LUẬN VĂN:GIAO THỨC BẢO MẬT H.235 SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG VOIP

Chia sẻ: Sunflower Sunflower_1 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:68

Thêm vào BST

Báo xấu

154
lượt xem 61
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giới thiệu VoIP [1], [12], [16] Định nghĩa về VOIP: VoIP (viết tắt của Voice over Internet Protocol, nghĩa là Truyền giọng nói trên giao thức IP) là công nghệ truyền tiếng nói của con người (thoại) qua mạng thông tin sử dụng bộ giao thức TCP/IP. Nó sử dụng các gói dữ liệu IP (trên mạng LAN, WAN, Internet) với thông tin được truyền

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: LUẬN VĂN:GIAO THỨC BẢO MẬT H.235 SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG VOIP

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỖ NHƯ LONG GIAO THỨC BẢO MẬT H.235 SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG VOIP LUẬN VĂN THẠC SỸ Hà Nội 2011
2 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỖ NHƯ LONG GIAO THỨC BẢO MẬT H.235 SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG VOIP Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và mạng máy tính Mã số: 60 48 15 LUẬN VĂN THẠC SỸ Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Tam Hà Nội 2011
3 CHƯƠN G 1 TỔNG QUAN VOIP 1. 1 Giới thiệu VoIP [1], [12], [16] Định nghĩa về VOIP: VoIP (viết tắt của Voice over Internet Protocol, nghĩa là Truyền giọng nói trên giao thức IP) là công nghệ truyền tiếng nói của con ngườ i (thoại) qua mạng thông tin sử dụng bộ giao thức TCP/IP. Nó sử dụng các gói dữ liệu IP (trên mạng LAN, WAN, Internet) với thông tin được truyền tải là mã hoá của âm thanh – Theo wikipedia. Các hệ thống VoIP ngày nay sử dụng 2 giao thức báo hiệu chủ yếu là H323 và SIP. Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn chỉ đề cập tới giao thức báo hiệ u H323. H.323 là chuẩn quốc tế về hội thoại trê n mạng được đưa ra bởi hiệp hội viễn thông quốc tế ITU (International Telecommunication Union). Nó qui định các thà nh phần, các giao thức sử dụng, các thủ tục cho phép truyền các dữ liệu đa phương tiện (â m thanh, hình ảnh) và số liệu thời gian thực thông qua mạng IP mà không quan tâ m tới chất lượng dịch vụ (QoS). Các đầu cuối của các hãng khác nhau có thể giao tiếp được với nhau nếu các đầu cuối này tuân theo chuẩn H.323. SIP (Session Initiation Protocol) Giao thức Khởi tạo Phiên: là một giao thức tín hiệu điện thoại IP dùng để thiết lập, sửa đổi và kết thúc các cuộc gọi điện thoại VOIP. SIP được phát triển bởi IETF(Internet Engineering Task Force- lực lượng chuyên trách về kỹ thuật liên mạng). Một ví dụ về chương trình VoIP miễn phí thông dụng cho phép người sử dụng có thể nói chuyện với nhau qua Internet bằng PC là chức năng Voice Chat của phần mề m Yahoo Messenger. Trong dịch vụ VoIP có thể có sự tha m gia của 3 loại đối tượng cung cấp dịch vụ như sau: - Đơn vị cung cấp Internet ISP. - Đơn vị cung cấp dịch vụ điện thoại Internet ITSP. - Đơn vị cung cấp dịch vụ trong mạng chuyển mạch kênh. Người sử dụng đầu cuối muốn sử dụng được dịch vụ điện thoại IP, họ phải sử dụng kết hợp mạng Internet và các chương trình ứng dụng c ho điện thoại IP. Các đơn vị cung cấp dịch vụ Internet cung cấp sự việc sử dụng Internet cho khách hàng của họ thì các đơn vị cung cấp dịc h vụ điện thoại ITSP cung cấp dịc h vụ điệ n thoại IP cho khách hàng bằng cách sử dụng các chương trình ứng dụng dùng cho điện thoại IP. Chỉ có dịch vụ truy cập Internet cung cấp bởi các đơn vị ISP là chưa đầy đủ để cung cấp dịch vụ điện thoại IP. Người sử dụng đầu cuối phải đăng nhập vào đơn vị cung cấp dịch vụ điện thoại IP khi sử dụng điện thoại IP. Việc liên lạc thông qua dịch vụ điện thoại IP sẽ không thực hiện được nếu người sử dụng chỉ truy nhập vào mạng Internet. Để phục vụ cho việc đàm thoại giữa những người sử dụng trên các má y tính đầu cuối của mạng Internet, các công ty phần mề m đã cung cấp các trương trình ứng dụng dùng c ho điện thoại IP thực hiện vai trò của ITSP. Đối với người sử dụng trê n mạng chuyển mạch kênh, họ sẽ truy nhập vào ISP hoặc
