Hệ Thống Xác Thực và Kiểm Soát Truy Cập Thiết Bị Trong Mạng Khả Lập Trình Dựa Trên Blockchain

Khóa luận trình bày giải pháp an toàn thông tin cho hệ thống xác thực và kiểm soát truy cập thiết bị trong mạng khả lập trình dựa trên blockchain.

• Tác giả: Lê Công Hầu
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Văn Hậu
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ sư ngành An toàn thông tin
• Đề tài: Hệ Thống Xác Thực và Kiểm Soát Truy Cập Thiết Bị Dựa Trên Blockchain
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: Lý do chọn đề tài
• 1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.2. Mục tiêu đề tài
• 1.3. Phương pháp thực hiện
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Công nghệ Blockchain
• 2.2. Lịch sử hình thành Blockchain trong IOT
• 2.3. Mạng khả lập trình - Software-defined networking (SDN)
• 2.4. Cơ chế hoạt động. SDN và ứng dụng trong IoT
• 2.5. Các công trình nghiên cứu liên quan
• 3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
• 3.1. Tổng quan về hệ thống
• 3.2. Các định nghĩa chung
• 3.3. Quy trình đăng kí mới một thiết bị và chi tiết luồng đăng kí
• 3.4. Quy trình chứng thực một đối tượng
• 3.5. Quy trình thu hồi quyền truy cập
• 3.6. Công cụ dùng để giải mã kiểm tra lịch sử các transaction trong mạng
• 4. CHƯƠNG 4: HIỆN THỰC HỆ THỐNG VÀ THỰC NGHIỆM
• 4.1. Tổng thể hạ tầng hệ thống
• 4.2. Cài đặt và hiện thực hệ thống
• 4.3. Cài đặt mạng SDN
• 4.4. Cài đặt và xây dựng hệ thống mạng giả lập các thiết bị
• 4.5. Xây dựng hệ thống Blockchain
• 4.6. Kịch bản thực hiện
• 4.7. Các kịch bản thực nghiệm
• 4.8. Đánh giá bảo mật hệ thống
• 4.9. Đánh giá hiệu năng hệ thống
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. Kết quả đạt được
• 5.2. Định hướng phát triển
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC SƠ ĐỒ
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Tóm tắt

I. Tổng quan về Hệ Thống Xác Thực và Kiểm Soát Truy Cập Dựa Trên Blockchain

Hệ thống xác thực và kiểm soát truy cập thiết bị dựa trên Blockchain đang trở thành một giải pháp quan trọng trong việc bảo mật thông tin trong thời đại công nghệ số. Công nghệ Blockchain không chỉ cung cấp một nền tảng an toàn cho việc lưu trữ dữ liệu mà còn giúp quản lý quyền truy cập một cách hiệu quả. Việc áp dụng Blockchain trong xác thực người dùng và kiểm soát truy cập giúp giảm thiểu rủi ro từ các cuộc tấn công mạng và bảo vệ thông tin cá nhân.

1.1. Khái niệm về Blockchain và Ứng dụng trong Bảo mật

Blockchain là một công nghệ lưu trữ dữ liệu phân tán, cho phép ghi lại các giao dịch một cách an toàn và minh bạch. Ứng dụng của Blockchain trong bảo mật thông tin giúp tăng cường tính toàn vẹn và bảo mật dữ liệu, đồng thời giảm thiểu khả năng bị tấn công từ các tác nhân độc hại.

1.2. Tại sao cần Hệ Thống Xác Thực và Kiểm Soát Truy Cập

Với sự gia tăng của các thiết bị IoT, việc xác thực và kiểm soát truy cập trở nên cần thiết hơn bao giờ hết. Hệ thống này giúp đảm bảo rằng chỉ những người dùng hợp lệ mới có thể truy cập vào các thiết bị và dữ liệu nhạy cảm, từ đó bảo vệ thông tin cá nhân và doanh nghiệp.

II. Vấn đề và Thách thức trong Xác Thực và Kiểm Soát Truy Cập

Mặc dù công nghệ Blockchain mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc triển khai hệ thống xác thực và kiểm soát truy cập. Các vấn đề như khả năng mở rộng, hiệu suất và tính tương thích với các hệ thống hiện có cần được giải quyết để đảm bảo tính khả thi của giải pháp này.

2.1. Khó khăn trong việc Tích hợp Blockchain vào Hệ thống Hiện tại

Việc tích hợp Blockchain vào các hệ thống hiện tại có thể gặp khó khăn do sự khác biệt về công nghệ và quy trình. Điều này đòi hỏi các nhà phát triển phải tìm ra giải pháp phù hợp để đảm bảo tính tương thích và hiệu suất của hệ thống.

2.2. Thách thức về Bảo mật và Quyền riêng tư

Mặc dù Blockchain cung cấp một mức độ bảo mật cao, nhưng vẫn có những rủi ro liên quan đến quyền riêng tư. Việc lưu trữ thông tin trên Blockchain có thể dẫn đến việc lộ thông tin cá nhân nếu không được quản lý đúng cách.

III. Phương pháp Xây dựng Hệ Thống Xác Thực Dựa trên Blockchain

Để xây dựng một hệ thống xác thực và kiểm soát truy cập hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp và công nghệ tiên tiến. Việc sử dụng các giao thức mã hóa mạnh mẽ và các cơ chế phân quyền sẽ giúp tăng cường tính bảo mật cho hệ thống.

3.1. Sử dụng Giao thức Mã hóa trong Xác thực

Giao thức mã hóa như ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) được sử dụng để tạo ra chữ ký điện tử, giúp xác thực danh tính người dùng và đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu trong quá trình giao dịch.

3.2. Cơ chế Phân quyền trong Kiểm soát Truy cập

Hệ thống phân quyền cho phép quản lý quyền truy cập của người dùng một cách linh hoạt. Các chính sách kiểm soát truy cập (ACL) có thể được áp dụng để xác định ai có quyền truy cập vào dữ liệu và thiết bị nào.

IV. Ứng dụng Thực tiễn của Hệ Thống Xác Thực Blockchain

Hệ thống xác thực và kiểm soát truy cập dựa trên Blockchain đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ tài chính đến y tế. Những ứng dụng này không chỉ giúp bảo vệ thông tin mà còn nâng cao hiệu quả hoạt động của các tổ chức.

