Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu và triển khai giải pháp xác thực đa nhân tố nhằm tăng cường an toàn thông tin cho các cơ quan Nhà NướcNghiên cứu và triển khai giải pháp xác thực đa nhân tố nhằm tăng cường an toàn thông tin cho các cơ quan Nhà NướcNghiên cứu và triển khai giải pháp xác thực đa nhân tố nhằm tăng cường an toàn thông tin cho các cơ quan Nhà NướcNghiên cứu và triển khai giải pháp xác thực đa nhân tố nhằm tăng cường an toàn thông tin cho các cơ quan Nhà NướcNghiên cứu và triển khai giải pháp xác thực đa nhân tố nhằm tăng cường an toàn thông tin cho các cơ quan Nhà NướcNghiên cứu và triển khai giải pháp xác thực đa nhân tố nhằm tăng cường an toàn thông tin cho các cơ quan Nhà NướcNghiên cứu và triển khai giải pháp xác thực đa nhân tố nhằm tăng cường an toàn thông tin cho các cơ quan Nhà NướcNghiên cứu và triển khai giải pháp xác thực đa nhân tố nhằm tăng cường an toàn thông tin cho các cơ quan Nhà NướcNghiên cứu và triển khai giải pháp xác thực đa nhân tố nhằm tăng cường an toàn thông tin cho các cơ quan Nhà NướcNghiên cứu và triển khai giải pháp xác thực đa nhân tố nhằm tăng cường an toàn thông tin cho các cơ quan Nhà Nước
HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - NGUYỄN THÀNH TRÍ NGHIÊN CỨU VÀ TRIỂN KHAI GIẢI PHÁP XÁC THỰC ĐA NHÂN TỐ NHẰM TĂNG CƯỜNG AN TỒN THƠNG TIN CHO CÁC CƠ QUAN NHÀ NƯỚC Chuyên ngành: Hệ Thống Thơng Tin Mã số: 60.48.01.04 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH – 2016 Luận văn hồn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG Người hướng dẫn khoa học: (Ghi rõ học hàm, học vị) Phản biện 1: Phản biện 2: Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thông Vào lúc: ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng MỞ ĐẦU I.Tính cấp thiết đề tài Trong thời đại bùng nổ dịch vụ Internet nay, quan nhà nước ngày cung cấp đa dạng dịch vụ công trực tuyến tới người dân qua mạng Internet, với số lượng lớn phần mềm xử lý nghiệp vụ Tuy nhiên năm gần đây, tình hình an tồn thơng tin giới có nhiều diễn biến phức tạp Các tiến công mạng với mục đích trị, quân sự, kinh tế, ngày gia tăng Ở nước, với phát triển mạnh mẽ ứng dụng công nghệ thông tin, công, xâm nhập trái phép vào hệ thống thông tin quan nhà nước để phá hoại thu thập lấy cắp thông tin ngày tăng Do việc bảo đảm an tồn bảo mật thông tin phải thực chặt chẽ đồng tất phương diện Trong đó, xác thực khâu quan trọng việc đảm bảo an tồn thơng thơng tin cho hoạt động hệ thống thông tin Hiện nay, hệ thống thông tin quan nhà thường sử dụng hình thức xác thực dạng kết hợp tên người dùng mật mã để xác thực người dùng, hệ thống xác thực lần thông tin người dùng thông qua đăng nhập để thực giao dich điện tử Điều dễ dẫn đến an tồn thơng tin thơng tin đăng nhập thường tĩnh (ít thay đổi) nên bị đánh cắp hình thức keylogger, dị/ đốn mật mã, … Hơn nữa, q trình giao dịch điện tử, thông tin phiên làm việc bị đánh cắp thơng