BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  Phạm Anh Thắng LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Đề tài: Ứng dụng chữ ký số hệ thống quản lý văn phủ điện tử Chuyên ngành: Kỹ thuật phần mềm Người hướng dẫn: TS Nguyễn Hữu Đức Hà Nội - 5/2017 Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾ T TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 10 1.1 Bài toán Quản lý văn Bộ Tài nguyên môi trường 10 1.2 Các vấn đề tồn 10 1.3 Giải pháp chữ ký số cho hệ thống Quản lý văn Bộ Tài nguyên môi trường 11 1.4 Mục tiêu luận văn 12 CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CHỮ KÝ SỐ 13 2.1 Hệ thống chứng thực điện tử 13 2.1.1 Các dịch vụ hệ thống chứng thực điện tử 13 2.1.2 Các thành phần hệ thống chứng thực điện tử 14 2.1.3 Một số ứng dụng hệ thống chứng thực 15 2.1.4 Hệ thống chứng thực Việt Nam 16 2.2 Chứng thư số 18 2.3 Chữ ký số 19 2.3.1 Phân loại Chữ ký số 20 2.3.2 Ứng dụng, vai trò CKS 22 2.4 Các phương pháp tạo kiểm tra Chữ ký số 23 2.4.1 Phương pháp RSA 23 2.4.2 Phương pháp ElGamal 32 2.4.3 Phương pháp DSA 39 CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUẢN LÝ VĂN BẢN ỨNG DỤNG CHỮ KÝ SỐ 46 3.1 Quy trình nghiệp vụ 46 3.1.1 Phân tích trạng, mơ hình nghiệp vụ 46 Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức 3.1.2 Phân tích yêu cầu nghiệp vụ hệ thống 47 3.2 Các chức cụ thể cho hệ thống 50 3.2.1 Chức phân quyền 50 3.2.2 Chức quản lý trạng thái ký số văn 50 3.2.3 Chức Upload quản lý file văn ký số 51 3.3 Thiết kế hệ thống 52 3.3.1 Các tác nhân hệ thống 52 3.3.2 Biểu đồ Use Case 53 3.3.3 Thiết kế liệu 60 3.3.4 Mơ hình hệ thống 60 3.4 Phân tích lựa chọn cơng nghệ 63 CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG VÀ THỬ NGHIỆM 64 4.1 Môi trường xây dựng thử nghiệm 64 4.2 Các thành phần phần mềm cài đặt nút 65 4.3 Cài đặt phần mềm phục vụ ký số máy client 66 4.3.1 Cài đặt Phần mềm Quản lý thiết bị Token 66 4.3.2 Cài đặt Plugin ký số Ban yếu cung cấp máy client 67 4.3.3 Cấu hình thiết lập tham số máy client 68 4.4 Kịch thử nghiệm 70 4.4.1 Chuyên viên tạo dự thảo trình lãnh đạo 70 4.4.2 Lãnh đạo duyệt dự thảo chuyển văn thư cấp số 71 4.4.3 Văn thư cấp số cho văn dự thảo 71 4.4.4 Người trình ký nháy văn 73 4.4.5 Lãnh đạo ký ban hành văn .77 4.4.6 Văn thư ký số dấu tổ chức .78 4.4.7 Kiểm tra dịch vụ dịch vụ ký số văn 80 4.5 Đánh giá kết thử nghiệm 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 A Kết luận 82 B Hướng phát triển luận văn 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC 84 Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức LỜI CAM ĐOAN Tác giả luận văn xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tác giả luận văn đúc kết từ trình nghiên cứu từ việc tập hợp nguồn tài liệu, kiến thức học đến việc tự thu thập thông tin liên quan liên hệ thực tế đơn vị công tác Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Tác giả luận văn xin chiụ trách nhiê ̣m về nghiên cứu của mình Ho ̣c viên thực hiê ̣n luâ ̣n văn Phạm Anh Thắng Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức LỜI CẢM ƠN Trước tiên, tác giả luận văn xin gửi lời cảm ơn đến tất quý thầy giảng dạy chương trình đào ta ̣o tha ̣c sy,̃ Viện Công Nghê ̣ Thông Tin và Truyề n Thông, Đa ̣i ho ̣c Bách Khoa Hà Nô ̣i, người truyền đạt cho tác giả