Chương 1, luận án đề xuất hướng tiếp cận dựa trên phân tích tĩnh trong phát hiện mã độc IoT botnet. Tiếp đó, luận án thực hiện khảo sát, đánh giá và thực nghiệm lại các phương pháp phân tích tĩnh trong phát hiện mã độc IoT botnet trên cùng bộ cơ sở dữ liệu và môi trường thực nghiệm, trên cơ sở đó đề xuất hướng tiếp cận phù hợp của luận án. Chương 3: Luận án trình bày phương pháp luận về giải pháp đề xuất đặc trưng đồ thị PSI nhằm phát hiện mã độc IoT botnet hiệu quả và hiệu suất cao. Chương này gồm 3 phần.
Phần thứ nhất trình bày tổng quát quy trình hoạt động của phương pháp đề xuất. Phần thứ hai giới thiệu về cách thức xây dựng đặc trưng đồ thị PSI. Cuối cùng là 9 đánh giá tính hiệu quả của phương pháp đề xuất dựa trên tiêu chí về độ chính xác và độ phức tạp, đồng thời so sánh với các nghiên cứu hiện nay. Chương 4: Luận án tiến hành đánh giá các hạn chế của phương pháp đề xuất ở Chương 3 nhằm đưa ra giải pháp mới hiệu quả trong phát hiện mã độc IoT botnet.
Phần này tập trung vào đề xuất cách thức xử lý đồ thị PSI nhằm sinh đặc trưng đồ thị mới, gọi là đồ thị con PSI có gốc (PSI-rooted subgraph). Trên cơ sở đó đánh giá tính hiệu quả của đặc trưng đồ thị con PSI có gốc với nhiều bộ phân lớp học máy cơ bản, kết quả đạt được rất khả quan trong phát hiện mã độc IoT botnet. Cuối cùng, luận án được kết luận, cùng với đó là các định hướng nghiên cứu tương lai. Mã độc IoT botnet PYjÿ 1.
Khái ni͏ ̿FÿL ͋m thi͇ t b͓IoT 1. Các khái niệm IoT Sự phát triển không ngừng của công nghệ thông tin, đặc biệt là sự gia tăng tích hợp, kết nối các thiết bị thông minh bằng công nghệ vạn vật kết nối (Internet of Things). Thuật ngữ “Internet of things” (IoT) trong những năm gần đây xuất hiện phổ biến và thu hút không ít sự quan tâm chú ý của thế giới công nghệ. Sự bùng nổ của các thiết bị IoT có tác động mạnh mẽ tới cuộc sống, công việc và xã hội loài người.
Năm 1999, cụm từ Vạn vật kết nối Internet (IoT - Internet of Things) lần đầu được đưa ra định nghĩa bởi Kevin Ashton [73] - nhà khoa học đã sáng lập ra Trung tâm Auto-ID ở Viện công nghệ Massachusets (MIT - Massachusetts Institute of Technology) để chỉ vật dụng, máy móc trong nhà như TV, tủ lạnh, máy giặt, bếp gas,. được trang bị những công nghệ như Wi- Fi, Bluetooth, cảm biến Radio Frequency Identification (RFID), Near-Field Communications (NFC),. nhằm giúp chúng kết nối với nhau. Hiện nay có rất nhiều cách giải thích hay khái niệm khác nhau về IoT được đưa ra, trong đó có thể kể đến khái niệm về IoT của Liên minh Viễn thông thế giới (ITU – International Telecommunication Union) [69] đã phần giúp làm sáng tỏ hơn về IoT.
