ĐẠI HỌC QUOC GIA TP. HO CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KHOA MẠNG MAY TÍNH VÀ TRUYEN THONG NGUYEN DAT THINH HO XUAN NINH KHOA LUAN TOT NGHIEP MIDSIOT: HE THONG PHAT HIEN XAM NHAP NHIEU GIAI DOAN CHO MANG IOT (MIDSIOT: A MULTISTAGE INTRUSION DETECTION SYSTEM FOR INTERNET OF THINGS) KY SU TAI NANG AN TOAN THONG TIN TP. HO CHÍ MINH, 2023 NGUYEN DAT THỊNH- 19520982 HO XUAN NINH- 19521978 KHOA LUAN TOT NGHIEP MIDSIOT: HE THONG PHAT HIEN XAM NHAP NHIEU GIAI DOAN CHO MANG IOT (MIDSIOT: A MULTISTAGE INTRUSION DETECTION SYSTEM FOR INTERNET OF THINGS) KY SU TAI NANG AN TOAN THONG TIN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DAN TS. LÊ KIM HÙNG TP.
HO CHÍ MINH, 2023 THONG TIN HỘI DONG CHAM KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP Hội đồng cham khóa luận tốt nghiệp, thành lập theo Quyết định số 878 ngày 24/10/2022 của Hiệu trưởng Trường Đại học Công nghệ Thông tin. Lời Cảm Ơn Đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô đang công tác và giảng dạy tại khoa Mạng máy tính và Truyền thông, cũng như toàn thể tất cả các thầy cô đang công tác và giảng dạy tại trường Đại học Công nghệ Thông tin - ĐHQG TPHCM vì những kiến thức, bài học và kinh nghiệm quý báu mà chúng em nhận được trong suốt chặng đường 3 năm rưỡi đại học vừa qua. Chúng em xin chúc cho khoa Mạng máy tinh và Truyền thông nói riêng và trường Đại học Công nghệ Thông tin - ĐHQG TPHCM nói chung luôn thành công rực rỡ trên con đường giáo dục, luôn đào tạo ra được những nhân tài cho đất nước, và sẽ mãi là niềm tin, điểm đến vững chắc và hấp dẫn cho các thế hệ sinh viên mai sau. Chúng em cũng xin cảm ơn một cách chân thành đến giảng viên, TS.
Lê Kim Hùng. Nhờ những kinh nghiệm, những bài học, những sự quan tâm, giúp đỡ và định hướng của thay mà chúng em đã chỉnh phục được những khó khăn và thử thách trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp này. Tiếp theo, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình vì đã luôn luôn tin tưởng, động viên chúng em trong suốt quá trình học tập tại trường Đại học Công nghệ Thông tin - ĐHQG TPHCM, giúp chúng em có thêm nguồn động lực dé phan đấu phát triển và đạt được những thành công như ngày hôm nay. Cuối cùng, chúng em xin cảm ơn các anh, chị và các bạn sinh viên tại trường Đại học Công nghệ Thông tin - ĐHQG TPHCM đã luôn đồng hành, giúp đỡ, nhiệt tình chia sẻ ý kiến và góp ý cho chúng em đề giúp cho khóa luận tốt nghiệp được tốt hơn và hoàn thiện hơn.
Hồ Chi Minh, ngày. năm 2023 Nhóm tác giả Mục Lục Lời Cảm Ơn iv TOM TAT KHOA LUAN 1 CHUONG 1. Tén dé tai 2 1. Mục tiêu của đề tài 4 1.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 5 1. Đối tượng nghiên cứu 5 1. Phạm vi nghiên cứu 5 CHƯƠNG 2. Hệ thống phát hiện xâm nhập 6 2.
Các mô hình trí tuệ nhân tạo cơ bản 9 2. Tổng quan về Trí tuệ nhân tạo, machine Learning và Deep Learning 9 2. Tan công đối kháng (Adversarial attack) 14 2.2 Cách thực hiện tấn công đối kháng 15 2. Phân loại tắn công đối kháng 16 2.
Các công cụ va frameworks 17 2. Một số công cụ hỗ trợ tấn công đối kháng 20 CHƯƠNG 3. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH MidSiot 21 3. Tổng quan về MidSiot 21 3.
Mô hình đề xuất của MidSiot 22 3. Phương pháp thực hiện 26 3. Thu thập và xử lý dữ liệu 26 3. Chọn thuật toán máy học thích hợp 29 3.
Thuật toán phát hiện tấn công nhiều giai đoạn 32 3. Kết quả thực nghiệm 35 3. Phương thức đánh giá 35 3. Attack Class Balancing 36 3.
