Đang tải... (xem toàn văn)
PHÁT HIỆN XÂM NHẬP THEO THỜI GIAN THỰC TRONG MẠNG INTERNET CỦA VẠN VẬTPHÁT HIỆN XÂM NHẬP THEO THỜI GIAN THỰC TRONG MẠNG INTERNET CỦA VẠN VẬTPHÁT HIỆN XÂM NHẬP THEO THỜI GIAN THỰC TRONG MẠNG INTERNET CỦA VẠN VẬTPHÁT HIỆN XÂM NHẬP THEO THỜI GIAN THỰC TRONG MẠNG INTERNET CỦA VẠN VẬTPHÁT HIỆN XÂM NHẬP THEO THỜI GIAN THỰC TRONG MẠNG INTERNET CỦA VẠN VẬTPHÁT HIỆN XÂM NHẬP THEO THỜI GIAN THỰC TRONG MẠNG INTERNET CỦA VẠN VẬTPHÁT HIỆN XÂM NHẬP THEO THỜI GIAN THỰC TRONG MẠNG INTERNET CỦA VẠN VẬTPHÁT HIỆN XÂM NHẬP THEO THỜI GIAN THỰC TRONG MẠNG INTERNET CỦA VẠN VẬTPHÁT HIỆN XÂM NHẬP THEO THỜI GIAN THỰC TRONG MẠNG INTERNET CỦA VẠN VẬTPHÁT HIỆN XÂM NHẬP THEO THỜI GIAN THỰC TRONG MẠNG INTERNET CỦA VẠN VẬTPHÁT HIỆN XÂM NHẬP THEO THỜI GIAN THỰC TRONG MẠNG INTERNET CỦA VẠN VẬTPHÁT HIỆN XÂM NHẬP THEO THỜI GIAN THỰC TRONG MẠNG INTERNET CỦA VẠN VẬTPHÁT HIỆN XÂM NHẬP THEO THỜI GIAN THỰC TRONG MẠNG INTERNET CỦA VẠN VẬTPHÁT HIỆN XÂM NHẬP THEO THỜI GIAN THỰC TRONG MẠNG INTERNET CỦA VẠN VẬTPHÁT HIỆN XÂM NHẬP THEO THỜI GIAN THỰC TRONG MẠNG INTERNET CỦA VẠN VẬTPHÁT HIỆN XÂM NHẬP THEO THỜI GIAN THỰC TRONG MẠNG INTERNET CỦA VẠN VẬT
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐẶNG XUÂN ĐÍCH PHÁT HIỆN XÂM NHẬP THEO THỜI GIAN THỰC TRONG MẠNG INTERNET CỦA VẠN VẬT Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Truyền liệu mạng máy tính LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠNG NGHỆ THƠNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN ĐẠI THỌ Hà nội, 2016 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo, Tiến sĩ Nguyễn Đại Thọ Thầy tận tình bảo, hướng dẫn tơi suốt q trình nghiên cứu, tìm hiểu, hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến thầy cô giảng dạy thời gian học cao học, thầy cô giúp trang bị kiến thức để phát triển tương lai Tôi xin cảm ơn đến bạn bè, người thân gia đình ủng hộ, động viên vượt qua khó khăn sống Hà Nội, ngày 28 tháng năm 2016 Học viên Đặng Xn Đích TĨM TẮT Luận văn tập trung nghiên cứu cải tiến giải pháp phát xâm nhập theo thời gian thực mạng Internet vạn vật đề xuất năm 2013 SVELTE [6] SVELTE thực tái cấu trúc mạng thiết bị trung tâm, thiết bị trung tâm nơi trung gian gửi nhận liệu thiết bị bên mạng Internet bên Việc tái tái cấu trúc thực dựa thông tin từ thiết bị mạng gửi cho thiết bị trung tâm Trong q trình gửi nhận thơng tin, việc mát gói tin cơng mạng, không quán thông tin thiết bị xảy Một module SVELTE giải vấn đề Luận văn tập trung vào cải tiến thuật toán phát không quán thông tin thiết bị mạng kỹ thuật gán nhãn thời gian vector [1] Tôi tự gọi hệ thống cải tiến với tên SVELTE-VC Kết mơ cho thấy thuật tốn cải tiến có hiệu so với phương pháp cũ Tỉ lệ phát thành công công giữ SVELTE tỉ lệ phát sai giảm xuống đáng kể Từ khóa: SVELTE, IDS, Internet of Things ABSTRACT My graduation thesis will present an improvement to intrusion detection system in the Internet of Things, SVELTE [6] that was introduced in 2013 SVELTE reconstructs the network topology on a control device, this device functions as sending and receiving data centre among internal and external network nodes The reconstruction is based on informations that the control device has received from internal network devices When transfer is in