4.1. Ứng dụng trong Ngành Tài chính

Trong ngành tài chính, Blockchain được sử dụng để xác thực giao dịch và ngăn chặn gian lận. Các ngân hàng và tổ chức tài chính đang áp dụng công nghệ này để cải thiện tính bảo mật và minh bạch trong các giao dịch.

4.2. Ứng dụng trong Ngành Y tế

Trong lĩnh vực y tế, Blockchain giúp bảo vệ thông tin bệnh nhân và đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu y tế. Việc sử dụng Blockchain trong quản lý hồ sơ y tế giúp giảm thiểu rủi ro từ việc giả mạo thông tin.

V. Kết luận và Tương lai của Hệ Thống Xác Thực Dựa trên Blockchain

Hệ thống xác thực và kiểm soát truy cập dựa trên Blockchain đang mở ra nhiều cơ hội mới cho việc bảo mật thông tin trong thời đại số. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến và giải pháp hiệu quả hơn cho các vấn đề bảo mật hiện tại.

5.1. Xu hướng Phát triển Công nghệ Blockchain

Công nghệ Blockchain đang phát triển nhanh chóng với nhiều ứng dụng mới. Xu hướng này sẽ tiếp tục thúc đẩy sự đổi mới trong lĩnh vực bảo mật thông tin và quản lý dữ liệu.

5.2. Tương lai của Hệ thống Xác thực và Kiểm soát Truy cập

Hệ thống xác thực và kiểm soát truy cập dựa trên Blockchain sẽ ngày càng trở nên phổ biến. Các tổ chức sẽ tiếp tục áp dụng công nghệ này để bảo vệ thông tin và nâng cao hiệu quả hoạt động.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự phát triển của Internet of Things (IoT) và điện toán đám mây (Cloud Computing) đã thúc đẩy quá trình số hóa và tự động hóa trong việc kết nối các thiết bị thông minh phục vụ mô hình đô thị hiện đại. Tuy nhiên, sự gia tăng nhanh chóng về số lượng thiết bị — từ ước tính 35 tỷ thiết bị trực tuyến vào năm 2021 đến dự báo đạt 75 tỷ vào năm 2025 — đặt ra thách thức lớn đối với hạ tầng quản lý tập trung truyền thống. Thí nghiệm thực tế của Sukhvir Notra và các cộng sự đối với một loạt thiết bị thương mại (như Nest Smoke-Alarm, Hue Light-Bulbs, WeMo Motion Switch) đã chứng minh rằng các thiết bị IoT hiện hữu còn thiếu hụt nghiêm trọng các cơ chế bảo mật và bảo vệ quyền riêng tư cơ bản. Mô hình tập trung đối mặt với nguy cơ tấn công từ chối dịch vụ (DoS), rủi ro rò rỉ hoặc bị phân tích dữ liệu cá nhân, cũng như hạn chế về năng lực xử lý đầu cuối (end-to-end).

Để giải quyết vấn đề quản lý lưu lượng, mạng khả lập trình (Software-Defined Networking - SDN) được tiếp cận như một giải pháp nhờ khả năng tách biệt mặt phẳng điều khiển (control plane) khỏi mặt phẳng dữ liệu (data plane), cho phép giám sát trực quan trạng thái mạng và định tuyến luồng dữ liệu tối ưu bằng phần mềm độc lập với phần cứng. Dẫu vậy, SDN tồn tại điểm yếu cốt lõi là thiếu hụt cơ chế xác thực mạnh đối với các thiết bị kết nối ở các kênh giao tiếp mạng. Nhằm xử lý hạn chế này, công nghệ Blockchain với đặc tính sổ cái phân tán, bất biến và phi tập trung được lựa chọn tích hợp vào kiến trúc mạng SDN.

Mục tiêu và các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể của đề tài bao gồm:

1. Nghiên cứu tổng quan về công nghệ Blockchain và mạng khả lập trình SDN, phân tích ưu điểm và nhược điểm của từng công nghệ khi áp dụng vào môi trường IoT.
2. Xác định các luồng truyền nhận gói tin chính giữa mạng Blockchain và các thiết bị trong mạng khả lập trình; thiết kế hệ thống và mô hình giao tiếp tổng thể giữa các thành phần.
3. Cài đặt và cấu hình hệ thống thực nghiệm, bao gồm máy chủ Blockchain trên hệ điều hành Ubuntu 18 và mạng khả lập trình giả lập các thiết bị thông minh, gateway cùng bộ điều khiển dựa trên Containernet.
4. Xây dựng chương trình xác thực, phân quyền và kiểm soát truy cập (Access Control List - ACL) cho các thành phần trong mạng khả lập trình dựa trên nền tảng Blockchain Hyperledger Sawtooth.
5. Thực hiện kiểm thử chức năng, khắc phục lỗi phát sinh, đánh giá an toàn hệ thống và đo lường hiệu năng xử lý (tải CPU) của các tiến trình trong hệ thống.

Đối tượng nghiên cứu của khóa luận là công nghệ Blockchain (trọng tâm là nền tảng Hyperledger Sawtooth) và mạng khả lập trình SDN (trọng tâm là bộ điều khiển ONOS và giao thức OpenFlow). Phạm vi nghiên cứu tập trung vào mô hình điện toán biên (Edge Computing) kết hợp mạng SDN và Blockchain để xác thực, kiểm soát luồng truy cập của các thiết bị thông minh trong môi trường phòng thí nghiệm giả lập.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng nội dung dựa trên các nền tảng lý thuyết và công nghệ chính sau:

1. Công nghệ Blockchain và Mật mã học:

   • Cấu trúc dữ liệu dạng khối liên kết sử dụng cây Merkle (Merkle tree) và hàm băm mật mã (Cryptographic hash function) với các đặc tính kháng va chạm (Collision resistance) và tính một chiều. Các hàm băm được đề cập gồm SHA-256 và RIPEMD-160.
   • Thuật toán chữ ký số trên đường cong Elliptic (ECDSA) sử dụng chuẩn secp256k1 theo tiêu chuẩn của Viện Tiêu chuẩn và Kỹ thuật Quốc gia Hoa Kỳ (NIST), tuân theo phương trình $y^2 \equiv x^3 + 7 \pmod p$ với số nguyên tố $p = 2^{256} - 2^{32} - 977$, dùng để tạo cặp khóa công khai - khóa bí mật (public key - private key) phục vụ ký và xác thực giao dịch (transaction).
   • Nền tảng Hyperledger Sawtooth của Linux Foundation, hỗ trợ tách biệt cơ chế đồng thuận khỏi logic thực thi giao dịch. Khóa luận khảo sát các thuật toán đồng thuận như PoET (Proof of Elapsed Time), Sawtooth Raft và lựa chọn PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance) nhờ khả năng chịu lỗi phù hợp với mạng phân tán đóng.
   • Các đặc tính cốt lõi của sổ cái phân tán được ứng dụng gồm: Phân tán (Distributed), Bất biến (Immutable) và Bảo mật (Security).

