## Tổng quan nghiên cứu

An toàn thông tin trong cơ sở dữ liệu (CSDL) là vấn đề cấp thiết trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và Internet. Theo ước tính, các hệ thống lưu trữ dữ liệu lớn như ngân hàng, tài chính, bảo hiểm đều đối mặt với nguy cơ mất an toàn thông tin cao. Tỉnh Quảng Ninh, một trong những địa phương tiên phong trong triển khai Chính phủ điện tử, đã áp dụng công nghệ thông tin vào ngành giáo dục và đào tạo với hơn 56 trường THPT trực thuộc, quản lý hàng chục nghìn học sinh và giáo viên. Tuy nhiên, thực trạng an toàn thông tin tại Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Quảng Ninh còn nhiều hạn chế, đặc biệt là năng lực chống lại các cuộc tấn công mạng và bảo mật dữ liệu còn yếu.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là tìm hiểu và đề xuất một số giải pháp an toàn và bảo mật cơ sở dữ liệu ứng dụng cho Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Quảng Ninh, tập trung vào hệ quản trị cơ sở dữ liệu MySQL. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc khảo sát thực trạng an toàn thông tin, áp dụng các kỹ thuật mật mã, xác thực, chữ ký số và xây dựng ứng dụng bảo mật dữ liệu điểm học sinh tại một trường THPT trong tỉnh. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao tính bảo mật, toàn vẹn và sẵn sàng của hệ thống quản lý giáo dục, góp phần bảo vệ dữ liệu cá nhân và thông tin nhạy cảm trong ngành giáo dục.

## Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

### Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình bảo mật cơ sở dữ liệu sau:

- **Lý thuyết mật mã**: Bao gồm mã hóa khóa bí mật (đối xứng) như AES, DES và mã hóa khóa công khai (bất đối xứng) như RSA. Các thuật toán này đảm bảo tính bí mật và toàn vẹn dữ liệu trong quá trình truyền và lưu trữ.
- **Mô hình bảo mật cơ sở dữ liệu**: Gồm mô hình an toàn bắt buộc (Mandatory Access Control - MAC) và mô hình an toàn tùy chọn (Discretionary Access Control - DAC). MAC phân lớp chủ thể và đối tượng để kiểm soát truy cập nghiêm ngặt, trong khi DAC cho phép người dùng cấp quyền truy cập linh hoạt.
- **Các khái niệm chính**: Kiểm soát truy nhập, kiểm soát luồng, kiểm soát suy diễn, xác thực người dùng, chữ ký số, hàm băm (hash function) và bảo vệ tính toàn vẹn dữ liệu.

### Phương pháp nghiên cứu

- **Nguồn dữ liệu**: Thu thập dữ liệu thực tế từ Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Quảng Ninh, bao gồm thông tin quản lý cán bộ, đảng viên, học sinh và điểm số học tập. Đồng thời, tổng hợp tài liệu khoa học, báo cáo ngành và các nghiên cứu liên quan về bảo mật cơ sở dữ liệu.
- **Phương pháp phân tích**: Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết để hệ thống hóa kiến thức về bảo mật CSDL, kết hợp phương pháp thực nghiệm xây dựng và thử nghiệm ứng dụng bảo mật trên hệ quản trị MySQL. Phân tích các nguy cơ mất an toàn, đánh giá hiệu quả các giải pháp bảo mật.
- **Timeline nghiên cứu**: Nghiên cứu lý thuyết và khảo sát thực trạng trong 3 tháng đầu, phát triển ứng dụng và thử nghiệm trong 4 tháng tiếp theo, hoàn thiện luận văn và đề xuất giải pháp trong 2 tháng cuối năm 2020.