qua chế ngăn chặn chuyển tiếp Các hệ thống xác thực người dùng sử dụng đa nhân tố trở nên phổ biến nhiều lĩnh vực khác nhau: điện toán đám mây, ngân hàng, y tế nhân tố dùng để xác thực bao gồm: yếu tố mà người dùng sở hữu bẩm sinh (sinh trắc học) chẳng hạn vân tay, màng mống mắt, võng mạc mắt, giọng nói, chuỗi DNA; Những yếu tố mà người dùng có, chẳng hạn chứng minh thư, sercurity token, chứng thư số điện thoại di động; Những yếu tố người dùng biết (chẳng hạn mật mã, pass pharse, mã PIN) Xác thực đa nhân tố phương thức xác thực nhiều yếu tố xác thực kết hợp, mơ hình xác thực u cầu kiểm chứng hai yếu tố xác thực Phương thức kết hợp yếu tố xác thực Với xác thực đa nhân tố ta tăng mức độ an tồn bảo mật lên cao nhờ việc kiểm chứng nhiều yếu tố xác thực Hiển nhiên mức độ an toàn bảo mật cao số yếu tố xác thực nhiều.Tuy nhiên, số yếu tố xác thực lớn hệ thống phức tạp kéo theo chi phí đầu tư trì vận hành tốn kém, đồng thời lại bất tiện cho người sử dụng Do vậy, thực tế để cân an tồn bảo mật tính tiện dụng người ta thường áp dụng xác thực hai nhân tố xác thực ba nhân tố Đối với hệ thống xác thực đa nhân tố sử dụng yếu tố người dùng có yếu tố người dùng biết gặp phải hạn chế sau: bị thất lạc, bị hư hỏng, bị cắp, bị giả mạo, bị quên … Do cần có giải pháp để khắc phục hạn chế nhằm tăng cường an tồn thơng tin, nhân tố sinh trắc học sử dụng để xác thực phổ biến như: vân tay, mống mắt, giọng nói, khn mặt, chữ ký… có hạn chế riêng Thí dụ, phương pháp xác thực giọng nói có độ xác cao khó bị giả mạo lại bị ảnh hưởng tiếng ồn; Hiệu việc nhận dạng khuôn mặt lại bị ảnh hưởng cường độ ánh sáng, dáng đứng, mỹ phẩm trường hợp song sinh giống Dựa việc nghiên cứu phân tích yếu tố người dùng sở hữu bẩm sinh (sinh trắc học), đề xuất sử dụng kết hợp hai nhân tố sinh trắc học vân tay màng mống mắt để xây dựng hệ thống xác thực người dùng đa nhân tố quan nhà nước Nội dung luận văn bao gồm chương sau: Chương 1: Tổng quan xác thực đa nhân tố Chương 2: Tổng quan xác thực sinh trắc học Chương 3: Nhận dạng dang vân tay Chương 4: Nhận dạng mống mắt Chương 5: Xây dựng hệ thống xác thực đa nhân tố Chương 6: Kết luận hướng phát triển II Mục tiêu đề tài Đề tài thực nhằm mục tiêu sau: - Tìm hiểu tổng quan xác thực đa nhân tố: khái niệm, yếu tố xác thực sử dụng, phân tích khó khăn xác thực đa nhân tố - Tìm hiểu tổng quan lĩnh vực xác thực dựa sinh trắc học Nghiên cứu, phân tích công nghệ sinh trắc học phổ biến tập trung vào vân tay mống mắt, nhân tố có tỷ lệ xác thực xác cao - Nghiên cứu phương pháp nhận dạng vân tay mống mắt Đề xuất giải pháp xây dựng hệ thống xác thực người dùng đa nhân tố cho quan hành nhà nước dựa hai phương pháp nhận dạng III Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Tìm hiểu xác thực đa nhân tố, phương pháp xác thực đa nhân tố - Giải pháp xác thực đa nhân tố dựa xác thực nhận dạng sinh trắc học vân tay mống mắt IV Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp tài liệu: Thu thập thông tin xác thực thực đa nhân tố, nhận dạng sinh trắc học, lý thuyết phương pháp nhận dạng vân tay mống mắt, thư viện ảnh vân tay mống mắt - Phương pháp thực nghiệm: Thiết kế xây dựng hệ thống xác thực người dùng cho quan hành nhà nước dựa xác thực đa nhân tố sử dụng hai nhân tố vân tay mống mắt, sau phân tích đánh giá hiệu hệ thống Chương - CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1 Giới thiệu xác thực Xác thực phương pháp xác nhận danh tính người dung họ cần truy cập váo hệ thơng Trong an tồn thơng tin máy tính xác thực quy trình nhằm xác minh nhận dạng số (digital identity) bên gửi thông tin (sender) liên lạc trao đổi xử lý thông tin chẳng hạn yêu cầu đăng nhập Bên gửi cần phải xác thực người sử dụng máy tính, thân máy tính phần mềm Việc xác nhận thường phụ thuộc vào nhiều yếu tố xác thực (Authentication Factor) để chứng minh cụ thể [1] 1.2 Một số phương pháp xác thực Xác thực dựa định danh người sử dụng (Username) mật (Password) [2] Xác thực dựa khóa public) [2] Xác thực dựa SMS) [2] Xác thực sử dụng token: Xác thực dựa chữ ký số) [2] Xác thực áp dụng phương pháp nhận dạng sinh trắc học (Biometrics) [2]: Đây mơ hình xác thực có tính bảo mật cao dựa đặc điểm sinh học cá nhân, sử dụng thủ tục nhận dạng vân tay (Fingerprint Recognition), nhận dạng võng mạc mắt (Retinal Recognition), nhận dạng giọng nói (Voice Recognition), nhận dạng khn mặt (Face Recognition) Phương thức xác thực lẫn (Mutual Authentication): 1.3 Giới thiệu xác thực đa nhân tố 1.3.1 Xác thực đa nhân tố Xác thực đa nhân tố (Multi-factor authentication) [2] phương pháp xác thực yêu cầu tối thiểu hai yếu tố phụ thuộc vào để chứng minh tính đắn danh tính Với đa nhân tố kết hợp với nhau, tin tặc gặp nhiều khó khăn để đánh cắp đầy đủ thơng tin Nếu nhân tố bị đánh cắp chưa đủ để tin tặc sử dụng Phương pháp đảm bảo an toàn nhiều so với phương pháp xác thực truyền thống dựa yếu tố Mật khẩu/Số Pin 1.3.2 Các yếu tố sử dụng xác thực đa nhân tố Những nhân tố người dùng biết [3]:Những nhân tố người dùng có [3]: Chẳng hạn chứng minh thư, chứng an 14 Dấu vân tay cá nhân độc Xác suất hai cá nhân - chí anh em (hoặc chị em) sinh đôi trứng - có dấu vân tay 64 tỉ ngón tay bàn tay có vân tay khác Dấu vân tay người không đổi suốt đời, người ta làm phẫu thuật thay da ngón tay vân tay gặp tổn thương, sau thời gian dấu vân tay lại hồi phục ban đầu 3.2 Hệ thống nhận dạng vân tay Nhận dạng vân tay gọi xác thực vân tay, giải pháp sinh trắc học phổ biến để nhận dạng tự động danh tính người dùng Có hai loại nhận dạng [14]: So sánh 1-1 So sánh 1-N 3.3 Các điểm đặc trưng nhận dạng vân tay Vân tay có điểm đặc trưng (là điểm đặc biệt mà vị trí khơng bị lặp lại vân tay khác nhau, nghĩa vân tay khác điểm đặc trưng khác nhau) phân thành hai loại: singularity minutiae 15 Singularity: Trên vân tay có vùng có cấu trúc khác so với vùng bình thường xung quanh (thường