chương 1 này sẽ trình bày tổng quan về một số nguy cơ và hậu quả xuất phát từ người dung trong vấn đề an ninh và bảo mật trong các hệ thống mạng IoT, cùng với đó là tính cấp thiết trong việc giải quyết vấn đề nghiên cứu và áp dụng những cơ chế giám sát và phát hiện tấn công trong mạng IoT.1 Giới thiệu chung. Theo dự báo từ International Data Corporation (IDC) [1] ước tính rằng sẽ có 41,6 tỷ thiết bị IoT được kết nối, và tạo ra 79,4 zettabyte (ZB) dữ liệu vào năm 2025. Điều này cho thấy rằng IoT ngày càng đóng vai trò quan trọng trong tương lai, xuất hiện trên nhiều lĩnh vực và là xu thế tất yếu của thế giới trong tương lai. Với việc áp dụng IoT, nhiều lĩnh vực trong cuộc sống được cải thiện đánh kể và đạt nhiều thành tựu, sự tiện lợi về không gian và thời gian, cải thiện được độ chính xác, tăng hiệu quả kinh tế và giảm thiểu sự can thiệp trực tiếp của con người.
Các ứng dụng của IoT trong thực tế có thể chia thành nhiều nhóm khác nhau như nhà thông minh, thiết bị đeo thông minh, thành phố thông minh, quan trắc môi trường hay doanh nghiệp thông minh…Nổi bật trong đó là một số lĩnh vực về giáo dục, giao thông, nông nghiệp. Một hệ thống IoT cơ bản bao gồm 3 thành phần như được thể hiện như trong Hình 1.1 đó là khối thu thập dữ liệu collect data, khối tập hợp và chuyển tiếp dữ liệu (collate and tranfer data), khối phân tích xử lý và đưa ra quyết định/hành động (analyze data, make decision or take action) 1 Hình 1.1 Các thành phần chính trong kiến trúc IoT[2] Internet of Things làm cho các thiết bị ở xung quanh chúng ta thông minh hơn và phản ứng nhanh hơn, cho phép chúng giao tiếp và chia sẻ dữ liệu thu thập được thông qua các cổng kết nối IoT (IoT Gateway) hoặc các thiết bị biên khác, nơi dữ liệu được gửi lên đám mây (cloud) để được phân tích hoặc phân tích cục bộ từ đó đưa ra các quyết định và hành động dựa trên thông tin mà chúng nhận được từ nhau mà không liên quan đến con người. Ngày nay, khi càng nhiều kết nối được tạo ra bởi con người trong hệ sinh thái IoT, dữ liệu càng được chia sẻ rộng rãi, hơn thế nữa khi số lượng người dùng tăng, hành vi người dùng đa dạng và phức tạp dẫn tới khó quản lý và kiểm soát cho nên IoT trở thành mục tiêu tấn công hàng đầu của tội phạm mạng. Ta có thể kể tới một số điểm yếu bảo mật xuất phát từ hành vi người dùng như: • Mật khẩu yếu: người dùng không chú trọng tới việc đặt những mật khẩu mạnh để bảo vệ thiết bị của mình, đa số vẫn còn giữ nguyên các mật khẩu mặc định, khiến cho kẻ tấn công dễ dàng đoán được và chiếm quyền kiểm soát thiết bị.
2 • Tùy ý truy cập các kết nối mở rộng không an toàn: điều này vô hình mở ra một kết nối có thể là nguy cơ cho sự xâm nhập từ bên ngoài vào hệ thống IoT. • Sử dụng các thành phần, thư viện phần mềm không an toàn hoặc lỗi thời: các thành phần này chứa nhiều lỗ hổng bảo mật, do đã lỗi thời nên không được nhà phát triển vá lỗi, khi người dùng lạm dụng sử dụng chúng vào hệ thống IoT gây nên sự mất an toàn, có thể bị tấn công bất cứ lúc nào. • Quyền riêng tư không đầy đủ: mối nguy hại này có thể xuất phát từ những điểm truy cập dịch vụ công cộng, khi mà các kết nối được mở ra, người dùng có thể bị đánh cắp thông tin hoặc bị theo dõi bởi một bên thứ ba mà không hề hay biết, do không có cơ chế đảm bảo trong các dịch vụ này. Với bất kỳ một hệ thống mạng nào, an ninh và quyền riêng tư luôn là vấn đề được đặt lên hàng đầu.
