Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI - Lý luận về cơ sở khoa học về an toàn thông tin mạng. - An toàn thông tin trong hệ thống IoT. - Mục đích của đề tài. - Cấu trúc luận văn.
- Phương pháp nghiên cứu. Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Tổng quan về Internet of Things. - Hệ thống IoT. - Các hệ mật trong IoT.
- Lý thuyết thuật toán AES. - Vấn đề an toàn của thuật toán AES. - Ưu, nhược điểm và ứng dụng của AES. Chương 3: XỬ LÝ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ XE DÙNG HỆ MẬT AES-128 CẢI TIẾN TRÊN PHẦN CỨNG VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN.
- Đề xuất cải tiến thuật toán AES. - Quá trình tạo ra khóa động. 7 Luan van - Chứng minh thuật toán đã đề xuất. - Hàm xử lý thuật toán AES đề xuất.
- Mô hình phần cứng. - Kết quả thực hiện. Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. - Kết quả thực hiện.
- Ưu và nhược điểm. - Hướng phát triển. Phương pháp nghiên cứu. Những phương pháp nghiên cứu được tôi sử dụng trong luận văn này là các phương pháp sau đây: - Phương pháp tìm tài liệu, tham khảo: tìm và tham khảo các tài liệu trên mạng, bài báo, luận văn của các khóa trước và đọc những cuốn sách có liên quan đến đề tài.
- Phương pháp thực nghiệm: làm mô hình thực tế để thu thập kết quả chứng minh cho luận văn. 8 Luan van Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Tồng quan về Internet of Things 2. Định Nghĩa Theo định nghĩa của Wikipedia, mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc là mạng lưới thiết bị kết nối Internet viết tắt là IoT (tiếng Anh: Internet of Things) là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính.
IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet. Nói đơn giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với Internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện một công việc nào đó. Hay hiểu một cách đơn giản IoT là tất cả các thiết bị có thể kết nối với nhau. Việc kết nối thì có thể thực hiện qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại… Các thiết bị có thể là điện thoại thông minh, máy pha cafe, máy giặt, tai nghe, bóng đèn, và nhiều thiết bị khác.
Kết nối mọi vật [16] 9 Luan van Trong hệ thống IoT, “Things” là đối tượng của thế giới vật chất (Physical) hoặc các thông tin (Virtual). “Things” có khả năng nhận diện và có thể tích hợp vào mạng thông tin. “Things” có liên quan đến thông tin, có thể là tĩnh hay động. “Physical Things” tại trong thế giới vật lý và có khả năng được cảm nhận, được kích thích và kết nối.
Ví dụ về “Physical Things” bao gồm các môi trường xung quanh, robot công nghiệp, hàng hóa, hay thiết bị điện. “Virtual Things” tại trong thế giới thông tin và có khả năng được lưu trữ, xử lý, hay truy cập. Ví dụ về “Virtual Things” bao gồm các nội dung đa phương tiện và các phần mềm ứng dụng. Sự bùng nổ thiết bị IoT Sự ra đời và phát triển theo cấp số nhân của các thiết bị kết nối Internet đã và đang làm thay đổi thế giới.
Những vật dụng hàng ngày như xe hơi, tủ lạnh, thiết bị cảm biến nhiệt độ… đã có thể hoạt động như chiếc điện thoại thông minh. Các thiết bị IoT như vậy có khả năng tự động hóa và đơn giản hóa nhiều lĩnh vực trong cuộc sống hàng ngày của con người. Chẳng hạn, với một ngôi nhà thông minh, người ta có thể điều chỉnh nhiệt độ ngôi nhà, bật/tắt bóng đèn từ xa; một chiếc xe hơi thông minh sẽ đưa con người tới nơi cần đến; những ứng dụng thông minh sẽ lên lịch trình đồ ăn trong tủ lạnh để đảm bảo luôn cung cấp đủ cho người dùng. Trong nông nghiệp, ứng dụng của IoT là những bộ cảm biến đặt trong lòng đất để theo dõi nhiệt độ và các thông số vật lý, hóa học giúp canh tác vụ mùa hiệu quả hơn.
Trong y tế, đó là những thiết bị theo dõi đường huyết, kiểm tra huyết áp, và phát hiện hydrat hóa. của con người. Theo dự báo của Gartner, năm 2017 trên toàn cầu sẽ có khoảng 8,4 tỷ thiết bị IoT, tăng 31% so với năm 2016. Trong đó, 67% thiết bị IoT sẽ tập trung ở ba khu vực là Trung Quốc, Bắc Mỹ và Tây Âu.
Ước tính đến năm 2020, số lượng thiết bị IoT được đưa vào sử dụng có thể lên tới trên 20 tỷ thiết bị [8]. Sự phát triển IoT của các khu vực trên thế giới Phân khúc thị trường 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Châu Á Thái Bình 2.1 Dương 10 Luan van Trung Âu và Đông Âu 0.8 Mỹ La – tinh 0.6 Trung Đông/ Châu Phi 0.1 Nguồn: IDC, 2014 [11] Gartner chia thiết bị IoT theo phân khúc thiết bị cho doanh nghiệp và thiết bị tiêu dùng. Theo đó, thiết bị tiêu dùng chiếm thị phần lớn nhất (63%), tương đương khoảng 5.2 tỷ thiết bị trong năm 2017 - với loại thiết bị kết nối chính là phương tiện giao thông (xe ô tô), Smart TV và các loại set-top box kỹ thuật số. Trong khi đó thiết bị IoT doanh nghiệp sẽ đạt 3.1 tỷ, bao gồm cả các thiết bị của nhiều ngành công nghiệp khác nhau, chẳng hạn như camera an ninh, hệ thống công tơ điện thông minh, bóng đèn, máy sưởi, thông gió, điều hòa nhiệt độ (HVAC), và các thiết bị theo ngành dọc như thiết bị chuyên ngành trong y tế, ngân hàng….Dự báo trong 3 năm tới, số lượng thiết bị IoT tiêu dùng sẽ tăng từ 5.2 tỷ năm 2017 lên 13 tỷ vào năm 2020; phân khúc doanh nghiệp cũng tăng nhanh, từ 3.1 tỷ lên tới hơn 7.5 tỷ thiết bị [8].
