Đặt vấn đề Hệ thống nhận diện gương mặt không phải là một đề tài gì mới đối với các công ty, trường học, cơ quan. Tuy nhiên, làm sao để có một hệ thống có được tính cá nhân hóa — bảo vệ được thông tin người dùng lại là một thách thức cực kì lớn. Hình ảnh gương mặt đôi khi đối với người dùng phô thông ở thời điểm hiện tại có thể không mấy quan trọng khi nếu bị rò ri nhưng nếu các hệ thống nhận diện ngày càng áp dụng rộng rãi thì nó là một van dé đáng quan tam. Giả sử người dùng sử dụng một chiếc điện thoại thông minh (smartphone) có khả năng mở khóa bằng gương mặt và bị đánh cắp — nếu kẻ đánh cấp đã có hình ảnh gương mặt của người dùng thì kẻ đánh cắp có thể giả mạo người dùng một cách dễ dàng chiếm quyền truy cập vào điện thoại bằng nhiều cách khác nhau như in ra tắm hình dé mở khóa 2D hoặc cao cấp hơn nữa là dùng công nghệ cao như của deep fake để tạo ra một mặt nạ để giả mạo.
Đối với những ứng dụng có yêu cầu độ bảo mật cao hơn như smart home, smart car. thì việc chiếm quyền các thiết bị mở khóa bằng gương mặt sẽ trở nên đáng lo ngại. Hiéu được vấn dé trên, nhóm tác giả dé xuất phát triển một hệ thống nhận diện gương mặt trên các công nghệ blockchain (chuỗi khối) va federated learning (học cộng tác) dé có thể bảo vệ hình ảnh dữ liệu thô của người dùng một cách an toàn nhất. Trong đó, blockchain đóng vai trò trong việc định danh người dùng duy nhất: - _ Tránh các tình huống giả mạo đồng thời giúp các công ty dé dang hơn trong việc tuyển nhân sự thông qua cơ chế tokenomic và federated learning giúp người dùng có thé huấn luyện (training) hình ảnh gương mặt trên chính thiết bị của mình.
- Tránh lưu hình ảnh dữ liệu thô trên các hệ thống nhận diện phòng trường hợp hệ thống bị tan công. Về lý thuyết - Tìm hiểu lịch sử hình thành và phát triển của công nghệ chuỗi khối — Blockchain. Hiểu được kiến trúc và hoạt động cơ bản của nền tảng Blockchain, các cơ chế đồng thuận trong Blockchain. - Tìm hiểu về kỹ thuật học liên kết — Federated learning (FL) về cách thức hoạt động dé xây dựng một hệ thống điểm danh nhận diện gương mặt.
Về ứng dụng - Xây dựng và triển khai ứng dụng nhận diện gương mặt dựa trên một nền tảng Blockchain (cụ thé là Ethereum) và kỹ thuật Federated learning dé đáp ứng nhu cầu hiện tai. - Hệ thống được phát triển trên nền tang công nghệ phát triển ứng dụng web3 mới nhất, cùng với các thiết bị nhúng dé thiết kế và phát triển hệ thống điểm danh bằng việc nhận diện gương mặt. - Người dùng không cần cung cấp dữ liệu gương mặt tập trung về một điểm duy nhất thay vì kỹ thuật học liên kết cho phép huấn luyện mô hình ngay trên thiết bị thông minh (máy tính cá nhân), đảm bảo được độ bảo mật của dữ liệu gương mặt người dùng. - Bang công nghệ Blockchain đảm bảo thông tin của người dùng là minh bạch, TỐ ràng.
Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của dé tài nghiên cứu này công nghệ chuỗi khối — Blockchain, cụ thé là Ethereum cùng với phương pháp học liên kết — Federated learning và các công nghệ phát triển ứng dụng web. Tận các đặc trưng của Blockchain và Federated learning áp dụng vào công nghệ nhận diện gương mặt. Phạm vỉ nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu của đề tài này là nhận diện gương mặt kết hợp công nghệ Blockchain và Federated cho các công ty muốn xây dựng hệ thống điểm danh đảm bao dữ liệu cá nhân của nhân viên được bảo mật thay cho các phương pháp điểm danh truyền thống. Các công trình liên quan - _ Tích hợp Federated Learning và Blockchain tạo một mô hình mới, được gọi là FLchain, có khả năng biến các mạng điện toán biên di động (Mobile edge computing — MEC) thông minh thành các hệ thống phi tập trung, an toàn và nâng cao quyền riêng tu [1].
- Đề xuất kiến trúc chuỗi khối FL (BlockFL), trong đó mạng blockchain cho phép trao đổi cục bộ của thiết bị cập nhật mô hình trong khi xác minh và cung cấp phần thưởng tương ứng với số lượng mẫu dữ liệu đã đóng góp cho quá trình huấn luyện mô hình. Giải quyết các vấn đề về cơ chế trao đổi và phần thưởng riêng tư, bằng cách tận dụng blockchain thay vì một thực thê trung tâm [2]. Đề xuất khuôn khổ PrivacyFace cải thiện phần lớn tính năng nhận dạng khuôn mặt học tập liên kết thông qua giao tiếp thông tin phụ trợ và quyền riêng tư giữa các khách hàng. Khuôn khổ PrivacyFace được đề xuất được chứng minh về mặt toán học là có tính riêng tư khác biệt, giới thiệu chi phí nhẹ cũng như mang lại các mức tăng hiệu suất nôi bật [3].
Khai niệm Blockchain Công nghệ chuỗi khối là một giao thức mới mang tính cách mang dé chia sẻ và cập nhật thông tin băng cách liên kêt các sô cái hoặc cơ sở dữ liệu trong một mạng truy cập mở, ngang hàng, phi tập trung. Blockchain được thiết kế dé đảm bảo dữ liệu được lưu trữ và cập nhật một cách an toàn, chống giả mạo và không thé thay đôi [4]. > Ưuđiểm: Công nghệ Blockchain là hệ thống phi tập trung, các giao dịch của Blockchain có băng chứng xác thực và ủy quyền riêng để thực thi các ràng buộc. Và nó có nghĩa là các giao dịch có thê được xác minh và xử lý độc lập.
Mỗi hành động được ghi lại vào Blockchain và dữ liệu của các bản ghi có sẵn cho mọi người tham gia vào Blockchain này và không thê thay đổi hoặc xóa. Kết quả ghi lại này cho thấy tính minh bạch, bất biến và đáng tin cậy của Blockchain. Sự tin cậy của Blockchain dựa trên sự tin tưởng của hai hoặc nhiều người tham gia, những người không biết nhau. Sự bất biến đạt được khi các giao dịch được đồng ý và chia sẻ trên toàn bộ Blockchain.
Khi giao dịch được kết nối với Blockchain, bạn sẽ không thể thay đổi hoặc xóa giao dịch đó. Tính minh bạch của Blockchain đạt được trên quá trình sao chép giao dịch. mỗi giao dịch được sao chép vào một trong hai máy tính trong mang Blockchain. Mọi người tham gia đều có thé xem tat cả các giao dịch, cũng có nghĩa là mỗi hành động đều được hiển thị cho những người tham gia Blockchain.
e Tính bảo mật cao của công nghệ Blockchain đạt được khi từng cá nhân vào mạng. mỗi người tham gia vào Blockchain được cung cấp một danh tính duy nhất được liên kết với tài khoản của người dùng. e Viéc sử dụng công nghệ Blockchain giúp giảm thời gian xử lý và khởi tạo xuống nhiều lần — từ khoảng 3 ngày xuống còn vài phút hoặc thậm chí vài giây. > Nhược điểm: e Nhược điểm chính của Blockchain là tiêu thụ năng lượng cao.
