CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ IOT, ĐIỆN TOÁN BIÊN VÀ KỸ THUẬT PHÁT HIỆN XÂM NHẬP 1.1 Giới thiệu chung về IoT 1.1 Công nghệ IoT IoT (Internet of Things – Công nghệ Internet vạn vật) với nghĩa liên kết mọi vật với Internet. Trong đó mọi vật đều sẽ được cấp những định danh khác nhau và có khả năng tự truyền thông tin dữ liệu trong một mạng lưới không cần thiết qua giao tiếp giữa máy tính với con người hay con người với con người. Ngoài ra, IoT còn được định nghĩa là một hệ thống kết nối mạng lưới các thiết bị thông minh (cảm biến, máy tính nhúng, camera, điều khiển, máy móc, thiết bị gia dụng.) thông qua các giao thức mạng, tạo thành một hệ thống mạng lưới để thu thập, truyền tải, phân tích và phản hồi thông tin giữa các thiết bị trong thời gian thực. IoT là một khái niệm đã được phát triển và ứng dụng từ những năm 1990, nhưng phải từ vài năm trở lại đây, đặc biệt là với sự phát triển nhanh chóng của các thiết bị thông minh thì IoT mới trở thành một lĩnh vực được nhiều nhà khoa học chú ý và có khả năng phát triển rộng rãi trong tương lai.
Các giai đoạn phát triển IoT chính gồm: - Giai đoạn đầu tiên (1990-2000): Ở giai đoạn này, các nhà nghiên cứu và kỹ sư bắt đầu tìm hiểu về việc kết nối các thiết bị để trao đổi dữ liệu. Những năm 1990, Kevin Ashton, một nhà khoa học máy tính người Anh, đưa ra thuật ngữ IoT để miêu tả khái niệm về việc kết nối các thiết bị thông minh với nhau thông qua mạng Internet. Đến năm 2000, công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) đã được sử dụng rộng rãi để theo dõi và quản lý hàng hóa, đưa IoT đến với lĩnh vực logistics và quản lý chuỗi cung ứng. - Giai đoạn thứ hai (2000-2010): Trong giai đoạn này, nhiều các sản phẩm thông minh như máy giặt, tủ lạnh, bếp, điều hòa.
trở nên phổ biến, tạo nền tảng cho sự phát triển của IoT và được kết nối vào mạng lưới IoT. Năm 4 2008: Đại học Massachusetts công bố dự án “The Internet of Things” (TIoT), nhằm tạo ra một hệ thống IoT bao gồm các cảm biến, mạng không dây và nền tảng phần mềm để thu thập và xử lý dữ liệu. Năm 2010: Các công ty công nghệ lớn như Google, Apple, Amazon và Microsoft bắt đầu đưa ra các sản phẩm và dịch vụ IoT. Các công nghệ như Bluetooth, Wi-Fi và 4G được sử dụng rộng rãi để kết nối các thiết bị IoT với nhau và với internet.
- Giai đoạn thứ ba (2010-nay): Với sự phát triển mạnh mẽ của các công nghệ di động như 4G, 5G, 6G và Wi-Fi 6 đem lại tốc độ truyền tải dữ liệu nhanh và độ trễ thấp giúp tăng cường khả năng kết nối của các thiết bị IoT và các thiết bị IoT được kết nối trực tiếp vào Internet và trở thành một phần của hệ thống mạng lưới toàn cầu. Đồng thời, các công nghệ như trí tuệ nhân tạo, blockchain, máy học, đám mây cũng được áp dụng để nâng cao hiệu quả hoạt động của IoT. Tương lai của IoT đầy hứa hẹn với sự phát triển của các thiết bị thông minh và cảm biến, mở ra những cơ hội mới cho các doanh nghiệp và nhà phát triển ứng dụng để phát triển những giải pháp IoT tiên tiến hơn để giúp tối ưu hóa hoạt động và nâng cao trải nghiệm người dùng. Internet of Things là một xu hướng công nghệ quan trọng, IoT đã đóng góp đáng kể vào sự phát triển kinh tế và xã hội, giúp cải thiện chất lượng cuộc sống của con người và đáp ứng các nhu cầu của xã hội ngày càng cao và đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể bao gồm: - Giúp tăng cường khả năng quản lý và vận hành trong các ngành công nghiệp, sản xuất, nông nghiệp, logistics… - Cải thiện chất lượng cuộc sống của con người thông qua các ứng dụng IoT.
