Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự phổ biến của điện thoại thông minh (smartphone) gắn liền với khả năng lưu trữ và xử lý lượng lớn dữ liệu nhạy cảm của người dùng, từ thông tin tài khoản ngân hàng, tin nhắn, hình ảnh cá nhân cho đến dữ liệu định vị GPS, camera và micro. Theo ước tính từ BankMyCell được trích dẫn trong văn bản, thế giới có khoảng 6,64 tỷ người dùng điện thoại thông minh vào năm 2022. Nền tảng Android với thị phần lớn và kiến trúc mã nguồn mở cho phép cài đặt ứng dụng từ bên thứ ba đã trở thành mục tiêu hàng đầu của các cuộc tấn công mã độc. Báo cáo mối đe dọa di động từ McAfee (McAfee Mobile Threat Report 2022) cho thấy tội phạm mạng liên tục mở rộng phương thức tấn công thông qua kỹ thuật kết hợp thư điện tử và tin nhắn giả mạo (Smishing), lợi dụng các chủ đề thời sự như ứng dụng phòng chống COVID-19, tiền điện tử, trò chơi trực tuyến và cổng thanh toán. Các số liệu từ G DATA CyberDefense và McAfee chỉ ra rằng có hơn 2,5 triệu mẫu mã độc Android mới xuất hiện trong các năm 2020 và 2021.

Trước thực trạng các kỹ thuật tránh né phát hiện ngày càng tinh vi, việc xây dựng cơ chế phát hiện mã độc hiệu quả là yêu cầu cấp thiết. Tuy nhiên, các kỹ thuật phân loại hiện nay đối mặt với nhiều thách thức lớn:

  • Kỹ thuật phân tích dựa trên quyền truy cập (Permission) dễ bị qua mặt khi ứng dụng độc hại chủ động khai báo bổ sung các quyền thông thường của ứng dụng lành tính nhằm che giấu hành vi.
  • Dữ liệu thu thập từ nhiều nguồn có sự mất cân bằng nghiêm trọng giữa các họ mã độc, đồng thời phân bố dữ liệu giữa các thiết bị di động có tính chất không đồng nhất (non-IID).
  • Các mô hình học cộng tác (Federated Learning - FL) truyền thống yêu cầu thiết bị người dùng phải cung cấp dữ liệu đã được gán nhãn thực địa (ground-truth) chính xác — một giả định không khả thi trong thực tế vì người dùng thông thường không thể tự xác định nhãn ứng dụng. Hơn nữa, học cộng tác truyền thống tiềm ẩn nguy cơ bị tấn công đầu độc (poisoning attacks) và tấn công suy luận thành viên (membership inference attacks).

Khóa luận xác định các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

  1. Tìm hiểu cơ chế cấp quyền truy cập trên Android, phương pháp trích xuất đặc trưng quyền bằng kỹ thuật phân tích tĩnh và cách thức xây dựng bản đồ quyền truy cập (Perm-Maps).
  2. Nghiên cứu các mô hình học máy (SVM, Random Forest), mạng nơ-ron học sâu (CNN) và mô hình học cộng tác bán giám sát an toàn (Safe Semi-Supervised Learning) với cấu trúc Less is More (LiM).
  3. Đánh giá thực nghiệm hiệu năng phát hiện mã độc trên các tập đặc trưng Top 20, Top 50, Top 100 quyền truy cập thông qua các độ đo kiểm thử tiêu chuẩn.
  4. Thiết kế và triển khai ứng dụng mô phỏng hệ thống học cộng tác phân tán Máy chủ - Máy khách (Server - Client) tương thích với môi trường thiết bị di động.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Tệp gói ứng dụng Android (APK), trích xuất danh sách các quyền hạn được khai báo làm tập đặc trưng phân loại.
  • Phạm vi dữ liệu: Khóa luận khảo sát trên các bộ dữ liệu tiêu chuẩn gồm Contagio community, AndMal2017 (thuộc CICDataset, chứa các nhóm: Adware, Benign, Ransomware, SMSmalware, Scareware) và MalDroid-2020 (MalDroid-2022).
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được triển khai từ ngày 22/02/2022 đến ngày 25/06/2022 tại Trường Đại học Công nghệ Thông tin, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận kết hợp khung lý thuyết về phân tích tĩnh ứng dụng Android, các thuật toán học máy cổ điển và kiến trúc học cộng tác bảo toàn tính riêng tư:

Hệ thống cấp quyền truy cập Android và Perm-Maps

Mọi ứng dụng Android đều chạy trong môi trường hộp cát (sandbox) cô lập và phải khai báo các quyền tương tác với tài nguyên hệ thống thông qua tệp kê khai AndroidManifest.xml. Cơ chế phân quyền của Android bao gồm ba nhóm chính:

  • Quyền trong thời gian cài đặt (Install-time permissions): Gồm quyền bình thường (normal permissions, gây rủi ro tối thiểu và được hệ thống tự động cấp) và quyền chữ ký (signature permissions, chỉ cấp khi ứng dụng yêu cầu có cùng chứng chỉ số với ứng dụng định nghĩa).
  • Quyền trong thời gian chạy (Runtime permissions / Dangerous permissions): Yêu cầu người dùng cuối xác nhận trực tiếp qua hộp thoại lời nhắc khi ứng dụng yêu cầu truy cập các dữ liệu nhạy cảm (danh bạ, vị trí, camera, tin nhắn).
  • Quyền đặc biệt (Special permissions): Do nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) định nghĩa, liên kết với các hoạt động ứng dụng (app ops) tiêu tốn tài nguyên.

Nhằm tối ưu hóa biểu diễn đặc trưng và ngăn chặn các kỹ thuật làm rối mã nguồn (obfuscation) như DexGuard, ProGuard hay Obfuscapk, khóa luận giới thiệu cấu trúc bản đồ quyền truy cập (Perm-Maps). Perm-Maps là một ma trận thưa thớt biểu diễn mối quan hệ giữa định danh quyền ($ID_p$) và định danh mức độ nghiêm trọng ($ID_s$) dưới dạng tọa độ cố định $(x, y)$ trên không gian hai chiều, phân tách mức bảo vệ thông qua thang màu xám hoặc RGB. Quy trình tạo Perm-Maps gồm 4 bước: (1) Trích xuất quyền và mức bảo vệ tương ứng; (2) Gán mã số $ID_p$ cho quyền; (3) Gán mã số $ID_s$ cho mức nghiêm trọng; (4) Khởi tạo ma trận tọa độ $(ID_p, ID_s)$.

Mô hình học cộng tác bán giám sát an toàn (LiM Framework)

Học cộng tác (FL) cho phép các thiết bị biên phối hợp huấn luyện một mô hình toàn cục mà không cần tải dữ liệu cục bộ lên máy chủ trung tâm. Nhằm khắc phục tình trạng thiếu dữ liệu gán nhãn phía người dùng và chống lại các cuộc tấn công suy luận, khóa luận tiếp cận cấu trúc LiM (Less is More) dựa trên nền tảng thuật toán SAFEW (Safe Semi-Supervised Learning).

Trong mô hình SAFEW, máy chủ sử dụng một nhóm các bộ phân loại cơ sở ($f_i$) kết hợp với nhau thông qua tập trọng số $\alpha_i$ ($i \in [1, b]$). SAFEW bảo đảm hiệu năng phân loại không bị suy giảm so với mô hình đường cơ sở ($f_0$) ngay cả trong trường hợp xấu nhất, sử dụng hàm mất mát bản lề (hinge loss) để chuyển đổi thành bài toán tối ưu hóa lồi giải quyết qua gói CVXPY:

$$\min_{\alpha} \max_{f^} \left( l(f, f^) - l(f_0, f^*) \right)$$

Cấu trúc LiM áp dụng SAFEW vào môi trường học cộng tác: Máy chủ đám mây sở hữu tập dữ liệu có nhãn thực địa để đào tạo bộ phân loại đường cơ sở và nhóm người học cơ sở. Các máy khách (thiết bị di động) chỉ sử dụng tập ứng dụng chưa gán nhãn được cài đặt cục bộ để ước lượng vector trọng số $\alpha$. Thay vì chia sẻ toàn bộ gradient hay tham số mạng nơ-ron sâu phức tạp, máy khách chỉ gửi các trọng số $\alpha$ về máy chủ để lấy trung bình hai lần (Client-Cloud Average). Điều này giúp giảm đáng kể chi phí băng thông mạng và ngăn chặn đối thủ khai thác cập nhật thưa thớt để suy diễn dữ liệu cá nhân.