Xu hướng và tính chất của The Internet of Things - Thông minh: Sự thông minh và tự động trong điều khiển thực chất không phải là một phần trong ý tưởng về IoT. Các máy móc có thể dễ dàng nhận biết và phản hồi lại môi trường xung quanh (ambient intelligence), chúng cũng có thể tự điều khiển bản thân (autonomous control) mà không cần đến kết nối mạng. Tuy nhiên, trong thời gian gần đây người ta bắt đầu nghiên cứu kết hợp hai khái niệm IoT và autonomous control lại với nhau. Tương lai của IoT có thể là một mạng lưới các thực thể thông minh có khả năng tự tổ chức và hoạt động riêng lẻ tùy theo tình huống, môi trường, đồng thời chúng cũng có thể liên lạc với nhau để trao đổi thông tin, dữ liệu.
Việc tích hợp trí thông minh vào IoT còn có thể giúp các thiết bị, máy móc, phần mềm thu thập và phân tích các dấu vết điện tử của con người khi chúng ta tương tác 11 Luan van với những thứ thông minh, từ đó phát hiện ra các tri thức mới liên quan tới cuộc sống, môi trường, các mối tương tác xã hội cũng như hành vi con người. - Kiến trúc dựa trên sự kiện: Các thực thể, máy móc trong IoT sẽ phản hồi dựa theo các sự kiện diễn ra trong lúc chúng hoạt động theo thời gian thực. Một số nhà nghiên cứu từng nói rằng một mạng lưới các cảm biến chính là một thành phần đơn giản của IoT. - Kích thước: Một mạng lưới IoT có thể chứa đến 50 đến 100 nghìn tỉ đối tượng được kết nối và mạng lưới này có thể theo dõi sự di chuyển của từng đối tượng.
Một con người sống trong thành thị có thể bị bao bọc xung quanh bởi 1000 đến 5000 đối tượng có khả năng theo dõi. - Vấn đề không gian, thời gian: Trong IoT, vị trí địa lý chính xác của một vật nào đó là rất quan trọng. Hiện nay, Internet chủ yếu được sử dụng để quản lí thông tin được xử lý bởi con người. Do đó những thông tin như địa điểm, thời gian, không gian của đối tượng không mấy quan trọng bởi người xử lí thông tin có thể quyết định các thông tin này có cần thiết hay không, và nếu cần thì họ có thể bổ sung thêm.
Trong khi đó, IoT về lý thuyết sẽ thu thập rất nhiều dữ liệu, trong đó có thể có dữ liệu thừa về địa điểm, và việc xử lí dữ liệu đó được xem như không hiệu quả. Ngoài ra, việc xử lí một khối lượng lớn dữ liệu trong thời gian ngắn đủ để đáp ứng cho hoạt động của các đối tượng cũng là một thách thức hiện nay. Các cuộc tấn công mạng trên nền tản IoT Thứ nhất, người dùng và doanh nghiệp đang bắt đầu phụ thuộc vào các thiết bị tiện ích này. Minh chứng là việc sử dụng các thiết bị IoT đang gia tăng nhanh chóng và trở nên phổ biến hơn.
Tuy nhiên, mối quan tâm đến an toàn thông tin của các thiết bị này chưa được người sử dụng đặt lên hàng đầu. Rõ ràng có sự khác nhau về mối quan tâm đối với việc kiểm tra tính an toàn và quản lý bản vá của các thiết bị IoT, ví dụ giữa các sản phẩm như máy chủ và điện thoại thông minh. Thứ hai, hoàn toàn có thể bảo đảm an toàn cho các thiết bị IoT ngay từ khi bắt đầu đưa ra thị trường. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thiết bị đơn lẻ được kết nối mạng mà bỏ qua chưa vá lỗi.
12 Luan van Thứ ba, một vấn đề khá quan trọng là nhiều công ty IoT nhỏ, đội ngũ nhân viên ít, thậm chí không có các chuyên gia an toàn và họ có xu hướng sử dụng thiết bị điện tử của bên thứ ba, mà những thiết bị này có thể không có chứng nhận hoặc kiểm tra về an toàn thông tin. Hơn nữa, thị trường IoT còn quá mới mẻ, vì thế mục tiêu chính hiện nay của các doanh nghiệp là đưa các tiện ích này ra thị trường một cách nhanh nhất có thể. Hệ thống IoT 2. Những yêu cầu của hệ thống IoT [15] 4 Người tiêu dùng 2 3 Các nhà vận hành hạ Sáng Tạo Nhà cung ứng nền tảng, tầng truyền thông ứng dụng và nội dung 1 Các nhà cung cấp thành phần cho các hạ tầng truyền thông Hình 2.
Yêu cầu của hệ thống IoT - Kết nối dựa trên sự nhận diện: Điều này nghĩa là “Things” phải có được ID riêng biệt. Trong hệ thống IoT cần được sự hỗ trợ các kết nối giữa các “Things” 13 Luan van - Khả năng cộng tác: Trong hệ thống IoT có khả năng tương tác giữa các Network và Things.