I. Giới thiệu
Khóa luận tốt nghiệp này tập trung vào việc nghiên cứu và triển khai cơ chế bẫy phòng thủ và di chuyển giảm thiểu tấn công trong mạng khả lập trình (SDN). Mục tiêu chính là xây dựng một hệ thống phòng thủ chủ động, kết hợp giữa hệ thống lừa dối mạng và hệ thống phòng thủ di chuyển mục tiêu (MTD) để giảm thiểu rủi ro từ các cuộc tấn công mạng. An ninh mạng và bảo mật mạng là những vấn đề cấp thiết trong kỷ nguyên số, đặc biệt là trong môi trường SDN, nơi mà tính linh hoạt và khả năng lập trình cao đòi hỏi các giải pháp bảo mật hiệu quả.
1.1. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
Mục tiêu của khóa luận tốt nghiệp là tận dụng các đặc tính của công nghệ mạng SDN để triển khai các kỹ thuật lừa dối mạng và di chuyển phòng thủ mục tiêu. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các kỹ thuật phòng thủ như Cyber Deception và MTD trong môi trường SDN. Đối tượng nghiên cứu chính là hệ thống mạng SDN, các kỹ thuật lừa dối mạng, và kỹ thuật di chuyển phòng thủ mục tiêu.
1.2. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc tìm hiểu tài liệu, triển khai mạng SDN, và thực hiện các thử nghiệm để đánh giá hiệu quả của hệ thống. Các giải pháp bảo mật được đề xuất dựa trên việc kết hợp chiến lược phòng thủ chủ động và phản ứng, nhằm tối ưu hóa quản lý rủi ro mạng.
II. Kiến thức nền tảng
Chương này cung cấp kiến thức cơ bản về mạng khả lập trình (SDN), hệ thống phòng thủ di chuyển mục tiêu (MTD), và hệ thống lừa dối mạng. SDN là kiến trúc mạng mới, cho phép điều khiển mạng thông qua lập trình, tách biệt control plane và data plane. MTD là cơ chế phòng thủ chủ động, liên tục thay đổi cấu hình hệ thống để gây khó khăn cho kẻ tấn công. Hệ thống lừa dối mạng sử dụng các bẫy để dụ kẻ tấn công vào các hệ thống giả, từ đó thu thập thông tin và ngăn chặn tấn công.
2.1. Mạng khả lập trình SDN
SDN là kiến trúc mạng mới, phân tách control plane và data plane, cho phép điều khiển mạng thông qua lập trình. Kiến trúc SDN bao gồm ba lớp: lớp ứng dụng, lớp điều khiển, và lớp hạ tầng. OpenFlow là giao thức cốt lõi của SDN, cho phép tương tác giữa controller và switch. Ưu điểm của SDN bao gồm khả năng quản lý mạng linh hoạt, chi phí hiệu quả, và dễ dàng thích nghi với nhu cầu thay đổi.
2.2. Hệ thống phòng thủ di chuyển mục tiêu MTD
MTD là cơ chế phòng thủ chủ động, liên tục thay đổi cấu hình hệ thống để gây khó khăn cho kẻ tấn công. Các nguyên tắc thiết kế MTD bao gồm di chuyển cái gì, di chuyển như thế nào, và di chuyển khi nào. Các kỹ thuật MTD được phân loại theo thời gian (Time-based, Event-based, Hybrid-based) và theo hoạt động (Shuffling, Diversity, Redundancy).
2.3. Hệ thống lừa dối mạng
Hệ thống lừa dối mạng sử dụng các bẫy để dụ kẻ tấn công vào các hệ thống giả, từ đó thu thập thông tin và ngăn chặn tấn công. Các kỹ thuật lừa dối bao gồm lừa dối cấp mạng, lừa dối cấp máy chủ, và lừa dối dựa trên mật mã. Mục tiêu là tăng cường an toàn thông tin và giảm thiểu rủi ro từ các cuộc tấn công mạng.