Phương pháp xử lý dữ liệu và thuật toán học máy

  • Trích xuất dữ liệu: Sử dụng thư viện androguard để dịch ngược và phân tích tĩnh tệp AndroidManifest.xml của các gói APK, thu thập danh sách quyền thực tế thông qua hàm get_permissions().
  • Tiền xử lý: Sử dụng hàm remove_source_permission để chuẩn hóa định dạng chuỗi quyền (loại bỏ tiền tố đường dẫn, ví dụ chuyển android.permission.READ_PHONE_STATE thành READ_PHONE_STATE) và xử lý giá trị lỗi/rỗng (remove_non=True).
  • Lựa chọn tính năng: Sử dụng giải thuật Information Gain dựa trên Entropy để định lượng mức độ đóng góp của từng quyền đối với việc phân biệt mã độc và phần mềm lành tính:

$$\text{Gain}(S, A) = \text{Entropy}(S) - \sum_{v \in \text{Values}(A)} \frac{|S_v|}{|S|} \text{Entropy}(S_v)$$

  • Nhị phân hóa dữ liệu: Xây dựng bảng dữ liệu nhị phân trong đó giá trị 1 đại diện cho sự hiện diện của quyền trong ứng dụng và 0 đại diện cho sự vắng mặt, kèm nhãn phân loại mã độc tương ứng.
  • Thuật toán phân loại: Triển khai kiểm nghiệm trên Máy vectơ hỗ trợ (SVM với hàm nhân RBF và Poly), Rừng ngẫu nhiên (Random Forest với kỹ thuật lấy mẫu Bootstrapping và tập hợp cây quyết định), và Mạng nơ-ron tích chập (CNN gồm 4 lớp ẩn, cơ chế cửa sổ trượt Sliding Windows kích thước $3 \times 3$, hàm kích hoạt ReLU và các lớp Subsampling/Pooling).

Thiết kế và triển khai hệ thống

Hệ thống thực nghiệm được xây dựng nhằm mô phỏng toàn diện chu trình học cộng tác phân tán giữa máy chủ và các nút thiết bị di động, bao gồm các thành phần kiến trúc và công nghệ sau:

Kiến trúc truyền thông Client - Server

  • Giao thức mạng: Thiết lập kênh truyền thông hai chiều dựa trên Socket TCP/IP qua địa chỉ IP và số hiệu cổng xác định.
  • Cơ chế đa luồng: Phía máy chủ cài đặt lớp lắng nghe kết nối đa luồng (threading.Thread, lớp RecvThread) cho phép duy trì và điều phối đồng thời nhiều phiên làm việc với các máy khách mà không gây tắc nghẽn luồng xử lý giao diện.

Công nghệ huấn luyện và tối ưu hóa

  • Tối ưu hóa tham số mạng: Tích hợp thư viện PyGAD để khởi tạo cấu trúc mạng nơ-ron và áp dụng thuật toán di truyền (Genetic Algorithm) trong việc tìm kiếm bộ trọng số tối ưu tại các nút máy khách.
  • Tiến trình học cộng tác: Máy chủ phát tán tập hợp mạng nơ-ron ban đầu đến các máy khách kết nối; máy khách tiến hành huấn luyện cục bộ bằng thuật toán di truyền trên tập dữ liệu đặc trưng riêng, sau đó gửi trả các tham số đã tinh chỉnh về máy chủ để thực hiện quá trình tổng hợp (aggregation).

