Xây Dựng và Tối Ưu Hệ Thống Federated IDS cho IoT

• Tác giả: Châu Thanh Tuấn
• Người hướng dẫn: TS. Lê Kim Hùng
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ sư ngành An toàn thông tin
• Đề tài: Xây dựng và tối ưu hệ thống Federated IDS
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Mục tiêu của đề tài
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Tổng quan về IoT
• 2.2. Các mối đe dọa IoT
• 2.3. Gafgyt Attack và Mirai Attack
• 2.3.1. Botnets và DDoS
• 2.3.2. Gafgyt Attack và Bashlite Attack
• 2.3.3. Biện pháp phòng chống
• 2.4. Ưu điểm và nhược điểm
• 2.5. Kiến trúc Neural Network
• 2.6. Ứng dụng Neural Network
• 2.7. Học liên kết (Federated Learning)
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH HỆ THỐNG
• 3.1. Hệ thống đề xuất
• 3.2. Mô hình phát hiện mối đe dọa
• 3.3. Đào tạo mô hình
• 3.3.1. Đào tạo mô hình áp dụng Federated Learning
• 3.3.2. Tối ưu hóa đào tạo mô hình
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
• 4.1. Phân chia dữ liệu
• 4.2. Tiền xử lý dữ liệu
• 4.3. Cài đặt hệ thống trên Raspberry Pi
• 4.4. Hiệu suất mô hình
• 4.5. Giám sát và trực quan hóa trên Elasticsearch Interface
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• appendix.1. Kết quả đạt được
• appendix.2. Hướng phát triển tiếp theo

I. Tổng quan về Xây Dựng và Tối Ưu Hệ Thống IDS Liên Kết cho IoT

Hệ thống IDS (Intrusion Detection System) là một phần quan trọng trong việc bảo mật cho các thiết bị IoT. Việc xây dựng và tối ưu hóa hệ thống này không chỉ giúp phát hiện các mối đe dọa mà còn đảm bảo an toàn cho dữ liệu nhạy cảm. Trong bối cảnh IoT ngày càng phát triển, việc áp dụng các công nghệ mới như học liên kết (Federated Learning) trở nên cần thiết để nâng cao hiệu quả của hệ thống IDS.

1.1. Khái niệm về Hệ Thống IDS cho IoT

Hệ thống IDS cho IoT là một giải pháp bảo mật nhằm phát hiện và ngăn chặn các cuộc tấn công vào các thiết bị kết nối Internet. Hệ thống này sử dụng các thuật toán phân tích dữ liệu để nhận diện các hành vi bất thường.

1.2. Tầm quan trọng của việc Tối Ưu Hóa Hệ Thống IDS

Tối ưu hóa hệ thống IDS giúp nâng cao khả năng phát hiện xâm nhập, giảm thiểu thời gian phản ứng và tiết kiệm tài nguyên. Điều này đặc biệt quan trọng trong môi trường IoT, nơi mà tài nguyên hạn chế và yêu cầu bảo mật cao.

II. Các Vấn Đề và Thách Thức trong Bảo Mật IoT

Mặc dù công nghệ IoT mang lại nhiều lợi ích, nhưng nó cũng đối mặt với nhiều thách thức về bảo mật. Các cuộc tấn công ngày càng tinh vi và phức tạp, đòi hỏi các hệ thống IDS phải liên tục được cải tiến để đối phó.

2.1. Các Mối Đe Dọa Chính Đối Với IoT

Các mối đe dọa chính bao gồm tấn công DDoS, xâm nhập dữ liệu và lỗ hổng bảo mật. Những mối đe dọa này có thể gây ra thiệt hại lớn cho người dùng và doanh nghiệp.

2.2. Thách Thức Trong Việc Phát Hiện Xâm Nhập

Việc phát hiện xâm nhập trong môi trường IoT gặp khó khăn do sự đa dạng của các thiết bị và giao thức. Hệ thống IDS cần phải linh hoạt và có khả năng thích ứng với các tình huống khác nhau.

III. Phương Pháp Xây Dựng Hệ Thống IDS Liên Kết cho IoT

Xây dựng hệ thống IDS liên kết cho IoT yêu cầu áp dụng các phương pháp hiện đại như học máy và học sâu. Những phương pháp này giúp cải thiện độ chính xác và hiệu suất của hệ thống.

3.1. Ứng Dụng Học Liên Kết Federated Learning

Học liên kết cho phép các thiết bị IoT học từ dữ liệu mà không cần chia sẻ dữ liệu nhạy cảm. Điều này giúp bảo vệ quyền riêng tư của người dùng trong khi vẫn cải thiện khả năng phát hiện xâm nhập.

3.2. Tối Ưu Hóa Quy Trình Cập Nhật Mô Hình

Tối ưu hóa quy trình cập nhật mô hình giữa các thiết bị và máy chủ giúp giảm thiểu tài nguyên mạng và thời gian tính toán. Điều này rất quan trọng trong môi trường IoT với nhiều thiết bị hạn chế về tài nguyên.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn và Kết Quả Nghiên Cứu

Nghiên cứu về hệ thống IDS liên kết cho IoT đã cho thấy nhiều kết quả khả quan. Việc áp dụng các mô hình học máy đã giúp cải thiện đáng kể khả năng phát hiện xâm nhập.

4.1. Kết Quả Thực Nghiệm

Các thử nghiệm cho thấy hệ thống IDS có thể đạt độ chính xác trên 90% trong việc phát hiện các cuộc tấn công. Điều này chứng tỏ tính hiệu quả của phương pháp học liên kết.

4.2. Ứng Dụng Trong Thực Tế

Hệ thống IDS liên kết đã được triển khai thành công trên nhiều thiết bị IoT, giúp bảo vệ an toàn cho dữ liệu và ngăn chặn các cuộc tấn công mạng.

V. Kết Luận và Tương Lai của Hệ Thống IDS Liên Kết

Hệ thống IDS liên kết cho IoT đang mở ra nhiều cơ hội mới trong việc bảo mật cho các thiết bị kết nối. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến và giải pháp bảo mật hiệu quả hơn.

5.1. Hướng Phát Triển Trong Tương Lai

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các mô hình học máy mới để nâng cao khả năng phát hiện xâm nhập. Đồng thời, việc cải thiện quy trình bảo mật cũng cần được chú trọng.

5.2. Tầm Quan Trọng Của Bảo Mật IoT

Bảo mật cho IoT không chỉ là trách nhiệm của nhà sản xuất mà còn là của người dùng. Cần nâng cao nhận thức về bảo mật để bảo vệ dữ liệu cá nhân và doanh nghiệp.