Nghiên cứu các phương pháp mã hóa đảm bảo an toàn dữ liệu trong trường học thông minh

Luận văn thạc sĩ phân tích nghiên cứu các phương pháp mập mã đảm bảo toàn vẹn dữ liệu trong trường học thông minh, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi

• Tác giả: Vương Thị Hạnh
• Người hướng dẫn: TS. Lê Phê Đô
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hệ thống thông tin
• Đề tài: Nghiên Cứu Các Phương Pháp Mật Mã Đảm Bảo Tính Toàn Vẹn Dữ Liệu Trong Trường Học Thông Minh
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC VIẾT TẮT
• MỤC LỤC HÌNH
• 1. CHƯƠNG 1: AN TOÀN THÔNG TIN Ở TRƯỜNG HỌC THÔNG MINH
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ TRƯỜNG HỌC THÔNG MINH
• 1.2. XÂY DỰNG TRƯỜNG HỌC THÔNG MINH Ở VIỆT NAM
• 1.3. CÁC NGUY CƠ MẤT AN TOÀN THÔNG TIN TRONG TRƯỜNG HỌC
• 1.4. GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO AN TOÀN THÔNG TIN TRONG TRƯỜNG
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP MẬT MÃ ĐẢM BẢO TOÀN VẸN DỮ LIỆU
• 2.1. Định nghĩa hệ mật mã
• 2.2. Những yêu cầu đối với một hệ mật mã
• 2.3. Phân loại hệ mật mã
• 2.3.1. HỆ MÃ KHÓA ĐỐI XỨNG
• 2.3.2. HỆ MÃ KHÓA BẤT ĐỐI XỨNG
• 2.3.2.1. Giới thiệu chung
• 2.3.2.2. Hệ mật RSA
• 2.3.2.3. Hệ mật Elgama
• 2.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẢM BẢO TÍNH TOÀN VẸN DỮ LIỆU BẰNG HÀM BĂM
• 2.4.1. Giới thiệu hàm băm mật mã
• 2.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẢM BẢO TÍNH TOÀN VẸN BẰNG MÃ XÁC THỰC
• 2.5.1. Xác thực thông điệp
• 2.5.2. Phân loại mã xác thực
• 2.5.3. Mã xác thực thông điệp mã hóa (CMAC – CBC MAC)
• 2.5.4. Mã xác thực thông điệp sử dụng hàm một chiều
• 2.5.5. Ứng dụng hàm MAC trên thực tế
• 2.6. Chữ ký điện tử
• 2.6.1. Cách tạo chữ ký số
• 2.6.2. Sơ đồ chữ ký số RSA
• 3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CHỮ KÝ ĐIỆN TỬ ĐẢM BẢO TÍNH TOÀN VẸN DỮ LIỆU TRONG TRƯỜNG HỌC
• 4. CHƯƠNG TRÌNH DEMO
• 4.1. Giới thiệu chương trình
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. An toàn thông tin ở trường học thông minh

Trường học thông minh là mô hình giáo dục hiện đại, tích hợp công nghệ thông tin vào quá trình dạy và học. Mô hình này không chỉ nâng cao chất lượng giáo dục mà còn tạo ra môi trường học tập tương tác giữa giáo viên và học sinh. Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ cũng kéo theo nhiều thách thức về bảo mật dữ liệu. Các thông tin nhạy cảm như dữ liệu cá nhân của học sinh, giáo viên có nguy cơ bị rò rỉ hoặc truy cập trái phép. Do đó, việc xây dựng một hệ thống bảo vệ dữ liệu hiệu quả là rất cần thiết. Các biện pháp như mã hóa thông tin, sử dụng các công nghệ bảo vệ dữ liệu tiên tiến sẽ giúp giảm thiểu rủi ro mất an toàn thông tin. Theo một nghiên cứu, việc áp dụng các phương pháp mã hóa như RSA và SHA3 có thể đảm bảo tính toàn vẹn và bảo mật cho dữ liệu trong môi trường học tập.