Theo ITU thì: Internet of things là một cơ sở hạ tầng mang tính toàn cầu cho xã hội thông tin, mang đến những dịch vụ tiên tiến bằng cách kết nối các “đồ vật” (cả vật lý lẫn ảo) dựa trên sự tồn tại của thông tin, dựa trên khả năng tương tác của các thông tin đó và dựa trên các công nghệ truyền thông. Thông qua việc khai thác khả năng nhận biết, thu thập xử lý dữ liệu, công nghệ các hệ thống IoT tận dụng mọi thứ để cung cấp dịch vụ cho tất cả các loại ứng dụng khác nhau, đồng thời bảo đảm tính bảo mật và quyền riêng tư. Ngoài định nghĩa về IoT của ITU thì một số tổ chức cũng đưa ra các cách giải thích, khái niệm về IoT để giúp cho các bên liên quan có cái nhìn đa chiều hơn, hiểu rõ hơn về khái niệm IoT như trong từ điển Oxford có nêu “Internet of Things (danh từ): là sự kết nối thông qua Internet của các thiết bị điện toán nhúng trong các đối tượng hàng ngày cho phép chúng có thể gửi và nhận dữ liệu”. Tổ chức IREC 11 (European Research Cluster on the IoT) cũng đưa ra khái niệm IoT như sau “IoT là một kiến trúc toàn cầu động, có khả năng tự cấu hình dựa trên giao thức truyền thông tương tác tiêu chuẩn, ở đó các đồ vật (gồm cả vật lý và ảo) có khả năng định danh và các tính chất vật lý và ảo hóa, có giao diện thông minh và kết hợp khéo léo với nhau để hòa vào hệ thống thông tin mạng”.
Nhìn chung vẫn chưa có một khái niệm thống nhất nào về IoT, tuy nhiên các khái niệm của các tổ chức đã đưa ra thì đều cơ bản xoay quanh việc kết nối các đồ vật qua mạng Internet. Chính vì thế, luận án đưa ra khái niệm IoT tổng quát như sau: Định nghĩa 1. IoT là nền tảng bao gồm các “vật” (vật lý và ảo hóa) được tích hợp trên các vật dụng, con người, môi trường và có khả năng kết nối, chia sẻ và xử lý dữ liệu phục vụ các mục đích khác nhau. Theo kết quả dự báo của công ty nghiên cứu thị trường Statista (Đức) có thể thấy số lượng thiết bị IoT sẽ bùng nổ, cụ thể năm 2025 ước đạt gần 75 tỷ thiết bị, gấp 2,4 lần so với năm 2020, minh họa ở hình 1.
Số lượng các thiết bị IoT từ năm 2015 – 2025 [28] Từ khái niệm IoT thấy rằng trong môi trường IoT, có rất nhiều loại thiết bị khác nhau như điện thoại thông minh, máy tính cá nhân, máy tính xách tay, đồng hồ thông minh, ti vi thông minh, máy in, máy quét, IP Camera, thiết bị định tuyến, .Từ khái niệm 12 IoT, cũng đã nhiều khái niệm về thiết bị IoT [118], nhưng để phù hợp với nội dung nghiên cứu, luận án đưa ra khái niệm thiết bị IoT như sau: Định nghĩa 1. Thiết bị IoT là những “vật” (gồm vật lý và ảo hóa) đa kiến trúc, hạn chế về tài nguyên (có năng lực xử lý thấp, bộ nhớ lưu trữ nhỏ, nguồn điện năng thấp, .) có khả năng kết nối, chia sẻ, truyền tải và xử lý dữ liệu phục vụ các mục đích khác nhau. Qua khái niệm thiết bị IoT thấy rằng, các thiết bị IoT có mặt ở mọi nơi, hầu hết các ngành nghề, lĩnh vực như chăm sóc sức khỏe, quản lý dây truyền sản xuất, quản lý năng lượng, hệ thống giao thông thông minh, hệ thống truyền tải điện năng, …, minh họa ở hình 1. Trong đó, đại đa số các thiết bị IoT chạy trên nền tảng biến thể của hệ điều hành Linux.
Những biến thể đó rất phổ biến bởi chúng chứa nhiều tiện ích phổ biến, và nhiều khả năng của Unix trong một tập tin thực thi [71]. Đó cũng sẽ là lý do luận án này chỉ tập trung thử nghiệm, đánh giá các phương pháp đề xuất với các tập tin thực thi trên Linux, có định dạng phổ biến là ELF (Executable Linkable Format) nhưng không mất đi tính tổng quát khi áp dụng trên các nền tảng hệ điều hành khác. Minh họa ứng dụng của Internet of Things (IoT) trong cuộc sống [13] 13 Ngoài các tiện ích đem lại và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, ngành nghề thì các thiết bị IoT cũng được dự báo sẽ đóng góp lớn vào nền kinh tế toàn cầu. Theo báo cáo của công ty IoT Analytics [76] (nhà cung cấp hàng đầu về tìm hiểu thị trường cho IoT có trụ sở ở Đức) thì giá trị kinh tế toàn cầu do IoT mang lại sẽ từ 2.700 tỷ USD cho đến 6.700 tỷ USD trước năm 2025.