2. Mạng khả lập trình (SDN) và Giao thức OpenFlow:

   • Kiến trúc SDN gồm 3 lớp: Lớp ứng dụng (Application Layer), Lớp điều khiển (Control Layer) và Lớp hạ tầng cơ sở (Infrastructure Layer).
   • Chuẩn OpenFlow vận hành với 3 thành phần chính trên thiết bị mạng: Kênh bảo mật (Secure Channel) kết nối tới bộ điều khiển, Giao thức OpenFlow (OpenFlow Protocol) làm giao diện truyền thông tiêu chuẩn, và Bảng luồng (Flow Table) chứa các quy tắc (rules) và hành động xử lý luồng gói tin.
   • Ứng dụng SDN trong IoT (Software Defined Internet of Things - SDIoT) tại lớp biên (Edge/Fog nodes).

Tiêu chí	Cơ sở dữ liệu truyền thống	Hệ thống Blockchain
Tính phân tán	Lưu trữ trên một hoặc một vài máy chủ tập trung; dễ bị tổn thương khi gặp sự cố	Dữ liệu phân tán và nhân bản thành các bản sao đồng nhất trên tất cả các node tham gia
Tính ổn định & toàn vẹn	Dữ liệu có thể bị can thiệp, chỉnh sửa trực tiếp nếu hệ thống bị xâm nhập	Cực kỳ khó sửa đổi; mọi thay đổi đều được ghi lại dưới dạng giao dịch có ký số
Tốc độ ghi dữ liệu	Ghi trực tiếp vào CSDL nên tốc độ thực thi nhanh	Xử lý chậm hơn do phải thông qua các thuật toán mã hóa và cơ chế đồng thuận phân tán
Dung lượng lưu trữ	Tối ưu dung lượng do chỉ duy trì số lượng bản sao hạn chế	Tổng dung lượng yêu cầu lớn vì mỗi node đều lưu trữ bản sao của toàn bộ sổ cái

3. Tổng quan các công trình liên quan: Khóa luận khảo sát các nghiên cứu đi trước gồm kiến trúc nhà thông minh dùng Blockchain COSMOS của Lola Cloud; mô hình tin cậy phi tập trung của Di Pietro; kiến trúc IoT DistBlockNet phân chia vùng quản lý qua Gateway; nghiên cứu tính toán đa bên an toàn (MPC) trong Edge Computing của Sousa; hệ thống xác thực Bubbles of Trust cấp vé (ticket) giám sát; và khung kiến trúc IoT lập trình được ANASTACIA.

Phương pháp nghiên cứu thực tế bao gồm:

• Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết: Hệ thống hóa tài liệu về mật mã học, giao thức mạng và cơ chế hoạt động của Hyperledger Sawtooth cùng SDN ONOS.
• Phương pháp thiết kế và mô phỏng thực nghiệm: Xây dựng hệ thống phần mềm xác thực BlockBee; triển khai mạng giả lập bằng Containernet và Mininet; thiết lập bộ điều khiển ONOS qua môi trường ảo hóa Docker; cấu hình tương tác REST API giữa mạng Blockchain và bộ điều khiển mạng SDN.
• Phương pháp đo lường và đánh giá: Thực hiện kiểm thử tính đúng đắn của việc áp dụng và gỡ bỏ danh sách kiểm soát truy cập (ACL); kiểm thử hiệu năng thông qua giám sát mức sử dụng tài nguyên CPU khi hệ thống tiếp nhận các mức tải 10 và 50 yêu cầu đồng thời.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế theo mô hình phân tầng, kết nối ba vùng mạng độc lập: Vùng mạng SDN, Vùng thiết bị biên/thiết bị cuối và Vùng mạng xác thực Blockchain (BlockBee).

Kiến trúc các thành phần hệ thống

1. Bộ điều khiển SDN (ONOS Controller): Đóng vai trò quản lý tập trung luồng mạng, tiếp nhận chỉ thị điều khiển thông qua REST API từ mạng Blockchain để thiết lập hoặc hủy bỏ các quy tắc phân quyền mạng (ACL) xuống các thiết bị chuyển mạch.
2. Thiết bị biên (Edge Device) và Thiết bị cuối (End Device):
   • Thiết bị cuối bao gồm các thiết bị thông minh (cảm biến, thiết bị gia dụng, máy trạm giả lập).
   • Thiết bị biên đóng vai trò làm cổng vào/ra (gateway), chịu trách nhiệm trung chuyển, đóng gói thông tin định danh của thiết bị cuối thành payload hợp lệ, ký số và gửi lên hệ thống Blockchain qua REST API.
3. Mạng xác thực BlockBee (dựa trên Hyperledger Sawtooth):
   • REST API: Cung cấp giao diện tương tác chuẩn HTTP/JSON cho phép phía client gửi các lô giao dịch (batches) và truy vấn thông tin khối.
   • Validator Node: Tiếp nhận dữ liệu, kiểm tra chữ ký số ở phần header gói tin, duy trì sổ cái trạng thái (State data) và thực thi cơ chế đồng thuận PBFT giữa các node.
   • Transaction Processor (TP): Đóng vai trò như hợp đồng thông minh, gồm hai thành phần mã nguồn cốt lõi là Processor class (lớp xử lý chung) và Handler class (chứa logic nghiệp vụ ứng dụng để kiểm tra thông tin, ghi nhận trạng thái và kích hoạt gọi API sang bộ điều khiển ONOS).