1.1 Tổng quan về trường học thông minh

Trường học thông minh là một mô hình giáo dục hiện đại, nơi mà công nghệ thông tin được tích hợp vào quá trình giảng dạy và học tập. Mô hình này không chỉ giúp nâng cao chất lượng giáo dục mà còn tạo ra môi trường học tập tương tác giữa giáo viên và học sinh. Việc sử dụng các thiết bị hiện đại như máy chiếu, màn hình LCD, và hệ thống internet kết nối đồng bộ giúp giáo viên dễ dàng truyền đạt kiến thức và quản lý học tập. Tuy nhiên, cùng với những lợi ích này, trường học thông minh cũng đối mặt với nhiều thách thức về an ninh mạng trong giáo dục. Các thông tin nhạy cảm như dữ liệu cá nhân của học sinh và giáo viên có nguy cơ bị rò rỉ hoặc truy cập trái phép. Do đó, việc xây dựng một hệ thống bảo vệ dữ liệu hiệu quả là rất cần thiết.

1.2 Các nguy cơ mất an toàn thông tin trong trường học

Trong môi trường trường học thông minh, các nguy cơ mất an toàn thông tin ngày càng gia tăng. Các cuộc tấn công mạng có thể dẫn đến việc mất mát dữ liệu, rò rỉ thông tin nhạy cảm, ảnh hưởng nghiêm trọng đến uy tín của nhà trường. Các mối đe dọa này bao gồm việc truy cập trái phép vào hệ thống, sao chép và sửa đổi thông tin mà không có sự cho phép. Đặc biệt, việc thiếu các biện pháp bảo mật mạnh mẽ có thể tạo điều kiện cho các hacker xâm nhập vào hệ thống. Theo một báo cáo, 60% các trường học không có chính sách bảo mật thông tin rõ ràng, dẫn đến việc dễ dàng bị tấn công. Do đó, việc áp dụng các công nghệ bảo vệ dữ liệu như mã hóa và xác thực thông tin là rất cần thiết để đảm bảo an toàn cho dữ liệu trong trường học.

II. Các phương pháp mã hóa đảm bảo toàn vẹn dữ liệu

Mã hóa là một trong những phương pháp quan trọng nhất để bảo vệ dữ liệu trong trường học thông minh. Các hệ thống mã hóa như RSA và SHA3 được sử dụng để đảm bảo tính toàn vẹn và bảo mật cho dữ liệu. Hệ thống mã hóa đối xứng và bất đối xứng đều có những ưu điểm riêng, nhưng việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng trường học. Việc sử dụng mã hóa thông tin không chỉ giúp bảo vệ dữ liệu cá nhân mà còn đảm bảo rằng thông tin không bị thay đổi trong quá trình truyền tải. Theo một nghiên cứu, việc áp dụng các phương pháp mã hóa hiện đại có thể giảm thiểu rủi ro mất an toàn thông tin đến 80%. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc đầu tư vào công nghệ bảo vệ dữ liệu trong môi trường giáo dục.

2.1 Định nghĩa hệ mật mã

Hệ mật mã là một tập hợp các quy tắc và phương pháp được sử dụng để mã hóa và giải mã thông tin. Mục tiêu chính của hệ mật mã là bảo vệ thông tin khỏi sự truy cập trái phép và đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu. Hệ mật mã có thể được phân loại thành hai loại chính: mã hóa đối xứng và mã hóa bất đối xứng. Mã hóa đối xứng sử dụng cùng một khóa để mã hóa và giải mã thông tin, trong khi mã hóa bất đối xứng sử dụng hai khóa khác nhau. Việc lựa chọn hệ mật mã phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho dữ liệu trong trường học thông minh.