progress, because of the loss of information or network attacks, the inconsistency of informations among devices would happen Therefore, a module in SVELTE was created to solve this problem My Thesis proposes an improvement to the inconsistent information detection algorithm in SVELTE, using a novel vector clock timestamp technique [1] Improved system is also called SVELTE-VC The simulation results indicate that our improved system has achieved better performance: the detection rate for attack is the same as SVELTE's while the wrong alarm rate significantly reduces Keyword: SVELTE, IDS, IoT Lời cam đoan Tôi xin cam đoan vấn đề trình bày luận văn xây dựng hệ thống phát xâm nhập theo thời gian thực mạng Internet vạn vật tìm hiểu cá nhân hướng dẫn Tiến sĩ Nguyễn Đại Thọ Tất tham khảo từ nghiên cứu liên quan trích dẫn, nêu rõ nguồn gốc cách rõ ràng từ danh mục tài liệu tham khảo luận văn Trong luận văn này, cam đoan không chép nguyên tài liệu, cơng trình nghiên cứu người khác mà không rõ tài liệu tham khảo Hà Nội, ngày 28 tháng năm 2016 Học viên Đặng Xn Đích MỤC LỤC TĨM TẮT MỞ ĐẦU 1.1 Bối cảnh chung 1.2 Các cơng trình nghiên cứu liên quan 1.3 Mục đích luận văn 1.4 Kết đạt 1.5 Cấu trúc luận văn HỆ THỐNG PHÁT HIỆN XÂM NHẬP SVELTE 2.1 Định tuyến RPL chế công sinkhole 2.2 Các thành phần phát xâm nhập SVELTE 6LoWPAN Mapper 6LoWPAN Client 12 CẢI TIẾN GIẢI THUẬT PHÁT HIỆN SỰ KHÔNG NHẤT QUÁN VỀ THÔNG TIN TRONG MẠNG 14 3.1 Hạn chế SVELTE 14 3.2 Cải tiến SVELTE sử dụng nhãn thời gian Vector 16 Khái niệm đồng hóa tiến trình 16 Xác định trật tự cho kiện hệ phân tán 16 Thiết lập nhãn thời gian Vector SVELTE 20 MÔ PHỎNG 26 4.1 Cài đặt cấu hình 26 4.2 Kịch mô 27 4.3 Kết mô 30 Tỉ lệ phát 31 Năng lượng tiêu thụ 34 KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 PHỤ LỤC 40 BẢNG CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt IoT Internet of Things Mạng Internet vạn vật 6LoWPAN IPv6 over Low-power Wireless Personal Area Network Mạng thiết bị không dây lượng thấp 6BR 6LoWPAN Border Router Thiết bị định tuyến biên 6LoWPAN IDS Intrusion detection system Hệ thống phát xâm nhập 6Mapper 6LoWPAN Mapper Tên module hệ thống SVELTE RPL Routing Protocol for Low Power and Lossy Network Giao thức định tuyến cho mạng tổn hao lượng thấp mạng cảm biến không dây DAG Directed Acyclic Graph Đồ thị có hướng khơng tuần hoàn DAG ROOT Directed Acyclic Graph ROOT Gốc đồ thị có hướng khơng tuần hồn Destination-Oriented DAG Đồ thị có hướng khơng tuần hồn có điểm đến định hướng DODAG DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1 - Ví dụ mạng Internet of Things Hình 2.1 - Chọn Node cha (parent) thuật toán định tuyến RPL Hình 2.2 - Cơ chế công sinkhole attack Hình 2.3 – Hệ thống phát xâm nhập SVELTE Hình 2.4 - Cấu trúc mapping request packet Hình 2.5 - Luồng xử lý liệu SVELTE Hình 2.6 - Cấu trúc mapping response packet 13 Hình 3.1 - Ví dụ SVELTE không phân biệt không quán thân mạng 14 Hình 3.2 - Ví dụ cập nhật nhãn thời gian Logic Lamport 19 Hình 3.3 - Ví dụ cập nhật nhãn thời gian Vector 20 Hình 3.4 - Cấu trúc mapping response packet sử dụng nhãn thời gian vector 21 Hình 3.5 - Ví dụ mơ phát khơng qn thân mạng 24 Hình 4.1 - Giao diện chương trình cooja ubuntu 26 Hình 4.2 - Đặt tên thư mục để