Phân tầng giao thức iot tiên tiến

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG Ⅰ BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN HỌC: INTERNET VÀ CÁC GIAO THỨC CHỦ ĐỀ: PHÂN TẦNG GIAO THỨC IoT Hà Nội ngày 26/10/2022 Chương 1: Tổng quan 1.Giới thiệu chung IoT là một thuật ngữ rất phổ biến ngày nay. Nó là viết tắt của Internet of Things. Theo đó, IoT là một thuật ngữ chung. Nó tập hợp tất cả các thiết bị thông minh được sử dụng bởi mọi người và doanh nghiệp.

Trong hầu hết các trường hợp, các thiết bị có cảm biến và vi mạch. Ngoài ra, chúng được kết nối với các thiết bị khác hoặc Internet. Ví dụ, cảm biến rò rỉ gas thông minh, camera chuông cửa không dây hoặc máy hút bụi robot là các thành phần của IoT. Các thiết bị IoT không hữu ích khi chúng được sử dụng riêng biệt.

Cảm biến thông minh kết nối Internet mang lại lợi thế cho doanh nghiệp. Một kiến trúc phát triển tốt của các thiết bị IoT dự đoán khả năng tạo ra các hệ thống tự động. Chúng giúp chạy các cơ chế lớn không gặp rắc rối. Các thiết bị IoT phải được tích hợp vào một hệ thống phức tạp để thu thập dữ liệu, phân tích và gửi lệnh.

Một hệ thống như vậy yêu cầu rất nhiều lớp kiến trúc IoT. Kiến trúc cơ bản của IoT Trong hệ thống phân tầng giao thức cơ bản của IoT sẽ được chia làm 3 lớp gồm: Lớp mạng, Lớp cảm biến, Lớp ứng dụng. Ba lớp này đóng vai trò vô cùng quan trọng và thiết yếu trong hệ thống IoT. Tuy nhiên kiến trúc ba lớp là một kiến trúc đơn giản hóa.

Do sự phát triển và triển khai liên tục của IoT, nó không thể đáp ứng tất cả các yêu cầu. Thế nên mô hình 4 lớp, 5 lớp và loại 7 lớp với những điểm khác biệt rõ rệt đã được phát triển dựa theo 3 lớp cơ bản của mô hình 3 lớp và thêm vào đó là các lớp mới để cải thiện những thiếu sót của mô hình cũ. Có một điều bạn phải nhớ về kiến trúc IoT trước khi đi sâu hơn vào chủ đề. Lưu ý, không có giải pháp nào phù hợp với tất cả mọi người phù hợp với tất cả các dự án.

Sự phức tạp của một kiến trúc IoT phụ thuộc vào các nhiệm vụ mà các thiết bị được kết nối cần giải quyết. Do đó, điều quan trọng là phải biết về tất cả các lớp kiến trúc IoT để tạo ra một hệ thống đáp ứng tất cả các yêu cầu. Chương 2 : Các lớp kiến trúc IoT cơ bản Mặc dù hầu hết mọi triển khai hệ thống IoT đều là duy nhất, kiến trúc của nó bị giới hạn bởi các lớp cụ thể. Vậy nên để dễ dàng tiếp cận với các lớp trong IoT thì ta hãy dựa theo các mô hình phân lớp cơ bản để phân tích chức năng vai trò của từng lớp đó.

Kiến trúc ba lớp Kiến trúc ba lớp IoT cơ bản đã được sử dụng rộng rãi trong thềm sự phát triển công nghệ IoT. Kiến trúc ba lớp vẫn có thể được sử dụng vì nó dễ thực hiện. Tuy nhiên, nó có rất nhiều nhược điểm. Nhiều mối đe dọa bảo mật là lý do quan trọng nhất khiến kiến trúc này gần như không được sử dụng trong những ngày này.