kiến thức hữu ích để làm sở cho tác giả thực tốt luận văn Với lòng kính trọng biết ơn, tác giả luận văn xin bày tỏ lời cảm ơn tới TS Nguyễn Hữu Đức khuyến khích, tận tình hướng dẫn thời gian thực luận văn Mặc dù trình thực luận văn có giai đoạn khơng thuận lợi thầ y hướng dẫn, bảo cho tác giả luận văn nhiều kinh nghiệm thời gian thực đề tài Tác giả luận văn xin gửi lời cảm ơn đến Phòng phát triển dịch vụ, Trung tâm Cơ sở hạ tầng Công nghê ̣ thông tin, Cục Công nghệ thông tin, Bộ Tài nguyên môi trường, nơi tác giả công tác giúp đỡ trình thu thập liệu thông tin luận văn Sau tác giả luận văn xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình ln tạo điều kiện tốt cho tác giả luận văn suốt trình học thực luận văn Do thời gian có hạn kinh nghiệm nghiên cứu khoa học chưa nhiều nên luận văn nhiều thiếu, mong nhận ý kiến góp ý Thầy/Cơ ba ̣n học viên Ho ̣c viên thực hiê ̣n luâ ̣n văn Phạm Anh Thắng Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Diễn giải nội dung Chữ viế t tắ t NSD Người sử dụng QLVB Quản lý văn CKS Chữ ký số TNMT Tài nguyên môi trường DSAP Digital Signature Authentication Program - Là chương trình xử lý chứng từ chứa chữ ký số nhận từ khách hàng TTCNTT Trung tâm Công nghệ Thông tin CA Certificate Authority – Nhà cung cấp chứng thực số PKI Public Key Infrastructure – Hệ thống mật mã khóa cơng khai hay phi đối xứng PKC Public Key Cryptosystem – xem PKI GCD Greatest Common Divisor – Ước chung lớn Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Ví dụ RSA 24 Bảng 2: So sánh thời gian tạo khóa, tạo chữ ký xác nhận chữ ký DSA RSA 43 Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Hạ tầng khóa cơng khai 13 Hin ̀ h 2: Mơ hình CA chung 15 Hin ̀ h 3: Mơ hình hệ thống PKI quốc gia 17 Hin ̀ h 4: Hệ thống PKI chuyên dùng Chính phủ 18 Hình 5: Ví dụ RSA 25 Hin ̀ h 6: Mơ tả mã hóa RSA 26 Hin ̀ h 7: Mơ tả thuật tốn DSA 41 Hin ̀ h 8: Thời gian tạo khóa RSA DSA 44 Hình 9: Thời gian tạo chữ ký RSA DSA 44 Hin ̀ h 10: Thời gian xác nhận chữ ký RSA DSA 45 Hin ̀ h 11: Quy trình xử lý nghiệp vụ 46 Hin ̀ h 12: Quy trình xử lý nghiệp vụ 47 Hình 13: Quy trình xác thực cơng văn 49 Hin ̀ h 14: Quy trình xác thực Module mật mã (thiết kế) 49 Hin ̀ h 15: Sơ đồ Tác nhân Hệ thống 53 Hin ̀ h 16: Lược đồ quan hệ hệ thống ký số văn 60 Hình 17: Mơ hình Logic hệ thống ký số văn điện tử 61 Hình 18: Mô hình vật lý hệ thống ký số văn điện tử 62 Hin ̀ h 19: Mơ hình máy chủ triển khai hệ thống Quản lý văn 65 Hin ̀ h 20: Các thành phần phần mềm máy chủ Domino .66 Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức MỞ ĐẦU Cùng với phát triển công nghệ thông tin truyền thông, giao dịch điện tử phát triển mạnh mẽ giới thay dần giao dịch truyền thống Rất nhiều nước có chủ trương vừa phát triển hoạt động cung ứng dịch vụ điện tử, vừa xây dựng hệ thống pháp luật đầy đủ, minh bạch để đảm bảo giá trị pháp lý thông điệp điện tử giao dịch điện tử Tại Việt Nam, giao dịch điện tử áp dụng lĩnh vực thuế, hải quan, thương mại điện tử, Giao dịch điện tử lĩnh vực tương đối Việt Nam, xuất với phổ cập mạng Internet máy tính từ cuối năm 1990 đầu năm 2000 Qua trình hình thành phát triển, lĩnh vực giao dịch điện tử Việt Nam đặc biệt quan tâm phát triển Khung pháp lý cho lĩnh vực bước hoàn thiện, Quốc hội thông qua Luật thương