4 ITS P thô ng qua các điể m truy nhập trong mạng chuyển mạch kênh. VoIP dựa trên sự kết hợp giữa mạng chuyển mạch gói (mạng IP) và mạng chuyển mạch kênh. Mỗi loại mạng có những đặc điể m khác biệt nhau. Để có thể hiểu được những ưu điể m khác biệt của VoIP, trước hết chúng ta đi vào nghiên cứu hai kỹ thuật chuyển mạch cơ bản sử dụng trong VOIP là kỹ thuật chuyển mạch kênh và kỹ thuật chuyển mạch gói. Kỹ thuật chuyển mạch kênh (Circuit Switching): Đặc điể m nổi bật của kĩ thuật chuyển mạch kênh là: một kênh cố định sẽ được thiết lập cho hai đầu cuối khi chúng có nhu cầu trao đổi thông tin với nhau, kênh này được dành riêng và duy trì cho tới khi quá trình trao đổi giữa hai đầu cuối kết thúc. Các thông tin trao đổi giữa hai đầu cuối là trong suốt. Quá trình thiết lập cuộc gọi tiến hành gồm 3 giai đoạn:  Giai đoạn thiết lập kết nối: Là quá trình kết hợp các tuyến giữa các trạm trên mạng thành một tuyến (kênh) duy nhất dành riêng cho cuộc gọi. Kênh này đối với PSTN là 64kb/s (do bộ mã hóa PCM có tốc độ lấy mẫu tiếng nói 8kb/s và được mã hóa 8 bit).  Giai đoạn truyền tin: Sau khi kênh được thiết lập các thông tin trao đổi được truyền đi và các thông tin đó là trong suốt. Sự trong suốt của thông tin được truyền đi thể hiện qua hai yếu tố: thông tin không bị thay đổi khi truyền qua mạng và độ trễ nhỏ, độ trễ chỉ cỡ thời gian truyền thông tin trên kênh.  Giai đoạn giải phóng (huỷ bỏ) kết nối: Sau khi cuộc gọi kết thúc, kênh sẽ được giải phóng để phục vụ cho các cuộc gọi khác. Chất lượng đường truyền tốt, ổn định, có độ trễ nhỏ là những ưu điểm nổi trội của mạng chuyển mạch kênh. Các thiết bị mạng của chuyển mạch kênh đơn giản, có tính ổn định cao, chống nhiễu tốt. Tuy nhiên mạng chuyển mạch kênh cũng tồn tại những hạn chế và nhược điể m sau:  Lãng phí băng thông: Một kênh 64kb/s luôn được duy trì cho một cuộc gọi nhất định. Trong tiến trình cuộc gọi khi không có dữ liệu kênh vẫn được duy trì không chia sẻ được cho các cuộc gọi khác dẫn tới việc lãng phí băng thông  Bảo mật: Tín hiệu cuộc đàm thoại được truyền nguyên vẹn nên rất dễ đến khả năng bị nghe trộ m cuộc đàm thoại. Hình 1.1 Mạng chuyển mạch kênh
5 Kỹ thuật chuyển mạch gói (Packet Switching): Trong kỹ thuật chuyển mạch gói bản tin sẽ được chia thành các gói tin (packet) có khuôn dạng được quy định trước. Các gói tin chứa thông tin điều khiển như: số thứ tự gói tin, địa chỉ trạ m nguồn, địa chỉ trạ m đích.... Tại mỗi nút mạng trên tuyến các gói tin được nhận, nhớ và sau đó thì chuyển tiếp tới các nút mạng khác cho tới khi chúng được truyền tới chạm đích. Điều phức tạp nhất đối với chuyển mạch gói là vấn đề tập hợp các gói tin để tạo bản tin nguyên bản ban đầu, đặc biệt là khi các gói tin được truyền theo nhiều con đường khác nhau tới trạm đích. Chính vì lý do trên mà các gói tin cần phải được đánh dấu số thứ tự, điều này có tác dụng, chống lặp, sửa sai và có thể truyền lại khi hiên tượng mất gói xảy ra. Các ưu điểm của chuyển mạch gói:  Mềm dẻo và hiệu suất truyền tin cao: Hiệu suất sử dụng đường truyền rất cao vì trong chuyển mạch gói không thiết lập một kênh cố định dành riêng nào, các đường truyền giữa các node có thể được các trạm cùng chia sẻ cho việc truyền tin, các gói tin sắp hàng và truyền theo tốc độ rất nhanh trên đường truyền.  Khả năng truyền ưu tiên: Trong chuyển mạch gói các gói tin có khả năng được sắp thứ tự để truyền đi theo mức độ ưu tiên.  Khả năng cung cấp nhiều dịch vụ thoại và phi thoại. Bên cạnh những ưu điể m thì mạng chuyển mạch gói cũng bộc lộ những nhược điểm như:  Trễ đường truyền lớn: Khi đi qua các trạm, dữ liệu được lưu trữ, xử lý, sau đó mới được truyền đi tới trạ m tiếp theo..  Độ tin cậy của mạng gói không cao, dễ xảy ra tắc nghẽn, lỗi mất bản tin.  Tính đa đường có thể gây là lặp bản tin, loop làm tăng lưu lượng mạng không cần thiết.  Tính bảo mật trên đường truyền chung là không cao. Hình 1.2 Mạng chuyển mạch gói Áp dụng VoIP có thể khai thác tính hiệu quả của các mạng truyền số liệu, khai thác tính linh hoạt trong phát triển các ứng dụng mới của giao thức IP. Nhưng VoIP cũng phức tạp và đòi hỏi giải quyết nhiều vấn đề.