- Tăng cường khả năng quản lý tài nguyên năng lượng, giúp tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. - Phát triển các hệ thống đô thị thông minh, giúp tăng cường an ninh và quản lý đô thị hiệu quả hơn. 5 - Tạo ra một môi trường kết nối liên tục giữa con người và các thiết bị thông minh, giúp tăng cường khả năng tương tác và tiếp cận thông tin. - Tạo ra một nền tảng cho việc phát triển các ứng dụng công nghệ mới, từ đó giúp nâng cao sự phát triển kinh tế và xã hội.
- Tạo ra một môi trường kinh doanh mới, giúp các công ty phát triển và thúc đẩy sự cạnh tranh, từ đó đem lại lợi ích cho người tiêu dùng. - Tăng cường khả năng phát hiện và ứng phó với các sự cố trong các hệ thống động, như mạng lưới điện, giao thông và hệ thống thông tin. Mặc dù IoT đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể, nhưng vẫn còn tồn tại một số vấn đề cần được giải quyết để đảm bảo sự phát triển bền vững của công nghệ này và đem lại lợi ích cho xã hội bao gồm: - Vấn đề an toàn thông tin, bảo mật: Đây là một trong số những thách thức tương đối lớn trong IoT. Các thiết bị IoT thường được kết nối trực tiếp với internet mà không có bảo mật đầy đủ, dẫn đến nguy cơ bị tấn công và đánh cắp thông tin.
- Vấn đề tương thích: Các thiết bị IoT của các nhà sản xuất khác nhau không thể tương thích với nhau, gây khó khăn cho việc kết nối và quản lý. - Vấn đề tiêu thụ năng lượng: Các thiết bị IoT thường hoạt động liên tục, tốn nhiều năng lượng, gây khó khăn cho việc quản lý và tiết kiệm năng lượng. - Vấn đề tính độc lập của hệ thống: IoT đòi hỏi sự kết nối liên tục và phụ thuộc vào mạng lưới, do đó sự cố về mạng lưới có thể gây ra những rủi ro cho các ứng dụng IoT. - Vấn đề chủ quyền dữ liệu: Các dữ liệu thu thập từ các thiết bị IoT thường được lưu trữ trên các máy chủ của các nhà cung cấp dịch vụ, do đó, các nhà cung cấp này có quyền kiểm soát các dữ liệu này.
- Vấn đề đào tạo nguồn nhân lực: IoT đòi hỏi một lượng lớn các chuyên gia kỹ thuật, do đó, sự thiếu hụt nguồn nhân lực có thể gây khó khăn cho việc triển khai và quản lý các ứng dụng IoT.2 Các vấn đề về an toàn thông tin trong IoT 6 Với sự phát triển nhanh chóng của IoT hiện nay, hệ thống IoT rất dễ bị tấn công. Nếu gặp phải tấn công sẽ làm xuất hiện các lỗ hổng khi tiếp xúc với nhiều thiết bị và khiến hệ sinh thái của hệ thống IoT bị ảnh hưởng. Trong IoT có các lỗ hổng an ninh như sau: - Chưa có một giao thức chung: Mạng Internet dùng để kết nối thiết bị này với thiết bị khác, khiến chúng giao tiếp với nhau thì cần phải có một hoặc nhiều giao thức (protocols) đây là ngôn ngữ chung để giải quyết các tác vụ liên quan. Điển hình như HTTP là giao thức phổ biến nhất sử dụng để tải web.
