Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ blockchain trong việc quản lý hoạt động chuyển vùng viễn thông quốc tế 1. Lý do chọn đề tài: Chuyển vùng viễn thông (roaming) là dịch vụ cho phép các thuê bao di động nghe gọi, nhắn tin và sử dụng data tại các vùng địa lý nằm ngoài khả năng đáp ứng của nhà mạng thường trú và trong khu vực đáp ứng của các nhà mạng khác có ký kết thỏa thuận chuyển vùng với các nhà mạng thường trú. Chuyển vùng quốc tế giúp cho thuê bao di động giữ được số điện thoại của mình khi đi ra nước ngoài và duy trì việc khai thác các dịch vụ thoại và data thông qua mạng di động của nước sở tại. Cùng với các lợi ích to lớn trên, hoạt động chuyển vùng quốc tế luôn đối mặt với các hành vi tấn công gian lận để chiếm đoạt cước phí. Tổ chức CFCA đã thực hiện các cuộc khảo sát và nghiên cứu hai năm một lần, lần gần đây nhất là vào năm 2021, cho thấy rằng thiệt hại gian lận toàn cầu khoảng 39,89 tỷ đô la Mỹ, tương đương với 2.22% doanh thu viễn thông toàn cầu ước tính trong năm 2021, tăng 28% so với năm 2019 13. Vài năm gần đây, công nghệ blockchain 3.0 đã được giới thiệu và ứng dụng rộng rãi ra nhiều lĩnh vực trong đời sống chứ không chỉ trong lĩnh vực tài chính (tiền kỹ thuật số). Blockchain mở ra cơ hội cho nhiều ngành nghề khác, trong đó có ngành viễn thông. Việc áp dụng blockchain trong ngành viễn thông giúp nâng cao hiệu quả quản lý, khai thác mạng lưới kinh doanh, giao dịch các loại tài sản số như các dịch vụ nội dung, quản lý định danh, hợp đồng thông minh. Đặc biệt, blockchain có vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực an toàn thông tin, ngăn chặn gian lận viễn thông. Một số nền tảng blockchain đã được xây dựng phát triển hỗ trợ cho việc ứng dụng blockchain. Hyperledger là một dự án mã nguồn mở của Linux Foundation, đã được nhiều doanh nghiệp ICT ứng dụng trong việc khởi tạo và quản lý blockchain của doanh nghiệp. Hãng IBM có đề xuất giải pháp chống gian lận trong hoạt động chuyển vùng viễn thông thông qua các hợp đồng thông minh (smart contract). Để làm rõ hơn những điểm mà Blockchain có thể áp dụng được, tác giả đã chọn đề tài “Nghiên cứu và ứng dụng Blockchain trong việc quản lý hoạt động chuyển vùng viễn thông quốc tế” cho luận văn của mình. 2. Mục đích nghiên cứu: Mục đích nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu tổng quan về công nghệ blockchain, nghiên cứu về nguyên tắc hoạt động, ứng dụng của blockchain đối với các hoạt động trong đời sống đặc biệt là các ứng dụng thiết thực cho mạng viễn thông. Nghiên cứu một mô hình, hệ thống Blockchain có khả năng ứng dụng vào hoạt động chuyển vùng quốc tế để giải quyết các hạn chế của các quy trình hiện có. Từ đó xây dựng kịch bản mô phỏng của hệ thống đề xuất nhằm xử lý bài toán chống gian lận trong hoạt động chuyển vùng quốc tế. 3. Nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu tổng quan về công nghệ blockchain, cấu trúc blockchain, một số đặc điểm, phân loại blockchain. Nghiên cứu về các cơ chế đồng thuận của blockchain. Nghiên cứu nền tảng blockchain Hyperledger Fabric, các cơ chế hoạt động, các ưu điểm của Hyperledger Fabric. Nghiên cứu về hoạt động chuyển vùng viễn thông quốc tế, các vấn đề gian lận. Nghiên cứu và xây dựng mô hình hoạt động chuyển vùng quốc tế dựa trên công nghệ blockchain. 5. Phương pháp nghiên cứu: Tham khảo các công trình nghiên cứu, bài báo, tài liệu chuyên ngành, từ đó đưa ra các kiến thức cơ bản về blockchain. Sử dụng các kiến thức nghiên cứu được để đề xuất mô hình hình ứng dụng. Cài đặt và thử nghiệm thông qua các thực nghiệm để làm rõ các vấn đề cần đạt được trong luận văn. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: Về mặt khoa học, luận văn đã cung cấp các kiến thức cơ bản về blockchain: cấu trúc mạng, block, giao dịch, sổ cái, phân loại các hệ thống blockchain, đi sâu vào phân tích nền tảng Hyperledger Fabric Về mặt thực tiễn, đề tài có đưa ra các hướng ứng dụng blockchain trong việc quản lý hoạt động chuyển vùng viễn thông quốc tế. Việc áp dụng blockchain vào quá trình chuyển vùng quốc tế góp phần giải quyết bài toán chống gian lận cước, tối ưu chi phí hoạt động của các nhà cung cấp dịch vụ và lợi ích cho người dùng. 7. Nội dung chính của luận văn Chương 1. Trong chương này sẽ trình bày các kiến thức cơ bản về blockchain như cấu trúc block, đặc điểm, phân loại blockchain và các cơ chế đồng thuận của blockchain. Nghiên cứu nên tảng blockchain Hyperleger Fabric, các ưu điểm và mô hình ứng dụng. Chương 2. Chương này, luận văn tập trung phân tích quy trình hoạt động chuyển vùng viễn thông quốc tế, các hình thức gian lận trong hoạt động chuyển vùng quốc tế, từ đó xác định các vấn đề cần giải quyết, đồng thời đề xuất mô hình ứng dụng để giải quyết các vấn đề đặt ra. Chương 3. Cuối cùng, chương 3 sẽ trình bày việc triển khai mô hình ứng dụng blockchain trong hoạt động chuyển vùng quốc tế, đưa ra đánh giá kết quả thực nghiệm.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN - - LÊ THANH HIỆU NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BLOCKCHAIN TRONG VIỆC QUẢN LÝ HOẠT ĐỘNG CHUYỂN VÙNG VIỄN THÔNG QUỐC TẾ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH ĐÀ NẴNG, Năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN - - LÊ THANH HIỆU NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BLOCKCHAIN TRONG VIỆC QUẢN LÝ HOẠT ĐỘNG CHUYỂN VÙNG VIỄN THƠNG QUỐC TẾ Chun ngành: Khoa học máy tính Mã số: 8480101 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Người hướng dẫn khoa học: TS Huỳnh Bá Diệu ĐÀ NẴNG, NĂM 2022 i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Huỳnh Bá Diệu, giảng viên Viện Đào tạo Quốc tế - Đại học Duy Tân tận tình giúp đỡ, hướng dẫn truyền đạt kinh nghiệm q báu cho tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu Thầy Cô giảng viên Trường Đại học Duy Tân giảng dạy, truyền đạt cho kiến thức suốt thời gian học tập trường Những kiến thức không làm nâng cao kỹ thân mà cịn giúp ích cho tơi cơng việc sau Tôi xin cảm ơn đến bạn bè, đồng nghiệp đặc biệt gia đình người thân ủng hộ, động viên suốt thời gian vừa qua Mặc dù nỗ lực, song thời gian kinh nghiệm nghiên cứu khoa học cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận góp ý quý Thầy Cô bạn bè đồng nghiệp để đề tài nghiên cứu hoàn thiện Đà Nẵng, ngày 20 tháng 02 năm 2022 Tác giả luận văn Lê Thanh Hiệu ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn với đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Blockchain việc quản lý hoạt động chuyển vùng viễn thông quốc tế” cơng trình nghiên cứu thân hướng dẫn thầy TS Huỳnh Bá Diệu Mọi tham khảo từ tài liệu, cơng trình nghiên cứu liên quan nước quốc tế trích dẫn rõ ràng luận văn Tôi xin chịu trách nhiệm lời cam đoan Tác giả luận văn Lê Thanh Hiệu iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ x MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài: Mục đích nghiên cứu: Nội dung nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu: Ý nghĩa khoa học thực tiễn: Nội dung luận văn .3 Chương TỔNG QUAN VỀ BLOCKCHAIN VÀ NỀN TẢNG HYPERLEDGER FABRIC .4 1.1 TỔNG QUAN VỀ BLOCKCHAIN .4 1.2 CẤU TRÚC BLOCKCHAIN .5 1.3 ĐẶC ĐIỂM VÀ PHÂN LOẠI BLOCKCHAIN 1.3.1 Một số đặc điểm 1.3.2 Phân loại hệ thống blockchain 1.4 CÁC CƠ CHẾ ĐỒNG THUẬN CỦA BLOCKCHAIN .8 1.4.1 Proof of Work (PoW) 1.4.2 Proof of Stake (PoS) 1.4.3 Delegated Proof of Stake (DPoS) 10 1.4.4 Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) .10 1.5 NỀN TẢNG BLOCKCHAIN HYPERLEDGER FABRIC 11 1.5.1 Giới thiệu Hyperledger Fabric 11 iv 1.5.2 Cơ chế hoạt động Hyperledger Fabric 13 1.5.3 Xử lý lưu lượng mạng, khám phá vận hành dịch vụ .22 1.5.4 Các ưu điểm Hyperledger Fabric 25 1.6 ỨNG DỤNG CỦA BLOCKCHAIN 26 1.6.1 Lĩnh vực giáo dục 26 1.6.2 Lĩnh vực phủ điện tử 27 1.6.3 Lĩnh vực tài chính, ngân hàng .27 1.6.4 Lĩnh vực Y tế 28 1.6.5 Lĩnh vược công nghiệp viễn thông 28 1.