 Lớp cảm biến Trong lớp cảm biến, số lượng cảm biến và bộ truyền động được sử dụng để thu thập thông tin hữu ích như nhiệt độ, độ ẩm, phát hiện kẻ xâm nhập, âm thanh, v. Chức năng chính của lớp này là lấy thông tin từ môi trường xung quanh và truyền dữ liệu sang lớp khác để một số hành động có thể được thực hiện dựa trên thông tin đó. Cảm biến có thể giúp tạo ra các hệ thống bảo trì cơ sở thông minh. Chúng có vô số hình dạng và kích cỡ khác nhau với: cảm biến nhiệt độ, áp suất và hồng ngoại.

Các mối đe dọa bảo mật Nó là một trong những lớp kiến trúc IoT nhạy cảm nhất. Do đó, những kẻ lừa đảo thực hiện rất nhiều cuộc tấn công khác nhau để giành quyền kiểm soát chúng và truy cập vào dữ liệu chúng thu thập được. Ở bên dưới, bạn sẽ tìm thấy một số mối đe dọa phổ biến nhất của lớp này.  Nghe lén: Rất nhiều thiết bị IoT giúp mọi người giao tiếp với nhau.

Camera chuông cửa không dây hoặc loa thông minh là phổ biến nhất. Tuy nhiên, nếu một thiết bị dễ bị tấn công, khả năng cao là tin tặc sẽ tấn công nó để truy cập vào các cuộc trò chuyện cá nhân của mọi người.  Chụp nút: Kiểu tấn công này nhằm mục đích đánh cắp dữ liệu được lưu trữ trên các thiết bị IoT. Để đạt được mục tiêu, những kẻ tấn công cố gắng truy cập vào một nút quan trọng, giúp truy cập bộ nhớ của thiết bị.

 Lớp mạng Như tên cho thấy, nó là lớp kết nối giữa lớp cảm biến và lớp xử lý. Nó lấy dữ liệu từ lớp cảm biến và chuyển dữ liệu đến lớp xử lý bằng cách sử dụng các công nghệ mạng như 4G, Ethernet, Bluetooth, WiFI, hồng ngoại, v. Đây còn được gọi là lớp giao tiếp vì nó chịu trách nhiệm giao tiếp giữa lớp cảm biến và lớp xử lý. Tất cả dữ liệu chuyển được thực hiện một cách an toàn giữ bí mật cho dữ liệu thu được.

Các mối đe dọa bảo mật Các lớp mạng là quan trọng nhất trong kiến trúc Internet of Things vì nó kết nối người dùng với các thiết bị. Vì vậy, nhiều tin tặc tấn công lớp này. Họ cố gắng truy cập trái phép vào các hệ thống IoT và thao túng chúng. Dưới đây là ba loại tấn công phổ biến nhất.

 Tấn công Man-in-The-Middle (MiTM): Đây là một cuộc tấn công nghiêm trọng vào kiến trúc tham chiếu IoT vì nó cho phép tin tặc thao túng các thiết bị trong thời gian thực. Khi kiểu tấn công này được tiến hành, tin tặc sẽ chặn các yêu cầu giữa người gửi và người nhận.  Tấn công lưu trữ: Hầu hết các hệ thống IoT lưu trữ dữ liệu được thu thập từ các cảm biến của thiết bị. Dữ liệu được lưu trữ trên ổ cứng trong các thiết bị hoặc đám mây.

Tin tặc thường xuyên tấn công bộ nhớ để tải xuống trái phép dữ liệu thu thập được.  Lớp ứng dụng Lớp ứng dụng đại diện cho tất cả các thiết bị sử dụng các thiết bị IoT hoặc hệ thống ứng dụng được triển khai. Ở lớp ứng dụng, người dùng tương tác với tất cả các thiết bị được kết nối này liên quan đến việc gửi email, kích hoạt hệ thống từ xa. Nó có thể là các thiết bị thông minh giúp giữ cho ngôi nhà của bạn sạch sẽ và an toàn hoặc toàn bộ hệ thống nhà thông minh có thể được quản lý với sự trợ giúp của điện thoại thông minh qua các giao thức.