Với mạng IoT nói riêng, vấn đề bảo mật an ninh mạng còn được coi trọng hơn nữa do tính đặc thù về dữ liệu trong mạng, chủ yếu là dữ liệu riêng tư và quan trọng của người dùng. Khi số lượng người dùng tăng, hành vi người dùng đa dạng và phức tạp dẫn tới khó quản lý và kiểm soát cho nên IoT trở thành mục tiêu tấn công hàng đầu của tội phạm mạng. Trên đây là một số những lí do tiêu biểu nhất xuất phát từ hành vi người dùng có thể gây ra những điểm yếu về an toàn mà bảo mật trong IoT, vô hình chung tạo ra một lỗ hổng và cơ hội cho những kẻ tấn công thực hiện các cuộc tấn công với mục đích xấu, nhằm phá hoại các cơ quan tổ chức và doanh nghiệp.2 Vấn đề an ninh bảo mật trong mạng IoT Vấn đề bảo mật an ninh mạng trong IoT được coi như một trong những vấn đề lớn nhất với IoT. Những cảm biến trong mạng IoT đang thực hiện thu thập dữ liệu và trong số đó có những loại thông tin dữ liệu rất nhạy cảm - ví dụ như những gì chúng ta nói và làm trong nhà của mình hoặc trong cơ quan.
Đảm bảo an toàn và bảo mật thông tin là điều quan trọng đối với niềm tin của người sử dụng các ứng dụng IoT, nhưng cho đến nay việc giám sát bảo mật của các hệ thống IoT vẫn còn nhiều lỗ hổng và điểm yếu có thể dễ bị tấn công bởi những tin tặc hoặc tổ chức đen với mục đích xấu. Các bộ định tuyến và webcam đang trở thành mục tiêu tấn công của các tin tặc vì sự thiếu bảo mật vốn có của chúng khiến chúng dễ dàng được tiếp cận và ngẫu nhiên trở thành một thành phần trong 3 mạng botnet khổng lồ. Botnet[3], hay thuật ngữ đầy đủ là “Bots network” dùng để chỉ một mạng lưới các máy tính hoặc thiết bị chi phối bởi một ai đó và được điều khiển bởi một máy chủ từ xa, chiếm quyền và điều hành hoạt động của máy tính đang bị nhiễm, mà người dùng không thể biết được mình đang là một bot trong mạng botnet này. Điều này có thể làm cản trở hoạt động, gián đoạn, gây mất nhiều thời gian xử lý, chiếm dụng và tiêu tốn tài nguyên máy người dùng, làm giảm năng suất làm việc.