Giao diện điều khiển (GUI)

  • Nền tảng xây dựng: Sử dụng framework Kivy nhằm tạo giao diện tương thích đa nền tảng, có thể chạy trực tiếp trên môi trường máy tính lẫn thiết bị di động Android.
  • Cấu trúc giao diện: Bố cục trực quan thông qua BoxLayout. Ứng dụng Server (ServerApp) quản lý danh sách kết nối, trạng thái cổng socket và nút kích hoạt vòng học cộng tác. Ứng dụng Client (ClientApp) tích hợp các hàm sự kiện (như recv_trainmodel_btn), hiển thị tiến trình nhận mô hình, trạng thái huấn luyện nội bộ và kết quả phân loại ứng dụng cục bộ.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 thiết lập nền tảng nghiên cứu thông qua việc dẫn chứng số liệu thống kê về sự bùng nổ của các thiết bị di động thông minh và các đợt phát tán phần mềm độc hại trong giai đoạn 2019 - 2022. Tác giả phân tích tính cấp thiết của đề tài trên cả hai phương diện:

  • Tính khoa học: Vấn đề phát hiện mã độc Android thu hút sự tham gia của cộng đồng nghiên cứu quốc tế qua các cuộc thi chuyên ngành (như ASE), hàng loạt công bố trên các hệ thống chỉ mục IEEE, ISI, cùng sự hình thành của các tập dữ liệu mở (AndMal, MalDroid, AndroZoo, MaMaDroid) và công cụ phân tích tĩnh/động (APKiD, Dagda).
  • Tính ứng dụng: Cung cấp giải pháp bảo vệ dữ liệu người dùng trong các hoạt động kinh tế số, giao dịch tài chính, thanh toán trực tuyến và giáo dục.

Chương này cũng xác định rõ các thách thức về sự mất cân bằng dữ liệu, kỹ thuật che giấu quyền hạn của mã độc, và tóm lược 4 đóng góp trọng tâm của đề tài về mặt phương pháp luận và giải pháp thực nghiệm.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết và các nghiên cứu liên quan

Chương 2 trình bày chi tiết nền tảng lý luận về phân tích tĩnh tệp AndroidManifest.xml và các thành phần cốt lõi của ứng dụng Android gồm: Hoạt động (Activity), Dịch vụ (Service), Máy thu phát sóng (BroadcastReceiver) và Nhà cung cấp nội dung (ContentProvider). Tác giả phân tích chi tiết:

  • Phân loại cơ chế quyền hạn Android và phương pháp tạo bản đồ Perm-Maps nhằm duy trì khả năng nhận diện trước các công cụ làm rối mã nguồn.
  • Bản chất của học cộng tác: Phân biệt các mô hình tập trung, phi tập trung và không đồng nhất (HeteroFL); đặc trưng học lặp (iterative rounds) và tính chất dữ liệu non-IID.
  • Lý thuyết học bán giám sát an toàn (Safe SSL) với mô hình SAFEW, chứng minh bằng công thức toán học về tối ưu hóa sai số biên thông qua hàm mất mát bản lề và gói giải bài toán lồi CVXPY.
  • Kiến trúc mạng nơ-ron tích chập (CNN), nguyên lý siêu phẳng phân cách lề cực đại của Support Vector Machine (SVM), và nguyên lý tập hợp rừng ngẫu nhiên (Random Forest) dựa trên thuyết "Trí tuệ đám đông" (The Wisdom of Crowds).

Chương 3: Phương pháp thực hiện

Chương 3 mô tả chi tiết quy trình xử lý dữ liệu thực nghiệm và thuật toán phát hiện mã độc qua ba giai đoạn:

  1. Quy trình xử lý dữ liệu: Sử dụng androguard trích xuất danh sách quyền từ các mẫu APK thuộc 5 họ (Adware, Benign, Ransomware, SMSmalware, Scareware). Thực hiện chuẩn hóa tên quyền, áp dụng giải thuật Information Gain để chọn lọc đặc trưng có entropy phân loại cao nhất, và tổng hợp bảng dữ liệu nhị phân hoàn chỉnh.
  2. Xây dựng mô hình phân loại: Cấu hình các bộ phân loại CNN (thiết lập lớp tích chập và pooling), SVM (khảo sát hàm nhân Poly và RBF) và Random Forest (thiết lập số lượng cây quyết định độc lập).
  3. Thiết kế chu trình học cộng tác LiM: Trình bày chi tiết giao thức vận hành của Vòng 0 (Round 0) và Vòng 1 trở đi (Round 1+). Đám mây chỉ gửi mô hình cơ sở ở vòng đầu, các vòng sau tiến hành tổng hợp kép trọng số $\alpha$ từ các máy khách và trọng số của chính đám mây.
  4. Triển khai kỹ thuật hệ thống: Từng bước thiết lập ứng dụng giao tiếp Socket, quản lý tiến trình bằng luồng phụ (Thread), huấn luyện mô hình thông qua PyGAD và đóng gói giao diện tương tác bằng Kivy.

Chương 4: Thực nghiệm và đánh giá kết quả

Chương 4 tập trung vào việc đo lường, phân tích hiệu năng và so sánh đối sánh:

  • Đánh giá phân bố quyền hạn: Thống kê và vẽ biểu đồ tần suất xuất hiện quyền truy cập trên từng nhóm ứng dụng riêng biệt (Benign, Adware, SMSmalware, Ransomware, Scareware). Kết quả cho thấy các ứng dụng độc hại có xu hướng lạm dụng các quyền gửi SMS, đọc thông tin thiết bị (READ_PHONE_STATE), can thiệp cài đặt (WRITE_SETTINGS) và truy cập mạng vượt trội so với ứng dụng thông thường.
  • So sánh các tập đặc trưng quyền: Khảo sát độ chính xác và thời gian thực thi của các mô hình trên các tập Top 20, Top 50 và Top 100 quyền truy cập của bộ dữ liệu AndMal2017 và MalDroid-2020.
  • Vận hành hệ thống phân tán: Trình bày giao diện thực tế của Server App và Client App trong quá trình trao đổi dữ liệu, lắng nghe cổng và đồng bộ hóa trọng số mạng.
  • Đánh giá cấu trúc học cộng tác LiM: Tiến hành thử nghiệm với quy mô 200 máy khách và 500 đặc trưng, sử dụng thuật toán KNN ($n=3$) làm bộ phân loại đường cơ sở.

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

Chương 5 đúc kết các phát hiện chính của khóa luận, khẳng định tính hiệu quả của giải pháp kết hợp giữa phân tích top quyền truy cập và học cộng tác bán giám sát LiM. Đồng thời, tác giả vạch ra các định hướng mở rộng nghiên cứu trong tương lai nhằm nâng cao độ chính xác và tính toàn diện của hệ thống.

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng

Các kết quả đo lường thực nghiệm được ghi nhận chi tiết trong văn bản khóa luận:

  • Hiệu năng giảm thiểu dương tính giả (False Positives - FP): Trong kịch bản thực nghiệm quy mô 200 máy khách với 500 đặc trưng, sử dụng mô hình K-lân cận (KNN với $n=3$) làm bộ phân loại đường cơ sở:
    • Bộ phân loại đường cơ sở ghi nhận 7 trường hợp dương tính giả.
    • Mô hình SAFEW độc lập (không áp dụng học cộng tác) giảm xuống còn 5 trường hợp dương tính giả.
    • Cấu trúc học cộng tác LiM (kết hợp FL và SAFEW) giảm số lượng dương tính giả xuống chỉ còn 3 trường hợp.
  • Điểm F1 (F1-score): Kết quả đo lường cho thấy SAFEW cải thiện đáng kể điểm F1 so với mô hình đường cơ sở, và cấu trúc LiM tiếp tục đạt điểm F1 cao hơn mô hình SAFEW tập trung.
  • Quy mô tập quyền truy cập tối ưu: Việc phân tích thực nghiệm trên hai bộ dữ liệu AndMal2017 và MalDroid-2020 cho thấy tập Top 50 quyền truy cập mang lại sự cân bằng tốt nhất giữa độ chính xác phân loại và thời gian tính toán so với việc mở rộng lên Top 100 quyền truy cập.
Mô hình kiểm nghiệm (200 Client, 500 tính năng) Thuật toán nền tảng Số lượng mẫu dương tính giả (False Positives) Xu hướng F1-score
Mô hình đường cơ sở (Baseline) KNN ($n = 3$) 7 Mức cơ sở
Mô hình SAFEW (Không có FL) SAFEW tập trung 5 Cải thiện so với Baseline
Mô hình LiM đề xuất (Có FL) SAFEW kết hợp FL 3 Đạt mức cao nhất (vượt trội hơn SAFEW)