2.2 Những yêu cầu đối với một hệ mật mã

Một hệ mật mã hiệu quả cần đáp ứng một số yêu cầu cơ bản. Đầu tiên, nó phải đảm bảo tính bảo mật, nghĩa là thông tin không thể bị truy cập hoặc thay đổi bởi những người không có quyền. Thứ hai, hệ mật mã cần đảm bảo tính toàn vẹn, tức là thông tin phải được giữ nguyên trong quá trình truyền tải. Cuối cùng, hệ mật mã cũng cần phải dễ dàng sử dụng và triển khai trong môi trường giáo dục. Việc đáp ứng các yêu cầu này sẽ giúp bảo vệ dữ liệu cá nhân của học sinh và giáo viên, đồng thời nâng cao độ tin cậy của hệ thống thông tin trong trường học.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh chuyển đổi số toàn cầu, việc ứng dụng công nghệ thông tin trong giáo dục ngày càng trở nên thiết yếu. Trường học thông minh, với sự tích hợp các thiết bị hiện đại như máy chủ, máy chiếu, màn hình tương tác, camera giám sát và hệ thống internet đồng bộ, đã được triển khai thành công tại nhiều quốc gia như Mỹ, Trung Đông, châu Âu và châu Á. Tại Việt Nam, mô hình này đang được quan tâm phát triển nhằm nâng cao chất lượng dạy và học, tạo môi trường học tập tương tác và quản lý hiệu quả. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển đó là các nguy cơ mất an toàn thông tin, đặc biệt là vấn đề đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu trong trường học thông minh. Mất mát dữ liệu, rò rỉ thông tin có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến nhà trường, giáo viên và học sinh.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu các phương pháp mật mã nhằm đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu trong trường học thông minh, tập trung vào các kỹ thuật mã hóa, hàm băm và mã xác thực thông điệp. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các trường học và lớp học thông minh tại Việt Nam, với thời gian nghiên cứu chủ yếu từ năm 2015 đến 2017. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao an toàn thông tin, bảo vệ dữ liệu giáo dục và hỗ trợ phát triển mô hình trường học thông minh bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình mật mã hiện đại để đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu trong môi trường trường học thông minh. Hai khung lý thuyết chính được áp dụng gồm:

1. Lý thuyết hệ mật mã khóa đối xứng và khóa bất đối xứng:

   • Hệ mật khóa đối xứng sử dụng một khóa chung cho mã hóa và giải mã, ví dụ AES, DES, 3DES.
   • Hệ mật khóa bất đối xứng sử dụng cặp khóa công khai và khóa bí mật, điển hình là RSA và Elgamal, hỗ trợ chữ ký số và xác thực.

2. Lý thuyết hàm băm mật mã và mã xác thực thông điệp (MAC):

   • Hàm băm mật mã (SHA-1, SHA-2, SHA-3) chuyển đổi dữ liệu đầu vào có độ dài bất kỳ thành giá trị băm cố định, đảm bảo tính toàn vẹn và chống xung đột.
   • Mã xác thực thông điệp (HMAC, CMAC) kết hợp khóa bí mật với hàm băm hoặc mã khối để xác thực nguồn gốc và tính toàn vẹn dữ liệu.

Các khái niệm chính bao gồm: tính toàn vẹn dữ liệu, hàm băm một chiều, kháng xung đột, mã hóa khóa đối xứng, mã hóa khóa bất đối xứng, chữ ký số, và mã xác thực thông điệp.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp lý thuyết và thực nghiệm, bao gồm:

• Nguồn dữ liệu: Thu thập tài liệu chuyên ngành, các tiêu chuẩn quốc tế về mật mã, báo cáo thực tế về an toàn thông tin trong trường học thông minh tại Việt Nam và quốc tế.
• Phương pháp phân tích: Phân tích so sánh các thuật toán mật mã (AES, RSA, Elgamal), hàm băm (SHA-1, SHA-2, SHA-3) và mã xác thực (HMAC, CMAC) về hiệu quả, độ an toàn và khả năng ứng dụng trong môi trường trường học thông minh.
• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết và thu thập dữ liệu từ tháng 1/2016 đến tháng 6/2017; xây dựng mô hình và chương trình mô phỏng từ tháng 7/2016 đến tháng 12/2016; đánh giá và hoàn thiện luận văn đến tháng 7/2017.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các trường học thông minh tại các thành phố lớn và một số địa phương có triển khai mô hình, với phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên có trọng số nhằm đảm bảo tính đại diện.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Mức độ nguy cơ mất an toàn thông tin trong trường học thông minh:
   Qua khảo sát tại một số trường đại học và phổ thông, khoảng 30% các sự cố mất an toàn dữ liệu liên quan đến việc truy cập trái phép và thay đổi dữ liệu trên hệ thống quản lý học tập. Các nguy cơ phổ biến gồm xem trộm, sửa đổi, mạo danh và phát lại thông điệp.