Việc tiêu thụ điện năng là cần thiết dé ghi số cái theo thời gian thực. e Việc xác minh chữ ký là thách thức của Blockchain, vì mỗi giao dịch phải được ký bằng sơ đồ mật mã, sức mạnh tính toán lớn là cần thiết cho quá trình tính toán đến dấu. e_ Một van đề khác của Blockchain là sự cân bằng giữa số lượng nút va chi phí thuận lợi cho người dùng. Có những nút bị thiếu để Blockchain hoạt động chính xác và mạnh mẽ.
Trong trường hợp này, chi phí cao hơn, vì các nút nhận được phần thưởng cao hơn; nhưng các giao dịch hoàn thành chậm hơn, vì các nút không hoạt động cao độ. e_ Chi phí cao là một bat lợi lớn của Blockchain. Chi phí trung bình của giao dịch là từ 75 đến 160 đô la và phần lớn trong số đó bao gồm mức tiêu thụ năng lượng. Kiến trúc blockchain h Network Participant/Nodes ị Blockchain i |i Application Layer (Business Logic) Digital asset Smart contracts transactions _— Distributed Computing Layer _ S| [Hashing [Encryption| PlatformLayer | Infrastructure Layer | Nodes | | Storage | Network | a ` a Hình 2.1 Hình anh minh họa mô tả kiến trúc blockchain! Kiến trúc blockchain thành bồn lớp [5]: e© Infrastructure layer: Lớp cơ sở hạ tầng bao gồm tat cả các thành phan phần cứng cần thiết để chạy blockchain, chăng hạn như các nút (node), bộ nhớ và cơ sở mạng.
Các nút là những người tham gia mạng. Một mạng lưới blockchain điển hình có ba loại nút khác nhau: đơn giản (còn được gọi là nút sáng), đầy đủ và khai thác. Một nút đơn giản trong mạng có thể chỉ gửi và nhận các giao dịch và không lưu trữ bản sao của số cái, không xác thực giao dịch, trong khi một nút đầy đủ thì có. Nút khai thác (còn được gọi là trình tạo khối) là một nút đầy đủ có khả năng khai thác, tức là quá trình tạo một khối mới.
Thành phần lưu trữ lưu trữ số cái của các bản ghi giao dịch.com/2073-8994/1 1/10/1198 e Platform layer: Lớp nền tang tạo điều kiện cho Remote Procedure Calls (RPC), web Application Programming Interface (API) va Representational State Transfer (REST) API dé giao tiếp giữa những người tham gia mang. e Distributed computing layer: Lớp điện toán phân tan đảm bảo quyền truy cập cục bộ vào dữ liệu, khả năng chịu lỗi, tính bất biến, quyền riêng tư, tính xác thực và bảo mật cho dữ liệu giao dịch. Tính bắt biến là thuộc tính của chuỗi khối không cho phép sửa đổi các bản ghi giao dịch khi đã được cập nhật trên số cái. Mạng blockchain sử dụng giao thức đồng thuận đề đạt được thỏa thuận về thứ tự của các giao dịch trong mạng, cập nhật số cái và lựa chọn công cụ khai thác cho thế hệ khối tiếp theo.
Ngoài ra, lớp này chịu trách nhiệm xác thực người dùng bằng cách sử dụng kỹ thuật mã hóa và bao mật dữ liệu thông qua kỹ thuật băm. e Application layer: Lớp ứng dụng là logic nghiệp vụ cho các giao dịch tài sản kỹ thuật số và thực hiện các hợp đồng thông minh. Một ứng dụng được phát triển trên mạng blockchain có thể được khách hàng truy cập bang cách sử dụng lớp nền tảng. Các lớp của kiến trúc blockchain có các đặc điểm sau: o Phi tập trung — Decentralization: Các giao dịch trong blockchain được xử lý và xác thực bởi sự đồng thuận của hầu hết các nút mạng.
Chúng được sao chép trên các nút trong một sô cái. Điều này giúp loại bỏ sự cần thiết của một bên trung gian để chia sẻ và duy trì dữ liệu giao dịch. o Tính bat biến —- Immutability: Các giao dịch trong blockchain được lưu trữ thành các khối. Mỗi khối trong chuỗi được liên kết với khối trước đó bang cách sử dụng hàm băm mật mã.