Quy trình nghiệp vụ và giải thuật xử lý

Hệ thống hiện thực hóa ba tiến trình cốt lõi và một tiện ích hỗ trợ:

• Quy trình đăng ký thiết bị mới: Thiết bị cuối gửi thông tin tài khoản (tên đăng nhập $U$, mật khẩu $P$) đến thiết bị biên. Thiết bị biên đóng gói thành payload $P_a$ (chứa thao tác $O$, $U$, $P$), tạo batch $B_a$ gồm tên Transaction Family $F_a$, phiên bản $F_v$, khóa công khai người ký $Pub_s$, mã hóa bằng thuật toán RSA với khóa công khai của TP ($TP_{pub}$) và gửi đến BlockBee API. Validator xác minh tính hợp lệ của chữ ký gói tin; TP giải mã bằng khóa bí mật ($TP_{priv}$), trích xuất payload, kiểm tra trùng lặp tài khoản trong State data và lưu thông tin vào khối nếu hợp lệ.
• Quy trình chứng thực và cấp quyền truy cập (ACL): Thiết bị gửi thông tin đăng nhập đến thiết bị biên để chuyển tiếp lên BlockBee. Sau khi Validator kiểm tra chữ ký, TP tiến hành giải mã payload bằng $TP_{priv}$, đối soát thông tin tài khoản với dữ liệu đã lưu trong State data. Nếu khớp, TP tự động gọi HTTP REST API sang bộ điều khiển ONOS để đẩy quy tắc dòng (Flow rule/ACL) xuống thiết bị biên, cho phép luồng dữ liệu của thiết bị cuối đi qua mạng.
• Quy trình thu hồi quyền truy cập: Do quản trị viên khởi tạo nhằm xử lý rủi ro mất an toàn thông tin. Giao dịch thu hồi được gửi lên BlockBee; TP giải mã, kiểm tra vai trò người gửi (role_user == "admin"). Khi điều kiện quản trị được xác nhận, TP thực hiện lệnh gọi API sang controller để xóa quy tắc ACL tương ứng của thiết bị đích.
• Công cụ giải mã lịch sử giao dịch: Nhằm phục vụ công tác điều tra sự cố, hệ thống phát triển tiện ích hỗ trợ quản trị viên giải mã thông điệp lưu trữ trong các block bằng cách giải mã Base64 và sử dụng khóa bí mật RSA của Transaction Processor để khôi phục bản rõ (plaintext).

Triển khai hạ tầng thực nghiệm

Hạ tầng thực nghiệm được phân bổ trên ba máy tính chuyên dụng:

• Máy A (SDN Controller): Cài đặt hệ điều hành Ubuntu 18, triển khai môi trường Docker Engine và Docker Compose. Bộ điều khiển ONOS được kéo về dưới dạng Docker image (onosproject/onos), chạy trên cổng dịch vụ mạng và kích hoạt các ứng dụng quản lý OpenFlow, giao diện người dùng và OpenFlow Base App.
• Máy B (Hệ thống Blockchain): Cấu hình môi trường Ubuntu 18 chạy nền tảng Hyperledger Sawtooth, triển khai các container chứa Validator node, REST API, bộ xử lý giao dịch Transaction Processor tùy biến cho BlockBee.
• Máy C (Mạng giả lập): Cài đặt công cụ Containernet (mở rộng từ Mininet) phối hợp với Ansible để khởi tạo cấu trúc liên kết mạng giả lập các thiết bị thông minh và thiết bị biên dưới dạng các Docker container kết nối trực tiếp đến Controller ở Máy A.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Lý do chọn đề tài

Chương 1 trình bày bối cảnh bùng nổ của thiết bị thông minh trong hệ sinh thái IoT và Cloud Computing, phân tích các nguy cơ mất an toàn dữ liệu từ các thiết bị ngoại vi theo các nghiên cứu thực nghiệm. Tác giả chỉ ra hạn chế của mô hình quản lý tập trung và phân tích khả năng ứng dụng của mạng SDN trong việc điều tiết luồng dữ liệu, đồng thời chỉ rõ khoảng trống về xác thực thiết bị trong SDN. Từ đó, tác giả đưa ra đề xuất kết hợp SDN và Blockchain, xác định đối tượng nghiên cứu (Hyperledger Sawtooth và mạng SDN), mục tiêu đề tài và phương pháp thực hiện chi tiết qua 5 giai đoạn từ nghiên cứu lý thuyết, thiết kế kiến trúc, cài đặt hệ thống trên Ubuntu 18/Containernet, hiện thực hóa các chức năng phân quyền cho đến đánh giá bảo mật và hiệu năng.

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương này tập trung hệ thống hóa toàn bộ các kiến thức chuyên ngành liên quan:

• Lịch sử hình thành Blockchain từ các nghiên cứu đặt nền móng năm 1982 (chữ ký mù của David Chaum), 1991 (Stuart Haber và W. Scott Stornetta), 1992 (tích hợp cây Merkle) đến sự ra đời của Bitcoin và nền tảng doanh nghiệp Hyperledger (2015).
• Các nguyên lý mã hóa mật mã học: Cơ chế hàm băm mật mã (SHA-256, RIPEMD-160), thuật toán chữ ký điện tử ECDSA chuẩn secp256k1, cấu trúc cặp khóa công khai/bí mật và định dạng giao dịch (raw transaction).
• Cơ chế đồng thuận trong Hyperledger Sawtooth, phân tích khả năng chịu lỗi của thuật toán PBFT so với PoET và Sawtooth Raft; so sánh định tính chi tiết giữa cơ sở dữ liệu truyền thống và công nghệ Blockchain trong môi trường IoT.
• Khái niệm, kiến trúc 3 tầng của mạng SDN, nguyên lý giao thức OpenFlow (Secure Channel, Flow Table) và mô hình kiến trúc SDIoT kết hợp điện toán biên (Edge Computing).
• Khảo sát các công trình học thuật liên quan trên thế giới: COSMOS, DistBlockNet, Bubbles of Trust, ANASTACIA và các nghiên cứu của Sousa, Di Pietro.