2. Hiệu quả của các phương pháp mật mã trong đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu:

   • Thuật toán AES với khóa 256 bit cho tốc độ mã hóa nhanh hơn 20-30% so với DES và 3DES, đồng thời đảm bảo an toàn cao hơn.
   • Hệ mật RSA với khóa 1024 bit được sử dụng phổ biến trong việc tạo chữ ký số, đảm bảo tính xác thực và không thể chối bỏ.
   • Hàm băm SHA-3 cho độ an toàn cao hơn SHA-1 và SHA-2, giảm thiểu nguy cơ va chạm và tấn công tiền ảnh.
   • Mã xác thực CMAC dựa trên AES cho phép xác thực thông điệp với xác suất giả mạo dưới 2^-40 khi xác thực dữ liệu lên đến 1024 terabyte.

3. Ứng dụng chữ ký điện tử trong quản lý đề thi và bảo mật thông tin trường học:
   Việc áp dụng chữ ký số RSA kết hợp hàm băm SHA-256 giúp đảm bảo tính toàn vẹn và xác thực đề thi điện tử, giảm thiểu rủi ro giả mạo và rò rỉ thông tin. Tại một số trường đại học lớn, tỷ lệ thành công trong việc phát hiện sửa đổi đề thi đạt trên 95%.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các sự cố mất an toàn thông tin là do thiếu các biện pháp bảo mật toàn diện và nhận thức chưa đầy đủ về an toàn thông tin trong nhà trường. So với các nghiên cứu quốc tế, kết quả cho thấy Việt Nam đang trong giai đoạn đầu áp dụng các phương pháp mật mã hiện đại, với nhiều tiềm năng phát triển.

Việc sử dụng kết hợp các phương pháp mật mã như mã hóa khóa đối xứng để bảo vệ dữ liệu truyền tải, hàm băm để kiểm tra tính toàn vẹn và mã xác thực để xác minh nguồn gốc thông tin là giải pháp toàn diện, phù hợp với đặc thù trường học thông minh. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hiệu suất các thuật toán mã hóa và hàm băm, bảng thống kê tỷ lệ sự cố an toàn thông tin theo loại hình tấn công.

Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao nhận thức và cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng chính sách bảo mật dữ liệu trong trường học thông minh tại Việt Nam.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai hệ thống mã hóa dữ liệu toàn diện:
   Áp dụng thuật toán AES 256 bit cho mã hóa dữ liệu truyền tải và lưu trữ trong trường học thông minh nhằm nâng cao tốc độ và độ an toàn. Thời gian thực hiện: 12 tháng; chủ thể: Ban công nghệ thông tin nhà trường phối hợp với các chuyên gia bảo mật.

2. Sử dụng hàm băm SHA-3 trong kiểm tra tính toàn vẹn dữ liệu:
   Tích hợp hàm băm SHA-3 vào hệ thống quản lý học tập để phát hiện kịp thời các thay đổi trái phép trên dữ liệu. Thời gian: 6 tháng; chủ thể: Nhà phát triển phần mềm và quản trị hệ thống.

3. Áp dụng mã xác thực CMAC cho xác thực thông điệp:
   Triển khai CMAC dựa trên AES để xác thực các giao dịch dữ liệu quan trọng như đề thi, kết quả học tập, hợp đồng liên kết. Thời gian: 9 tháng; chủ thể: Ban quản lý dữ liệu và phòng công nghệ thông tin.

4. Đào tạo nâng cao nhận thức và kỹ năng bảo mật cho cán bộ, giáo viên:
   Tổ chức các khóa đào tạo định kỳ về an toàn thông tin và sử dụng các công cụ mật mã cho đội ngũ quản lý và giáo viên. Thời gian: liên tục hàng năm; chủ thể: Phòng đào tạo và Ban giám hiệu.

5. Xây dựng chính sách quản lý và giám sát an toàn thông tin:
   Thiết lập quy trình đánh giá rủi ro, giám sát truy cập và báo cáo định kỳ nhằm phát hiện sớm các nguy cơ mất an toàn. Thời gian: 6 tháng; chủ thể: Ban quản trị hệ thống và Ban giám hiệu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cán bộ quản lý công nghệ thông tin trong trường học:
   Hỗ trợ xây dựng và triển khai các giải pháp bảo mật dữ liệu, nâng cao hiệu quả quản lý hệ thống trường học thông minh.

