1
MỤC LỤC
PHẦN A: MỞ ĐẦU ........................................................................................3
1. Lí do chọn đề tài ......................................................................................3
2. Mục đích nghiên cứu ...............................................................................4
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................4
4. Phương pháp nghiên cứu .........................................................................4
4. Bố cục của đề tài SKKN ..........................................................................4
PHẦN B: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU............................................................5
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN ...........................................5
1.1. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG TRONG MẠNG DI
ĐỘNG 5G ...............................................................................................................5
1.1.1 Tổng quan về các thế hệ di động không dây ........................................5
1.1.2 Giới thiệu thế hệ mạng di động thứ 5 .................................................8
1.1.2.1 Mạng 5G là gì .............................................................................8
1.1.2.2 Các ứng dụng cho mạng 5G ........................................................9
1.1.2.3 Thông số kỹ thuật mạng 5G ........................................................9
1.1.2.4 Thách thức khi triển khai 5G .......................................................9
1.1.2.5 Truyền thông giữa các thiết bị trong 5G .................................... 11
1.2. Khảo sát của các nhà mạng khi tham gia kết nối 5G ............................... 11
1.2.1. Khảo sát của mạng VNPT ................................................................ 12
1.2.1. Khảo sát của mạng Viettel ............................................................... 13
1.2.1. Khảo sát của mạng MobiFone .......................................................... 13
1.3 Kết luận chương ...................................................................................... 15
CHƯƠNG 2. TRUYỀN THÔNG AN TOÀN TRONG MẠNG 5G ............... 16
2.1 Tổng quan về an toàn trong mạng 5G .................................................. 16
2.2 Thiết bị người dùng ............................................................................. 17
2.2.1 Phần mềm độc hại di động nhắm mục tiêu UE. ............................. 17
2.2.2 Botnet trong mạng di động 5G ...................................................... 18
2.3 Các mạng truy cập ............................................................................... 18
2.3.1 Tấn công trên mạng truy cập 4G ................................................... 19
2.3.2 Tấn công HeNB Femtocell ............................................................ 20
2.4 Mạng lõi vận hành di động .................................................................. 20
2.5 Mạng IP bên ngoài ............................................................................... 21
2
2.6 Kết luận chương .................................................................................. 21
CHƯƠNG 3. GIẢI PHÁP AN TOÀN TRONG TRUYỀN THÔNG GIỮA CÁC
THIẾT BỊ .............................................................................................................. 22
3.1 Tổng quan về truyền thông giữa các thiết bị......................................... 22
3.2 An toàn và tính riêng tư trong truyền thông giữa các thiết bị ................ 23
3.2.1 Các yêu cầu về sự an toàn và tính riêng tư cho D2D ..................... 23
3.2.2 Sự liên quan giữa các yêu cầu về tính riêng tư và an toàn .............. 24
3.2.3 Mô hình tấn công và sự đe dọa ...................................................... 26
3.3 Các giải pháp an toàn cho D2D. ........................................................... 28
3.3.1 Quản trị khóa ................................................................................ 29
3.3.2 Xác thực ....................................................................................... 29
3.3.3 Bảo mật và toàn vẹn ...................................................................... 29
3.3.4. Độ tin cậy và tính sẵn sàng........................................................... 29
3.3.5. Định tuyến và truyền dữ liệu an toàn ............................................ 30
3.4 Các giải pháp đảm bảo tính riêng tư cho D2D. ..................................... 30
3.4.1. Điều khiển truy nhập .................................................................... 31
3.4.2. Ẩn danh ....................................................................................... 32
3.4.3. Mã hóa ......................................................................................... 33
3.5 Kết luận chương. ................................................................................. 33
CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM. .................................................................... 33
4.1. Mục đích thực nghiệm. ....................................................................... 35
4.2. Đối tượng thực nghiệm. ...................................................................... 35
4.3. Tiến hành thực nghiệm ....................................................................... 33
PHẦN C: KẾT LUẬN .................................................................................. 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 39
3
PHẦN A: MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài.