đường song song nhau), vùng gọi singularity Có hai loại Singularity core delta Hình 3.1: Điểm Singularity Core Delta Và Singularity Core thường có dạng sau: Hình 3.2: Một số dạng Core thường gặp Minutiae: Khi dò theo đường vân ta thấy có điểm đường vân kết thúc (Ridge Ending) rẽ nhánh (Bifurcation), điểm gọi chung minutiae 16 3.4 Phương pháp nhận dạng vân tay 3.4.1 Thu ảnh vân tay (Fingerprints Acquisition) 3.4.2 Tiền xử lý ảnh (Preprocessing Image) 3.4.2.1 Phân đoạn ảnh (Segmentation) 3.4.2.2 Chuẩn hóa ảnh (Normalization) 3.4.2.3 Ước lượng định hướng cục (Orientation Estimation) 3.4.2.4 Ước lượng tần số đường vân (Frequency estimation) 3.4.2.5 Tạo vùng mặt nạ 3.4.2.6 Lọc ảnh Gabor 3.4.3 Rút trích đặc trưng 3.4.3.1 Nhị phân hóa 3.4.3.2 Làm mảnh đường vân 3.4.3.3 Rút trích đặc trưng 3.4.3.4 Lọc đặc trưng 3.4.4 Đối sánh vân tay 3.4.4.1 Giới thiệu đối sánh dựa vào đặc trưng 3.4.4.2 Phương pháp đối sánh dựa vào đặc trưng 3.5 Kết luận chương 17 Trong chương luận văn giới thiệu phương pháp sử dụng phổ biến rộng rãi có độ xác tương đối cao bước phương pháp nhận dạng vân tay Nhận dạng vân tay có độ an tồn bảo mật cao so với phương pháp truyền thống, nhiên thực tế vân tay có nhược điểm định: máy quét quang thường không phân biệt ảnh dấu vân tay với dấu vân tay thực, máy quét điện dung nhiều bị lừa ngón tay giả tạo khn đúc Nếu có dấu tay người dùng thực lừa máy quét vân tay Trong trường hợp tệ nhất, tên tội phạm cịn cắt ngón tay nạn nhân vượt qua máy quét cách dễ dàng Do số máy quét có thêm tính cảm nhận thân nhiệt để xem ngón tay cịn “sống” khn mẫu bị cắt từ thể người, loại máy bị lừa cách tạo khuôn gelatin bao quanh ngón tay thật Vì để nâng cao hiệu hệ thống an ninh, tốt kết hợp nhận dạng vân tay với phương pháp nhận dạng sinh trắc khác để tăng cường độ an toàn bảo mật 18 hệ thống xác thực đa nhân tố Và phương pháp sinh trắc học giới thiệu phần Chương – NHẬN DẠNG MỐNG MẮT 4.1 Giới thiệu nhận dạng mống mắt Khi so sánh nhận dạng mống mắt với cơng nghệ nhận dang sinh trắc khác nhận dạng mống mắt có ưu điểm sau [21]: Tính độc đáo: Các đặc trưng nhìn thấy mống mắt gồm: Những kết cấu đảm bảo người khác ln có mống mắt khác Xác suất người có mống mắt thấp 10-35 Mặc dù anh em sinh đơi mống mắt họ hồn tồn khác Tính bền vững: Mống mắt quan bên đơi mắt bảo vệ mí mắt, lơng mi giác mạc Khơng giống ngón tay lịng bàn tay, bị tổn thương vết sẹo gây lỗi nhận dạng không xảy Do với tính chất ta thấy nhận dạng mống mắt tốt nhiều so với nhận dạng vân tay lòng bàn tay Hơn nữa, mống mắt hình 19 thành hồn chỉnh năm tuổi không thay đổi suốt đời Tính chống giả mạo: Kích thước đồng tử có quan hệ mật thiết với kích thước mống mắt, mống mắt thật đồng tử thay đổi kích thước (co giãn) liên tục tiếp xúc với ánh sáng Bằng cách dựa việc kiểm tra đồng tử ta phát mống mắt giả Ngoài ra, phương pháp nhận diện mống mắt đánh giá có độ xác cao so với phương pháp nhận diện sinh trắc học