2. Nhà phát triển phần mềm giáo dục và quản lý học tập:
   Cung cấp kiến thức chuyên sâu về các thuật toán mật mã và cách tích hợp chúng vào sản phẩm phần mềm nhằm đảm bảo an toàn thông tin.

3. Giáo viên và cán bộ đào tạo:
   Nâng cao nhận thức về an toàn dữ liệu, hiểu rõ các nguy cơ và biện pháp bảo vệ thông tin trong môi trường lớp học số.

4. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành hệ thống thông tin, an toàn thông tin:
   Là tài liệu tham khảo quý giá về các phương pháp mật mã ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực giáo dục thông minh, hỗ trợ nghiên cứu và phát triển chuyên sâu.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu trong trường học thông minh?
   Tính toàn vẹn dữ liệu giúp đảm bảo thông tin không bị thay đổi trái phép, bảo vệ quyền lợi của nhà trường, giáo viên và học sinh, đồng thời duy trì uy tín và hoạt động ổn định của hệ thống.

2. Phương pháp mật mã nào phù hợp nhất để bảo vệ dữ liệu trong trường học?
   Kết hợp mã hóa khóa đối xứng (AES) để bảo vệ dữ liệu truyền tải, hàm băm (SHA-3) để kiểm tra tính toàn vẹn và mã xác thực (CMAC) để xác thực nguồn gốc thông tin là giải pháp toàn diện và hiệu quả.

3. Chữ ký điện tử có vai trò gì trong bảo mật trường học thông minh?
   Chữ ký điện tử giúp xác thực người gửi và đảm bảo thông điệp không bị giả mạo, đặc biệt quan trọng trong quản lý đề thi, hợp đồng và các tài liệu quan trọng.

4. Làm thế nào để phát hiện dữ liệu bị thay đổi trên hệ thống?
   Sử dụng hàm băm để tạo giá trị băm của dữ liệu gốc và so sánh với giá trị băm hiện tại; nếu khác nhau, dữ liệu đã bị thay đổi.

5. Các trường học có thể áp dụng các phương pháp này như thế nào với nguồn lực hạn chế?
   Có thể ưu tiên áp dụng các giải pháp mã hóa và xác thực trên các dữ liệu quan trọng, đồng thời phối hợp với các nhà cung cấp dịch vụ bảo mật và đào tạo nhân sự để tối ưu chi phí và hiệu quả.

Kết luận

• Nghiên cứu đã làm rõ các nguy cơ mất an toàn thông tin trong trường học thông minh và tầm quan trọng của việc đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu.
• Phân tích và đánh giá các phương pháp mật mã hiện đại như AES, RSA, Elgamal, hàm băm SHA-3 và mã xác thực CMAC cho thấy hiệu quả cao trong bảo vệ dữ liệu.
• Ứng dụng chữ ký điện tử kết hợp hàm băm giúp nâng cao tính xác thực và không thể chối bỏ trong quản lý thông tin trường học.
• Đề xuất các giải pháp cụ thể, khả thi nhằm triển khai bảo mật dữ liệu trong trường học thông minh tại Việt Nam.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai thử nghiệm các giải pháp, đào tạo nhân sự và xây dựng chính sách quản lý an toàn thông tin toàn diện.

Kêu gọi hành động: Các nhà quản lý giáo dục, chuyên gia công nghệ thông tin và nhà phát triển phần mềm cần phối hợp chặt chẽ để triển khai các giải pháp mật mã hiện đại, góp phần xây dựng môi trường giáo dục thông minh an toàn và hiệu quả.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài luận văn Mô hình trƣờng học thông minh là trƣờng học có các thiết bị hiện đại bao gồm: Máy chủ, máy chiếu Projector, màn hình LCD, camera ghi hình cùng với hệ thống internet đƣợc kết nối đồng bộ. Sử dụng các phần mềm hỗ trợ học tập, phần mềm quản lý học tập có thể giao tiếp hai chiều giữa giáo viên, học sinh và gia đình. Giải pháp trƣờng học thông minh đã đƣợc triển khai thành công tại nhiều trƣờng học ở Mỹ, Trung Đông và một số nƣớc Châu Âu, Châu Á.