Chương 3: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

Chương 3 định nghĩa các thực thể vận hành trong mô hình gồm Controller, End device, Edge device và hệ thống BlockBee (REST API, Validator, Transaction Processor gồm Processor class và Handler class). Tác giả chi tiết hóa các luồng xử lý và xây dựng các thuật toán tương ứng:

• Thuật toán 1: Tiến trình tạo thông tin tài khoản cho thiết bị mới (tiếp nhận payload, mã hóa RSA với $TP_{pub}$, xác thực chữ ký gói tin qua Validator, kiểm tra trùng lặp và ghi State data).
• Thuật toán 2: Tiến trình chứng thực và cấp quyền truy cập cho thiết bị (giải mã RSA bằng $TP_{priv}$, đối chiếu mật khẩu trong State data, gửi lệnh POST API sang bộ điều khiển SDN để kích hoạt ACL).
• Thuật toán thu hồi cấp quyền truy cập: Kiểm tra quyền quản trị (role_user == "admin") trước khi gọi API hủy nạp rule trên controller.
• Thuật toán 3: Chương trình giải mã thông điệp Base64 và RSA để quản trị viên kiểm tra dữ liệu đã lưu trữ trên các block.

Chương 4: HIỆN THỰC HỆ THỐNG VÀ THỰC NGHIỆM

Chương 4 mô tả chi tiết hạ tầng thực nghiệm phân tán trên 3 máy vật lý/máy ảo (Máy A chạy ONOS Docker, Máy B chạy Hyperledger Sawtooth, Máy C chạy Containernet/Mininet). Tác giả cung cấp các bước triển khai kỹ thuật: Cài đặt Docker, Docker Compose, cấu hình image ONOS, kết nối mạng giả lập qua giao thức OpenFlow, cài đặt các thành phần phụ trợ qua Ansible, thiết lập node Sawtooth.

Nội dung chương trình bày việc ghi nhận nhật ký hệ thống (log) xác nhận các thao tác: Ghi danh thiết bị thành công, đẩy cấu hình ACL sang ONOS controller, xóa quy tắc ACL khi có lệnh thu hồi, cùng danh sách khối và chi tiết thông điệp được giải mã trong block. Phần thực nghiệm tiến hành đo đạc mức độ tiêu thụ tài nguyên CPU trong các trường hợp:

• Hiệu năng CPU khi đăng ký thiết bị với tải 10 requests và 50 requests (ghi nhận ngưỡng cao nhất và thấp nhất).
• Hiệu năng CPU khi yêu cầu quyền truy cập với tải 10 requests.
• Hiệu năng CPU khi chứng thực thiết bị với tải 50 requests.
• Hiệu năng CPU khi thu hồi quyền truy cập mạng.

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Chương 5 đúc kết các kết quả đạt được về mặt lý thuyết và thực nghiệm của hệ thống xác thực BlockBee kết hợp SDN, đồng thời đưa ra các định hướng mở rộng nghiên cứu trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã hoàn thành các mục tiêu đề ra về việc thiết kế và hiện thực mô hình kết hợp mạng khả lập trình và Blockchain:

1. Kết quả kỹ thuật đạt được:
   • Xây dựng hoàn chỉnh mô hình thử nghiệm phân tán trên ba máy trạm độc lập, tích hợp thành công bộ điều khiển ONOS với mạng Blockchain Hyperledger Sawtooth thông qua cơ chế REST API.
   • Hiện thực hóa thành công các luồng nghiệp vụ: Đăng ký thiết bị mới, chứng thực thông tin tự động, điều phối và áp dụng chính sách kiểm soát truy cập (ACL) xuống thiết bị biên thông qua các bảng luồng (Flow Table) của OpenFlow, và quy trình thu hồi quyền truy cập an toàn bởi quản trị viên.
   • Cung cấp công cụ hỗ trợ kiểm tra và giải mã các thông điệp giao dịch được lưu trữ trên sổ cái khối bằng khóa bí mật của bộ xử lý giao dịch.
   • Ghi nhận nhật ký thực nghiệm chứng minh hệ thống hoạt động ổn định khi xử lý các kịch bản cấp phát và xóa bỏ quyền mạng theo thời gian thực.
   • Đo lường và thu thập số liệu tiêu thụ tài nguyên vi xử lý (CPU) của hệ thống tương ứng với các kịch bản tải 10 và 50 yêu cầu đồng thời đối với các tác vụ đăng ký, yêu cầu truy cập, chứng thực và thu hồi quyền.

Thành phần / Tác vụ	Công nghệ / Nền tảng sử dụng	Cơ chế thực thi chính
Mặt phẳng điều khiển SDN	ONOS Controller (Docker trên Ubuntu 18)	Nhận chỉ thị qua REST API, quản lý luồng qua OpenFlow
Mặt phẳng dữ liệu giả lập	Containernet & Mininet (Ubuntu 18)	Giả lập Smart Devices và Edge Devices kết nối Controller
Nền tảng Blockchain	Hyperledger Sawtooth (Đồng thuận PBFT)	Quản lý sổ cái trạng thái, kiểm thực giao dịch qua Validator
Bảo mật và mã hóa	ECDSA (secp256k1), RSA, SHA-256, Base64	Mã hóa payload truyền thông, xác thực chữ ký số thiết bị biên
Logic nghiệp vụ phân quyền	Transaction Processor (Custom Handler)	Kiểm tra dữ liệu State, tự động kích hoạt API điều khiển ACL

2. Giải pháp và đóng góp của đề tài:
   • Tác giả đề xuất giải pháp tách biệt hoàn toàn chức năng chứng thực ra khỏi bộ điều khiển trung tâm bằng cách đưa vào mạng phân tán BlockBee, giải quyết được điểm yếu thiếu xác thực trên kênh giao tiếp mạng khả lập trình.
   • Thiết lập mô hình phân quyền dựa trên thiết bị biên (Edge device), giúp giảm tải tính toán mật mã cho các thiết bị IoT vốn có năng lực phần cứng hạn chế.
   • Hiện thực hóa sự kết hợp giữa kiến trúc SDN và nền tảng Hyperledger Sawtooth với thuật toán PBFT, cung cấp một phương án kiến trúc tham khảo cho các bài toán an toàn thông tin trong môi trường SDIoT và điện toán biên.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên nội dung văn bản và phạm vi nghiên cứu thực tế, các hạn chế và hướng phát triển được xác định:

• Hạn chế: Hệ thống mới chỉ được triển khai thực nghiệm trên môi trường giả lập (Containernet, Mininet) với quy mô ba máy trạm, chưa thử nghiệm trên môi trường phần cứng IoT vật lý thực tế với số lượng nút lớn. Đề tài chưa triển khai đánh giá đầy đủ hệ thống theo các bộ tiêu chuẩn bảo mật quốc tế chuyên sâu như đã đề ra trong mục tiêu ban đầu (Criteria, ITSEC, TCSEC, STRIDE).
• Hướng phát triển: Tác giả định hướng tiếp tục tối ưu hóa thuật toán đồng thuận để giảm độ trễ xử lý giao dịch; mở rộng kết nối hệ thống với các thiết bị phần cứng thông minh thực tế ngoài môi trường phòng thí nghiệm; và thực hiện các kịch bản kiểm thử an ninh chuyên sâu nhằm đánh giá khả năng phòng chống các cuộc tấn công mạng phức tạp.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận cung cấp các tài liệu và giải pháp kỹ thuật có giá trị tham khảo cho:

• Sinh viên và học viên chuyên ngành An toàn thông tin, Mạng máy tính: Nguồn tài liệu thực tế về phương pháp tích hợp giao tiếp giữa ứng dụng Blockchain doanh nghiệp (Hyperledger Sawtooth) và hệ điều hành mạng khả lập trình (ONOS).
• Người nghiên cứu các đề tài về SDIoT và Edge Computing: Tham khảo phương pháp xây dựng kịch bản mô phỏng mạng thiết bị thông minh bằng Containernet, quy trình đóng gói dữ liệu giao dịch bảo mật (sử dụng kết hợp ECDSA, RSA, SHA-256) và thiết kế Transaction Processor xử lý logic cấp phát ACL động.
• Kỹ sư triển khai hệ thống mạng: Tài liệu hỗ trợ các bước cài đặt cụ thể ONOS Controller, Docker Compose, Ansible và cấu hình các kịch bản đo lường tài nguyên CPU khi xử lý luồng yêu cầu mạng.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận lựa chọn thuật toán đồng thuận nào trong Hyperledger Sawtooth và lý do là gì?
Khóa luận lựa chọn thuật toán PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance). Lý do được tác giả nêu rõ là do PBFT có khả năng chịu lỗi cao, phù hợp với mô hình mạng phân tán định hướng của đề tài so với các cơ chế khác như PoET hay Sawtooth Raft.

2. Thuật toán mã hóa và chuẩn đường cong nào được sử dụng để tạo khóa trong hệ thống?
Hệ thống sử dụng thuật toán chữ ký điện tử ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) dựa trên chuẩn đường cong secp256k1 do Viện Tiêu chuẩn và Kỹ thuật Quốc gia Hoa Kỳ (NIST) đặt ra, tuân theo công thức toán học $y^2 \equiv x^3 + 7 \pmod p$ với số nguyên tố $p = 2^{256} - 2^{32} - 977$.

3. Ba thành phần cốt lõi của mạng xác thực BlockBee đảm nhận nhiệm vụ gì?
Mạng BlockBee gồm 3 thành phần: REST API dùng để tiếp nhận các yêu cầu HTTP/JSON từ thiết bị biên và xem thông tin khối; Validator đóng vai trò xác thực chữ ký số gói tin và lưu giữ sổ cái phân tán; Transaction Processor (gồm Processor class và Handler class) chứa logic xử lý nghiệp vụ kiểm tra tài khoản, cập nhật State data và gọi API sang bộ điều khiển SDN.

4. Mô hình thực nghiệm được phân chia trên bao nhiêu máy tính vật lý và chức năng từng máy là gì?
Hệ thống được cài đặt trên ba máy: Máy A là bộ điều khiển mạng SDN chạy ONOS trên nền tảng Docker; Máy B là hệ thống mạng xác thực Blockchain chạy Hyperledger Sawtooth; Máy C chạy mạng giả lập các thiết bị biên và thiết bị cuối sử dụng Mininet và Containernet.

5. Điều kiện để tiến trình thu hồi quyền truy cập (xóa ACL) được thực thi là gì?
Tiến trình thu hồi bắt buộc phải được kích hoạt bởi tài khoản có thẩm quyền quản trị. Trong thuật toán xử lý của Transaction Processor, hệ thống thực hiện kiểm tra vai trò tài khoản (role_user == "admin"), nếu thỏa mãn mới tiến hành gọi API sang ONOS Controller để hủy bỏ chính sách truy cập của thiết bị đích.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Lê Công Hầu đã nghiên cứu và hiện thực hóa thành công giải pháp ứng dụng công nghệ Blockchain Hyperledger Sawtooth để xác thực và kiểm soát truy cập cho mạng khả lập trình SDN trong mô hình điện toán biên. Thông qua việc phát triển hệ thống BlockBee, đề tài đã chứng minh tính khả thi của việc kết hợp sổ cái phân tán với bộ điều khiển ONOS nhằm tự động hóa việc cấp phát và thu hồi danh sách kiểm soát truy cập (ACL) cho các thiết bị thông minh. Các kết quả kiểm thử thực nghiệm trên nền tảng Containernet và Docker đã cung cấp số liệu cụ thể về khả năng vận hành cũng như mức độ tiêu thụ tài nguyên của hệ thống, đóng góp một mô hình kiến trúc có giá trị tham khảo cho lĩnh vực an toàn thông tin mạng IoT.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Lý do chọn để tài. Đối tượng nghiên cứu.---:-©22¿©2++2++22++22EE22EE221E22Ex22171E1E crrree 5 1. Mục tiêu đề tài.

Phương pháp thực hiện.--¿-525+222+222vtttExrrrrrrrsrrrrrrer 7 Chương2. CO SỞ LÝ THUYẾT.--2- 2: ©52S22E+2EE£EEtEEv2E+zEEerxrzxrzxezrreree § 2. Công nghệ Blockchain. Nền tảng cốt lõi.:©5:25222E22E22E2E22EE2EE2E2EEEErkrrrrrrrerrres § 2.

Lịch sử hình thành. Blockchain trong IOT. «<3 Ỳ ngưng tk 14 2. Mạng khả lập trình - Software-defined networking (SDN).

St SkSnH TH HH key 16 2. Cơ chế hoạt động. SDN và ứng dung trong IoT. Các công trình nghiên cứu liên quan.