Đóng góp của khóa luận

  1. Đề xuất quy trình phân loại mã độc Android dựa trên tập đặc trưng tĩnh tinh gọn: Trích xuất và chọn lọc các tập quyền truy cập đặc trưng (Top 20, Top 50, Top 100) kết hợp ý tưởng ánh xạ tọa độ ma trận thưa Perm-Maps nhằm duy trì tính ổn định trước các kỹ thuật xáo trộn mã nguồn.
  2. Ứng dụng thành công mô hình học cộng tác bán giám sát an toàn LiM: Giải quyết triệt để rào cản người dùng không thể tự gán nhãn ứng dụng trên thiết bị di động, đồng thời triệt tiêu nguy cơ rò rỉ dữ liệu cá nhân thông qua cơ chế chỉ truyền tải vector trọng số của bộ phân loại cơ sở thay vì toàn bộ mô hình nơ-ron sâu.
  3. Hiện thực hóa hệ thống thực nghiệm phân tán hoàn chỉnh: Xây dựng ứng dụng Máy chủ và Máy khách đa luồng bằng Python Socket, tích hợp giải thuật di truyền PyGAD để tối ưu hóa nơ-ron và thiết kế giao diện đồ họa trực quan qua thư viện Kivy.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận ghi nhận các hạn chế kỹ thuật và định hướng mở rộng:

  • Hạn chế:
    • Phương pháp chỉ dựa vào quyền truy cập tĩnh có thể bị suy giảm hiệu quả nếu mã độc áp dụng kỹ thuật ngụy trang tinh vi, chỉ sử dụng đúng các quyền cơ bản của ứng dụng thông thường để tiến hành hành vi bất hợp pháp.
    • Thử nghiệm hệ thống học cộng tác LiM chủ yếu tập trung vào bài toán phân loại nhị phân (mã độc hoặc ứng dụng sạch), chưa đi sâu phân loại đa lớp chi tiết từng họ mã độc riêng biệt.
    • Quy mô thực nghiệm bị giới hạn bởi số lượng mẫu ứng dụng độc hại có sẵn trong các tập dữ liệu AndMal2017 và MalDroid-2020.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Mở rộng thử nghiệm trên các tập dữ liệu có quy mô lớn hơn ngay khi thu thập thêm các mẫu ứng dụng độc hại mới phát sinh.
    • Trích xuất bổ sung nhiều loại đặc trưng tĩnh và động khác từ gói APK (như lời gọi API, Intent, luồng điều khiển mã máy) kết hợp song song với danh mục quyền hạn.
    • Phát triển mô hình nhận diện chuyên sâu để phân loại chính xác các họ phần mềm độc hại phức tạp như Trojan, phần mềm đánh cắp thông tin (Infostealer).

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên, học viên và các kỹ sư thuộc chuyên ngành An toàn thông tin, Kỹ thuật mạng và Khoa học máy tính đang nghiên cứu các giải pháp bảo mật thiết bị di động Android bằng học máy.
  • Các nhà nghiên cứu quan tâm đến lĩnh vực học máy bảo toàn quyền riêng tư (Privacy-preserving Machine Learning), đặc biệt là kỹ thuật học cộng tác bán giám sát (Semi-supervised Federated Learning) trên dữ liệu non-IID.
  • Các phần đáng tham khảo: Quy trình trích xuất và tiền xử lý quyền hạn bằng thư viện androguard (Chương 3); cơ sở toán học và cơ chế tối ưu hóa lồi của mô hình SAFEW kết hợp kiến trúc LiM (Chương 2 và Chương 3); mã nguồn thiết kế ứng dụng phân tán đa luồng Client - Server sử dụng socket, PyGAD và giao diện Kivy (Chương 4).