Bên cạnh đó còn có thêm FTP để trao đổi file hay SMTP, POP cho e- mail. Đối với những giao thức này, máy chủ web, mail và FTP không phải giao tiếp với nhau nhiều nên chúng hoạt động khá tốt. Nếu cần nói chuyện nhiều hơn với nhau thì chỉ cần có một phần mềm phiên dịch cơ bản ở giữa kết nối là hai bên đã có thể hiểu nhau dễ dàng. Tuy nhiên điều này chưa thực sự đúng với các thiết bị IoT, bởi chúng có khá nhiều mối liên kết với đa dạng các thiết bị khác nhau.
Hiện nay vẫn chưa thể có giải pháp tối ưu để giúp các giao thức IoT trao đổi dữ liệu, hạn chế tình huống không hiểu nhau giữa các thiết bị. - Vấn đề bảo mật của các thiết bị và Gateway: Tính bảo mật của các thiết bị IoT và Gateway cũng là một nỗi lo lắng. Trong tầng mạng, các thiết bị cấp thấp bị hạn chế tài nguyên đã gây nên thách thức an ninh khi truyền dữ liệu trong các mạng IoT. - Không mất dữ liệu: Những cuộc tấn công và thăm dò DoS, DdoS là các cuộc tấn công tùy ý, gây hại cho dịch vụ và ứng dụng IoT.
Đây cũng là một thách thức không nhỏ liên quan đến tính toàn vẹn của dữ liệu, điều này xuất hiện khi hệ thống IoT bị ảnh hưởng bởi các cuộc tấn công giả mạo và tiếng ồn. - Tấn công vật lý: Các mối đe dọa vật lý và tính xác thực là những điều gây ảnh hưởng không nhỏ đến hệ thống IoT. Những thiết bị IoT ở tầng nhận 7 thức ví dụ là cảm biến, chúng phụ thuộc vào hệ thống bảo mật nên dễ dàng bị tấn công vật lý. - Quyền riêng tư thông tin: Rủi ro tiếp theo trong an ninh IoT chính là quyền riêng tư.
Mọi thiết bị đều có thẻ nhận dạng riêng biệt gồm thông tin, hoạt động cũng như vị trí. Chúng sử dụng loại công nghệ nhận dạng khác nhau do thành phần IoT khác nhau. Do đó, việc quản lý, giám sát những dịch vụ thuộc hệ thống IoT có thể đang vi phạm quyền riêng tư. Việc hệ thống quản lý bị xâm nhập khi không được phép đều sẽ đe dọa đến những thông tin riêng của người dùng.
Ngoài một số rủi ro an ninh trong IoT còn có những mối đe dọa an toàn thông tin như ngày càng nhiều các thiết bị IoT được sử dụng rộng rãi tại các tổ chức, doanh nghiệp ở các quốc gia trên Thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Tuy nhiên họ mới chỉ nhận thấy mặt tích cực cũng như lợi nhuận khổng lồ của IoT mà chưa có những giải pháp tối ưu để đối đầu với những cuộc tấn công an ninh từ hacker. Mặc dù bên trong những hệ thống IoT cũng tồn tại những giải pháp bảo mật nhưng nhìn chung chúng đều đơn giản và thô sơ, chưa thực sự phù hợp để giải quyết các cuộc tấn công diện rộng nhằm vào tất cả các lĩnh vực như ngân hàng, hàng không… của hacker. Những lỗ hổng bảo mật khiến các hacker xâm nhập vào thiết bị IoT: - Các thiết bị chỉ được bảo vệ bởi mã hóa cứng hoặc mật khẩu yếu khi kết nối với Internet.
- Các thiết bị thông minh hiện nay rất dễ gặp phải lỗ hổng bảo mật Zero-day, cơ hội để các hacker sinh sôi nảy nở. - Việc công khai các CVE của thiết bị IoT như Router cũng gây ảnh hưởng đến uy tín của nhà cung cấp và cả doanh nghiệp.