Trong cuộc sống hiện nay mạng mang lại một sự thay đổi to lớn cho cả nền
kinh tế, khoa học, kỹ thuật, giáo dục... Trên thế giới, ngày nay mạng không thể
thiếu trong các hoạt động kinh tế, giáo dục và chính trị. Trong đợt đại dịch cô vít,
nghành giáo dục đã sử dụng mạng để dạy học trực tuyến thay cho dạy trực tiếp
trong nhiều cấp học trên các tỉnh thành. Nhưng xảy ra nhiều vấn đề bất cập, đặc
biệt mạng chạy rất chậm, sự cố mạng xảy ra liên tục. Để khắc phục nhược điểm đó
có sự xuất hiện thế hệ mạng mới – công nghệ 5G, hứa hẹn tốc độ truyền tải nhanh
gấp nhiều lần so với mạng hiện tại. Và có thể truyền thông tin trực tiếp giữa các
thiết bị. Kỹ thuật truyền thông giữa các thiết bị (D2D) đã mở ra một xu hướng mới
cho truyền thông di động, hiện thực hóa việc truyền thông trực tiếp giữa các thiết
bị vật lý gần nhau. Phát triển truyền thông giữa các thiết bị được thực hiện trên hệ
thống di động để có thể truyền thông được trong phạm vi gần nhằm tăng hiệu năng
mạng và hỗ trợ các thiết bị gần nhau. Qua đó năng lực truyền tải dữ liệu cũng được
nâng cao hơn để đáp ứng nhu cầu người sử dụng. Các yêu cầu này hướng đến một
công nghệ giao tiếp di động mới trong tương lai giúp hệ thống 5G tăng về năng lực
và giảm chi phí, cũng như khả năng tính toán, lưu trữ với các thực thể giao tiếp
thông minh nhằm để cung cấp cho chúng khả năng tương tác lẫn nhau mà không
cần sự can thiệp của con người.
Triển vọng cho hệ thống truyền thông di động và không dây 5G được dự báo
sẽ tăng số lượng lưu lượng và số lượng thiết bị di động ngày càng tăng. Lưu lượng
trong giao tiếp không dây đã phát triển trong những năm qua và tăng trưởng dự
đoán tiếp tục cũng trong tương lai. Truyền thông liên lạc giữa các thiết bị cho phép
một loạt các ứng dụng triển khai trên các thiết bị độc lập giúp 5G giải quyết các
vấn đề trên. Là công nghệ cho phép các thiết bị có thể trao đổi với các hệ thống
thông qua mạng vô tuyến hoặc hữu tuyến. D2D được xem là một thành phần của
Internet cho vạn vật (IoT – Internet of thing). Tuy nhiên, mỗi thế hệ công nghệ di
động mới đã mở ra một thế hệ mới về các vấn đề bảo mật. Vào những năm 1980,
thế hệ tương tự đầu tiên đã mở ra một thứ mà Thời báo New York gọi là Thời đại
hoàng kim của nhân bản điện thoại di động, trong đó kẻ trộm với máy quét radio
đã đánh cắp số điện thoại di động và lấy hóa đơn điện thoại khổng lồ. Một số
người nói rằng 5G có thể đưa ra thách thức bảo mật lớn nhất từ trước đến nay. Như
một nhóm các học giả đã viết “rất có thể các loại mối đe dọa và thách thức bảo mật
mới sẽ xuất hiện cùng với việc triển khai các công nghệ và dịch vụ 5G mới lạ”.
Một trong những điều “mới lạ” hay sự khác biệt giữa công nghệ 4G và 5G đó là
truyền thông trực tiếp giữa các thiết bị và vấn đề an toàn trong truyền thông giữa
các thiết bị là một thách thức lớn đang thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên
cứu. Đây là lí do tôi lựa chọn nghiên cứu đề tài sáng kiến này.
4
2. Mục đích nghiên cứu
Đề tài sáng kiến tập trung nghiên cứu về truyền thông giữa các thiết bị
trong mạng công nghệ 5G, đặc biệt liên quan đến vấn đề an toàn trong truyền
thông trực tiếp giữa các thiết bị để có thể cung cấp kết nối nhanh và đáng tin
cậy.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu bao gồm mạng internet di động thế hệ thứ 5 – 5G.
Phạm vi nghiên cứu là tìm hiểu về truyền thông an toàn giữa các thiết bị trong hệ
thống mạng di động 5G.
4. Phương pháp nghiên cứu
+) Phương pháp nghiên cứu lí luận.
+) Phương pháp điều tra quan sát.