Đặc biệt nếu như các máy tính của các cơ quan, tổ chức, doanh nghiệp được kết nối ra mạng ngoài bị nhiễm mã độc và trở thành botnet, nguy cơ có thể bị đánh cắp dữ liệu và các thông tin quan trọng khác. Cấu trúc của một mạng botnet được thể hiện như trong Hình 1.2 Kiến trúc của mạng Botnet[3] Quy mô của một hệ thống botnet thường có từ một nghìn tới vài chục nghìn máy tính và nhiều hơn thế, chính vì vậy botnet trở thành một công cụ thực hiện tấn công của các hacker, ví dụ như các cuộc tấn công từ chối dịch vụ-DoS, từ chối dịch vụ phân tán-DDoS…Hacker có thể điều khiểu cùng lúc tất cả các máy tính trong mạng botnet này cùng truy cập vào một website chỉ định trong cùng một lúc, tạo ra một luồng lưu lượng lớn quá tải sức phục vụ của website đó và gây ra tình trạng nghẽn mạng, mất kết nối với server thậm chí là dừng hoạt động của dịch vụ. 4 Xét trong bối cảnh mạng IoT, khi các hệ thống IoT ngày càng lớn hơn số lượng thiết bị IoT ngày càng nhiều, mang lại nhiều lưu lượng hơn cùng với đó là bản chất phân tán và không đồng nhất của mình nó dễ dàng trở thành mục tiêu và bị tấn công từ các hacker. Theo báo cáo của HP [5] cho biết 70% các thiết bị IoT phải chịu các cuộc tấn công mạng khác nhau khai thác lỗ hổng khác nhau.000 webcam có thể bị hack một cách dễ dàng, trong khi đó những thiết bị IoT như đồng hồ thông minh kết nối internet dành cho trẻ em được tìm thấy có chứa các lỗ hổng bảo mật cho phép tin tặc theo dõi vị trí của người đeo nó, nghe lén các cuộc hội thoại hoặc thậm chí giao tiếp với người dùng.
IoT thu giúp hẹp khoảng cách giữa thế giới số và thế giới thực, điều đó có nghĩa là việc xâm nhập vào các thiết bị này có thể gây ra hậu quả nguy hiểm trong thế giới thực. Ví dụ như một vụ xâm nhập và chiếm quyền điều khiển vào các cảm biến kiểm soát nhiệt độ trong nhà máy điện có thể khiến hệ thống máy chủ đưa ra quyết định sai lầm dẫn tới các hậu quả nghiêm trọng cả về kỹ thuật và kinh tế; một chiếc xe không người lái khi bị mất quyền kiểm soát cũng có thể gây ra nhiều hành động không như mong muốn, thậm chí có thể gây tai nạn cho người tham gia giao thông. Do đó, các cuộc tấn công mạng xuất hiện như một rào cản chính đối với việc triển khai và áp dụng rộng rãi các dịch vụ IoT trong thực tế. Trong mạng IoT ta có thể thu thập mọi thông tin từ những cảm biến, đó có thể là những thông tin riêng tư và yêu cầu tính bảo mật cao và vấn đề kiểm soát người dùng trong mạng là một vấn đề phức tạp, ta không thể lường trước được những nguy hại khi mà mỗi thực thể cụ thể là con người tham gia vào mạng.
Do đó, an ninh bảo mật và quyền riêng tư là một vấn đề nan giải trong mạng IoT. Các thiết bị IoT thường dễ bị tấn công hoặc dễ bị kiểm soát và trở thành công cụ để thực hiện tấn công do chúng thường sử dụng các kết nối không dây gửi các dữ liệu thu thập được về bộ xử lý trung tâm bằng các giao thức có tính bảo mật kém. Khả năng giao tiếp tự động của các thiết bị IoT làm cho việc đảm bảo sự riêng tư khó khăn hơn rất nhiều. Khi một phần tử trong mạng bị tấn công, các thông tin thu thập từ phần tử đó đều bị khai thác và kiểm soát bởi một bên thứ ba với những mục đích không chính đáng nào đó, điều này có thể gây ra những thiệt hại cho hệ thống và tổ chức.
Chính vì vậy an ninh mạng trong mạng IoT luôn là vấn đề cấp thiết và cần được đảm bảo cho mỗi hệ thống.1 Tổng quan về tấn công từ chối dịch vụ phân tán Tấn công từ chối dịch vụ (Denial of Service – DoS) là dạng tấn công nhằm ngăn chặn người dùng hợp pháp truy nhập tài nguyên mạng. DoS có thể làm ngưng hoạt động của một máy tính, một mạng nội bộ thậm chí cả một hệ thống mạng rất lớn. Về bản chất thực sự của DoS, kẻ tấn công sẽ chiếm dụng một lượng lớn tài nguyên mạng như băng thông, bộ nhớ.