6 1.2. Cấu hình chuẩn c ủa VoIP [12] Cấu hình chuẩn của VoIP theo nghiên cứu của Viện các tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu - ETSI (The European Telecommunications Standards Institute) có thể bao gồ m các phần tử sau: - Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng IP. - Mạng IP. - Gateway. - Gatekeeper. - Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng chuyển mạch kênh. - Mạng chuyển mạch kê nh. Tùy thuộc vào các kiểu kết nối khác nhau cấu hình mạng có thể thê m hoặc bớt một số phần tử trên. Trong đó, cấu hình cơ bản của VoIP gồm các phần tử Gatekeeper, Gateway, các thiết bị đầu cuối thoại và má y tính. Mỗi một thiết bị đầu cuối sẽ giao tiếp với một Gatekeeper và giao tiếp nà y giống với giao tiếp giữa thiết bị đầu cuối và Gatewa y. Mỗi Gatekeeper sẽ chịu trách nhiệm quản trị một vùng, tuy nhiên một vùng cũng có thể được quản lý bởi nhiều Gatekeeper. Trong vùng quản trị của các Gatekeeper, các tín hiệu báo hiệu có thể được chuyển tiếp qua một hoặc nhiều Gatekeeper. Do đó các Gatekeeper phải có khả năng trao đổi các thông tin với nhau k hi cuộc gọi liê n quan đến nhiều Gatekeeper. Hình 1.3 Cấu hình của VoIP
7 1.3. Mô hình kết nối trong VoIP [12] Hình 1.4 Mô hình kết nối trong VoIP Về cơ bản có thể chia thành 4 loại như sau: - Kết nối PC – PC: Cuộc gọi được thực hiện giữa hai thiết bị VOIP. - Kết nối PC – Phone: Cuộc gọi được thực hiện khi sử dụng thiết bị VOIP hay máy tính vào mạng điện thoại thông thường. - Kết nối Phone – PC: Cuộc gọi được thực hiện từ mạng điện thoại thông thường đến một số điện thoại VOIP . - Kết nối Phone – Phone: Cuộc gọi được thực hiện từ một số điện thoại thông thường vào số điện thoại đặc biệt của nhà cung cấp dịch vụ VOIP, và thông qua đó để gọi đến mạng điện thoại thông thường khác. 1.4. Đặc điểm c ủa điệ n thoạ i VoIP [12], [15], [16] Mục tiêu của Điện thoại IP nhằm khai thác tính hiệu quả của các mạng truyề n số liệu, khai thác tính linh hoạt trong phát triển các ứng dụng mới của giao thức IP và nó được áp dụng trên một mạng toàn cầu là mạng Inter net. Các tiến bộ của cô ng nghệ ma ng đến cho điện thoại IP những ưu điểm sau: Ưu điểm: Tiết kiệm chi phí: Đây là ưu điểm quan trọng nhất của VOIP so với điện thoại đường dài. Chi phí cho cuộc gọi đường dài chỉ bằng chi phí cho truy nhập internet. Lý do nằ m ở chỗ tín hiệu thoại được truyền tải trong mạng IP có khả năng sử dụng kênh với hiệu suất rất cao. Hơn nữa, kỹ thuật nén thoại tiê n tiế n giảm tốc độ bít từ 64 Kbps xuống thấp tới 8 Kbps (theo tiêu chuẩn nén thoạ i
8 G.729A của ITU-T) và tốc độ xử lý nhanh của các bộ vi xử lý ngà y na y cho phép việc truyền tiếng nói theo thời gian thực là có thể thực hiện được với lượng tài nguyê n băng thông thấp hơn nhiều so với k ỹ thuật cũ. Một so sánh nhỏ về chi phí phải thanh toán cho một cuộc gọi trong mạng PSTN và một cuộc gọi trong mạng VOIP như sau: Chi phí phải thanh toán cho cuộc gọi trong mạng PSTN là chi phí phải bỏ ra để duy trì cho một kênh 64kbps từ đầu cuối gọi tới đầu cuối bị gọi thông qua một hệ thống các tổng đài. Chi phí nà y đối với các cuộc gọi đường dài (liên tỉnh, quốc tế) là khá lớn. Trong cuộc gọi qua mạng IP, người sử dụng từ mạng PSTN chỉ phải duy trì kênh 64kbps đến Gatewa y c ủa nhà c ung cấp dịch vụ tại địa phương. Nhà cung cấp dịch vụ điện thoại IP sẽ nén, đóng gói tín hiệu thoại và gửi chúng đi qua mạng IP tới Gateway nối tới một mạng điện thoại khác có người liên lạc đầu kia. Chi phí sẽ được giảm đáng kể do phần lớn kênh truyền 64Kbps đã được thay thế bằng việc truyền thông tin qua mạng dữ liệu với hiệu suất cao. Tích hợp đa dịch vụ: Trong một mạng IP tín hiệu thoại, báo hiệu và số liệu được tích hợp dẫn tới việc giảm chi phí để xây dựng những mạng riêng rẽ. Thống nhất: Các ứng dụng sử dụng thống nhất giao thức IP sẽ giảm bớt tính phức tạp và tăng cường tính mềm dẻo. Các ứng dụng liên quan như dịch vụ an ninh mạng, danh bạ... có thể được chia sẻ một cách dễ dàng. Khả năng mở rộng (Scalability): Các hệ thống tổng đài PSTN thông thường là những hệ đóng kín khó có khả năng mở rộng và thêm vào các tính năng mới, ngược lại các thiết bị trong mạng IP có khả năng mở rộng và thêm vào các tính năng mới. Không cần thông tin điều khiển để thiết lập kênh tr uyền vật lý: Các gói tin truyền trong mạng IP chỉ cần mang địa chỉ của nơi nhận cuối cùng để truyề n tới đích. Nó không cần phải thiết lập một kênh vật lý riêng cho việc truyền. Khả năng multimedia : Trong một “cuộc gọi” người sử dụng có thể vừa nói chuyện vừa sử dụng các dịch vụ khác như truyền file, chia sẻ dữ liệu, ha y xe m hình ảnh của người nói chuyện bên kia. Nhược điểm của VoIP Kỹ thuật phức tạp: V iệ c mấ t gói tin và đ ỗ t r ễ k hông c ố đ ị nh c ủa các gói tin khi truyề n trên mạ ng chuyể n mạ ch gói là không thể t ránh đư ợ c, do đó đ ể truyền tín hiệu theo thời gian thực trên mạng chuyển mạc h gói đòi hỏi kỹ thuật rất phức tạp. Yêu cầu cần thiết để có được một dịch vụ thoại chấp nhận được là phải có một k ỹ thuật nén tín hiệu đạt được những đòi hỏi như: tỉ số nén lớn (để giả m được tốc độ bit xuống), có khả năng tạo lại thông tin của các gói bị thất lạc... Tốc