+) Phương pháp tổng hợp thực nghiệm.
5. Bố cục của đề tài SKKN
Ngoài phần mở đầu, phần kết luận và tài liệu tham khảo, đề tài được trình
bày trong 4 chương.
Chương 1. Cở sở lí luận và thực tiễn.
Chương 2. Truyền thông an toàn trong mạng 5G.
Chương 3. Giải pháp trong truyền thông an toàn của các thiết bị di động mạng 5G.
Chương 4. Thực nghiệm.
5
PHẦN B: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN.
1.1. Tổng quan về kỹ thuật truyền thông trong mạng di động 5G
1.1.1. Tổng quan về các thế hệ di động không dây
Trong những năm gần đây sự gia tăng về yêu cầu đối với các dịch vụ di
động dẫn đến sự phát triển nhanh chóng về công nghệ trong các mạng di động
không dây. Trong mục này chúng ta đi xem xét lần lượt các thế hệ phát triển của
mạng di động không dây. Mạng di động 1G là thế hệ công nghệ điện thoại không
dây đầu tiên, cung cấp tốc độ lên tới 2,4 Kb/giây. Các cuộc gọi thoại được cung
cấp bởi mạng này được giới hạn ở một quốc gia và mạng dựa trên việc sử dụng tín
hiệu tương tự. Có nhiều hạn chế với 1G: chất lượng giọng nói kém, tuổi thọ pin
kém, kích thước điện thoại lớn, dung lượng hạn chế và độ tin cậy khi sử dụng kém.
Thế hệ thứ hai là 2G, dựa trên hệ thống toàn cầu về thông tin di động (GSM).
Mạng này sử dụng tín hiệu số và tốc độ dữ liệu của nó lên tới 64 Kb/giây. Mạng
này cung cấp các dịch vụ như tin nhắn văn bản, tin nhắn hình ảnh và tin nhắn đa
phương tiện (MMS). Chất lượng và dung lượng của mạng cũng tốt hơn so với 1G.
Sự phụ thuộc cao của mạng này vào các tín hiệu số mạnh và không có khả năng xử
lý dữ liệu phức tạp như video là nhược điểm quan trọng nhất của nó. Công nghệ
giữa thế hệ 2G và thế hệ thứ ba (3G) được gọi là thế hệ thứ hai và nửa (2.5G), là sự
kết hợp của công nghệ di động 2G với dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS). Đặc
điểm của mạng này là cung cấp các cuộc gọi điện thoại, gửi và nhận tin nhắn e-
mail, cho phép duyệt web và cung cấp tốc độ mạng là từ 64 đến 144 Kb/giây. Với
sự ra đời của 3G vào năm 2000, tốc độ truyền dữ liệu tăng từ 144 Kb lên
2Mb/giây. Các tính năng nổi bật của 3G là nó cung cấp khả năng liên lạc nhanh
hơn, cho phép gửi và nhận e-mail lớn và cung cấp web tốc độ cao, hội nghị truyền
hình, truyền hình trực tuyến và TV di động. Tuy nhiên, các dịch vụ cấp phép cho
3G rất tốn kém và việc xây dựng cơ sở hạ tầng là một thách thức. Yêu cầu băng
thông cao, điện thoại di động lớn và điện thoại 3G đắt tiền là những nhược điểm
khác của 3G. Thế hệ mới, được gọi là thế hệ thứ tư (4G), cung cấp liên lạc với tốc
độ dữ liệu cao hơn và truyền phát video chất lượng cao trong đó Wi-Fi và WiMAX
được kết hợp với nhau. Mạng này có thể cung cấp tốc độ 100 Mbps đến 1 Gbps.
5G dự kiến sẽ là một bước tiến đáng kể trên các mạng trước đó, đặc biệt là 4G.
Chất lượng dịch vụ (QoS) và bảo mật được quảng bá đáng kể trong 4G trong khi
chi phí cho mỗi bit thấp. So với các thế hệ mạng trước đây, có một số vấn đề với
4G như tiêu thụ năng lượng lớn hơn (sử dụng pin), khó thực hiện, yêu cầu phần
cứng quá phức tạp và chi phí cao cho thiết bị cần thiết để thực hiện mạng tiếp theo.
Hình 1.1 minh họa các ứng dụng của các thế hệ mạng khác nhau.