Nghiên cứu xây dựng ứng dụng bảo mật VoIP trên HĐH Android

1. Học viện Kỹ Thuật Mật Mã
Đồ Án:
Nghiên cứu xây dựng ứng dụng bảo mật VoIP trên
HĐH Android
• Sinh viên thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn
• Cán bộ hướng dẫn: TS. Nguyễn Quốc Toàn

2. Nội dung
o Đặt vấn đề
o Mục đích phạm vi nghiên cứu
o Tổng quan về VoIP và giao thức SRTP
o Xây dựng ứng dụng
o Phương hướng phát triển

3. Đặt vấn đề
o Thị trường OTT – VOIP
• Quốc tế
Whatsapp, Viber, Line,
Kakao Talk,...
• Trong nước
Zalo, Mocha...

4. Mục đích – phạm vi nghiên cứu
o Tạo ra một sản phẩm VoIP với
những tính năng tương đương
với những sản phẩm VoIP hiện
có.
o Bổ sung thêm tính năng mới
hấp dẫn người dùng.
o Khắc phục vấn đề bảo mật
trong ứng dụng VoIP

5. VoIP là gì ?
o VoIP (Voice over Internet
Protocol)
• Công nghệ cho phép truyền
âm thanh thời gian thực qua
băng thông Internet và các
kết nối IP.
• Sử dụng kỹ thuật số - yêu cầu
kết nối băng thông tốc độ cao
(DSL, cáp).
• Một trong những công nghệ
viễn thông đang được quan
tâm nhất hiện nay vì sự tiện
dụng và hiệu quả kinh tế nó
mang lại.

6. VoIP – Thành phần cốt lõi
o Gateway
o GateKeeper
o IP network
o End User
Equipments

7. VoIP – Ưu, nhược điểm
o Ưu điểm
• Chi phí xây dựng hệ
thống thấp
• Dễ kiểm soát
• Dễ tích hợp
• Tận dụng hết các khả
năng của mạng với
chi phí thấp (nén, mã
hóa, gom dữ liệu)
o Nhược điểm
• Chất lượng chưa cao
• Vấn đề bảo mật

8. VoIP – Phương thức hoạt động
1. Call Setup
• Xác định địa chỉ
• Thiết lập kết nối giữa người gửi và người nhận
2. Voice data processing
• Chuyển đổi tín hiệu từ analog sang digital
• Nén dữ liệu
• Mã hóa
• Chèn vào gói tin, gửi đi
• Biên dịch lại gói tin sang tín hiệu âm
thanh ở thiết bị người nhận
Giao thức dùng cho các gói âm thanh
này là RTP.

9. VoIP – Giao thức điều khiển và báo hiệu
1. Signaling protocol
Điều khiển việc cài đặt cuộc gọi. Bao gồm:
• H.323
• SIP
• MGCP
• Megaco/H.248
2. Media Protocol
Điều khiển việc truyền tải dữ liệu âm thanh qua
môi trường mạng IP. Bao gồm:
• RTP (Real-Time Protocol)
• RTCP (RTP control Protocol)
• SRTP (Secure Real-Time Transport Protocol)
• SRTCP (Secure RTCP)

10. VoIP – Bảo mật
Mối đe dọa:
o Gián đoạn và quấy rối dịch vụ
o Nghe trộm và phân tích dữ liệu trên
đường truyển
o Giả mạo và đánh lừa
o Truy cập trái phép
o Gian lận...
Hướng khắc phục và biện pháp giải quyết:
o Mã hóa gói tin theo công nghệ IPSec sẽ giúp tránh được việc nghe lén
o Bảo vệ tín hiệu âm thanh, hình ảnh bằng công nghệ SRTP
o Đối với Gateway và Switch công nghệ SSH nên được thay thế cho clear-
text protocol và HTTPs nên được dùng thay cho HTTP...

11. SRTP
o SRTP (Secure Real-time Transport Protocol) – Giao thức an
toàn thời gian thực là một mô tả sơ lược của RTP được định
nghĩa trong RFC3711 nhằm cung cấp tính bảo mật, tính toàn
vẹn và xác thực thông báo trong môi trường truyền thông
(tiếng nói và hình ảnh).
o SRTP là giải pháp tối ưu để bảo mật dữ liệu VoIP, đảm bảo
tính bí mật toàn vẹn payload của gói RTP, chống tấn công
lặp (replay protection)

12. Mật mã trong SRTP
o Mỗi dòng SRTP yêu cầu cả người gửi và người nhận duy trì
trạng thái mã hóa thông tin.
o SRTP sử dụng 2 loại khóa:
o Khóa phiên (Session Key)
Sử dụng trực tiếp trong các phép biến đổi mật mã (mã hóa hoặc
xác thực thông điệp)
o Khóa chủ (Master Key)
Là một chuỗi bit ngẫu nhiên (được đưa ra bởi giao thức quản lý
khóa) từ đó đảm bảo cho khóa phiên được sinh ra một cách an
toàn
MIKEY, KEYMGT, SDMS là các cơ chế khóa tiêu chuẩn được sử dụng
trong quá trình mã hóa.