9 độ xử lý của các bộ Codec (Coder and Decoder) phải đủ nhanh để không là m cuộc đàm thoại bị gián đoạn. Vấn đề bảo mật (security): Vấn đề bảo mật trong VoIP rất phức tạp. Đòi hỏi các kỹ thuật bảo mật tiên tiến để hạn chế tối đa các nguy cơ tấn công vào mạng VoIP nhằm bảo mật thông tin liên quan tới cá nhân người sử dụng cũng như số liên lạc truy nhập sử dụng dịch vụ của người dùng. Chất lượng dịch vụ chưa cao: Chất lượng cuộc gọi khi được truyền qua mạng IP không được đảm bảo khi trong mạng xảy ra trường hợp tắc nghẽn hoặc có độ trễ lớn. Tính thời gian thực của tín hiệu thoại đòi hỏi chất lượng truyền dữ liệu cao và ổn định. Một yếu tố làm giả m chất lượng thoại nữa là kỹ thuật nén để tiết kiệ m đường truyền. Nếu nén xuống dung lượng càng thấp thì kỹ thuật nén càng phức tạp, cho chất lượng không cao và đặc biệt là thời gian xử lý sẽ lâu, gây trễ. Vấn đề tiếng vọng: Trong mạng thoại thông thường, do độ trễ thấp nên tiếng vọng không ảnh hưởng nhiều chất lượng cuộc thoại. Ngược lại, trong mạng IP có độ trễ lớn nên tiếng vọng ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng thoại. 1.5. Các ứng dụng của VoIP [12], [15], [16] Dịch vụ thoại q ua Internet Điện thoại VoIP được ứng dụng cho cả những người sử dụng máy tính và những người sử dụng điện thoại thông thường quay vào gateway. Mạng má y tính được tích hợp và phát triển bê n cạnh mạng điện thoại. Các mạng má y tính và mạng điện thoại cùng tồn tại nga y trong một cơ cấu, giữa các cơ cấu khác nhau, và trong mạng rộng WAN. Công nghệ thoại IP không nga y lập tức đe doạ đến mạng điệ n thoại toàn cầu mà nó sẽ dần tha y thế thoại chuyển mạc h kênh truyền thống. Thoại thông minh Việc sử dụng Internet đã làm tăng tính thông minh của mạng điện thoại. Các hệ thống điện thoại truyền thống thực sự hữu hiệu nhờ các tính năng ưu việt như rẻ, phổ biến, dễ sử dụng. Tuy nhiên nó chỉ có 12 phím điều khiển. Internet đã bù đắp những hạn chế của mạng điện thoại truyền thống, nó cung cấp phương thức giám sát và điều khiển cuộc gọi tiện lợi và thông minh hơn. Dịch vụ tính cước cho bị gọi Với việc thoại qua Internet đã giúp các nhà khai thác có thể cung cấp dịch vụ tính cước cho bị gọi đến các khách hàng ở nước ngoài cũng tương tự như khách hàng trong nước. Khách hàng có thể sử dụng các chương trình phần mềm để thực hiện cuộc gọi qua Internet thay vì gọi qua mạng truyền thống. Các phần mề m được sử dụng phổ biến hiện nay như Internet Phone của Vocaltec, Netmeeting của Microsoft. Dịch vụ Callbac k Web Việc đưa các phím bấ m lên trang web để kết nối tới hệ thống điện thoại của
10 các công ty, doanh nghiệp mang lại lợi ích rất to lớn về mặt kinh doanh. Hệ thống điện thoại nói chung vẫn đang là phương tiện kinh doanh cực kỳ quan trọng đối với các công ty, doanh nghiệp ở các nước trên thế giới. Chính vì vậy, dịch vụ “bấ m số” (Click to dial) trên web cung cấp một phương thức tiếp cận khách hàng nhanh chóng, thuận tiện đối với các công ty, doanh nghiệp. Dịch vụ fax qua IP Dịch vụ fax qua IP sẽ giúp tiết kiệm được chi phí và kênh thoại cho ngườ i sử dụng, doanh nghiệp và các công ty. Nó đặc biệt tiết kiệm chi phí cho những người sử dụng thường xuyên gửi nhiều fax ra nước ngoài. Nó sẽ chuyển các bản fax của người sử dụng từ PC qua kết nối Internet. 1.6 Các nguy cơ tấn công vào hệ thống VoIP [15], [17] Việc kết hợp thoại và dữ liệu trên cùng một đường truyền, không phụ thuộc vào các giao thức sử dụng, mà phụ thuộc vào các kỹ sư mạng và nhà quản lý. Một hệ quả của sự kết hợp này là khi xảy ra một cuộc tấn công mạng lớn, toàn bộ cơ sở hạ tầng viễn thông sẽ gặp nguy hiể m rất lớn. Việc đảm bảo an ninh cho toàn bộ hạ tầng VOIP đòi hỏi phải có kế hoạch, sự phân tích và kiến thức chi tiết về an ninh mạng. Sau đây là các nguy cơ tấn công phổ biến vào mạng điện thoại VoIP. 1.6.1 DoS Tấn công từ chối dịch vụ (Denial – of – Service) có thể ảnh hưởng tới bất kỳ dịch vụ dựa trên mạng IP nào, trong đó VOIP không phải là ngoại lệ. Tác động của một cuộc tấn công DoS có thể dẫn tới sự xuống cấp các dịch vụ cho tới việc mất mát toàn bộ dịch vụ. Có rất nhiều kiểu tấn công DoS, một kiểu tấn công điển hình là các gói tin có thể bị được đưa liên tiếp vào bên trong mạng mục tiêu từ nhiều nguồn khác nhau. Nó được gọi là tấn công từ chối dịch vụ phân tán.