Trƣờng học thông minh tạo môi trƣờng tốt cho giáo viên và học sinh học tập; nâng cao chất lƣợng dạy và học. Tuy nhiên, cùng với lợi ích của việc sử dụng phần mềm quản lý học sinh thông qua mạng internet là vấn đề mất an toàn thông tin nhƣ: mất mát dữ liệu, rò rỉ thông tin làm ảnh hƣởng nghiêm trọng đến nhà trƣờng, thầy cô và học sinh. Vì vậy đảm bảo an toàn thông tin trƣờng học thông minh là nhiệm vụ rất quan trọng mà tôi đề cập trong luận văn này. Trƣờng học Việt Nam tuy có quan tâm nhiều nhƣng chƣa đƣợc toàn diện, nên mục tiêu và đối tƣợng mà tôi hƣớng đến là “Nghiên cứu các phương pháp mật mã đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu trong trường học thông minh”.

Mục đích nghiên cứu:  Mục tiêu của đề tài. - Nghiên cứu mô hình trƣờng học thông minh. - Nhận diện những thách thức và biện pháp giải quyết đảm bảo toàn vẹn dữ liệu nói chung và toàn vẹn dữ liệu trƣờng học nói riêng. - Xây dựng chƣơng trình mô phỏng  Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.

- Các trƣờng học và lớp học thông minh.  Phƣơng pháp nghiên cứu. - Tìm hiểu các mô hình lớp học thông minh trên thế giới và Việt Nam cũng nhƣ các nguy cơ của công nghệ ảnh hƣởng đến trƣờng học. - Tìm hiểu các phƣơng pháp mật mã để đảm bảo toàn vẹn dữ liệu trƣờng học.

 Phƣơng pháp sử dụng hàm băm SHA  Phƣơng pháp dùng mã xác thực dữ liệu MAC  Phƣơng pháp dùng chữ ký số 3. Nội dung của đề tài, các vấn đề cần giải quyết. Hƣớng nghiên cứu: - Mô hình trƣờng học thông minh - Các nguy cơ và các công nghệ đảm bảo an toàn dữ liệu. Nội dung: Chƣơng 1: An toàn thông tin ở trƣờng học thông minh Chƣơng 2: Các phƣơng pháp mật mã đảm bảo toàn vẹn dữ liệu Chƣơng 3: Ứng dụng chữ ký điện tử đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu trong trƣờng học Chƣơng trình demo.

1 z CHƢƠNG 1: AN TOÀN THÔNG TIN Ở TRƢỜNG HỌC THÔNG MINH 1.1 TỔNG QUAN VỀ TRƢỜNG HỌC THÔNG MINH Bƣớc sang thế kỷ 21, công nghệ thông tin đƣợc ứng dụng mạnh trong quá trình tổ chức đào tạo, thay đổi nội dung, phƣơng pháp giảng dạy bám sát yêu cầu thực tiễn theo xu thế chung thế giới hình thành trƣờng học nền tảng số hóa. Công nghệ là động lực then chốt cho sự phát triển giáo dục, chuyển đổi mô hình giáo dục thụ động sang giáo dục thông minh. Trƣờng học thông minh đã triển khai thành công ở nhiều nƣớc Mỹ, Trung Đông và một số quốc gia Châu Âu, Châu Á. Giáo dục ngày một phát triển kéo theo có nhiều phần mềm giáo dục ra đời, sách điện tử và các ứng dụng khác sẳn có ngày một đa dạng và phong phú hơn.

Trƣờng học thông minh so với phƣơng pháp giảng dạy truyền thống là tối ƣu hóa về thiết bị, tài liệu. Điều này tạo giao tiếp hai chiều giữa giáo viên và học sinh thuận lợi hơn. Việc truyền đạt của giáo viên dễ dàng, đầy đủ và đa dạng, học sinh tiếp nhận kiến thức dễ hiểu hơn, sâu hơn, chủ động hơn. Lớp học thông minh – trƣờng học thông minh chú trọng vào giờ dạy tƣơng tác và quản lý học tập.

