Giới thiệu

Mỗi con người đều là một cá thể không thể lặp lại. DNA của chúng ta là một dấu ấn sinh học độc đáo, không thể sao chép hoàn toàn. Khi thiết kế một hệ thống danh tính số, mục tiêu là tái tạo logic này: xây dựng một dấu vân tay số độc nhất - gắn liền với một chứng chỉ vật lý đáng tin cậy - không thể bị làm giả hay sao chép, đồng thời bảo tồn tính xác thực trong suốt vòng đời của nó.

Các nguyên tắc chính trước khi thiết kế hệ thống

Mức độ tác động và đảm bảo (xAL)

Trước khi chọn công nghệ, cần phải xác định mức độ đảm bảo cho việc xác minh danh tính (IAL), xác thực (AAL) và liên kết (FAL) dựa trên tác động dịch vụ và rủi ro thất bại. Việc lựa chọn này cần được tài liệu hóa và áp dụng nhất quán cho tất cả các nhóm người dùng.

Mô tả IAL

Các cấp độ IAL1 đến IAL3 tăng dần về độ nghiêm ngặt, từ việc xác thực thuộc tính đơn giản đến việc xác minh trực tiếp với ít nhất một sinh trắc học.

Phân loại IAL ban đầu theo tác động

Thấp → IAL1
Trung bình → IAL2
Cao → IAL3
Cần luôn tài liệu hóa xem liệu hệ thống có yêu cầu xác minh danh tính hay không.

1. Độc nhất như một nguyên tắc thiết kế

Giống như không có hai chuỗi DNA nào giống hệt nhau, không bao giờ được phép có hai danh tính số giống nhau.

Mỗi chứng chỉ phải được xây dựng dựa trên các thuộc tính độc nhất: dữ liệu cá nhân đã được xác thực, sinh trắc học và các liên kết mật mã.

Một dấu vân tay mật mã được tính toán bằng SHA-3, đảm bảo khả năng chống lại các cuộc tấn công va chạm và tiền hình ảnh.

Cấu trúc PKI củng cố tính độc nhất bằng cách liên kết danh tính vật lý với đại diện số của nó theo cách có thể xác minh.

2. Dấu vân tay số như một dấu hiệu công nghệ

Danh tính số phải tạo ra một “dấu vân tay” an toàn như DNA:

Một hàm băm mật mã độc nhất (SHA3-256 hoặc SHA3-512) của dữ liệu sinh trắc học và cá nhân.
Một chuỗi chứng nhận số đảm bảo khả năng truy xuất và tính xác thực mọi lúc.
Một liên kết vĩnh viễn với tài liệu vật lý (thẻ, hộ chiếu) hoạt động như mỏ neo tin cậy.

Theo cách này, dấu vân tay số trở thành một định danh không thể sao chép thành công.

3. Từ Sinh học đến Mật mã: Bảo tồn tính toàn vẹn

Trong sinh học, DNA dựa vào sự dư thừa và sửa chữa để bảo tồn tính toàn vẹn của nó. Trong danh tính số, điều này đạt được thông qua:

Các thuật toán chống va chạm (SHA-3 và SHAKE).
Các Mô-đun Bảo mật Phần cứng (HSM) tạo ra và bảo vệ các khóa riêng mà không thể trích xuất.
Xác minh đa yếu tố kết hợp sinh trắc học, tài liệu vật lý và chứng chỉ số.

Giống như DNA không thể bị thay thế mà không làm thay đổi người đó, chứng chỉ số phải không thể tách rời khỏi chủ sở hữu hợp pháp của nó.

4. Sự không thể có bản sao hoàn hảo

Mục tiêu không phải là ngăn chặn các nỗ lực sao chép, mà là đảm bảo rằng bất kỳ bản sao nào cũng không bao giờ được công nhận là hợp lệ.

Cá nhân hóa phải tạo ra những danh tính có thể xác minh qua nhiều lớp khác nhau.

Hệ thống phải phát hiện các bất thường, bản sao và sự không nhất quán.

Vòng đời của danh tính (cấp phát, gia hạn, thu hồi) phải đảm bảo rằng mỗi người luôn có một chứng chỉ hợp lệ và độc nhất.

5. Kiến trúc cá nhân hóa và vòng đời

Một hệ sinh thái danh tính hoàn chỉnh tích hợp:

IDMS: lõi cho quản lý danh tính và dữ liệu.
CMS: quản lý vòng đời của các chứng chỉ.
Máy in và bộ mã hóa an toàn: cá nhân hóa vật lý các thẻ.
PKI/HSM: cấp phát, xác thực và bảo vệ các khóa và chứng chỉ.
Middleware và đầu đọc: giao tiếp giữa thẻ, ứng dụng và hệ thống.

Cùng nhau, những thành phần này đảm bảo rằng chứng chỉ vật lý được liên kết an toàn và có thể truy xuất với danh tính số.

6. An ninh mạng trong cá nhân hóa

Cấp phát và cá nhân hóa hoạt động trên các mạng nội bộ quan trọng. Thiết kế với các điểm tắc nghẽn cho phép kiểm soát lưu lượng và ngăn chặn di chuyển bên. Bảo vệ chỉ một tập hợp tối thiểu các nút có thể giảm đáng kể khả năng xâm nhập vào toàn bộ hệ thống, đạt được sự cân bằng giữa an ninh và hiệu quả hoạt động.

7. Các chỉ số và đánh giá liên tục

Một hệ thống danh tính phải được đánh giá liên tục thông qua:

Tỷ lệ chấp nhận và từ chối trong xác thực sinh trắc học.
Các nỗ lực sao chép đã được phát hiện.
Các lỗi theo loại xác thực.
Phản hồi của người dùng và đánh giá về quyền riêng tư.

Cải tiến liên tục đảm bảo rằng tính độc nhất và toàn vẹn của danh tính vẫn được giữ nguyên theo thời gian.

Kết luận

Một hệ thống danh tính mạnh mẽ phải lấy cảm hứng từ sinh học: một dấu vân tay độc nhất, được hỗ trợ bởi chứng cứ vật lý và các đảm bảo mật mã.

Sự kết hợp của các chứng chỉ vật lý, sinh trắc học được hiệu chỉnh, PKI, HSM, các hàm băm hiện đại và các điểm tắc nghẽn mạng cho phép tạo ra một hệ sinh thái mà trong đó các bản sao không bao giờ được chấp nhận là hợp lệ và tính độc nhất được giữ nguyên trong suốt vòng đời.

Trong các ấn phẩm sắp tới, tôi sẽ phân tích từng hệ thống con - từ việc đăng ký sinh trắc học đến nhắn tin an toàn - cho thấy cách đạt được sự tích hợp hoàn chỉnh và thực tiễn.

Tài liệu tham khảo

NIST FIPS 202: Tiêu chuẩn SHA-3: Hàm băm dựa trên hoán vị và Các hàm đầu ra mở rộng (2015).
NIST SP 800-63-4: Hướng dẫn về Danh tính Số (2024).
NIST SP 800-76-2: Các thông số sinh trắc học cho Xác minh Danh tính Cá nhân (2013).
NIST FIPS 201-3: Xác minh Danh tính Cá nhân (PIV) của Nhân viên và Nhà thầu Liên bang (2023).
Các Điểm Tắc nghẽn: Sử dụng Các Mô hình để Cải thiện An ninh Mạng, DBSec (2015).

Danh tính như Dấu vân tay độc nhất: Thiết kế hệ thống bảo mật