Tổng quan nghiên cứu

Theo thống kê từ Trung tâm Ứng cứu khẩn cấp không gian mạng Việt Nam (VNCERT), chỉ trong 11 tháng đầu năm 2015, cả nước đã ghi nhận hơn 14.115 sự cố mã độc, 6.122 sự cố thay đổi giao diện cùng 484 vụ tấn công lừa đảo trực tuyến. Đáng chú ý, có tới 106 cổng thông tin điện tử của cơ quan nhà nước bị cài cắm mã độc với 227 đường dẫn phát tán nguy hiểm. Đối với ngành Hải quan, hệ thống công nghệ thông tin giữ vai trò huyết mạch khi tiếp nhận và xử lý gần 100% tờ khai xuất nhập khẩu qua thủ tục thông quan điện tử tập trung, đồng thời kết nối trực tiếp với cơ chế một cửa quốc gia.

Tuy nhiên, hạ tầng thông tin trọng yếu này đang trở thành mục tiêu hàng đầu của các cuộc tấn công có chủ đích APT (Advanced Persistent Threat) – dạng tấn công tinh vi, kiên trì ẩn mình hàng tháng hoặc hàng năm nhằm đánh cắp dữ liệu kinh tế và thông tin tình báo chiến lược. Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là khảo sát thực trạng bảo mật, định lượng các rủi ro hiện hữu trên toàn bộ hạ tầng mạng và đề xuất mô hình phòng thủ APT chuyên sâu, tối ưu cho ngành Hải quan.

Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại Cục Công nghệ thông tin và Thống kê Hải quan tại Hà Nội, bao phủ 1 Trung tâm dữ liệu chính, 35 Cục Hải quan tỉnh, thành phố và hơn 200 Chi cục trên toàn quốc trong giai đoạn 2015 - 2016. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp giải pháp bảo vệ nâng cao, giúp phát hiện và ngăn chặn trên 90% các loại mã độc chưa từng biết đến, triệt tiêu nguy cơ rò rỉ dữ liệu và đảm bảo hoạt động thông quan thông suốt 24/7.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng hai nền tảng lý thuyết cốt lõi gồm: Mô hình vòng đời tấn công APT đa giai đoạn và Tiêu chuẩn an toàn thông tin quốc tế ISO/IEC 27001:2005 (Điều khoản 4 đến 8 cùng Phụ lục A). Vòng đời APT được phân tích chi tiết qua 3 giai đoạn chiến thuật: Trinh sát - Khởi động - Lây nhiễm ban đầu; Kiểm soát máy chủ chỉ huy C&C - Khám phá mạng nội bộ - Duy trì sự hiện diện bền bỉ; và Thu thập - Mã hóa - Trích xuất dữ liệu ra ngoài.

Các khái niệm then chốt được sử dụng xuyên suốt bao gồm: Lỗ hổng Zero-day (điểm yếu chưa được công bố), Môi trường giả lập thực thi đa vector (FireEye MVX Engine), Bộ lọc liên lạc ngược Callback Filter, Phân vùng mạng trung lập DMZ và Hệ thống ngăn chặn xâm nhập IPS. Khung mô hình nghiên cứu kết hợp giữa nguyên lý phòng thủ chiều sâu (Defense-in-Depth) và công nghệ phân tích hành vi thời gian thực trong môi trường máy ảo cô lập, giúp bẻ gãy chuỗi liên lạc giữa phần mềm độc hại và máy chủ điều khiển C&C của tin tặc.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu thu thập dữ liệu sơ cấp và thứ cấp từ toàn bộ 100% phân vùng chức năng tại Trung tâm dữ liệu Tổng cục Hải quan, kết hợp khảo sát 35 Cục Hải quan địa phương (gồm 9 Cục có Trung tâm dữ liệu riêng và 26 Cục không có Trung tâm dữ liệu) cùng mẫu điển hình từ hơn 200 Chi cục trực thuộc. Phương pháp chọn mẫu phân tầng có chủ đích được áp dụng nhằm đại diện đầy đủ cho các cấp quản lý và mô hình kết nối mạng WAN của ngành.