mại, Luật giao dịch điện tử, Luật công nghệ thông tin Thủ tướng phủ ban hành Quyết định số 1073/QĐ-TTg ngày 12/7/2010 Phê duyệt kế hoạch tổng thể phát triển thương mại điện tử giai đoạn 2011 – 2015 Việc ban hành văn pháp lý thể rõ tâm Nhà nước việc thúc đẩy nhanh, mạnh giao dịch điện tử, tạo động lực cho phát triển kinh tế Trong hoạt động giao dịch điện tử việc đảm bảo an tồn, an ninh thơng tin, liệu cho người dùng cần thiết ưu tiên hàng đầu Theo kết khảo sát thương mại điện tử Việt Nam 2010 Bộ Công thương, trở ngại khiến thương mại điện tử chưa phát triển vấn đề an ninh, an tồn thơng tin chiếm vị trí gần cao Các phương pháp mã hóa, chữ ký số, chứng số, sở hạ tầng khóa cơng khai ứng dụng chữ ký số, chứng số giao dịch điện tử giải pháp giải vấn đề Từ thực tế này, chọn đề tài: “Ứng dụng chữ ký số hệ thống quản lý văn phủ điện tử” Đây đề tài có ý nghĩa thực tế lớn sau hành lang pháp lý cho giao dịch điện tử xây dựng, hạ tầng kỹ thuật nhân lực hình thành mục tiêu triển khai giao dịch điện tử sâu rộng đến toàn hoạt Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức động kinh tế mà song hành vấn đề bảo đảm an tồn, an ninh thơng tin hoạt động Trong hoàn cảnh Việt Nam nay, việc phát triển giao dịch điện tử chậm trễ phần vấn đề an toàn, an ninh thông tin giao dịch chưa tạo quan tâm mức Luận văn tập trung phân tích áp dụng giải pháp kỹ thuật mã hóa, chữ ký số, chứng số nhằm đảm bảo an toàn, an ninh cho giao dịch điện tử, thúc đẩy giao dịch điện tử Việt Nam tiếp tục phát triển Với mục tiêu đặt vậy, nội dung, kết nghiên cứu luận văn trình bày bốn chương sau:  Chương Đặt vấn đề: Trình bày hạn chế bất cập hệ thống Quản lý văn có giải pháp xử lý  Chương Tổng quan Chữ ký số: Trình bày sở lý thuyết số phương pháp phổ biến việc sử dụng Chữ ký số  Chương Phân tích thiết kế hệ thống Quản lý văn ứng dụng chữ ký số: Trình bày việc phân tích yêu cầu nghiệp vụ hệ thống thực xây dựng áp dụng kiến thức xử lý CKS  Chương 4: Xây dựng thử nghiệm Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức (1): Văn thư nhập Số ký hiệu cho công văn (2): Văn thư tải file dự thảo về; sau hiệu chỉnh, cho số ký hiệu vào nội dung bên cơng văn; sau chuyển công văn sang định dạng PDF cập nhật lại lên hệ thống Sau cập nhật lên kết sau: 72 Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức Văn sau cấp số chuyển sang PDF tự động quay lại người trình để ký nháy 4.4.4 Người trình ký nháy văn Người dùng click vào văn cần ký nháy chọn chức Ký số văn bản: 73 Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức Chọn vị trí để ký: 74 Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức Người dùng lựa chọn Chứng thư số theo chứng thư số mình; sau lựa chọn Chữ ký số thiết lập trước chọn tính Ký số: 75 Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức Người dùng nhập mật thiết bị để ký số Sau ký xong, hệ thống tự động cập nhật file ký lên hệ thống thay file cũ: 76 Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức 4.4.5 Lãnh đạo ký ban hành văn Lãnh đạo mở văn cần ký ban hành, thực thao tác ký giống chuyên viên ký nháy 77 Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức 4.4.6 Văn thư ký số dấu tổ chức Sau lãnh đạo ký số ban hành văn bản, Văn chuyển sang văn thư để ký số dấu tổ chức trước gửi Văn thư truy cập vào