Giảng dạy tƣơng tác đó là giáo viên – học sinh có thể trao đổi bài giảng, tài liệu, bài tập, câu hỏi – trả lời,… thông qua màn hình tƣơng tác. Ngoài ra, giáo viên có thể quản lý, theo dõi đƣợc quá trình học tập của từng em thông qua tính năng quản lý từ máy tính PC giáo viên. - Giảng dạy tƣơng tác: hỗ trợ bằng cách sử dụng các chức năng chia sẻ màn hình, màn hình giám sát các hoạt động nhóm, bài kiểm tra và thăm dò ý kiến,… - Quản lý học tập: hỗ trợ giáo viên lập kế hoạch quản lý khóa học, bài học. Hầu hết các phòng học đƣợc kết nối internet thông qua wifi hoặc băng thông rộng không dây và có trang thiết bị máy tính để bàn, máy tính xách tay, máy tính bảng,.

Mục tiêu của nhà giáo dục là cải tiến cơ bản giáo dục thông qua công cụ giảng dạy tƣơng tác trong và ngoài lớp học.1 Mô hình lớp học thông minh 1.2 XÂY DỰNG TRƢỜNG HỌC THÔNG MINH Ở VIỆT NAM Xây dựng mô hình “Trƣờng học thông minh” nhằm tối ƣu hóa các thiết bị dạy học điện tử hiện đại nhƣ: Máy tính chủ kết nối màn hình tƣơng tác điện tử, máy chiếu Projecto hoặc màn hình LCD, camera ghi hình, laptop, ibad, …cùng với hệ thống 2 z internet đƣợc kết nối đồng bộ giữa bục giảng thông minh có bộ xử lý điện tử tiêu chuẩn. - Tạo môi trƣờng tốt cho tất cả học sinh học tập có chất lƣợng, hƣớng học sinh vào sự đa dạng, phong phú của tri thức nhân loại. - Là nơi phát huy tính tích cực, trí thông minh của học sinh trên con đƣờng nhận thức. - Tạo môi trƣờng làm việc hiện đại cho Ban giám hiệu nhà trƣờng có thể quản lý chặt chẽ đƣợc từng giáo viên, từng học sinh… bằng một phần mềm quản lý học tập thông qua hệ thống internet.

Trên cơ sở các chi phí, thông tƣ hƣớng dẫn và nhiệm vụ từng năm học của các cấp, của ngành về ứng dụng công nghệ thông tin; kế hoạch phát triển tổng thể nguồn nhân lực và triển khai kế hoạch xây dựng mô hình trƣờng hoc thông minh, lớp học thông minh với một số nội dung sau: - Bám sát nội dung các chỉ thị, nghị quyết, quyết định, thông tƣ hƣớng dẫn của nhà nƣớc, Bộ GD&ĐT. Các văn bản chỉ đạo của ngành để làm căn cứ xây dựng kế hoạch thực hiện mô hình “Lớp học thông minh” từng bƣớc theo lộ trình phù hợp với điều kiện của nhà trƣờng và địa phƣơng; - Nội dung kế hoạch và việc triển khai thực hiện kế hoạch xây dựng “trƣờng học thông minh” cần đảm bảo: “Công nghệ hiện đại -Tính năng vƣợt trội - Thân thiện dễ sử dụng”, tiết kiệm, có hiệu quả, đảm bảo tính khả thi cao; - Việc lựa chọn các trang thiết bị, phần mềm cho lớp học thông minh và quản lý của nhà trƣờng thực hiện theo các hƣớng dẫn của huyện, tỉnh và của ngành, Tuy nhiên, khó khăn lớn nhất hiện nay là kinh phí. Điều này thể hiện rõ trong việc ngành giáo dục khuyến khích xây dựng trƣờng học thông minh và chỉ đƣợc hỗ trợ 50% kinh phí, còn 50% là nhà trƣờng xã hội hóa. Một số trƣờng ĐH lớn và các trƣờng ở trung tâm đƣợc sự hỗ trợ của công ty Samsung đã xây dựng hệ thống trƣờng học thông minh.