Lý do lựa chọn phương pháp kiểm toán kỹ thuật theo ISO/IEC 27001 kết hợp diễn tập tấn công thử nghiệm (Penetration Testing) là nhằm lượng hóa chính xác các lỗ hổng trên cấu hình thiết bị phần cứng thực tế và mã nguồn phần mềm, khắc phục hoàn toàn tính chủ quan của phương pháp khảo sát thông thường. Dữ liệu cấu hình từ hơn 20 thiết bị mạng lõi như Firewall Juniper SRX3600, Router, Switch và máy chủ VMware được phân tích đối chiếu trực tiếp với các cơ sở dữ liệu lỗ hổng bảo mật quốc tế (CVE). Toàn bộ quá trình đánh giá, phân tích và thử nghiệm giải pháp được hoàn thành trong lộ trình 12 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình kiểm tra thực tế đã chỉ ra nhiều điểm yếu nghiêm trọng trong hệ thống an ninh mạng của ngành Hải quan:

Thứ nhất, 100% thiết bị định tuyến và chuyển mạch chưa được cấu hình đồng bộ thời gian NTP và thiếu thiết lập thời gian ngắt phiên làm việc tự động (Session Timeout). Điều này khiến nhật ký hệ thống bị sai lệch mốc thời gian và tạo cơ hội cho kẻ tấn công chiếm quyền điều khiển khi quản trị viên rời bàn làm việc quá 10 phút.

Thứ hai, hơn 60% thiết bị mạng và tường lửa vẫn kích hoạt các dịch vụ quản trị truyền bản rõ không mã hóa như TELNET và giao thức HTTP, cho phép tin tặc nghe lén và đánh cắp thông tin đăng nhập tối mật. Đồng thời, luật kiểm soát luồng dữ liệu giữa các phân vùng Zone SideA và SideB còn tồn tại nhiều quy tắc mở cho phép toàn bộ lưu lượng (any-any).

Thứ ba, phát hiện hàng loạt lỗ hổng thực thi mã từ xa mức độ nguy hiểm cao trên hệ thống máy chủ và máy trạm, tiêu biểu như CVE-2015-5119 và CVE-2015-5122 trên Adobe Flash Player, cùng các lỗ hổng leo thang đặc quyền quản trị viên CVE-2015-1643 và CVE-2015-1644 trên hệ điều hành Windows.

Thứ tư, dữ liệu nghiên cứu khẳng định sự gia tăng đột biến của hiểm họa APT khi báo cáo ISACA ghi nhận 92% chuyên gia coi APT là mối đe dọa sống còn, trong khi khảo sát của FireEye chỉ ra cơ quan chính phủ chiếm tới 48% tổng số mục tiêu bị APT tấn công tại khu vực Châu Á - Thái Bình Dương.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi của các nguy cơ trên bắt nguồn từ việc các giải pháp an ninh truyền thống như Antivirus hay IPS chỉ nhận diện được khoảng 70% mối đe dọa dựa trên mẫu chữ ký đã biết, hoàn toàn bất lực trước mã độc Zero-day tùy biến riêng cho ngành Hải quan. Thêm vào đó, việc quản lý và cập nhật bản vá lỗ hổng hệ điều hành chưa được thực hiện đồng bộ tại hơn 200 Chi cục cơ sở.

Kết quả này hoàn toàn tương thích với các báo cáo an toàn thông tin quốc tế, chứng minh rằng hơn 75% thách thức phòng thủ hiện nay nằm ở việc ngăn chặn mã độc nội bộ liên lạc ra ngoài qua các kênh mã hóa SSL ẩn danh. Dữ liệu đánh giá rủi ro có thể được trình bày trực quan thông qua biểu đồ phân bố lỗ hổng bảo mật theo từng phân vùng mạng và bảng ma trận đánh giá rủi ro 7 cấp độ cảnh báo. Cách trực quan hóa này giúp làm nổi bật mối tương quan giữa lỗ hổng phần mềm và nguy cơ bị tấn công APT, tạo tiền đề khoa học cho việc phân bổ nguồn lực kỹ thuật.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm bảo vệ toàn diện hệ thống thông tin ngành Hải quan trước các cuộc tấn công APT, 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý cần được triển khai đồng bộ:

Thứ nhất, triển khai công nghệ phân tích mã độc chuyên sâu FireEye MVX Engine kết hợp nền tảng đám mây Malware Protection Cloud tại Trung tâm dữ liệu Tổng cục Hải quan, đặt mục tiêu chặn 100% các luồng liên lạc mã độc tới máy chủ điều khiển C&C và nâng tỷ lệ phát hiện mã độc Zero-day lên trên 95% trong thời gian 6 tháng, do Cục Công nghệ thông tin và Thống kê Hải quan chủ trì.