khác, mống mắt có tới 266 điểm đặc trưng riêng biệt, so với 13 đến 60 điểm đặc trưng loại khác vân tay, khuôn mặt, giọng nói 4.2 Hệ thống nhận dạng mống mắt Mống mắt màng tròn mỏng, nằm giác mạc thuỷ tinh thể mắt người Một ảnh nhìn diện mống mắt hình 4.1 Mống mắt có vịng trịn màu đen gọi đồng tử 20 Hình 4.1: Vị trí mống mắt Hình 4.2: Cấu trúc mống mắt Chính đặc điểm mống mắt cấu trúc khác biệt nêu nên ảnh mống mắt sử dụng cho mục đích nhận dạng/xác thực người dùng 4.3 Các điểm đặc trưng nhận dạng mống mắt 4.4 Phương pháp nhận dạng mống mắt 4.4.1 Thu ảnh mống mắt 4.4.2 Phân đoạn ảnh 4.4.2.1 Phát cạnh Canny 21 4.4.2.2 Phân đoạn ảnh mống mắt 4.4.3 Loại bỏ mí mắt lơng mi 4.4.4 Chuẩn hóa ảnh 4.4.5 Rút trích đặc trưng 4.4.6 Đối sánh ảnh mống mắt 4.5 Kết luận chương Trong chương luận văn giới thiệu cấu trúc mống mắt, đặc điểm để nhận dạng mống mắt phương pháp nhận dạng mống mắt Với độ xác tin cậy cao nhận dạng mống mắt xem hệ thống nhận dạng sinh trắc học có độ xác cao nay, nhiên việc làm giả mống mắt xảy để đánh lừa hệ thống xác thực, để tăng cường an tồn bảo mật luận văn đề xuất kết hợp với phương phấp nhận dạng vân tay giới thiệu chương để xây dụng hệ thống xác thực đa nhân tố chương 5, luận văn giới thiệu hệ thống xác thống xác thực đa nhân tố dựa phương pháp nhận dạng vân tay mống mắt Chương – XÂY DỰNG HỆ THỐNG XÁC THỰC ĐA NHÂN TỐ VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN 22 5.1 Quy trình xác thực đa nhân tố 5.1.1 Quy trình đăng ký Bắt đầu Thơng báo tồn Có Cung cấp mẫu mống mắt Đã tồn Cơ sở liệu Không Nhập Id thông tin người dùng Cung cấp mẫu vân tay Thông báo trùng vân tay Có Kiểm tra vân tay trùng Khơng Lưu thông tin người dùng, template mống mắt Kết thúc 5.1.2 Quy trình xác thực Cơ sở liệu 23 Bắt đầu Thơng báo người dùng khơng tồn Có Cung cấp mẫu mống mắt Cơ sở liệu Kiểm tra tồn Không Không Xuất thông tin Id thông tin người dùng Kiểm tra thông tin người dùng Đúng Có Thơng báo vân tạy khơng trùng khớp Không Cung cấp mẫu vân tay Cơ sở liệu Kiểm tra trùng khớp Có Đăng nhập hệ thống Thông báo đăng nhập thành công Kết thúc 5.2 Hệ thống nhận dạng sinh trắc học đa nhân tố 5.3 Thiết bị đề xuất 24 5.3.1 Thiết bị thu ảnh vân tay Đề xuất sử dụng đầu đọc vân tay thiết bị FPM-10[37] 5.3.2 Thiết bị thu ảnh mống mắt Đề xuất sử dụng thiết bị IriShield-USB MO2121 [38] 5.3.3 Thiết bị xử lý nhận dạng vân tay mống mắt Đề xuất sử dụng máy tính xử lý Asus U46SV để xử lý nhận dạng vân tay mống mắt 5.4 Chương trình thực nghiệm 5.4.1 Chức đăng ký người dùng 5.4.2 Chức đăng nhập hệ thống 5.5 Kết thực nghiệm 5.5.1 Quy mô liệu thực nghiệm 5.5.2 Kịch thực nghiệm Trường hợp (FRR – False Reject Rate): Kiểm tra tỉ lệ từ chối người dùng Bảng 5.1: Bảng kết tỉ lệ từ chối người dùng Số lần STT Người dùng thành công Số lần thất bại (FRR) 25 Người dùng thứ 35 Người dùng thứ 36 Người dùng thứ 35 Người dùng thứ 36 Người dùng thứ 35 Người dùng thứ 36 Người dùng thứ 35 