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận sử dụng những bộ dữ liệu nào để huấn luyện và đánh giá mô hình?

Khóa luận sử dụng các tập dữ liệu gồm bộ dữ liệu tham khảo Contagio community, bộ dữ liệu AndMal2017 (CICDataset) gồm các nhóm Adware, Benign, Ransomware, SMSmalware, Scareware, và bộ dữ liệu MalDroid-2020 (MalDroid-2022).

2. Bản đồ quyền truy cập (Perm-Maps) được xây dựng qua những bước nào?

Perm-Maps được xây dựng qua 4 bước: (1) Trích xuất danh sách quyền Android và mức độ bảo vệ tương ứng từ tệp kê khai bằng công cụ phân tích tĩnh; (2) Gán số nhận dạng duy nhất ($ID_p$) cho từng quyền; (3) Gán số nhận dạng duy nhất ($ID_s$) cho từng mức độ nghiêm trọng; (4) Khởi tạo ma trận thưa thớt biểu diễn các cặp tọa độ $(ID_p, ID_s)$ trên mặt phẳng hai chiều với thang màu sắc.

3. Tại sao cấu trúc LiM lại có khả năng chống lại các cuộc tấn công suy luận thành viên và tấn công đầu độc?

Trong cấu trúc LiM, các nút máy khách không chia sẻ dữ liệu thô và cũng không gửi các bản cập nhật gradient thưa thớt của toàn bộ mạng nơ-ron sâu. Thay vào đó, máy khách chỉ gửi vector trọng số $\alpha$ của các bộ phân loại cơ sở với kích thước rất nhỏ. Máy chủ đám mây tiến hành lấy trung bình hai lần giữa trọng số của các máy khách và trọng số nội bộ của đám mây, giúp ngăn ngừa đối thủ thao túng tham số toàn cục và bảo vệ thông tin nhận diện người dùng.

4. Kết quả thực nghiệm của cấu trúc LiM trên 200 máy khách ghi nhận số lượng dương tính giả là bao nhiêu?

Trên tập thử nghiệm 200 máy khách với 500 đặc trưng sử dụng bộ phân loại đường cơ sở KNN ($n=3$), cấu trúc LiM đã giảm số lượng mẫu dương tính giả xuống còn 3 trường hợp, vượt trội hơn so với mô hình SAFEW tập trung không có FL (5 trường hợp) và mô hình đường cơ sở (7 trường hợp).

5. Hệ thống học cộng tác mô phỏng trên thiết bị di động được lập trình bằng những công cụ nào?

Hệ thống được lập trình bằng ngôn ngữ Python, sử dụng module socket trên nền TCP/IP để truyền nhận dữ liệu, module threading để xử lý đa luồng đa kết nối, thư viện PyGAD để huấn luyện mạng nơ-ron bằng giải thuật di truyền, và framework Kivy để thiết kế giao diện đồ họa người dùng cho cả máy chủ (ServerApp) và máy khách (ClientApp).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Phạm Khôi Nguyên đã nghiên cứu và triển khai thành công mô hình phát hiện mã độc Android dựa trên sự kết hợp giữa kỹ thuật trích xuất quyền truy cập tĩnh và kiến trúc học cộng tác bán giám sát an toàn LiM. Bằng việc tích hợp giải thuật tối ưu hóa SAFEW với cơ chế phân tán Client - Server, nghiên cứu giải quyết hiệu quả bài toán thiếu nhãn thực tế trên thiết bị người dùng, giảm thiểu số lượng dương tính giả xuống mức tối ưu và bảo toàn quyền riêng tư cho dữ liệu di động. Các kết quả thực nghiệm trên các bộ dữ liệu AndMal2017 và MalDroid đã chứng minh tính khả thi của giải pháp, tạo tiền đề khoa học cho việc phát triển các hệ thống phòng thủ mã độc phân tán trên nền tảng di động trong thực tiễn.