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 29 Chương ỨNG DỤNG KHAI THÁC DỊCH VỤ CHUYỂN VÙNG QUỐC TẾ TRÊN NỀN TẢNG HYPERLEDGER FABRIC .30 2.1 CHUYỂN VÙNG QUỐC TẾ VÀ CÁC VẤN ĐỀ GIAN LẬN 30 2.1.1 Tổng quan hoạt động chuyển vùng mạng thơng tin di động 30 2.1.2 Đối sốt, tính cước dịch vụ chuyển vùng 31 2.1.3 Các kiểu gian lận hoạt động chuyển vùng 33 2.1.4 Hiện trạng chống gian lận chuyển vùng 35 2.2 ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG BLOCKCHAIN TRONG VIỆC CHỐNG GIAN LẬN CHUYỂN VÙNG 36 2.2.1 Triển khai thỏa thuận chuyển vùng hợp đồng thông minh 36 2.2.2 Nhận dạng thuê bao public key 37 2.3 GIỚI THIỆU GIẢI PHÁP MÃ NGUỒN MỞ CỦA HÃNG IBM 37 2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 39 Chương TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 40 3.1 CÀI ĐẶT HỆ THỐNG BLOCKCHAIN KHAI THÁC DỊCH VỤ CHUYỂN VÙNG……… 40 3.1.1 Mơ hình triển khai cài đặt 40 3.1.2 Biểu đồ use-case 43 3.1.3 Biểu đồ lớp 43 v 3.2 CHẠY THỬ VÀ ĐÁNH GIÁ 45 3.2.1 Bước khởi tạo nhà cung cấp dịch vụ CSP 45 3.2.2 Bước khởi tạo SIM thuê bao CSP .47 3.2.3 Bước khai báo chuyển vùng cho thuê bao vừa khởi tạo 49 3.2.4 Bước kiểm tra gọi cước thuê bao 50 3.2.5 Bước thử nghiệm hành vi gian lận chuyển vùng 52 3.2.6 Đánh giá kết chạy thử chương trình 53 3.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 53 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt BTF BTS CA CDR CFCA CFT CIBER CLI CSCC CSP DCH DPoS GGSN GSMA HLR Chữ viết đầy đủ Byzantine Fault Tolerant Hệ thống chịu lỗi Byzantine Base Transceiver Station Trạm thu phát sóng di động Certificate Authority Nhà cung cấp chứng thực số Call Detail Records Bản ghi chi tiết gọi Communications Fraud Control Association Hiệp hội kiểm sốt gian lận truyền thơng Crash Fault Tolerant Khả chịu lỗi cố Cellular Intercarrier Billing Exchange Roamer Bản ghi Roamer trao đổi toán qua nhà cung cấp dịch vụ di động Command Line Interface Giao diện dòng lệnh Configuration System Chaincode Hệ thống cấu hình chaincode Communication Service Providers Nhà cung cấp dịch vụ viễn thông Data Clearing House Cơ quan trung gian toán bù trừ Delegated Proof of Stake Bằng chứng cổ phần ủy quyền Gateway GPRS Support Node Nút định tuyến GPRS Global System for Mobile Communications Association Hiệp hội Hệ thống Thơng tin Di động Tồn cầu Home Location Register Sổ đăng ký địa nhà riêng vii HPMN HUR HSM ICT IMSI IRSF LSCC MSC MSISDN MSP NRTRDE PBFT PoS PoW QSCC SDK SIM TAP Home Public Mobile Network Nhà mạng di động thường trú High Usage Reports Báo cáo sử dụng cao Hardware Security Module Mô đun bảo mật phần cứng Information & Communication Technology Công nghệ thông tin truyền thông International Mobile Subscriber Identity Nhận dạng thuê bao di động quốc tế International Revenue Share Fraud Gian lận chia sẻ doanh thu quốc tế Lifecycle System Chaincode Hệ thống vòng đời chaincode Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động Mobile Station International Subscriber Directory Number Số danh bạ thuê bao quốc tế trạm di động Membership Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ thành viên Near Real Time Roaming Data Exchange Trao đổi liệu chuyển vùng thời gian thực Practical Byzantine Fault Tolerance Khả chịu lỗi Byzantine thực tế Proof of Stake Bằng chứng cổ phần Proof of Work Bằng chứng công việc Query System Chaincode Hệ thống truy vấn chaincode Software Development Kit Bộ công cụ phát triển phần mềm Subscriber Identification Module Mô đun nhận dạng thuê bao Transfer Account Procedure viii VPMN VSCC Thủ tục chuyển tài khoản Visited Public Mobile Network Nhà mạng di động tạm trú Validation System Chain Code Hệ thống xác nhận chaincode