Thứ hai, cấu hình lại 100% chính sách trên các thiết bị tường lửa lõi và tường lửa WAN trong vòng 30 ngày, loại bỏ hoàn toàn giao thức TELNET/HTTP, chuyển sang quản trị bảo mật qua SSH/HTTPS, thiết lập thời gian Session Timeout dưới 10 phút và chuẩn hóa quy tắc tường lửa giữa các vùng mạng theo nguyên tắc chỉ mở cổng dịch vụ thiết yếu, do Đội ngũ Quản trị hệ thống mạng thực hiện.

Thứ ba, thiết lập hệ thống máy chủ NTP tập trung để đồng bộ thời gian cho toàn bộ thiết bị mạng tại 35 Cục Hải quan, đồng thời nâng mức độ ghi nhật ký syslog lên cấp Informational và kích hoạt biểu ngữ cảnh báo Logon Banner trong quý tới, do Bộ phận Giám sát vận hành phụ trách.

Thứ tư, ban hành quy chế an toàn thông tin theo chuẩn ISO/IEC 27001, bắt buộc thiết lập độ dài mật khẩu tối thiểu 8 ký tự phức tạp, đồng thời triển khai quy trình rà quét bản vá định kỳ 30 ngày một lần cho hơn 10.000 máy trạm và toàn bộ máy chủ nghiệp vụ, do Phòng An toàn thông tin giám sát.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn mang lại giá trị thực tiễn và lý luận sâu sắc cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

Thứ nhất, Cán bộ quản trị mạng và chuyên viên an toàn thông tin tại các cơ quan nhà nước, Bộ, Ngành. Tài liệu cung cấp quy trình đánh giá rủi ro chuẩn hóa theo tiêu chuẩn ISO/IEC 27001:2005 và các bước khắc phục điểm yếu cấu hình trên thiết bị phần cứng mạng thực tế.

Thứ hai, Kiến trúc sư giải pháp an ninh mạng và kỹ sư bảo mật doanh nghiệp. Luận văn cung cấp mô hình thiết kế hệ thống phòng thủ APT chuyên sâu, tích hợp công nghệ Sandbox ảo hóa và cơ chế phát hiện lưu lượng bất thường cho các Trung tâm dữ liệu quy mô trên 1.000 máy chủ.

Thứ ba, Lãnh đạo và nhà quản lý công nghệ thông tin ngành Tài chính - Hải quan. Tài liệu là căn cứ khoa học vững chắc phục vụ công tác xây dựng đề án đầu tư công nghệ, hoạch định chính sách an ninh mạng và phân bổ ngân sách tối ưu cho các trung tâm điều hành an toàn thông tin SOC.

Thứ tư, Giảng viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh chuyên ngành An toàn không gian mạng và Công nghệ thông tin. Luận văn đóng vai trò là tài liệu tham khảo học thuật giá trị với nguồn dữ liệu khảo sát thực tế phong phú từ hệ thống thông quan điện tử quốc gia.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao hệ thống tường lửa và phần mềm diệt virus truyền thống không thể ngăn chặn được tấn công APT? Các giải pháp truyền thống chỉ ngăn chặn được khoảng 70% hiểm họa nhờ nhận diện tập mẫu chữ ký đã biết. Trong khi đó, tấn công APT sử dụng mã độc được lập trình riêng biệt, khai thác lỗ hổng Zero-day chưa từng công bố và ẩn mình tinh vi trong các luồng dữ liệu mã hóa hợp lệ, dễ dàng vô hiệu hóa các rào chắn thông thường.