Kết quả và nhận xét 39 CHƯƠNG 4. PHÁT TRIÊN MidSiot ĐẺ CÓ KHẢ NĂNG CHÓNG LẠI CÁC CUỘC TẤN CÔNG ĐÓI KHÁNG 44 4. Vấn đề về tắn công đối kháng trên MidSiot 44 4. Tan công đối kháng trên mô hình cây quyết định 45 4.
Thực nghiệm tan công đối kháng trên mô hình cây quyết định 47 4. Mô hình cây quyết định chống lại các cuộc tan công đối kháng 62 4. Thuật toán xây dựng mô hình cây quyết định có khả năng chống lại các cuộc tan công đôi kháng 63 4. Thuật toán tôi ưu hóa tìm điểm phân nhánh 66 4.
Tối ưu hóa thuật toán tìm điểm phân nhánh 68 4. Thực nghiệm mô hình cây quyết có khả năng chống lại các cuộc tấn công đối kháng 69 4. Van đề về offset 74 4. Vấn đề về phân loại đa lớp 91 4.
Mô hình học sâu cho dữ liệu cấu trúc bảng 91 CHUONG 5. THUC NGHIEM VA DANH GIA 95 5.1 Ngữ cảnh thực nghiệm 95 5. Mô hình tổng quan của MidSiot-NG 96 5. Kết quả 97 CHUONG 6.
TONG KET VA HUGNG PHAT TRIEN 99 6. Kết qua đạt được 99 6. Hướng phát triển 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 minh họa thuật toán cây quyết định [7].------¿-2 s++s<+x+zz+zxzzxerse+ 13 Hình 2.2 minh họa tan công đối kháng [§].-------2- 5£ ©2++2££+£xzzz+rxzzsersez 15 Isin 068334 0.1 Mô hình tổng quan của MidSiot.2 Sơ đồ của giai đoạn training (huấn luyện các mô hình máy học).3 Sơ đồ giai đoạn dự đoán, phân loại các luồng dữ liệu mạng.4 kết qua macro average FI-score của tập dữ liệu IOTID20.5 kết quả macro average Fl-score của tập dit liệu CIC-IDS-2017.1 Mã giả cho thuật toán tan công đối kháng trên mô hình cây quyết định.2 Minh họa cho thuật toán tan công đối kháng trên cây quyết định.3 Confusion matrix cho stage 1 - Trái: Clean sample - Phải: Adversarial sample Cho tap dit liu ToTID20.4 Confusion matrix cho stage 2 - Device: External - Trai: Clean sample - Phai: Adversarial sample của tap dữ liệu Io'TII220.5 Confusion matrix cho stage 2 - Device: Ezviz - Trái: Clean sample - Phải: Adversarial sample của tập dữ liệu JoTID20. eee cceeceeseesceeseeceeeeeseeeeeeaeeeeeseeseees 50 Hinh 4.6 Confusion matrix cho stage 2 - Device: Nugu - Trai: Clean sample - Phai: Adversarial sample của tap dữ liệu IoTIID20.7 Confusion matrix cho stage 3 - Trái: Clean sample - Phải: Adversarial sample cua tap dit ligu 19501797205.8 Confusion matrix cho stage 1 - Clean sample cua tập dữ liệu CIC-IDS-2017.9 Confusion matrix cho stage 1 - Adversarial sample cua tap dữ liệu CIC-IDS- J MHAii.10 Confusion matrix cho stage 2 - Device: External - Trái: Clean sample - Phải: Adversarial sample của tập dữ liệu CIC-IDS-20 7.11 Confusion matrix cho stage 2 - Device: Ubuntu 14.4 64bit - Trai: Clean sample - Phải: Adversarial sample của tap đữ liệu CIC-IDS-2017.12 Confusion Matrix cho stage 2 - Device: Ubuntu Server 12 Public - Trai: Clean sample - Phải: Adversarial sample của tap dữ liệu CIC-IDS-2017.13 Confusion matrix cho stage 2 - Device: Web Server 16 Public - Trái: Clean sample - Phải: Adversarial sample của tập dữ liệu CIC-IDS-2017.14 Confusion matrix cho stage 2 - Device: Windows 7 Pro 64bit - Trai: Clean sample - Phải: Adversarial sample của tap dữ liệu CIC-IDS-2017.15 Confusion matrix cho stage 2 - Device: Windows 8.1 64bit - Trái: Clean sample - Phải: Adversarial sample cho tập dữ liệu CIC-IDS-2017.16 Confusion matrix cho stage 2 - Device: Windows Vista 64bit - Trái: Clean sample - Phải: Adversarial sample của tập dữ liệu CIC-IDS-2017.17 Confusion matrix cho stage 3 - Clean sample cua tập dữ liệu CIC-IDS-2017.18 Confusion matrix stage 3 - Adversarial sample của tập dữ liệu CIC-IDS-2017.19 Confusion matrix cho stage 1 - Clean sample của tập dữ liệu BOT-IoT.20 Confusion matrix cho stage 1 - Adversarial sample của tập dué liệu BOT-IoT.21 Confusion matrix cho stage 2 - Device: Metasploitable - Trai: Clean sample - Phải: Adversarial sample của tap dữ liệu BOT-ÏoïT.22 Confusion matrix cho stage 2 - Device: Ubuntu Mobile - Trai: Clean sample - Phải: Adversarial sample của tap dữ liệu BOTT-loïÏ.23 Confusion matrix cho stage 2 - Device: Ubuntu Server - Trai: Clean sample - Phải: Adversarial sample của tập dữ liệu BOTT-IOïT.24 Confusion matrix cho stage 2 - Device: windows 7 - Trái: Clean sample - Phải: Adversarial sample của tập dữ liệu BO T-IOÏT.25 Confusion matrix cho stage 3 - Clean sample cua tập dữ liệu BOT-IoT.26 Confusion matrix cho stage 3 - Adversarial sample của tập dtr liệu BOT-IoT.27 minh họa tan công đối kháng và chọn thuộc tính chống đối kháng [31].
