Cuộc chiến giữa bảo mật và dữ liệu trong thời đại công nghiệp số
Trong bối cảnh nhu cầu truy xuất dữ liệu quy trình ngày càng tăng và các mối đe dọa an ninh mạng trở nên nghiêm trọng hơn bao giờ hết, việc thiết lập kết nối an toàn giữa các hệ thống công nghệ vận hành (OT) và nền tảng điện toán đám mây đang trở thành ưu tiên hàng đầu trong các ngành công nghiệp. Tuy nhiên, đây cũng là một thách thức phức tạp đòi hỏi phải cân bằng giữa khả năng truy cập dữ liệu và bảo mật tối đa.
Theo các chuyên gia, hệ thống an toàn nhất là hệ thống không để lộ bề mặt tấn công ra bên ngoài, nghĩa là không có kết nối đến từ Internet hoặc các mạng không tin cậy. Để đạt được điều này, hai công nghệ phần mềm nổi bật được sử dụng hiện nay là MQTT và đường hầm/phản chiếu dữ liệu (tunneling/mirroring). Trong khi MQTT đã trở thành chuẩn giao tiếp phổ biến trong IoT, công nghệ đường hầm được đánh giá cao nhờ khả năng khắc phục những điểm yếu còn tồn tại của MQTT.
Kết nối dữ liệu an toàn với đám mây
Đóng mọi kết nối đến - Nguyên tắc bảo mật cốt lõi
Cách hiệu quả nhất để bảo vệ hệ thống khỏi các cuộc tấn công mạng là đóng toàn bộ các cổng đến, thực hiện bằng cách sử dụng diode dữ liệu một chiều hoặc thiết lập tường lửa chặn tất cả kết nối ngoài vào. Tuy nhiên, nhiều giao thức công nghiệp hiện tại vẫn dựa trên mô hình máy chủ với máy khách, nơi máy khách phải chủ động kết nối với máy chủ, điều này mâu thuẫn với nguyên tắc bảo mật nói trên.
MQTT giải quyết vấn đề này bằng cách cho phép thiết bị OT khởi tạo kết nối ra ngoài tới một MQTT broker, thường được đặt trong môi trường đám mây. Trong khi đó, mô hình đường hầm phản chiếu sử dụng phần mềm ở phía sản xuất để tạo kết nối chủ động tới máy chủ đám mây, đảm bảo thông tin truyền đi một chiều, không để lộ điểm tiếp cận cho hacker.
Khắc phục điểm yếu của MQTT
Dù linh hoạt, MQTT vẫn có một số hạn chế đáng kể trong các ứng dụng công nghiệp lớn:
Không duy trì thứ tự thời gian giữa các dữ liệu từ nhiều chủ đề, có thể gây sai lệch khi phân tích sự kiện.
Chất lượng dịch vụ (QoS) không đủ cao cho các yêu cầu nghiêm ngặt.
Khả năng xử lý khi quá tải kém, có thể gây mất đồng bộ dữ liệu giữa nguồn phát và người tiêu dùng.
Công nghệ đường hầm/phản chiếu khắc phục được những điểm yếu này. Nó duy trì thứ tự dữ liệu theo thời gian, truyền thông tin về chất lượng dữ liệu đầy đủ, và đảm bảo tính nhất quán cuối cùng, kể cả khi xảy ra quá tải hệ thống.
Mạng phân đoạn và vùng DMZ
Thực tiễn tốt nhất trong bảo mật là phân tách mạng, sử dụng vùng DMZ (Demilitarized Zone) để cách ly hệ thống OT khỏi mạng doanh nghiệp. Với MQTT, việc triển khai qua DMZ đòi hỏi nhiều lớp broker và cấu hình riêng biệt tại từng điểm gây khó khăn trong việc duy trì nhất quán và bảo mật.
Ngược lại, công nghệ đường hầm có thể phản chiếu toàn bộ dữ liệu tại mỗi nút trung gian trên DMZ, cho phép truy cập dữ liệu đáng tin cậy ở mọi cấp độ và vẫn duy trì kết nối một chiều bảo mật cao. Kết hợp với diode dữ liệu được triển khai tại nhà máy hoặc cả trong DMZ, kiến trúc này tạo ra một tuyến đường dữ liệu kín đáo và an toàn.
Củng cố bảo mật kết nối
Bất kể sử dụng MQTT hay đường hầm, các giao thức bảo mật mạnh mẽ phải được áp dụng:
Mã hóa SSL/TLS (ưu tiên TLS 1.2 hoặc 1.3) để bảo vệ dữ liệu trong quá trình truyền.
Xác thực người dùng theo kết nối bằng mật khẩu, mã token hoặc chứng chỉ.
Tránh truyền dữ liệu dạng văn bản thuần túy ngăn chặn khả năng bị đánh cắp thông tin qua các công cụ phân tích gói mạng.
Sự kết hợp giữa nhu cầu dữ liệu ngày càng cao và các mối đe dọa mạng gia tăng đang đẩy các doanh nghiệp công nghiệp vào một giai đoạn chuyển đổi quan trọng. Những nhà tích hợp hệ thống am hiểu sự khác biệt giữa MQTT, đường hầm phản chiếu và diode dữ liệu sẽ có lợi thế trong việc xây dựng kiến trúc dữ liệu vừa linh hoạt, vừa bảo mật đáp ứng yêu cầu thời đại công nghiệp số.
