c. Kiến trúc tấn cơng Botnet
2.4. Thí nghiệm mơ phỏng giải pháp Overhearing
2.4.1. Giới thiệu các kịch bản mơ phỏng thử nghiệm giải pháp
Nhiệm vụ của việc mơ phỏng là cho thấy tác hại của tấn cơng DoS lên WSN cũng như đánh giá hiệu quả, sự an tồn, của giải pháp Overhearing trong việc phịng chống tấn cơng DoS. Luận án thực hiện hai hình thức mơ phỏng bằng hệ điều hành giả lập Contiki và thiết bị thực tế Z1.
Contiki-OS [45] là một hệ điều hành cho phép mơ hình hĩa hoạt động của mạng cảm biến khơng dây và các thiết bị IoT một cách trực quan, các thơng số trong quá trình mơ phỏng được xây dựng dựa trên hoạt động thực của mạng cảm biến khơng dây và cĩ thể được thay đổi, tùy biến theo thực tế. Do đĩ, những hậu quả mà cuộc tấn cơng DoS cũng như sự hiệu quả của cơ chế Overhearing được mơ phỏng trong hệ điều hành Contiki cũng cho độ chính xác từ 90 đến 100% khi áp dụng trên mạng cảm biến khơng dây thực tế. Cĩ thể gắn các cảm biến khơng dây thật và điều khiển hoạt động cũng như quản lý chúng thơng qua cấu hình các tệp mã nguồn trong hệ điều hành Contiki. Contiki cũng mơ phỏng được giao thức RPL chạy năng lượng thấp và cho phép lập trình song song, đa luồng. Hệ điều hành này cũng xây dựng tình huống giống thực tế. So với thí nghiệm trên thiết bị thực tế, thí nghiệm trên mơ phỏng Contiki cho phép xây dựng mơ hình WSN quy mơ vừa và
lớn với chi phí phù hợp.
Ngược lại, thí nghiệm dựa trên các thiết bị thực tế là cần thiết để minh chứng cho kết quả của giải pháp. Mặc dù Contiki-OS là một hệ điều hành đáng tin cậy trong việc giả lập, mơ phỏng các tình huống mạng, tuy vậy trong thực tế thường sẽ chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố tự nhiên như mơi trường (thời tiết, nhiệt độ, độ ẩm), độ tiêu hao cơ học do thời gian (bo mạch bị han rỉ, kết nối lỏng lẻo) của các thiết bị IoT cũng như về mặt kỹ thuật như hình thái mạng, nhiễu từ các thiết bị điện tử xung quanh. Chính vì vậy, việc thí nghiệm trên các thiết bị thực tế là cần thiết để giúp đánh giá đúng đắn hơn về khả năng phát triển, cải tiến cũng như triển khai của giải pháp Overhearing trên WSN. Để phù hợp với các yêu cầu thơng số bài tốn đặt ra, tác giả lựa chọn các thiết bị Zolertia để tiến hành mơ phỏng thí nghiệm với Contiki OS. Xây dựng một mạng WSN quy mơ nhỏ trên thực tế với 4 thiết bị Zolertia.
Thiết bị Zolertia phiên bản Zoul (thường viết tắt là Z1 trên Contiki) [54] mang đặc thù cơ bản của một nút trên mạng IoT đĩ là cĩ khả năng kết nối và truyền nhận dữ liệu độc lập, khơng cần sự thao tác của con người. Z1 cĩ khả năng vừa đĩng vai trị là nút cảm biến thu thập dữ liệu, vừa đĩng vai trị là nút Coordinator nếu kết nối với hạ tầng mạng Internet. Việc truyền nhận dữ liệu cũng tuân theo các chuẩn dành cho IoT như chuẩn Zigbee, chuẩn IEEE 802.15.4,…
Một số thơng số kỹ thuật Z1: Dải tần là 2.4 GHz và 950MHz; Hiệu điện thế đầu vào: 2.0 – 3.3 V dịng điện một chiều; Kích thước bộ nhớ Flash: 512 Kb; Kích thước bộ nhớ RAM: 32Kb; Cường độ tiêu thụ điện năng: 0.4 uA khi nút trong trạng thái S (khơng hoạt động), 0.6 mA khi nút trong trạng thái Rx (nghe ngĩng dữ liệu) và 20 mA khi nút ở trạng thái Tx (truyền dữ liệu).
Một trong những ưu điểm của thiết bị Zolertia là thiết bị cĩ cổng USB cho phép kết nối vào máy tính cá nhân qua cổng USB 3.0 để người lập trình cĩ thể lập trình các tính năng của thiết bị cịn người quản trị cĩ thể theo dõi trạng thái hoạt động thiết bị. Trong Hình 2.3, phần đuơi thiết bị (vị trí hai gần cái nút bấm đối xứng) cĩ hai cổng USB cung cấp khả năng kết nối với máy tính. Thêm vào đĩ, hệ điều hành Contiki OS mà tác giả đã sử dụng để thí nghiệm mơ phỏng cũng hỗ trợ kết nối với thiết bị Zolertia với CPU loại CC2538 cĩ tốc độ xung nhịp 32 MHz.
Luận án đã tiến hành thí nghiệm triển khai giải pháp Overhearing và xây dựng một cuộc tấn cơng Botnet. Phương thức sẽ bao gồm thí nghiệm mơ phỏng trên hệ điều hành Contiki và thí nghiệm với thiết bị thực tế Zolertia.
Thời gian thực hiện mơ phỏng thí nghiệm, tần suất phát sinh giao dịch trên từng thiết bị phải đủ lớn, kịch bản đa dạng để cho ra được kết quả đo đạc khách quan, bao quát, đảm bảo dữ liệu thống kê, so sánh đánh giá. Để lựa chọn tiêu chí phù hợp cho từng ngữ cảnh, tác giả điều chỉnh cân đối trên các bối cảnh thực hiện, tham khảo thêm các thơng số trên các cơ sở lý thuyết cũng như thí nghiệm thực tiễn từ các cơng trình nghiên cứu trước đĩ.
2.4.2. Xây dựng các mơ hình và tình huống thử nghiệm
Mỗi hình thức thí nghiệm sẽ là một kịch bản với nhiều tình huống khác nhau. Các tính huống này diễn ra trên WSN cĩ hình thái mạng giống nhau, cùng theo mơ hình Coordinator – Sensor, nút đĩng vai trị Coordinator khơng thay đổi, nút đĩng vai trị Sensor cĩ thể được chỉ định thành các đĩng vai trị Bot tùy tình huống cụ thể.