Người dùng thứ 35 Người dùng thứ 35 10 Người dùng thứ 10 36 Tổng cộng 354 98,33% 1,67% Tỉ lệ Trường hợp (FAR – False Acceptance Rate): Kiểm tra tỉ lệ chấp nhận người dùng giả mạo Bảng 5.2: Bảng kết tỉ lệ chấp nhận người dùng giả mạo Số lần STT Người dùng thành công (FRR) Người giả mạo thứ Số lần thất bại 36 26 Người giả mạo thứ 36 Người giả mạo thứ 36 Người giả mạo thứ 36 Người giả mạo thứ 36 Người giả mạo thứ 36 Người giả mạo thứ 36 Người giả mạo thứ 36 Người giả mạo thứ 36 10 Người giả mạo thứ 10 36 Tổng cộng 360 0% 100% Tỉ lệ 5.5.3 Đánh giá kết thực nghiệm Tỉ lệ từ chối người dùng FRR 1,67%, trường hợp người dùng hệ thống từ chối đăng nhập chủ yếu mống mắt (mắt lại đăng nhập thành công) chủ yếu tập trung vào lý bị mí mắt lơng mi che phủ xấp xỉ 50% diện tích mống mắt Cịn lại từ chối đăng nhập vân tay, trường hợp từ chối đăng nhập chủ yếu Tỉ lệ chấp nhận người dùng giả mạo (FAR) 0% tỉ lệ tuyệt đối Trong gần tất người dùng giả mạo 27 bị từ chối đăng nhập bước xác thực mống mắt, nhiên có 02 trường hợp hệ thống chấp nhận bước xác thực mống mắt nhiên bước xác thực vân tay bị hệ thống từ chối Chương – KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Ngày vấn đề an tồn thơng tin thách thức lớn tất hệ thống, đặc biệt hệ thống thông tin quan nhà nước nơi lưu trữ thơng tin có u cầu bảo mật cao Để đảm bảo an tồn thơng tin cho hệ thống cần kết hợp nhiều khâu khâu xác thực người dùng xem khâu quan trọng bước cuối kiểm sốt người dùng trước truy cập vào hệ thống, để tăng cường an toàn bảo mật luận văn nghiên cứu lý thuyết liên quan đến nhận dạng sinh trắc học tập trung vào hai hình thức nhận dạng có độ cao phổ biến mống mắt vân tay để kết hợp với xây dựng hệ thống xác thực đa nhân tố Để xây dựng hệ thống xác thực đa nhân tố dựa nhận dạng mống mắt vân tay lý thuyết liên 28 quan, luận văn nghiên cứu thiết bị hỗ trợ để xây dụng thành công hệ thống với kết xác thực có độ xác cao (FRR: 1,67% FAR: 0%), tích hợp vào hệ thống kiểm soát an ninh vào, truy cập ứng dụng có yêu cầu độ bảo mật cao… với số lượng người dùng trung bình khoảng từ 30 – 50 người dùng (Đây số lượng cán trung bình quan đơn vị nhà nước tỉnh Bình Dương) Trong tương lai tiếp tục nghiên cứu giải pháp chống giả mạo vân tay mống mắt, cải tiến tốc độ hệ thống để ứng dụng vào hệ thống có số lượng người dùng lớn ... phạm vi nghiên cứu - Tìm hiểu xác thực đa nhân tố, phương pháp xác thực đa nhân tố - Giải pháp xác thực đa nhân tố dựa xác thực nhận dạng sinh trắc học vân tay mống mắt IV Phương pháp nghiên cứu. .. thức xác thực lẫn (Mutual Authentication): 1.3 Giới thiệu xác thực đa nhân tố 1.3.1 Xác thực đa nhân tố Xác thực đa nhân tố (Multi-factor authentication) [2] phương pháp xác thực yêu cầu tối thiểu... kết hợp yếu tố xác thực Với xác thực đa nhân tố ta tăng mức độ an toàn bảo mật lên cao nhờ việc kiểm chứng nhiều yếu tố xác thực Hiển nhiên mức độ an toàn bảo mật cao số yếu tố xác thực nhiều.Tuy