13. Mã hóa trong SRTP
o Quá trình mã hóa
o KG (Bộ sinh dòng khóa) tạo ra các phân đoạn dòng khóa tương ứng
với từng gói tin.
o Thực hiện phép tính XOR với payload của gói RTP để sinh ra phần
mã hóa (Encryted Portion)
o Quá trình giải mã
o Thực hiện cùng một
cách nhưng tráo đổi
đi vai trò của bản rõ
và bản mã

14. Thuật toán mã hóa trong SRTP
o Thuật toán mã hóa mặc định là AES và có 2 chế độ để chạy
AES đó là:
• Segmented Integer Counter (SIC)
• F8
Mã hóa NULL được sử dụng khi không thực hiện các yêu cầu bảo mật
cho RTP/SRTP. Các dòng khóa được coi như là “000..0” tức là mã hóa
sẽ chỉ cần sao chép vào bản rõ sau đó sinh bản mã.

15. Thực thi SRTP trong ứng dụng VoIP
o Ứng dụng thực thi SRTP sẽ chuyển đổi những gói tin RTP
thành những gói tin SRTP trước khi được gửi đi thông qua
đường truyền mạng. Cũng với cơ chế đó sử dụng ngược lại
để giải mã gói tin SRTP, chuyển đổi thành gói tin RTP.

16. Xây dựng hệ thống VoIP
o Lựa chọn và cài đặt
oSIP Server
Sử dụng SIP server – Linphone, là một dịch vụ SIP Server
miễn phí cho phép người dùng tạo các cuộc gọi
audio/video sử dụng địa chỉ SIP dưới tên miền
sip.linphone.org
oSIP Client
Sử dụng mã ngồn mở Linphone, là một SIP Client mã
nguồn mở có sẵn trên nhiều nên tảng khác nhau
(IOS,Android, WinPhone 8, Linux...)

17. Giới thiệu Linphone và LibLinphone
o Linphone
o Là một mã nguồn mở SIP Client
o Một số ưu điểm
o Hỗ trợ nhiều codec audio: G729, iLBC, Slik,..
o Tính năng loại bỏ tiếng vọng
o Tích hợp danh bạ và nhật ký cuộc gọi
o Hoạt động hiệu quả và ổn đinh
o LibLinphone
o Là một thư viện cung cấp tất cả các phương thức, đăng ký, gửi tin
nhắn, khởi tạo, nhận và hủy cuộc gọi.
o Bao gồm:
o Mediastreamer2: xử lý việc gửi và nhận các gói tin đa phương tiện
o oRTP: thư viện RTP đơn giản
o belle-sip: cung cấp các phương thức tạo, gửi và nhận bản tin SIP

18. Phân tích thiết kế
o Các tính năng sẽ xây dựng
o Xem danh bạ
o Thêm, sửa, xóa danh bạ
o Xem danh sách nhật kí cuộc gọi
o Thực hiện cuộc gọi
o Tạo hộp thoại tin nhắn mới
o Gửi tin nhắn text, tin nhắn hình ảnh

19. Phân tích thiết kế
o Sơ đồ usecase hệ thống

20. Công cụ - Quản lý mã nguồn
o Công cụ lập trình
o Android Studio (IDE)
o Genymotion (Máy ảo)
o Công cụ quản lý mã nguồn
o Github
o SourceTree
o Mã nguồn
https://github.com/natuan0rg/ViPhone

21. Cài đặt, thử nghiệm hệ thống
Đăng ký tài khoản Đăng nhập hệ thống

22. Cài đặt, thử nghiệm hệ thống
Thực hiện cuộc gọi Nhận cuộc gọi

23. Cài đặt, thử nghiệm hệ thống
Gửi tin nhắn Nhận tin nhắn

24. Kết luận
o Đạt được
o Tìm hiểu hệ thống VoIP, các thành phần của hệ thống cũng
như những ưu điểm, nhược điểm của hệ thống
o Tìm hiểu về giao thức khởi tạo phiên SIP, cấu trúc bản tin,
cũng nhưn trình tự thực hiện cuộc gọi
o Tìm hiểu về hệ điều hành Android, các thành phần cơ bản của
nó và cũng đã xây dựng được phần mềm VoIP Client trên hệ
điều hành này
o Hạn chế
o Chưa xây dựng được SIP Server
o Giao diện VoIP Client chưa đẹp và chưa hợp lý
o Chưa có bài Test trên quy mô lớn để kiểm tra tính tương
thích của ứng dụng trên những thiết bị android khác.

25. Hướng phát triển
o Hoàn thiện thêm về chức năng của phần mềm
o Xây dựng SIP Server riêng sử dụng Kamailio
o Chat nhóm
o Sử dụng các bộ Emoticon
o Chia sẻ vị trí và tìm kiếm bạn bè dựa trên vị trí hiện tại
o Hoàn thiện giao diện và phát hành phần trên chợ ứng
dụng Play Store

26. Cảm ơn Thầy cô và các Bạn đã lắng nghe.