Công nghệ môi trường giả lập FireEye MVX Engine hoạt động theo nguyên lý nào để bắt mã độc? FireEye MVX sử dụng các máy ảo đóng vai trò nạn nhân để thực thi tự động các tệp tin và liên kết nghi ngờ. Môi trường này cho phép mã độc bộc lộ toàn bộ hành vi nguy hiểm như mở cổng hậu, thay đổi registry và liên lạc với máy chủ C&C, từ đó nhận diện chính xác trên 95% mối đe dọa mới mà không gây hại cho mạng thật.

Việc không cấu hình đồng bộ thời gian NTP trên thiết bị mạng gây ra rủi ro cụ thể gì? Khi không đồng bộ NTP, mốc thời gian trên 100% bản ghi nhật ký hệ thống bị sai lệch giữa các thiết bị. Khi xảy ra sự cố tấn công mạng kéo dài nhiều tháng, chuyên viên an ninh không thể xâu chuỗi các sự kiện, làm mất dấu vết trích xuất dữ liệu của kẻ tấn công và vô hiệu hóa quá trình điều tra số.

Hạ tầng thông quan điện tử ngành Hải quan chịu tổn thất gì nếu bị mã độc APT xâm nhập? Với tỷ lệ xử lý trên 99% tờ khai trực tuyến, sự cố gián đoạn hệ thống do APT có thể làm đình trệ toàn bộ hoạt động xuất nhập khẩu quốc gia, gây thiệt hại kinh tế hàng nghìn tỷ đồng mỗi ngày. Nguy hiểm hơn, kẻ tấn công có thể thao túng dữ liệu giá tính thuế và cơ sở dữ liệu kế toán thuế xuất nhập khẩu.

Giải pháp phòng chống APT đề xuất có làm ảnh hưởng đến tốc độ xử lý của mạng Hải quan không? Mô hình đề xuất triển khai các thiết bị phân tích APT qua cổng nhân bản dữ liệu (SPAN Port) kết nối song song. Do không can thiệp trực tiếp vào luồng truyền dẫn thời gian thực, giải pháp đảm bảo giữ nguyên 100% hiệu năng xử lý của mạng lõi và giúp giảm hơn 80% thời gian điều tra sự cố thủ công.

Kết luận

Những đóng góp và kết quả cốt lõi của công trình nghiên cứu bao gồm:

  • Khảo sát và đánh giá toàn diện hiện trạng an toàn thông tin tại Trung tâm dữ liệu Tổng cục Hải quan, 35 Cục địa phương và hơn 200 Chi cục cơ sở.
  • Định lượng chính xác các lỗ hổng bảo mật nghiêm trọng trên thiết bị mạng, máy chủ và hệ điều hành, đặc biệt là các mã lỗi CVE mức độ cao.
  • Phân tích chuyên sâu cơ chế hoạt động 3 giai đoạn của tấn công APT và so sánh ưu thế vượt trội của giải pháp giả lập hành vi FireEye MVX.
  • Xây dựng thành công mô hình kiến trúc phòng thủ APT đa lớp, đảm bảo khả năng chặn đứng các kênh điều khiển mã độc từ bên trong mạng ra bên ngoài.
  • Đề xuất kế hoạch hành động chi tiết theo tiêu chuẩn quốc tế ISO/IEC 27001 nhằm chuẩn hóa toàn diện cấu hình và quy chế bảo mật ngành.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là cung cấp một giải pháp bảo mật toàn diện cả về mặt kiến trúc công nghệ lẫn quy trình quản trị, bảo vệ an toàn tuyệt đối cho hệ thống xử lý dữ liệu thông quan điện tử quốc gia. Trong 12 tháng tới, các cơ quan chức năng cần nhanh chóng phê duyệt đề án đầu tư thiết bị phân tích mã độc nâng cao và tổ chức đào tạo chuyên sâu cho 100% cán bộ công nghệ thông tin. Các đơn vị hãy chủ động rà soát, vá lỗ hổng cấu hình và triển khai hệ sinh thái giám sát an ninh mạng đa tầng ngay hôm nay để bảo vệ vững chắc chủ quyền thông tin số.