## Kết quả nghiên cứu và thảo luận

### Những phát hiện chính

- **Thực trạng an toàn thông tin tại Sở GDĐT Quảng Ninh**: Hơn 100% trường học trên địa bàn sử dụng phần mềm quản lý trường học trực tuyến, tuy nhiên năng lực bảo mật còn yếu, chưa có quy trình ứng phó sự cố rõ ràng. Khoảng 56 trường THPT quản lý dữ liệu học sinh và điểm số với quy trình nhập điểm do giáo viên chủ nhiệm và bộ môn thực hiện.
- **Nguy cơ mất an toàn phổ biến**: Lạm dụng quyền truy cập vượt mức, SQL Injection, mã độc, tấn công từ chối dịch vụ và lợi dụng lỗ hổng truy vết. Các cuộc tấn công này có thể làm lộ hoặc thay đổi dữ liệu quan trọng, ảnh hưởng đến tính toàn vẹn và bảo mật thông tin.
- **Hiệu quả của các giải pháp mật mã**: Áp dụng mã hóa AES cho dữ liệu nhạy cảm giúp tăng tốc độ mã hóa và bảo vệ dữ liệu hiệu quả. Thuật toán RSA và chữ ký số đảm bảo xác thực nguồn gốc và chống từ chối bản tin gốc, nâng cao độ tin cậy trong truyền thông dữ liệu.
- **Ứng dụng bảo mật MySQL**: Xây dựng mô hình bảo mật với kiểm soát truy cập đa cấp, phân quyền chi tiết và mã hóa dữ liệu điểm học sinh. Thử nghiệm cho thấy hệ thống có khả năng ngăn chặn truy cập trái phép và bảo vệ dữ liệu khỏi các tấn công phổ biến.

### Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các nguy cơ mất an toàn là do hệ thống chưa được trang bị đầy đủ các lớp bảo vệ, đặc biệt là kiểm soát truy cập và mã hóa dữ liệu chưa được áp dụng rộng rãi. So với các nghiên cứu trong ngành, việc kết hợp mô hình an toàn bắt buộc và tùy chọn giúp cân bằng giữa tính linh hoạt và bảo mật nghiêm ngặt. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố các loại tấn công và bảng so sánh hiệu quả các thuật toán mã hóa. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cao, góp phần nâng cao an toàn thông tin trong quản lý giáo dục, bảo vệ quyền lợi học sinh và giáo viên.

## Đề xuất và khuyến nghị

- **Triển khai hệ thống kiểm soát truy cập đa cấp**: Áp dụng mô hình an toàn bắt buộc kết hợp tùy chọn để phân quyền chi tiết, giảm thiểu rủi ro lạm dụng quyền. Mục tiêu đạt 100% các trường THPT trong tỉnh áp dụng trong vòng 12 tháng, do Sở GDĐT chủ trì.
- **Mã hóa dữ liệu nhạy cảm bằng AES**: Thực hiện mã hóa dữ liệu điểm số và thông tin cá nhân học sinh, đảm bảo tính bí mật và toàn vẹn. Thời gian triển khai 6 tháng, phối hợp với các đơn vị công nghệ thông tin.
- **Áp dụng chữ ký số và xác thực đa yếu tố**: Tăng cường xác thực người dùng và chống từ chối bản tin gốc trong giao dịch dữ liệu. Đề xuất triển khai trong 9 tháng, phối hợp với các nhà cung cấp dịch vụ chứng thực số.
- **Đào tạo và nâng cao nhận thức an toàn thông tin**: Tổ chức các khóa đào tạo cho cán bộ, giáo viên về an toàn dữ liệu và quy trình ứng phó sự cố. Mục tiêu 100% cán bộ quản lý và giáo viên được đào tạo trong 1 năm.
- **Xây dựng quy trình ứng phó sự cố bảo mật**: Thiết lập quy trình phát hiện, xử lý và báo cáo các sự cố an toàn thông tin, đảm bảo phản ứng nhanh và hiệu quả. Thời gian hoàn thiện quy trình trong 6 tháng, do Sở GDĐT phối hợp với các phòng GDĐT.