Tìm trường hợp tệ nhất khi mô hình cây quyết định bị tan công 083117222777. Tìm điểm phân nhánh tối ưu nhất trong trường hợp tệ nhất khi mô hình cây quyết định bị tan công đối kháng.-- 2 2 2 + +2 x+£+£x£+E++zz+zeez 68 Hình 4.31 Confusion matrix cho stage 1 - các thiết bị iot của tập dữ liệu JoTID20.32 Confusion matrix cho stage 1 - các thiết bị loT của tập dữ liệu CIC-IDS-2017. veeeeeneeeccoceeceecereeceneeee see TT. PP, 6TĐƯNh, TÀ.33 Confusion matrix cho stage 1 - cac thiết bị loT của tập dữ liệu CIC-IDS-2017.34 Confusion matrix cho stage 1 - cac thiết bị loT của tập dữ liệu CIC-IDS-2017.35 Confusion matrix cho stage 1 - các thiết bị loT của tập dữ liệu BOT-IoT.36 Thử nghiệm tấn công mô hình của thiết bị Ezviz - Attack offset: 0.37 Thử nghiệm tấn công mô hình của thiết bị Ezviz - Attack offset: 0.38 Thử nghiệm tan công mô hình của thiết bị Nugu - Attack offset: 0.39 Thử nghiệm tan công mô hình của thiết bi External - Attack offset: 0.40 Thử nghiệm tấn công mô hình của thiết bi External - Attack offset: 0.41 Thử nghiệm tan công mô hình của thiết bị Web Server 16 Public Attack Offset: (.G LG 001111001111 111g ng HT Hy 78 Hình 4.42 Thử nghiệm tấn công mô hình của thiết bị Web Server 16 Public - Attack Di n0 TT .43 Thử nghiệm tan công mô hình của thiết bi Windows 8.1 64bit - Attack offset: 0.44 Thử nghiệm tấn công mô hình của thiết bị Windows Vista 64bit - Attack D0100.45 Thử nghiệm tan công mô hình của thiết bị Windows 7 pro 64bit- Attack offset: 0.46 Thử nghiệm tan công mô hình của thiết bị Window 10 pro 64bit - Attack D0105.47 Thử nghiệm tấn công mô hình của thiết bi Windows 10 pro 32bit - Attack Đế".48 Thử nghiệm tan công mô hình của thiết bi Ubuntu Server 64bit - Attack offset: OLD.49 Thử nghiệm tan công mô hình của thiết bị Ubuntu mobile - Attack offset: 0.50 Thử nghiệm kết quả tấn công đối kháng mô hình của thiết bị EZVIZ trên tập hñ)ì8i100013019720111211277.51 Thử nghiệm kết quả tan công đối kháng mô hình của thiết bị Nugu trên tập dit liệu Io TI D20.- - ¿+ 2 1E 1211162111311 81 19311193 119111191 11H vn kg ng ke 84 Hình 4.52 Thử nghiệm kết quả tấn công đối kháng mô hình của thiết bị External trên tập h)00i1008135019720 115-454.53 Thử nghiệm kết quả tan công đối kháng mô hình của thiết bị External trên tap l8 8910318531 A.54 Thử nghiệm kết quả tấn công đối kháng mô hình của thiết bị Ubuntu 16.04 64bit trên tập dữ liệu CIC-IIDS-20 l7.55 Thử nghiệm kết quả tấn công đối kháng mô hình của thiết bị Ubuntu server 12 public trên tập dữ liệu CIC-IIDS-20 ÏÝ7.