11 Hình 1.5 Tấn công từ chối dịch vụ phân tán Loại thứ 2 của tấn công từ chối dịch vụ xảy ra khi các thiết bị trong mạng nội bộ là mục tiêu của một loạt các gói tin. Gián đoạn dịch vụ xảy ra chủ yếu nhằm làm suy kiệt tài nguyên CPU và băng thông. Ví dụ một vài điện thoại IP sẽ ngừng hoạt động nếu chúng nhận được gói tin UDP lớn hơn 65534 byte trên cổng 5060. Hình 1.6 Tấn công từ chối dịch vụ nội bộ Việc chống lại các cuộc tấn công DoS là tương đối khó khăn, vì VoIP chỉ là một dịch vụ mạng IP, nó rất dễ dàng bị tấn công như bất cứ một dịch vụ IP nào khác. Hơn nữa, các cuộc tấn công DoS đặc biệt hiệu quả với các dịch vụ VoIP và các dịch vụ thời gian thực khác, bởi vì những dịch vụ này đặc biệt nhạy cảm với trạng thái của mạng. 1.6.2 Call Hijacking and Interception Việc chặn cuộc gọi và nghe lén là những quan tâm khác trong mạng VoIP. Là phương thức mà kẻ tấn công có thể theo dõi các báo hiệu, luồng dữ liệu giữa 2 điể m thiết bị đầu cuối VOIP, nhưng không có khả năng sửa đổi dữ liệu. Chặn cuộc gọi thành công tương tự như nghe lén, trong đó hội thoại có thể bị đánh cắp, ghi lại, phát lại. Một kẻ tấn công có thể đánh chặn và lưu trữ những dữ liệu này để sử dụng chúng vào những mục đích khác nhau. 1.6.3 Man-in-the-middle Các chương trình phân tích gói tin như Network monitor, sniffer Pro... thường được các nhà quản trị mạng dùng để quản trị hệ thống, theo dõi, giám sát chẩn đoán cũng như khắc phục sự cố của mạng. Lợi dụng những ưu điểm của các chương trình phân tích gói tin đó các hacker tận dụng chúng để ăn cắp các thông tin như username, passwork hoặc là các thông tin quan trọng của hệ thống. Đối với
12 kiểu tấn công này người sử dụng không hề biết mình bị tấn công vì tiến trình làm việc giữa máy gửi và nhận diễn ra hoàn toàn bình thường. Đây là một dạng tấn công cực kỳ nguy hiể m và được gọi là Man In The Middle. 1.6.4 Tấn công vào các lỗ hổng của mạng và môi trường VoIP được truyền qua cùng môi trường vậy lý (router, Switch và firewall) với các dịch vụ IP khác nên có thể bị ảnh hưởng. VD như: khi gửi nhiều yêu cầu báo hiệu hay yêu cầu thiết lập cuộc gọi tới gateway, hay IP phone, các thiết bị này sẽ không thể xử lý tất cả các bản tin, gây ra DoS. DoS rất nguy hiể m vì nó gần như làm nghẽn mạng và có thể chặn dịch vụ VoIP. 1.6.4.1 DNS (Domain name system) DNS là dịch vụ hỗ trợ việc dịch từ host name sang địa chỉ IP để có thể tìm thấy đường đi trên mạng. Trong hệ thống VoIP, DNS có chức năng phân giải địa chỉ đích của đầu cuối hay cho phép gateway đăng kí với server hay GK bằng host name. Do là một giao thức thành phần của mạng Internet nên DNS không có sự bảo mật nào (như chứng thực, mã hóa,…) vì vậy có một số cách tấn công vào DNS: - DNS footprint (Sử dụng vùng dữ liệu DNS để truy tìm host name, subdomain và subnet) - DoS (dùng SYN flooding DNS server hay truyền đi bảng DNS trống) - DNS cache poisoning. 1.6.4.2 ARP Address Resolution Protocol giao thức tìm địa chỉ ARP là giao thức Ethernet cơ bản. Do nó không có cơ chế chứng thực các truy vấn và hồi đáp truy vấn nên có thể lợi dụng nó để tấn công mạng VoIP. Những kiểu tấn công thường gặp là: ARP spoofing, ARP redirection.  ARP spoofing Hình 1.7 ARP spoofing
13 Khi A quảng bá truy vấn ARP để tìm địa chỉ của C trên mạng, B sẽ hồi đáp là địa chỉ IP 10.1.1.2 thuộc về nó (MAC: AB:AC:AD:AE:AF:FF). Như vậy, gói từ A tới C sẽ được chuyển tới B. Địa chỉ IP Địa chỉ vật lý 10.1.1.1 AA:BB:CC:DD:EE:FF 10.1.1.2 AB:AC:AD:AE:AF:FF Bảng 1.1 ARP cache của A  ARP redirection. Hình 1.8 ARP redirection Với kiểu tấn công như trên thì tất cả traffic trao đổi giữa A và C đều đi qua B. Những thông tin không được mã hóa sẽ bị nghe trộm. Trong trường hợp này kẻ tấn công cũng ít khi bị phát hiện nếu không cài phần mề m theo dõi bảng ánh xạ giữa địa chỉ IP và MAC. Hậu quả của kiểu tấn công này là sự quá tải của Switch do bảng CAM (Content – Addressable Memory), bảng có kích thước cố định, bị tràn. Hãng Cisco có phát triển DAI (Dynamic ARP Inspection) trên dòng Switch Catalyst 6500 để phòng chống các nguy cơ tấn công spoofing lớp 2 và lớp 3, trong đó có ARP spoofing. Hãng Avaya sử dụng giải pháp Media Encryption, mã hóa bằng AES, để tránh việc thông tin bị giải mã khi bị nghe trộm.