Khi tất cả các thiết bị được nối mạng, một số giao thức phổ biến nhất được sử dụng trong lớp là  .DDS (Dịch vụ phân phối dữ liệu)  AMQP (Giao thức xếp hàng tin nhắn nâng cao)  CoAP (Giao thức ứng dụng bị hạn chế)  MQTT (Vận chuyển từ xa hàng đợi tin nhắn) Các mối đe dọa bảo mật Lớp có rất nhiều vấn đề khác nhau cần được giải quyết. Tuy nhiên, mối quan tâm về bảo mật là những mối quan tâm quan trọng nhất. Có nhiều cách khác nhau để tấn công các thiết bị trong lớp này để truy cập trái phép. Những cái phổ biến nhất là như sau:  Truy cập chéo trang web: Hầu hết các trang web giúp tương tác với các thiết bị IoT đều an toàn.

Tuy nhiên, một số trong số chúng có những sơ hở mà tin tặc sử dụng để truy cập dữ liệu của người dùng hoặc có quyền kiểm soát các thiết bị IoT bằng việc họ chèn một đoạn mã và chạy nó với tư cách quản trị viên trang web.  Tấn công mã độc: Tất cả ứng dụng đều có thể bị tấn công mã độc. Do đó, virus máy tính lây lan khắp Internet có thể dễ dàng gây hại cho các thiết bị IoT cụ thể hoặc thậm chí làm hỏng một mô hình IoT phức tạp. Kiến trúc bốn lớp Kiến trúc sử dụng bốn lớp IoT tương tự như kiến trúc cơ bản.

Dữ liệu cũng được các cảm biến thu thập và chuyển đến hệ thống lưu trữ bằng lớp mạng. Tuy nhiên, kiến trúc tham chiếu IoT này có một lớp bổ sung được công nhận là lớp hỗ trợ. Nó giúp giải quyết vấn đề chính của kiến trúc IoT cơ bản, đó là bảo mật yếu. Lớp hỗ trợ được đặt giữa các lớp mạng và lớp cảm biến.

 Lớp hỗ trợ Có rất nhiều mối đe dọa mà thiết kế logic ba lớp của IoT đã trải qua. Do đó, lớp hỗ trợ đã được tạo ra để có thể giải quyết hầu hết các vấn đề. Nó còn được gọi là lớp bảo mật vì nó tập trung vào việc làm cho các mô hình truyền thông IoT được bảo vệ nhiều hơn khỏi các mối đe dọa có thể xảy ra. Lớp hỗ trợ xác minh xem thông tin có được gửi từ người dùng đã xác thực hay không.

Trong hầu hết các trường hợp, mật khẩu hoặc khóa chia sẻ được sử dụng làm phương thức xác thực. Sau khi xác minh người dùng, lớp hỗ trợ sẽ gửi thông tin xác thực thu được từ các cảm biến của thiết bị IoT đến lớp mạng để cấp cho người dùng quyền truy cập vào. Các mối đe dọa bảo mật Lớp Hỗ trợ giúp tăng cường đáng kể tính bảo mật của mô hình tham chiếu IoT, nên các cuộc tấn công vào sẽ rất khó tiến hành. Tuy nhiên, nó không bảo vệ kiến trúc IoT khỏi tất cả các mối đe dọa được.

Ta có hai mối đe dọa phổ biến nhất là:  Tấn công DoS (Từ chối dịch vụ): Tóm lại, nó cần một hacker để gửi rất nhiều yêu cầu đến lớp mạng, vì vậy nó sẽ không thể xử lý tất cả chúng cùng một lúc. Trong trường hợp như vậy, một hệ thống quá tải sẽ ngừng hoạt động.  Tấn công nội bộ: Để thực hiện nó, kẻ lừa đảo cần lấy thông tin đăng nhập của người dùng hệ thống IoT hiện tại. Sau khi thực hiện, họ có thể tải lên mã độc vào hệ thống để làm hỏng nó hoặc lấy thông tin.

Kiến trúc năm lớp Mô hình kiến trúc bốn lớp là một giải pháp tốt. Nó đã giúp tăng cường tính bảo mật của thiết kế logic của IoT. Tuy nhiên, nó không lý tưởng. Khi công việc của dự án được thực hiện với nhiều công nghệ tiên tiến khác nhau và khu vực ứng dụng rộng rãi kiến trúc cũ không đáp ứng được tất cả các nhu cầu của người dùng.