III. Phân tích và thiết kế hệ thống
Chương này trình bày quy trình thiết kế và triển khai hệ thống kết hợp hệ thống lừa dối mạng và hệ thống phòng thủ di chuyển mục tiêu. Hệ thống được thiết kế để hoạt động trong môi trường SDN, sử dụng các công cụ như ONOS, Snort, và ELK Stack để phát hiện và ngăn chặn tấn công. Cơ chế bảo vệ được xây dựng dựa trên việc liên tục thay đổi cấu hình mạng và sử dụng các bẫy để dụ kẻ tấn công.
3.1. Quy trình hoạt động hệ thống
Hệ thống hoạt động dựa trên việc kết hợp hệ thống lừa dối mạng và hệ thống phòng thủ di chuyển mục tiêu. Hệ thống lừa dối mạng tạo ra các bẫy để dụ kẻ tấn công, trong khi hệ thống phòng thủ di chuyển mục tiêu liên tục thay đổi cấu hình mạng để giảm thiểu rủi ro. Quy trình bao gồm các bước: phát hiện tấn công, thu thập thông tin, và thực hiện các biện pháp phòng thủ.
3.2. Triển khai hệ thống
Hệ thống được triển khai trong môi trường SDN, sử dụng các công cụ như ONOS, Snort, và ELK Stack. ONOS được sử dụng để quản lý mạng, Snort để phát hiện xâm nhập, và ELK Stack để thu thập và hiển thị log. Các kỹ thuật phòng thủ được áp dụng bao gồm IP Shuffling, Port Hopping, và Network Topology Shuffling.
IV. Triển khai thực nghiệm và đánh giá
Chương này trình bày quá trình triển khai, thực nghiệm, và đánh giá hiệu quả của hệ thống. Các tiêu chí đánh giá bao gồm thời gian quét mạng, độ trễ của gói tin, và thời gian phát hiện tấn công. Kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống kết hợp hệ thống lừa dối mạng và hệ thống phòng thủ di chuyển mục tiêu có khả năng giảm thiểu đáng kể rủi ro từ các cuộc tấn công mạng.
4.1. Môi trường triển khai
Hệ thống được triển khai trong môi trường SDN, sử dụng các công cụ như ONOS, Snort, và ELK Stack. Môi trường triển khai bao gồm các máy ảo và thiết bị mạng được cấu hình để mô phỏng một mạng thực tế. Các kỹ thuật phòng thủ được áp dụng bao gồm IP Shuffling, Port Hopping, và Network Topology Shuffling.
4.2. Kết quả đánh giá
Kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống kết hợp hệ thống lừa dối mạng và hệ thống phòng thủ di chuyển mục tiêu có khả năng giảm thiểu đáng kể rủi ro từ các cuộc tấn công mạng. Các tiêu chí đánh giá bao gồm thời gian quét mạng, độ trễ của gói tin, và thời gian phát hiện tấn công. Hệ thống đã chứng minh được hiệu quả trong việc tăng cường an ninh mạng và bảo mật mạng.
V. Kết luận và hướng phát triển
Khóa luận tốt nghiệp đã đề xuất và triển khai thành công một hệ thống phòng thủ chủ động, kết hợp hệ thống lừa dối mạng và hệ thống phòng thủ di chuyển mục tiêu trong môi trường SDN. Hệ thống đã chứng minh được hiệu quả trong việc giảm thiểu rủi ro từ các cuộc tấn công mạng. Hướng phát triển trong tương lai bao gồm việc tối ưu hóa các kỹ thuật phòng thủ và mở rộng hệ thống để áp dụng trong các môi trường mạng phức tạp hơn.
5.1. Kết luận
Hệ thống kết hợp hệ thống lừa dối mạng và hệ thống phòng thủ di chuyển mục tiêu đã chứng minh được hiệu quả trong việc tăng cường an ninh mạng và bảo mật mạng. Các giải pháp bảo mật được đề xuất dựa trên việc kết hợp chiến lược phòng thủ chủ động và phản ứng, nhằm tối ưu hóa quản lý rủi ro mạng.
5.2. Hướng phát triển
Hướng phát triển trong tương lai bao gồm việc tối ưu hóa các kỹ thuật phòng thủ và mở rộng hệ thống để áp dụng trong các môi trường mạng phức tạp hơn. Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tích hợp các công nghệ mạng mới và cải thiện hiệu suất của hệ thống.