14 1.6.5 Spam trong VoIP SPIT là hiện tượng có nhiều cuộc gọi không mong muốn. Nguyên nhân của hiện tượng này giống các như e-mail spam, hầu hết đều với mục đích bán sản phẩm, quảng cáo,…. Phương pháp Spam là dùng các đoạn script tự động để thực hiện các cuộc gọi tới nhiều người. Nó cũng có thể thực hiện với mục đích giả dạng các cơ quan tài chính hay thương mại điện tử để lấy thông tin cá nhân. Khác với email-spam, các cuộc gọi SPIT sẽ được nhận hoặc chuyển sang hộp thư thoại. Nhận SPIT tốn thời gian và có thể gây nghẽn. Cũng như email-spam, ta cần chặn voice spam. Tuy nhiên, chặn SPIT khó khăn hơn rất nhiều vì rất khó phân biệt được cuộc gọi bình thường và cuộc gọi SPIT vì thông tin về người gọi chỉ được tiết lộ một khi cuộc gọi đã được thiết lập và bắt đầu gửi thư thoại. 1.7 Một số công nghệ bảo mật sử dụng trong VoIP [2], [4], [13], [14], [18] Internet là một mạng máy tính rộng khắp và hỗn hợp, trong đó có rất nhiều đầu cuối, các dịch vụ khác nhau cùng sử dụng chung một cơ sở hạ tầng dẫn tới các nguy cơ tấn công vào hệ thống VoIP. Chính vì vậy việc áp dụng các công nghệ bảo mật vào hệ thống VoIP là rất quan trọng để chống lại các nguy cơ tấn công đã nêu ở phần trên. Phần này em xin giới thiệu về một số công nghệ bảo mật các thuật toán bảo mật được sử dụng cho hệ thống VoIP. 1.7.1 Mã hóa đối xứng Mã hóa đối xứng là thuật toán mà trong đó một chìa khóa bí mật được dùng chung cho bên gửi và bên nhận sử dụng trong quá trình mã hóa và giải mã. Thuật toán này còn có các tên gọi khác như private key crytography hay secret key crytography. Thuật toán này thích hợp cho mục đích mã hóa dữ liệu của các tổ chức đơn lẻ hay các cá nhân, tuy nhiên hạn chế sẽ bộc lộ khi thông tin chia sẻ với bên thứ hai. Đây là thuật toán mã hóa duy nhất trước những năm 70 và hiện nay vẫn còn được dùng rất phổ biến. KA-B: Khóa bí mật dùng chung Alice và Bob M: Thông báo nguyên bản. Hình 1.9 Mã hóa đối xứng Bob sẽ không hiểu Alice muốn nói gì trong trường hợp Alice chỉ gửi thông điệp đã mã hóa cho Bob mà không báo trước thuật toán mã hóa đã được sử dụng để mã hóa thông báo. Chính vì vậy, trong kiểu mã hóa náy bên gửi bắt buộc phả i
15 thông báo cho bên nhận về chìa khóa cũng như thuật toán mã hóa đã sử dụng ở một thời điể m nào đó trước khi thực hiện việc gửi thông báo mã hóa. Việc này có thể thực hiện trực tiếp hoặc gián tiếp (Gửi qua email, tin nhắn...). Đây chính là điể m yếu của thuật toán này, vì nó dẫn tới khả năng kẻ tấn công sẽ xem trộm được chìa khóa và có thể tiến hành giải mã thông điệp trao đổi giữa bên gửi và bên nhận. Mã hóa đối xứng có thể phân thành hai nhó m phụ: Block ciphers: mã hóa khối – mỗi lần sẽ xử lý một khối nguyên bản và tạo ra khối bản mã tương ứng (chẳng hạn 64 hay 128 bit). Độ dài của mỗi khối được gọi là block size, thông thường được tính bằng đơn vị bit. Ví dụ thuật toán 3-Wa y có kích thước khối bằng 96 bit. Một số thuật toá n khối thông dụng là: DES, 3DES, RC5, RC6, 3- Way, CAS T, Ca melia, Blowfish, MARS, Serpent, Twofish, GOST... Stream ciphers: thuật toán luồng – Dữ liệu đầu vào được xử lý liên tục từng bit một. Mã hóa luồng có tốc độ nha nh hơn mã hóa khối k hối, nó được sử dụng khi kích thước khối dữ liệu đầu vào là không biết trước, ví dụ trong kết nối không dây. Có thể coi mã hóa luồng là mã hóa khối khối với kích thước mỗi khối là 1 bit. Một số thuật toán dòng thông d ụng: RC4, A5/1, A5/2, Cha meleon. 1.7.2 Mã hóa bất đối xứng Từ những hạn chế của thuật toán mã hóa đối xứng như: khó đảm bảo việc chia sẻ không làm lộ khóa bí mật, trung tâm phân phối khóa có thể bị tấn công cũng như không thích hợp cho việc sử dụng chữ ký số khi mà bên nhận có thể làm giả thông báo nói nhận được từ bên gửi.... mà thuật toán mã hóa bất đối xứng đã ra đời để khắc phục những hạn chế đó. Thuật toán mã hóa bất đối xứng được đề xuất bởi Whitfield Diffie và Martin Hellman vào năm 1976. Nó có thể coi là bước đột phá quan trọng nhất trong lịch sử ngành mật mã, nó nhằ m bổ xung chứ không thay thế thuật toán mã hóa đối xứng. Mã hóa bất đối xứng, sử dụng một cặp chìa khóa có liên q uan với nha u về mặt toán học, một chìa côn g khai ai cũng có thể biết dùng để mã hoá (public ke y) thẩ m tra chữ ký; và một chìa bí mật dùng để giải mã (private key) và tạo ra chữ ký. Một thông điệp sau khi được mã hóa bởi chìa công khai