Còn lại các trƣờng bình dân, ở huyện hay miền núi thì khó hay không thể thực hiện đƣợc.Vì số tiền đầu tƣ vào trang thiết bị không hề nhỏ, trong khi đó ngân sách của nhà trƣờng thì rất hạn hẹp. Điển hình là các trƣờng xây dựng mô hình “trƣờng học thông minh” nhƣ: Đại họcY Dƣợc TP. HCM, trƣờng tiểu học Hoàng Hoa Thám, trƣờng THPT Trần Phú,… Các tiêu chí “ Trƣờng học thông minh” nhƣ: 1. Có lắp đặt hệ thống internet băng thông rộng.

Có ít nhất 30% số lớp học trong nhà trƣờng đạt tiêu chí là “Lớp học thông minh” 3. Có hệ thống camera giám sát tại các lớp học. Quản lý nhà trƣờng theo mô hình hiện đại, ứng dụng các phần mềm quản lý trực tuyến trong công tác điều hành nhà trƣờng, phát huy tốt các chức năng trang thông tin điện tử của nhà trƣờng. Dƣới đây là hình ảnh giảng đƣờng ĐH Y Dƣợc TP/CHM 3 z Hình 1.2: Giảng đường thông minh trường ĐH Y Dược TP.3 CÁC NGUY CƠ MẤT AN TOÀN THÔNG TIN TRONG TRƢỜNG HỌC Trong những năm qua, tình hình an toàn thông tin trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng tiếp tục diễn biến phức tạp.

Tuy nhiên các tổ chức giáo dục dƣờng nhƣ vẫn chƣa thực sự đƣợc quan tâm, trong khi đây là môi trƣờng chứa rất nhiều thông tin nhạy cảm. Điểm khác biệt trong việc quản lý một hệ thống trƣờng học thông minh gồm nhiều hệ điều hành sẽ khó kiểm soát hơn. Do đó nhà trƣờng cần phải thay đổi cách tiếp cận, chuyển từ phòng vệ sang giám sát mạng để phát hiện kịp thời dữ liệu bị truy xuất bất hợp pháp. Không những thế, việc theo dõi chặt chẽ dữ liệu vào ra qua hệ thống giúp nhà trƣờng nhận biết khi nào và biết trƣớc đƣợc những bất ổn vừa mới hoặc đang xảy ra, nhằm bám sát vụ tấn công ngay từ khi mới xuất hiện để giảm thiểu những tổn thất, thiệt hại do nó mang lại.

Các tài liệu khi đƣợc truyền tin trên mạng thƣờng đối mặt với nguy cơ bị mất an toàn nhƣ: bị truy cập bất hợp pháp, sao chép, lƣu trữ hoặc chuyển đến cho những ngƣời không đƣợc phép. Bằng cách sử dụng công nghệ kỹ thuật nhƣ bắt gói tin trên đƣờng truyền, thâm nhập trực tiếp vào máy tính chứa dữ liệu quan trọng, hacker có thể dễ dàng lấy đƣợc các văn bản này. Việc lấy cắp, truy cập lại càng dễ dàng hơn nếu những cá nhân có mục đích xấu này lại là những ngƣời có hiểu biết về công nghệ thông tin hoặc là những ngƣời quản trị hệ thống, quản trị ứng dụng trong cơ quan. Đối với các tài liệu có các thông tin bí mật khi trao đổi trong hệ thống mà không có biện pháp nào để bảo vệ thì nguy cơ bị mất ATTT là vô cùng lớn và nhƣ vậy hậu quả của việc mất ATTT là không thể lƣờng đƣợc.

Điều gì sẽ xảy ra nếu các tài liệu, thông tin này lọt vào tay đối thủ cạnh tranh hay những cá nhân, tổ chức có mục đích xấu.1 Những mối đe dọa về an toàn thông tin trong trƣờng học Dữ liệu số là dữ liệu cốt lõi của các hoạt động trong trƣờng học, chúng đảm bảo hệ thống máy tính vận hành tốt. Dữ liệu trƣờng học cũng đa dạng và đƣợc xếp vào ba nhóm chính: - Dữ liệu thuộc về tài sản trí tuệ của trƣờng cần đƣợc lƣu trữ, truy cập và sử dụng thích hợp để phục vụ công tác học tập, nghiên cứu hay thƣơng mại.