Luận văn thạc sĩ về bảo mật truyền tin giữa các nút mạng IoT

• Tác giả: Trần Văn Huấn
• Người hướng dẫn: PGS. Hoàng Đăng Hải
• Trường học: Học viện công nghệ bưu chính viễn thông
• Chuyên ngành: Hệ thống thông tin
• Đề tài: Nghiên cứu, thử nghiệm truyền tin bảo mật giữa các nút mạng IoT
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH SÁCH CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH HÌNH VẼ
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về IoT
• 1.2. Giới thiệu chung
• 1.3. Một số đặc tính cơ bản của IoT
• 1.4. Mô hình kiến trúc IoT
• 1.5. Các công nghệ cơ bản của IoT
• 1.6. Một số ứng dụng IoT điển hình
• 1.7. Vấn đề bảo mật trong mạng IoT
• 1.8. So sánh giữa truyền thông thông thường và truyền thông bảo mật
• 1.9. Vấn đề truyền tin bảo mật, các thách thức và nhu cầu nghiên cứu
• 1.10. Kết chương
• 2. CHƯƠNG 2: TRUYỀN TIN BẢO MẬT TRONG MẠNG IOT
• 2.1. Các nguy cơ tấn công mạng IoT
• 2.2. Các hình thức tấn công
• 2.3. Vấn đề truyền tin bảo mật trong mạng IoT
• 2.4. Các yêu cầu của một hệ truyền thông tin an toàn và bảo mật
• 2.5. Các mô hình, phương pháp truyền tin hiện nay trong IoT
• 2.6. Mô tả bài toán truyền tin bảo mật giữa hai nút
• 2.7. Cơ sở lý thuyết bảo mật
• 2.8. Mã hóa bất đối xứng
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG, THỬ NGHIỆM
• 3.1. Các công cụ mô phỏng trong IoT
• 3.2. Nghiên cứu về bộ công cụ mô phỏng Contiki/Cooja
• 3.3. Kiến trúc hệ thống của Contiki
• 3.4. Các tính năng của Contiki
• 3.5. Xây dựng mô hình truyền tin bảo mật giữa các nút mạng IoT
• 3.6. Xây dựng các kịch bản mô phỏng thử nghiệm
• 3.7. Thực hiện mô phỏng
• 3.8. Ứng dụng của truyền tin bảo mật IoT trong thực tiễn
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về IoT

Internet of Things (IoT) là một khái niệm quan trọng trong thời đại công nghệ hiện nay. IoT cho phép các thiết bị kết nối và giao tiếp với nhau thông qua mạng Internet. Điều này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình làm việc mà còn tạo ra nhiều ứng dụng mới trong đời sống hàng ngày. Theo ITU-T, IoT bao gồm các yếu tố như nhận dạng đối tượng, cảm biến và mạng cảm biến không dây, và hệ thống nhúng. Những yếu tố này kết hợp với nhau để tạo ra một hệ sinh thái thông minh, nơi mà mọi vật đều có thể kết nối và tương tác. Tuy nhiên, sự gia tăng của các thiết bị IoT cũng đặt ra nhiều thách thức về bảo mật IoT. Các thiết bị không được bảo mật có thể trở thành mục tiêu cho các cuộc tấn công mạng, dẫn đến việc đánh cắp dữ liệu nhạy cảm. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp truyền tin an toàn trong mạng IoT là vô cùng cần thiết.

1.1. Các đặc tính cơ bản của IoT

IoT có một số đặc tính cơ bản như tính liên kết, tính không đồng nhất và quy mô lớn. Tính liên kết cho phép các thiết bị kết nối với nhau và với hạ tầng thông tin toàn cầu. Tính không đồng nhất thể hiện qua sự đa dạng của các thiết bị và công nghệ được sử dụng. Quy mô lớn cho thấy số lượng thiết bị IoT sẽ vượt xa số lượng máy tính hiện tại. Những đặc tính này không chỉ tạo ra cơ hội mà còn đặt ra thách thức lớn trong việc quản lý rủi ro và đảm bảo bảo mật thông tin. Việc phát triển các giải pháp bảo mật hiệu quả là cần thiết để bảo vệ dữ liệu và thông tin trong môi trường IoT.

II. Truyền tin bảo mật trong mạng IoT

Trong mạng IoT, việc truyền tin an toàn là một yếu tố quan trọng để đảm bảo tính bảo mật của hệ thống. Các nguy cơ tấn công mạng IoT rất đa dạng, từ tấn công từ chối dịch vụ (DDoS) đến việc khai thác lỗ hổng trong giao thức truyền thông. Để đối phó với những nguy cơ này, các yêu cầu về một hệ thống truyền thông an toàn cần được xác định rõ ràng. Các mô hình và phương pháp truyền tin hiện nay trong IoT bao gồm mã hóa đối xứng và mã hóa bất đối xứng. Mặc dù mã hóa bất đối xứng cung cấp mức độ bảo mật cao hơn, nhưng nó lại tiêu tốn nhiều tài nguyên và thời gian. Do đó, mã hóa đối xứng thường được ưa chuộng hơn trong các ứng dụng IoT, đặc biệt là khi kết hợp với các phương pháp như trao đổi khóa Diffie-Hellman để đảm bảo an toàn cho việc truyền tin.

2.1. Các nguy cơ tấn công mạng IoT

Các nguy cơ tấn công mạng IoT rất phong phú và đa dạng. Những tấn công này có thể gây ra thiệt hại lớn cho hệ thống và người dùng. Một số hình thức tấn công phổ biến bao gồm tấn công từ chối dịch vụ (DDoS), tấn công vào giao thức truyền thông, và khai thác lỗ hổng bảo mật trong các thiết bị IoT. Việc nhận diện và phân tích các nguy cơ này là rất quan trọng để phát triển các giải pháp bảo mật hiệu quả. Các tổ chức cần phải có kế hoạch quản lý rủi ro và triển khai các biện pháp bảo vệ để giảm thiểu thiệt hại từ các cuộc tấn công mạng.

III. Mô phỏng thử nghiệm

Mô phỏng và thử nghiệm là bước quan trọng trong việc phát triển và kiểm tra các giải pháp bảo mật IoT. Sử dụng các công cụ mô phỏng như Contiki/Cooja, các nhà nghiên cứu có thể xây dựng các kịch bản thử nghiệm để đánh giá hiệu quả của các phương pháp truyền tin bảo mật. Việc mô phỏng cho phép kiểm tra các kịch bản khác nhau trong môi trường an toàn trước khi triển khai thực tế. Các kết quả từ mô phỏng có thể cung cấp thông tin quý giá về hiệu suất và độ tin cậy của các giải pháp bảo mật. Điều này không chỉ giúp cải thiện tính bảo mật mà còn nâng cao khả năng ứng dụng của các công nghệ IoT trong thực tiễn.

3.1. Các công cụ mô phỏng trong IoT

Các công cụ mô phỏng như Contiki/Cooja đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp bảo mật cho mạng IoT. Những công cụ này cho phép các nhà nghiên cứu mô phỏng các kịch bản truyền tin giữa các nút mạng IoT, từ đó đánh giá hiệu quả của các phương pháp bảo mật. Việc sử dụng mô phỏng giúp tiết kiệm thời gian và chi phí, đồng thời cung cấp một môi trường an toàn để thử nghiệm các giải pháp mới. Các kết quả thu được từ mô phỏng có thể được sử dụng để cải thiện thiết kế và triển khai các hệ thống IoT trong thực tế.