sẽ chỉ có thể được giải mã với chìa bí mật tương ứng. Tính bất đối xứng ở đây thể hiện ở 2 khía cạnh: thứ nhất là bên mã hóa không thể giải mã được thông báo, thứ hai là bên thẩm tra không thể tạo ra chữ ký. Do các thuật toán loại nà y sử dụng một chìa khóa cô ng khai (k hông bí mật) nên còn có tên gọi khác là public-key cryptography (thuật toán mã hóa dùng chìa khóa công khai). Một số thuật toán bất đối xứng thông d ụng là : RSA, Elliptic Curve, ElGa mal, Diffie-Hellman... Khi Alice gửi một thông điệp tới Bob, Alice sẽ tìm chìa khóa công khai của Bob. Alice sẽ dùng chìa khóa này để mã hóa thông điệp gửi đi. Khi Bob nhậ n được thông điệp đã được mã hóa, Bob dùng khóa bí mật của mình để giải mã thông điệp này. Nếu quá trình giải mã thành công thì đó chính là bức thông điệp gửi cho Bob từ Alice. Quá trình này cho phép người gửi và người nhận thực hiện
16 việc giao dịch mà không cần trao đổi thông tin bí mật nào trước đó. KB+: Khóa công khai của Bob. KB-: Khóa bí mật của Bob. Hình 1.10 Mã hóa bất đối xứng Nhược điể m của thuật toán mã hóa bất đối xứng là tốc độ xử lý chậm, chính vì vậy trong thực tế một hệ thống lai tạp được xử dụng để thực hiện giao dịch giữa bên gửi và bên nhận. Thuật toán đối xứng được sử dụng để mã hóa dữ liệu, thuật toán bất đối xứng dùng để mã hóa chìa dùng để mã hóa dữ liệu. 1.7.3 Chứng chỉ điện tử Chứng chỉ điện tử là sự kết hợp giữa chữ ký điện tử (chữ ký số) và các thông tin về chủ sở hữu cũng như các thông tin quan trọng khác. 1.7.3.1 Chữ ký điện tử Khi bên gửi và bên nhận muốn gây hại cho nhau dựa trên cách thức: bên nhận giả mạo thông báo của bên gửi, bên gửi từ chối đã gửi thông báo tới bên nhận. Chữ ký điện tử hay còn gọi là chữ ký số ra đời nhằm bảo đảm an toàn, giải quyết tranh chấp trong giao dịch điện tử, bảo vệ các bên trong quá trình giao dịch. Chức năng quan trọng của chữ ký số: - Xác minh tác giả và thời điểm ký thông báo. - Xác thực nội dung thông báo. - Là căn cứ để giải quyết khi có tranh chấp xảy ra. Người ta chia chữ ký số ra thành 2 loại chính: - Chữ ký số trực tiếp - Chữ ký số gián tiếp: Có sự tham gia của bên thứ 3 gọi là trọng tài. Nguyên tắc hoạt động của chữ ký số dựa trên hệ thống mã hóa bất đối xứng. Khi đó mỗ i bên sẽ sử dụng một cặp khóa: khóa bí mật và khóa công khai. hoạt động dựa trên hệ thống mã hóa bất đối xứng. Nếu mã hóa bằng khóa bí mật thì chỉ có khóa công khai mới giải mã được và ngược lại nếu mã hóa bằng khóa công khai thì chỉ có khóa bí mật mới giải mã được. Chữ ký số trực tiếp Chữ ký số trực tiếp chỉ liên quan tới bên gửi và bên nhận. Đối với hệ thống
17 mã hóa bất đối xứng dùng khóa bí mật riêng để ký toàn bộ thông báo hoặc giá trị băm. Hình 1.11 Khóa riêng ký toàn bộ văn bản Hình 1.12 Khóa riêng ký vào hàm Hash Nó có thể sử dụng khóa công khai của bên nhận để mã hóa thống báo nhưng quan trọng là phải ký trước rồi mới mã hóa sau. Hình 1.13 Dùng khóa công khai bên nhận để mã hóa thông báo. Chữ ký số gián tiếp Trong chữ ký số gián tiếp có sự tham gia của bên thứ 3 gọi là trọng tài. Trọng tài có nhiệm vụ nhận thông báo có chữ ký số của bên gửi, xác minh tính hợp lệ của nó; bổ xung thông tin thời gian và gửi cho bên nhận. Bên trọng tài được bên gửi và bên nhận tin tưởng tuyệt đối. Đối với chữ ký số gián tiếp có thể cài đặt cả mã hóa đối xứng và mã hóa bất đối xứng. Bên trọng tài có thể nhìn thấy hoặc không nhìn thấy thông báo phụ thuộc vào kỹ thuật sử dụng. Các kỹ thuật chữ ký số gián tiếp: (a) Mã hóa đối xứng, trọng tài thấy thông báo (1) X  A : M ║ EK XA [IDX ║ H(M)] (2) A  Y : EK AY [IDX ║ M ║ EK XA [IDX ║ H(M)] ║ T] (b) Mã hóa đối xứng, trọng tài không thấy thông báo (1) X  A : IDX ║ EK XY [M] ║ EK XA [IDX ║ H(EK XY [M])] (2) A  Y : EK AY [IDX ║ EK XY [M] ║ EK XA [IDX ║ H(EK XY [M])] ║ T] (c) Mã hóa khóa công khai, trọng tài không thấy thông báo (1) X  A : IDX ║ EKR X [IDX ║ EKU Y [EKR X [M]]]