PHAN TÍCH VA THIET KE HỆ THONG 3. Tổng quan về hệ thong. Các định nghĩa Chung. Quy trình đăng kí mới một thiết bi và chỉ tiết luồng đăng kí.

Quy trình chứng thực một đối tượng. Quy trình thu hồi quyền truy cập. Công cụ dùng dé giải mã kiểm tra lịch sử các transaction trong mạng. HIỆN THUC HỆ THONG VÀ THỰC NGHIỆM 4.

Tổng thé hạ tầng hệ thống. Cài đặt và hiện thực hệ thống. Cài đặt mạng SDN. LH TH HH ngư Hưến 35 4.

Cài đặt và xây dựng hệ thông mạng giả lập các thiết bị. Xây dựng hệ thống Blockchain. Kịch bản thực hin. ee eee ces eeeceeccseceecnscesscssecseeeecesecesecssesseesseenees 49 4.

Các kịch bản thực nghiệm. Đánh giá bảo mật hệ thống. Đánh giá hiệu năng hệ thống. KET LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỄN.

Kết quả dat Quoc. eee cece cee cceecceecesecneesaeeseeseeececseeeseseeseeeseseeeeea 61 5. Định hướng phat tren. ceccecsessesseeseeseesessecsecseesessseesecsesseeseesneesees 61 DANH MUC HiNH Hin! 1.1 : Tổng quan về hệ thông.---2- 2-2 ©St2St2EE+EE£EEtEE2EEeEEerxrrxrrxrrrreree 3 Hinl 2.

1: Cấu trúc của một cây Merkle trong Blockchain [4]. 2: Đường cong elliptic được sử dụng trong Blockchain. 3: Tổng quan về kiến trúc của SDN. 4: Architecture of SDIoT network [8] Hin! h 4.

1: Cai đặt docker và docker-compose trên máy controller. 2: Tải xuống ONOS docker image. 3: Kiểm tra trạng thái của container trên ONOS. 4: Kiểm tra IP mà ONOS controller.

5: Giao diện khi đã cai đặt thành công controller. 6: Các ứng dụng cần được kích hoạt trên controller. 7: Kết nối mang giả lập với controller. 8: Cài đặt ansibÌe.- -- c1 1 1121112 v12 1112111111 0111 g1 vn vn tk krg 42 Hin! h 4.

9: Clone mã nguồn containernet từ github.---:¿2+ s22+zzx2z+zzxzzx 42 Hinl CÀ)H9 i0 i00. 11: Cài đặt docker trước khi cài đặt Sawtooth. 12: Cài đặt docker trước khi cài đặt Sawtooth.-----cccsccs+sckxssevee 45 Hin 4. 13: Sơ đồ kết nói các thành phan của một node trong mạng Blockchain.

14: Cấu tạo của một batChes. 15: Log hiển thị ghi danh thành công. 16: Log hiển thị các thông tin đang gửi ACL đến controller. 17: Log quá trình xóa ACL cho một user.

18: Danh sách các DIOCK. eee eececceeeeteeeeeeneeeeeeseseeesecsseceeeseseneseresneeee 53 Hin! h 4. 19: Chi tiết lịch sửa của một blOCK. 20: Giải mã thông điệp được lưu trữ trong block.

21: Hiệu năng cao nhất CPU đăng kí thiết bị (10 requesÐ).------‹ 57 Hin 4, 22: Hiệu năng thấp nhất CPU đăng kí thiết bị (10 request). 23: Hiệu năng cao nhất CPU đăng kí thiết bị (50 request). 24: Hiệu năng thấp nhất CPU đăng kí thiết bị (50 request).25: Hiệu năng cao nhất CPU yêu cầu quyền truy cập (10 request). 26: Hiệu năng thấp nhất CPU yêu cầu quyền truy cập (10 reques0).27: Hiệu năng cao nhất CPU chứng thực thiết bị (50 request).

28: Hiệu năng cao nhất CPU thu hồi quyền truy cập. 29 : Hiệu năng thấp nhất CPU thu hồi quyên truy cập.-------- 60 DANH MỤC SƠ ĐÒ Sơ đồ 1: Tổng thé toàn bộ các luồng hệ thống. Sơ đồ 2: Sơ đồ luồng xử lí đăng kí mới một thiết bị Sơ đồ 3: Sơ đồ luồng xử lí chứng thực và áp dụng ACL cho một thiết bị. DANH MỤC TU VIET TAT STT Từ viết tắt Nội dung 1 SDN Software-defined networking 3 ITSEC Information Technology Security Evaluation Criteria 3 TCSEC Trusted Computer System Evaluation Criteria 4 loT Internet of things 5 PBFT Practical Byzantine Fault Tolerance 6 PoET Proof of Elapsed Time 7 TCP Transmission Control Protocol 8 ONOS Open Network Operating System 9 P2P Peer-to-peer 10 ECDSA Elliptic Curve Digital Signature Algorithm 11 NIST National Institute of Standards and Technology TÓM TẮT KHÓA LUẬN Trong phạm vi khóa luận, chúng tôi nghiên cứu về việc ứng dụng Blockchain đề chứng thực và kiểm soát truy cập cho mạng khả lập trình.

Thông tin của các thiết bị cuối sẽ được lưu trữ trên mạng Hyperledger Sawtooth. Chúng tôi tập trung vào việc xử lí thông tin từ phía các thiết bị cuối gửi đến mạng Blockchain và từ mạng Blockchain gọi đến API của mang SDN dé áp dung các chính sách kiểm soát truy cập (ACL). Mục tiêu của khóa luận là tìm hiểu phương pháp đề xây dựng một mạng khả lập trình và mạng Blockchain, qua đó có thể xây dựng chương trình xử lí cho việc xác thực và kiểm soát truy cập bằng mạng Blockchain và chương trình giao tiếp giữa các thiết bị cuôi với mạng Blockchain. | MỞ ĐÀU Trong thời đại ứng dụng bùng nổ của công nghệ thông tin, Internet of Things (IoT) đóng một vai trò quan trọng trong việc xây dựng các thành phó thông minh, hiện dai và thân thiên với con người.