## Đối tượng nên tham khảo luận văn

- **Cán bộ quản lý giáo dục**: Nắm bắt các giải pháp bảo mật để nâng cao hiệu quả quản lý dữ liệu học sinh và giáo viên, đảm bảo an toàn thông tin trong ngành.
- **Chuyên gia công nghệ thông tin trong giáo dục**: Áp dụng các kỹ thuật mã hóa, kiểm soát truy cập và chữ ký số vào hệ thống quản lý giáo dục, phát triển các ứng dụng bảo mật.
- **Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành khoa học máy tính**: Tham khảo các mô hình bảo mật cơ sở dữ liệu, thuật toán mật mã và ứng dụng thực tiễn trong môi trường giáo dục.
- **Các đơn vị phát triển phần mềm quản lý giáo dục**: Tích hợp các giải pháp bảo mật vào sản phẩm, nâng cao chất lượng và độ tin cậy của phần mềm quản lý trường học.

## Câu hỏi thường gặp

1. **Tại sao cần bảo mật cơ sở dữ liệu trong ngành giáo dục?**  
Bảo mật cơ sở dữ liệu giúp bảo vệ thông tin cá nhân học sinh, giáo viên khỏi bị truy cập trái phép, đảm bảo tính toàn vẹn và tin cậy của dữ liệu phục vụ quản lý và giảng dạy.

2. **Các nguy cơ mất an toàn thông tin phổ biến là gì?**  
Bao gồm lạm dụng quyền truy cập, SQL Injection, mã độc, tấn công từ chối dịch vụ và lợi dụng lỗ hổng truy vết, có thể dẫn đến mất dữ liệu hoặc thay đổi thông tin trái phép.

3. **Mã hóa AES có ưu điểm gì trong bảo mật dữ liệu?**  
AES có tốc độ mã hóa nhanh, bảo mật cao với khóa 128, 192 hoặc 256 bit, phù hợp cho việc bảo vệ dữ liệu nhạy cảm trong hệ thống quản lý giáo dục.

4. **Chữ ký số giúp gì trong bảo mật thông tin?**  
Chữ ký số xác thực nguồn gốc thông tin, bảo vệ tính toàn vẹn dữ liệu và chống từ chối bản tin gốc, tăng cường độ tin cậy trong giao dịch điện tử.

5. **Làm thế nào để nâng cao nhận thức an toàn thông tin cho giáo viên và cán bộ?**  
Tổ chức các khóa đào tạo, hội thảo, cung cấp tài liệu hướng dẫn và quy trình ứng phó sự cố để nâng cao kiến thức và kỹ năng bảo mật cho đội ngũ quản lý và giảng dạy.

## Kết luận

- Luận văn đã phân tích thực trạng an toàn thông tin tại Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Quảng Ninh, chỉ ra các nguy cơ và thách thức trong bảo mật cơ sở dữ liệu.  
- Đã áp dụng các lý thuyết mật mã hiện đại như AES, RSA và mô hình bảo mật đa cấp để xây dựng giải pháp bảo vệ dữ liệu hiệu quả.  
- Thử nghiệm ứng dụng bảo mật trên hệ quản trị MySQL cho thấy khả năng ngăn chặn truy cập trái phép và bảo vệ dữ liệu điểm học sinh.  
- Đề xuất các giải pháp triển khai thực tiễn bao gồm kiểm soát truy cập, mã hóa dữ liệu, chữ ký số và đào tạo nâng cao nhận thức an toàn thông tin.  
- Khuyến nghị các bước tiếp theo là triển khai đồng bộ các giải pháp trong toàn tỉnh, xây dựng quy trình ứng phó sự cố và tiếp tục nghiên cứu nâng cao bảo mật trong môi trường giáo dục.

**Hành động tiếp theo:** Các đơn vị quản lý giáo dục và công nghệ thông tin cần phối hợp triển khai các giải pháp bảo mật, đồng thời tổ chức đào tạo và nâng cao nhận thức để đảm bảo an toàn thông tin bền vững trong ngành giáo dục.