chạy SVELTE-VC 27 Hình 4.3 - Mơ với Node, có Node bị attacker điều khiển 28 Hình 4.4 - Mơ với 16 Node, có Node bị attacker điều khiển 28 Hình 4.5 - Mơ với 32 Node, có Node bị attacker điều khiển 29 Hình 4.6 - Mô sinkhole attack với 26 node mạng 30 Hình 4.7 - Tỉ lệ dương tính sai với kịch node SVELTE SVELTE-VC 301 Hình 4.8 - Tỉ lệ dương tính sai với kịch 16 node SVELTE SVELTE-VC 32 Hình 4.9 - Tỉ lệ dương tính sai với kịch 32 node SVELTE SVELTE-VC 32 Hình 4.10 - Tỉ lệ dương tính với kịch node SVELTE SVELTE-VC 303 Hình 4.11 - Tỉ lệ dương tính với kịch 16 node SVELTE SVELTE-VC 33 Hình 4.12 - Tỉ lệ dương tính với kịch 32 node SVELTE SVELTE-VC 34 Hình 4.13 - Năng lượng sử dụng toàn mạng 30 phút 35 Hình 4.14 - Điện sử dụng trung bình node 30 phút 36 Luận văn thạc sĩ CNTT Đặng Xuân Đích MỞ ĐẦU 1.1 Bối cảnh chung IoT thuật ngữ khoa học dùng để đối tượng nhận biết (identifiable) tồn chúng kiến trúc mang tính kết nối Cụm từ đưa Kevin Ashton vào năm 1999 Ông nhà khoa học sáng lập Trung tâm Auto-ID đại học MIT, nơi thiết lập quy chuẩn toàn cầu cho RFID (một phương thức giao tiếp khơng dây dùng sóng radio) số loại cảm biến khác IoT sau dùng nhiều ấn phẩm đến từ hãng nhà phân tích Hình 1.1 - Ví dụ mạng Internet of Things Internet of Things phát triển mạnh mẽ, nhận nhiều quan tâm Dưới số dự đoán từ chuyên gia Businessinsider, blog tài tiếng, dự đốn tương lai IoT: - Internet of Things thị trường thiết bị lớn giới Vào năm 2019 số lượng thiết bị IOT gấp đôi tổng số smartphone, PC, tablet, thiết bị đeo thông minh wearable cộng lại Luận văn thạc sĩ CNTT Đặng Xuân Đích - IOT mang lại 1700 tỷ USD giá trị gia tăng cho kinh tế toàn cầu năm 2019 Con số bao gồm phần cứng, phần mềm, chi phí lắp đặt, dịch vụ quản lý, giá trị kinh tế gia tăng - Giá trị thiết bị IOT chạm mốc 6,7 tỷ USD vào năm 2019 Trong doanh thu từ phần cứng chiếm 8% - khoảng 50 triệu USD, nhà sản xuất phần mềm công ty sở hạ tầng thu lợi nhiều từ cổ phiếu IOT - Sự tăng trưởng IOT mang lại hiệu lớn chi phí thấp nhà, nơi làm việc thành phố tương lai Tuy nhiên, việc sử dụng thiết bị điện tử hệ thống an ninh vấn đề nan giải - Nền tảng IOT thiếu chuẩn công nghệ tiêu chuẩn chung để tương thích sử dụng với thiết bị Hiện có tiêu chuẩn (hoặc quy định) cho thiết bị chạy tảng Vấn đề cấp bách phải chuẩn hoá tảng IOT giải vấn đề an ninh (Trích, genk.vn – Internet of Things năm tới) Rõ ràng, IoT thay đổi hồn tồn cách sống người tương lai Khi thứ “Internet hóa”, người dùng hồn tồn điều khiển chúng từ đâu, cần điện thoại có kết nối Internet Nhưng thách thức cho nhà quản lý, “vạn vật” kết nối, tính bảo mật bị đặt dấu hỏi lớn trở nên quan trọng Các thiết bị mạng IoT kết nối với thông qua thiết bị điều khiển, thiết bị điều khiển máy tính, smartphone, Các thiết bị có khả kết nối trực tiếp Internet, dễ dàng cho kẻ cơng sử dụng mạng Internet xâm nhập công thiết bị mạng Do IoT mạng kết nối mà phần tử truyền tải thơng tin, giao tiếp với nhau, việc truyền tải gói tin cần bảo vệ chặt chẽ Mặc dù giải pháp mã hóa xác thực thực IoT IoT bị ảnh hưởng nặng số kiểu công đặc biệt sinkhole attack, selective forwarding attack Vì cần có giải pháp chống lại kiểu công dạng Giải pháp phổ biến triển khai hệ thống phát xâm nhập theo thời gian thực mạng Internet vạn vật