18 (2) A  Y : EKR A [IDX ║ EKU Y [EKR X [M]] ║ T] Trong đó: X : Bên gửi KXA : Khóa dùng chung XA KXY : Khóa dùng chung XY Y : Bên nhận KAY : Khóa dùng chung AY KRX : Khóa bí mật của X A : Trọng tài IDX : Định danh của X KUY : Khóa công khai Y M : Thông báo H(M): Hàm băm thông báo M T : Nhãn thời gian Quá trình ký văn bản tài liệu: Giả sử X có tài liệu cần ký. X sẽ sử dụng một trong các kỹ thuật chữ ký số đã nêu ở trên để thực hiện việc ký vào tài liệu. X sẽ mã hóa tà i liệu đó bằng khóa bí mật riêng hoặc khóa bí mật dùng chung tùy thuộc vào kỹ thuật sử dụng để thu được bản mã tài liệu. Như vậy chữ ký trên tài liệu của X, chính là bản mã tài liệu. Y muốn xác nhận tài liệu là của X với chữ ký là bản mã tài liệu, Y sẽ dùng khóa công khai c ủa X hoặc khóa bí mật dùng chung để giải mã bản mã tài liệu của X. Sau khi giải mã, Y thu được một bản giải mã tài liệu, rồi so sánh bản giải mã tài liệu nà y với tài liệu . Nếu bản giải mã tài liệu giống với tài liệu thì chữ ký là đúng của X. Nếu tài liệu của X bị thay đổi (dù c hỉ một ký tự, một dấu chấm, ha y một ký hiệu bất k ỳ), khi Y xác nhận, Y sẽ thấ y bản giải mã tài liệu khác với tài liệu của X. Y sẽ kết luận rằng tài liệu đó đã bị tha y đổi, không phải là tài liệu X đã ký. 1.7.3.2 Chứng chỉ điện tử. Chứng chỉ điện tử hay chứng chỉ số ra đời nhằ m giải quyết vấn đề tin tưởng lẫn nhau giữa các bên khi thực hiện giao dịch. Trong môi trường Internet vấn đề tin tưởng và tin cậy lẫn nhau là đặc biệt quan trọng, nó giúp các bên tham gia giao dịch có thể thực hiện việc trao đổi các thông tin quan trọng, hoặc các thông tin cá nhân như học tên, địa chỉ, số điện thoại, email.... một cách an toàn. Một đơn vị cung cấp chứng chỉ số CA (Certificate Authority) đóng vai trò trung gian để xác nhận, xác thực các đối tượng sử dụng chứng chỉ số. Nó có chứng chỉ số của riêng mình, nó sẽ cung cấp các chứng chỉ số cho các bên. CA được hoàn toàn tin tưởng bởi các bên tham gia giao dịch điện tử. Khi các bên tham gia giao dịch (X và Y) muốn xác thực thông tin lẫn nhau dựa trên chứng chỉ số, việc xác thực sẽ diễn ra như sau: mỗi bên sẽ chuyển chứng chỉ số cho nhau đồng thời nó cũng có chứng chỉ số của CA, khi đó một phần mềm ở máy tính của X sẽ tính toán dựa trên sự kết hợp giữa chứng chỉ số của nhà cung cấp và chứng chỉ số của Y để thông báo cho X biết là chứng chỉ số của Y có phải là chứng chỉ số hợp lệ hay không, cũng như về tính xác thực của Y. Nếu như việc kiể m tra cho kết quả chứng chỉ của Y là phù hợp với chứng chỉ của CA thì X hoàn toàn tin tưởng vào Y. Yêu cầu đối với chữ ký số và chứng chỉ số đó là: Sử dụng thông tin của người gửi nhằ m tránh việc giả mạo và chối bỏ; tương đối dễ tạo ra; dễ nhận biết và kiểm tra; sử dụng các thuật toán mã hóa đảm bảo không thể giả mạo CA để
19 cấp chứng chỉ không hợp pháp, mọi chứng chỉ giả mạo có thể dễ dàng bị phát hiện; thuận tiện trong việc lưu trữ. Ngoài các thông tin cá nhân chứa trong chứng chỉ số như thông tin về danh tính của đối tượng được cấp chứng chỉ, thông tin cá nhân như email, số điện thoại... một thành phần nhất thiết không thể thiếu được đó là khóa công khai. Riêng khóa bí mật sẽ được lưu ở máy tính của chủ sở hữu, nó không được lưu trong chứng chỉ số, cá nhân sử hữu chứng chỉ số có nhiệ m vụ giữ an toàn cho khóa bí mật. Việc giữ an toàn cho khóa bí mật cũng chính là giúp cho chủ sở hữu tránh khỏi các giao dịch giả mạo. Các tổ chức CA ví dụ như Verisign, Entrust, RSA... sẽ cung cấp các chứng chỉ số cho các cá nhân, tổ chức có nhu cầu và thực hiện việc đăng ký với CA sau khi CA kiể m tra thông tin của người đăng ký. Các chứng chỉ thường được lưu dưới dạng file để cài đặt vào thiết bị (PC, Server...). 1.7.4 Một số thuật toán nổi tiếng 1.7.4.1 Thuật toán mã hóa đối xứng AES AES (Advanced Encryption Standard) – Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến được công bố bởi viện tiêu chuẩn và công nghệ quốc gia Hoa Kỳ NIST (National Institute of Standards and Technology) vào năm 2001. AES là một thuật toán mã hóa khối đối xứng được sử dụng để thay thế DES (Data Encryption Standard). Kích thước của khối là 128bit, kích thước khóa 128/192/256 bit. Tên của giải thuật là Rijndael, tên của thuật toán được lấy từ tên của 2 nhà mật mã học người Bỉ đã nghiên cứu và phát triển thuật toán trên là Vincent Rijmen và Joan Deamen. Thuật toán Rijndeal có những đặc tính sau: - Chống lại tất cả các cuộc tấn công. - Tốc độ mã hóa nhanh và nhỏ gọn. - Thiết kế đơn giản. Mô tả thuật toán : AES là m việc với từng khối dữ liệu 4×4 byte. Hình 1.14 mô tả quá trình mã hóa và giải mã của thuật toán AES.
20 Hình 1.14 Quá trình mã hóa và giải mã AES Quá trình mã hóa AES trải qua bốn bước cơ bản, số vòng lặp của thuật toán có thể là 10, 12,14 ( phụ thuộc vào chiều dài của khóa).