Đặc điểm của thiết bị IoT Thiết bị IoT có những đặc điểm khác biệt với những công nghệ điện toán truyền thống hiện nay, như [103]: - Môi trường không được kiểm soát: Các thiết bị IoT có tính di động và tự hành cao (ví dụ đồng hồ thông minh, thiết bị định tuyến,…). Những thiết bị này có thể truy cập vật lý vào nhiều vị trí và tuỳ phụ thuộc vào điều kiện môi trường và thực hiện các nhiệm vụ được lập trình sẵn mà không cần đến sự tham gia của người sử dụng. Với khả năng tự hành, thu thập và trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị IoT dựa trên cơ sở hạ tầng mạng nên các vấn đề an toàn bảo mật có thể kể đến như mất an toàn giao thức, mất an toàn ứng dụng trên các thiết bị IoT là có thể xảy ra. - Tính không đồng nhất: Khác với các thiết bị xử lý dữ liệu truyền thống như máy tính cá nhân với vi xử lý x86 thì các thiết bị IoT nói chung và các thiết bị IoT cỡ nhỏ nói riêng sử dụng một cách đa dạng các kiến trúc vi xử lý như: MIPS, ARM, PowerPC, MIPSEL,.
Ngoài ra, các nhà sản xuất khác nhau, đặc biệt là các nhà sản xuất đến từ Trung Quốc cũng có những thay đổi riêng trong kiến trúc vi xử lý của riêng mình nhằm giảm giá thành và thực hiện những mục đích khác nhau. Bên cạnh đó, sự không đồng nhất còn thể hiện ở việc các thiết bị IoT dựa trên các mạng khác nhau như mạng Internet, mạng viễn thông, mạng vệ tinh. Vì thế, việc nghiên cứu tổng thể, phổ quát cho các thiết bị IoT là khó khăn. - Tài nguyên hạn chế: Các thiết bị IoT thường bị hạn chế triển khai các cơ chế đảm bảo an toàn nhằm giảm thiểu chi phí sản xuất và giảm kích thước các thiết bị IoT cỡ nhỏ.
Điều này vô hình chung đã dẫn đến các thiết bị IoT cũng bị hạn chế về tài nguyên như bộ nhớ thấp, năng lực tính toán nhỏ, dung lượng năng lượng pin thấp. - Trạng thái động: Trạng thái của các thiết bị IoT thay đổi linh hoạt, ví dụ như lúc hoạt động và ngủ chờ, lúc kết nối và ngắt kết nối. phụ thuộc vào hoàn cảnh của các 14 thiết bị gồm vị trí, chức năng và tốc độ di chuyển. Hơn nữa, số lượng các thiết bị IoT cũng có thể thay đổi.
- Tính kết nối: Thông qua IoT, mọi vật có thể được kết nối, tương tác với cơ sở hạ tầng thông tin và truyền thông toàn cầu thường xuyên, liên tục. Bên cạnh các đặc điểm trên thì các thiết bị IoT hiện thiếu cơ chế bảo mật trong thiết kế và thường có cấu hình bảo mật yếu kém. Sự tồn tại của hai yếu tố này làm vấn đề bảo mật IoT càng nghiêm trọng bởi kẻ tấn công luôn cố gắng khai thác thiết bị IoT từ các lớp trong cấu trúc thiết bị IoT. Cấu trúc của thiết bị IoT gồm [112] lớp chính sách (policy), lớp giao thức (protocol), lớp giao diện web (web interface), lớp hệ điều hành và ứng dụng (Operating system and application), lớp phần sụn và lớp phần cứng (hardware).