDE), mỗi lượt dùng một khoá riêng; với ba khoá độc lập, tổng chiều dài khoá danh nghĩa là 168 bit, độ mạnh hiệu dụng khoảng 112 bit do tấn công meet-in-the-middle. Ngày nay 3DES đã bị NIST loại bỏ và thay bằng AES. "Made the key longer" sai vì từng khoá DES bên trong 3DES vẫn là 56 bit; tổng độ dài tăng lên chỉ là hệ quả của việc dùng nhiều khoá, bản thân thuật toán không đổi kích thước khoá. "Used two keys" sai vì dạng hai khoá, khi khoá thứ nhất và thứ ba trùng nhau, chỉ là một tuỳ chọn yếu hơn, không phải đặc trưng định nghĩa của Triple DES. "Changed algorithms" sai vì 3DES giữ nguyên thuật toán DES, chỉ lặp nó ba lần; đổi sang thuật toán mới là trường hợp của AES.

Đáp án đúng: "The client creates the key after verifying the server’s identity.". Trong bắt tay SSL/TLS dùng trao đổi khóa RSA, máy chủ gửi chứng chỉ số; máy khách kiểm tra chứng chỉ với tổ chức cấp chứng chỉ để xác minh danh tính máy chủ, sau đó mới tạo bí mật tiền chủ (pre-master secret), mã hóa bằng khóa công khai của máy chủ rồi gửi đi, và hai bên cùng suy ra khóa phiên. "The server creates the key after verifying the client’s identity." sai vì xác thực máy khách chỉ là tùy chọn và máy chủ không phải bên khởi tạo khóa. "The server creates the key immediately on the client connection." sai vì khóa không được sinh ngay khi kết nối, phải qua trao đổi chứng chỉ trước. "The client creates the key using the server’s public key." chưa đầy đủ: khóa công khai dùng để mã hóa bí mật gửi đi, nhưng điều kiện then chốt là phải xác minh danh tính máy chủ trước, nếu không có thể trao khóa cho kẻ đứng giữa.

Đáp án đúng: "Brute Force". Tấn công vét cạn (brute force) giải mã bằng cách thử lần lượt mọi khóa có thể trong không gian khóa cho tới khi ra bản rõ có nghĩa; về lý thuyết luôn thành công, nên an toàn của thuật toán dựa vào việc không gian khóa đủ lớn, ví dụ AES-256 khiến vét cạn bất khả thi. "Birthday" (tấn công ngày sinh) khai thác nghịch lý ngày sinh để tìm hai đầu vào có cùng giá trị băm, tức tìm va chạm, chứ không thử mọi khóa. "Man in the Middle" (kẻ đứng giữa) chen vào kênh liên lạc để nghe lén hoặc sửa dữ liệu, không phải kỹ thuật giải mã bằng thử khóa. "Known Plaintext" (biết trước bản rõ) dùng các cặp bản rõ và bản mã đã biết để suy ra khóa hoặc quy luật của thuật toán, thông minh hơn việc thử hết. "Dictionary" (tấn công từ điển) chỉ thử các giá trị trong một danh sách soạn sẵn như mật khẩu phổ biến, là một tập con chứ không phải mọi khóa có thể.

Đáp án đúng: "The hash created for the digital signature holds 160 bits.". Trường Signature Hash Algorithm ghi sha1, và SHA-1 luôn tạo giá trị băm dài 160 bit; giá trị băm này được ký bằng khoá riêng của tổ chức cấp VeriSign theo sha1RSA để tạo chữ ký trên chứng chỉ. "The hash created for the digital signature holds 2048 bits." sai vì 2048 bit là độ dài khoá công khai RSA ghi ở trường Public Key, không phải độ dài giá trị băm. "RSA is the hash algorithm used for the digital signature." sai vì RSA là thuật toán ký khoá công khai; thuật toán băm là SHA-1, tên sha1RSA nghĩa là băm bằng SHA-1 rồi ký bằng RSA. "This certificate contains a private key." sai vì chứng chỉ số chỉ chứa khoá công khai cùng thông tin định danh; khoá riêng luôn được chủ sở hữu giữ kín và không nằm trong chứng chỉ phát công khai. Ngày nay SHA-1 đã bị coi là yếu và chứng chỉ chuyển sang SHA-256.