Nhiều thiết bị chúng ta sử dụng hàng ngày được trang bị kết nối internet. Cùng với sự phát triển của công nghệ điện toán đám mây (Cloud Computing) đã thúc đầy quá trình sự phát triển của quá trình truyền dữ liệu và tự động hóa trong các thiết bị IoT thông minh mà không cần sự can thiệp của con người. Do đó, việc số hóa và tự động này cần có cơ chế xác thực và kiểm soát dé dam bảo tính bảo mật và tính toàn vẹn của thông tin được truyền trước các tác nhân gây hại như người dùng độc hại hoặc mã độc. Bên cạnh đó, quản lý tập trung cũng tiềm ân những rủi ro như DOS, thông tin cá nhân có thể bị phân tích và giám sát, người dùng bị hạn chế kiểm soát thông tin cá nhân.

Dé cập đến van đề giải quyết việc quản lí lưu lượng mang của thiết bị thì mạng khả lập trình có là đối tượng được các nhà nghiên cứu nhắm đến nhiều. Mạng khả lập trình là kiến trúc mạng trong đó tách biệt control plane và data plane. Theo đó, chức năng điều khién, tính toán, ra quyết định tách khỏi thiết bị và được thực thi bằng phần mềm, nằm trên SDN controller. Các thiết bị chỉ thực thi chuyền tiếp dữ liệu từ chỉ thị của controller.

Thêm nữa, các thiết bị chỉ cần tuân theo chuẩn giao tiếp chung mà không phụ thuộc vào nhà sản xuất thiết bị. Tuy nhiên, mạng khả lập trình còn tồn tại một số khuyết điểm như hạn chế trong việc xác thực các thiết bị ở kênh phía nam (northbound), thiếu yếu tố xác thực,. Với việc tìm hiểu từ các nghiên cứu khác, nhóm thay Blockchain có thé được sử dụng như một chía khóa cho mắc xích này. Blockchain là một mạng dữ liệu phân tán với một số cái (ledger) có chức năng ghi lại các transtion.

Công nghệ Blockchain có thê theo dõi, [2] điều phối, thực hiện các giao dịch (transaction) và lưu trữ một lượng lớn thông tin từ các thiết bị. Vì những lí do đó, nhóm quyết định nghiên cứu công nghệ Blockchain và áp dụng đề xây dựng hệ thống xác thực đơn giản cho mạng khả lập trình có khả năng tương thích với các hệ thông IoT đề kiểm chứng khả năng ứng dụng của công nghệ Blockchain vào việc xác thực cho các thiết bị trong mạng khả lập trình. Tập trung vào việc mô phỏng một mô hình Edge Computing trong môi trường mạng khả lập trình và ứng dụng công nghệ Blockchain (trong dé tài là được gọi là mạng BlockBee) để xác thực và kiểm soát các luồng dữ liệu trong mạng cho các thiết bị thông minh.1 thể hiện mô hình tổng quan của toàn bộ hệ thống: Edgo Device Reject Edge Device ⁄ ' Data Center Reject F/ ‘Smart Gr Fake / ⁄ B 5) i is Edge Device ‘SmartDevices-Blue Hinh 1. 1 : Téng quan vé hé théng [3] Chuong1.

Lý do chọn dé tai Trong thời đại ứng dụng bùng nổ của công nghệ thông tin, Internet of Things (IoT) đóng một vai trò quan trong trong việc xây dung các thành phố thông minh, hiện dai và thân thiên với con người. Nhiều thiết bị chúng ta sử dụng hàng ngày được trang bị kết nối internet. Cùng với sự phát triển của công nghệ điện toán đám mây (Cloud Computing) đã thúc đầy quá trình sự phát triển của quá trình truyền dữ liệu và tự động hóa trong các thiết bị loT thông minh mà không cần sự can thiệp của con người. Do đó, việc số hóa và tự động này cần có cơ chế xác thực và kiểm soát dé đảm bảo tính bảo mật và tính toàn vẹn của thông tin được truyền trước các tác nhân gây hại như người dùng độc hại hoặc mã độc.

Bên cạnh đó, quản lý tập trung cũng tiềm ân những rủi ro như DOS, thông tin cá nhân có thể bị phân tích và giám sát, người dùng bị hạn chế kiểm soát thông tin cá nhân,. Có những nghiên cứu khác nhau về bảo mật và quyền riêng tư của kiến trúc hệ thống IoT. Ví dụ, thí nghiệm của Sukhvir Notra et al. [1] các cuộc tấn công vào một loạt các thiết bị loT như Nest Smoke-Alarm, Hue Light-Bulbs, WeMo Motion Switch,.

để chứng minh các thiết bị IoT có sẵn thiếu bảo mật và quyên riêng tư cơ bản. Tuy nhiên, với sự phát triển theo cấp số nhân của các thiết bị IoT như ngày nay (nghiên cứu cho thấy sẽ có 35 tỷ thiết bị thông minh trực tuyến vào năm 2021 và con sé đó sẽ tăng lên 75 tỷ vào năm 2025 [2]), mô hình quản lý tập trung sẽ không đạt được hiệu quả cao trong xử ly end-to-end. Hơn nữa, việc quản lý số lượng lớn các thiết bị khác nhau là một thách thức không hề nhỏ. Kết nối giữa các thiết bị cũng đòi hỏi tính tương thích cao đề đáp ứng nhu cầu về tốc độ và khả năng xử lý chính xác của mạng IoT.

SDN có thé là chìa khóa dé mở cánh cửa này. Ưu điểm chính của mạng lập trình là nó có thé giám sát tất cả các trạng thái và đường dẫn mạng có sẵn dé có thé điều hướng các gói dựa trên các yêu cầu lưu lượng một [4] cách chính xác và tối ưu. Do khả năng hiển thị trực quan, mạng có thể lập trình cũng có thể tự động sửa đổi luồng lưu lượng, thông báo cho quản trị viên về các liên kết bị tắc nghẽn trong mạng và các trạng thái mang bat thường khác,. Tuy nhiên, mạng lập trình cũng tồn tại một số nhược điểm.

Điểm yếu của mạng tồn tại trong việc xác thực giữa các thiết bị. Dé giải quyết van dé đã được đặt ra, số lượng các dự án nghiên cứu và phát triển đã thử nghiệm kết hợp công nghệ Blockchain vào một cơ sở hạ tầng mạng có thể lập trình được.