mục Văn chờ ký số: Chọn chức ký số văn bản: 78 Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức Chọn vị trí ký: 79 Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức Sau ký số dấu tổ chức xong, văn thức phát hành: 4.4.7 Kiểm tra dịch vụ dịch vụ ký số văn Mở file công văn ký phần mềm Adobe Reader, phần mềm hiển thị số chữ ký số tồn file văn bản: Ở Adobe Reader cho ta biết có chữ ký số tồn văn Click vào mẫu chữ ký, thông tin chi tiết chữ ký số hiển thị 80 Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức Thông tin chi tiết chữ ký số cho ta xác định nguồn gốc chủ thể chữ ký số; tính tồn vẹn tính khơng thể phủ nhận xác định rõ thời điểm ký số văn 4.5 Đánh giá kết thử nghiệm Về bản, việc tích hợp chương trình ký số vào hệ thống Quản lý văn đáp ứng nhu cầu người dùng; góp phần giảm thiểu khó khăn, vướng mắc, bất tiện hệ thống 81 Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A Kết luận Luận văn tốt nghiệp tác giả với đề tài: “Ứng dụng chữ ký số hệ thống quản lý văn phủ điện tử” hoàn thành Đề tài giải vấn đề sau: 1) Tìm hiểu khái niệm, tính chất chữ ký điện tử chữ ký số; 2) Tìm hiểu hệ thống chứng thực điện tử ứng dụng chứng thực điện tử Việt nam; 3) Tìm hiểu phương pháp tạo kiểm tra chữ ký số; 4) Tìm hiểu thuật toán để xây dựng xác thực chữ ký số - Các kết đạt đề tài: 1) Đề tài góp phần hình thành thói quen làm việc qua mạng lãnh đạo, cán quản lý, cán chuyên môn Bộ Tài nguyên môi trường; giúp tăng hiệu công việc, giảm thời gian xử lý tiết kiệm chi phí lại, in ấn … 2) Đề tài xây dựng chương trình ứng dụng có khả bảo mật nội dung thông tin dạng văn điện tử, tích hợp ký số, hỗ trợ tạo chữ ký văn điện tử cần thiết chứng thực chữ ký số văn điện tử; B Hướng phát triển luận văn - Những nghiên cứu vấn đề tập trung triển khai theo hướng sau: 1) Nâng cấp chức Ký số văn hỗ trợ định dạng khác ngồi PDF 2) Nghiên cứu tính xem chữ ký xác thực chữ ký trực tiếp trình duyệt 82 Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Michael Calderbank, The RSA Cryptosystem: History, Algorithm, Primes, August 20, 2007 [2] T.E.ElGamal, “A public key cryptosystem and a signature scheme based on discrete logarithm,” Proc Crypto 84, 1985 [3] Prof Stanisław Radziszowski, CHAUM-VAN ANTWERPEN UNDENIABLE SIGNATURES ON ELLIPTIC CURVES, December 7, 2011 [4] Eugène van Heyst & Torben Pryds Pedersen, Efficient Fail-stop Signatures, 18 May 2001 [5] R.L Rivest, A Shamir, and L Adleman, A Method for Obtaining Digital Signatures and Public-Key Cryptosystems, February 1978 [6] Yadav Priyanka, Srivastava Sindhu & Trehan Vani, DIGITAL SIGNATURE, 2004 Luật giao dịch điện tử, Số 51/2005/QH11 Ngày 29 tháng 11 năm 2005 Nghị định Chính phủ số 57/2006/NĐ-CP ngày 09/06/2006 thương mại điện tử Nghị định số 26/2007/NĐ-CP Chữ ký số 10 Nghị định số 27/2007/NĐ-CP Giao dịch điện tử trọng hoạt động tài 11 Trang Web : http://vi.wikipedia.org/wiki/Chữ_ký_số 12 William Stallings, Cryptography and Network Security Principles and Practices, Fourth Edition, November 16, 2005, tr.30-35 83 Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức PHỤ LỤC Chức Load Plugin ký số: - function pluginLoaded() { initSignButton(); } function initSignButton() { if(plugin().valid){ jQuery("#signSetting").show(); jQuery("#signSetting").click(function(){ showSetting(); }); plugin().style.height=0; jQuery("a.btn-sign-doc[file-url]").show(); } jQuery("a.btn-sign-doc[file-url]").click(function (){ var $this1 = jQuery(this); sign($this1.attr("doc-id"), $this1.attr("file-url")) }); } Chức Load thông tin cấu hình ký số: - function plugin0(){ return document.getElementById("signDocPlugin"); }; plugin = plugin0; function showSetting() { if(plugin().valid) { plugin().ShowSetting(); } else { alert("Plugin is not working :("); } } - Chức Ký số văn bản: function sign(docid, path) { 84 Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức if(plugin().valid){ var cookie = document.cookie; jQuery("input[type='button']").attr("disabled", true); var x = plugin().Sign(2, docid, cookie, path, "VANBANDI"); if(x==0){ //window.location.href=window.location.href; window.location.href=path.substring(0,path.indexOf("$file")-1) + "?EditDocument"; }else{ //window.location.href=window.location.href; window.location.href=path.substring(0,path.indexOf("$file")-1) "?EditDocument"; } } else { alert("Plugin is not working :("); } } - Service tải tệp ký số lên hệ thống: public boolean taiTepKySo(String id, String fileName, byte[] fileData, String extParam) { try { Database db = null; if (extParam.equalsIgnoreCase("vanbanden")) db = common.getDBVBDen(); else if (extParam.equalsIgnoreCase("phieutrinh")) { db = common.getDBDuThao(); } else db = common.getDBVBDi(); Document doc = db.getDocumentByUNID(id); updateFileKySo(doc, fileName, fileData); if (extParam.equalsIgnoreCase("vanbandi")) { Vector vDaKy = doc.getItemValue("DaKy"); if (!vDaKy.contains(s.getEffectiveUserName())) { vDaKy.add(s.getEffectiveUserName()); doc.replaceItemValue("DaKy", vDaKy); } Item lanhdaoky=doc.getFirstItem("VBdiNhapmoi_nguoikyhide"); 85 + Luâ ̣n văn Tha ̣c sĩ kỹ thuật GVHD: TS Nguyễn Hữu Đức if(vDaKy.contains(lanhdaoky.getValueString())) { doc.replaceItemValue("VBdiNhapmoi_trangthai", "11"); } Database dbVBDi_Bo = s.getDatabase(null, "_botnmt/vbdi.nsf"); try { Document docVBDi_Bo dbVBDi_Bo.getDocumentByUNID(doc.getItemValueString("DocID")); updateFileKySo(docVBDi_Bo, fileName, fileData); vDaKy = docVBDi_Bo.getItemValue("DaKy"); if (!vDaKy.contains(s.getEffectiveUserName())) { vDaKy.add(s.getEffectiveUserName()); docVBDi_Bo.replaceItemValue("DaKy", vDaKy); } lanhdaoky=docVBDi_Bo.getFirstItem("VBdiNhapmoi_nguoikyhide"); if(vDaKy.contains(lanhdaoky.getValueString())) { docVBDi_Bo.replaceItemValue("VBdiNhapmoi_trangthai", "11"); } docVBDi_Bo.save(true); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } doc.save(true); return true; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return false; } 86 = ... hạ tầng khóa cơng khai ứng dụng chữ ký số, chứng số giao dịch điện tử giải pháp giải vấn đề Từ thực tế này, chọn đề tài: ? ?Ứng dụng chữ ký số hệ thống quản lý văn phủ điện tử? ?? Đây đề tài có ý nghĩa... cập hệ thống Quản lý văn có giải pháp xử lý  Chương Tổng quan Chữ ký số: Trình bày sở lý thuyết số phương pháp phổ biến việc sử dụng Chữ ký số  Chương Phân tích thiết kế hệ thống Quản lý văn ứng. .. tin dạng văn điện tử  Xây dựng chương trình ứng dụng (có sử dụng Plugin Ban yếu phủ cung cấp), tích hợp ký số, hỗ trợ tạo chữ ký văn điện tử cần thiết chứng thực chữ ký số văn điện tử; góp phần