Nghiên cứu giải pháp xác thực và bảo mật cho api service trong phát triển phần mềm

Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Phạm Trọng Huynh, người đã dành thời gian và kiến thức quý báu để hướng dẫn và hỗ trợ chúng em trong quá trình hoàn thành đề tài "Nghiên cứu giải pháp xác thực và bảo mật cho API service trong phát triển phần mềm". Thầy không chỉ chia sẻ những kiến thức sâu rộng về “An toàn thông tin và phát triển phần mềm” mà còn truyền đạt những kinh nghiệm quý báu từ thực tiễn, giúp chúng em hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của việc bảo vệ dữ liệu và xác thực trong các dịch vụ API. Nhờ sự hướng dẫn tận tâm của thầy, chúng em đã có cơ hội áp dụng và nghiên cứu các giải pháp hiệu quả nhất, từ đó hoàn thiện và nâng cao chất lượng của đề tài. Một lần nữa, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và trân trọng đến Thầy Phạm Trọng Huynh, người đã luôn ủng hộ và động viên chúng em trên con đường học tập và nghiên cứu. Chúng em hy vọng rằng kiến thức và kinh nghiệm từ thầy sẽ tiếp tục là nguồn động viên lớn lao cho chúng em trong tương lai. Xin chân thành cảm ơn Thầy!

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Phạm Trọng Huynh, người đã dành thời gian và kiến thức quý báu để hướng dẫn và hỗ trợ chúng em trong quá trình hoàn thành đề tài "Nghiên cứu giải pháp xác thực và bảo mật cho API service trong phát triển phần mềm".

Thầy không chỉ chia sẻ những kiến thức sâu rộng về “An toàn thông tin và phát triển phần mềm” mà còn truyền đạt những kinh nghiệm quý báu từ thực tiễn, giúp chúng em hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của việc bảo vệ dữ liệu và xác thực trong các dịch vụ API Nhờ sự hướng dẫn tận tâm của thầy, chúng em đã có cơ hội áp dụng và nghiên cứu các giải pháp hiệu quả nhất, từ đó hoàn thiện và nâng cao chất lượng của đề tài.

Một lần nữa, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và trân trọng đến Thầy Phạm Trọng Huynh, người đã luôn ủng hộ và động viên chúng em trên con đường học tập và nghiên cứu Chúng em hy vọng rằng kiến thức và kinh nghiệm từ thầy sẽ tiếp tục là nguồn động viên lớn lao cho chúng em trong tương lai.

Xin chân thành cảm ơn Thầy!

LỜI MỞ ĐẦU

Trong bối cảnh ngày nay, việc phát triển ứng dụng phần mềm không chỉ đơn giản là việc viết mã và triển khai nó trên một máy chủ Sự phổ biến của các dịch vụ API (Application Programming Interface) ngày càng tăng, đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối và tương tác giữa các ứng dụng khác nhau Tuy nhiên, điều này cũng đồng nghĩa với việc tăng cường cảnh báo về bảo mật và an ninh thông tin Đề tài "Nghiên cứu giải pháp xác thực và bảo mật cho API service trong phát triển phần mềm" nhắm đến việc khám phá và áp dụng các giải pháp hiện đại nhất để đảm bảo tính an toàn và bảo mật cho các dịch vụ API trong quá trình xây dựng ứng dụng Từ việc xác thực danh tính đến việc bảo vệ dữ liệu truyền tải, đề tài này tập trung vào các phương pháp và biện pháp cần thiết để ngăn chặn các mối đe dọa từ bên ngoài và tạo ra một hệ thống ứng dụng phần mềm ổn định, an toàn và đáng tin cậy Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, việc nghiên cứu này không chỉ mang lại giá trị lý thuyết mà còn đem lại những ứng dụng thực tế rộng rãi trong lĩnh vực công nghệ thông tin ngày nay.

TÓM TẮT NỘI DUNG

I TỔNG QUAN 1 Giới thiệu

Trong thế giới công nghệ số ngày nay, bảo vệ dữ liệu và xác thực trong các dịch vụ API là vô cùng quan trọng Báo cáo tập trung vào nghiên cứu các giải pháp để đảm bảo tính an toàn và tin cậy cho ứng dụng phần mềm.

2 Mục tiêu

Tìm hiểu các phương pháp xác thực như API Key, Token (JWT, OAuth).

Nghiên cứu các biện pháp quản lý phiên làm việc, và kiểm tra dữ liệu đầu vào, phòng chống CSRF, cô lập và thùng chứa hóa, ghi nhật ký, điều khiển truy cập từng cấp

3 Phương pháp nghiên cứu

Đọc hiểu tài liệu và thực hiện thí nghiệm trên phần mềm minh họa để áp dụng các giải pháp.

4 Kết quả và ý nghĩa

Tóm tắt và phân tích các giải pháp xác thực và bảo mật cho API.

Đề xuất hướng phát triển tiếp theo và ý nghĩa trong việc phát triển phần mềm an toàn và tin cậy.

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1Bảo mật API là gì?

Bảo mật API

Giao diện lập trình ứng dụng (application programming interface, hay API là một phần mềm trung gian cho phép các ứng dụng của bạn giao tiếp với nhau

Bất cứ khi nào sử dụng mạng xã hội, game hoặc bất kỳ ứng dụng nào khác để gửi hoặc nhận tin nhắn, hành động sẽ chuyển qua một API kết nối ngườ dùng với người gửi hoặc người nhận

API được xây dựng với Chuyển giao trạng thái đại diện REST hoặc Giao thức truy cập đối tượng đơn giản để xây dựng các dịch vụ web REST API hoạt động với bảo mật lớp vận chuyển và HTTP, đồng thời cũng có thể sử dụng Ký hiệu đối tượng JSON.

Thông điệp gửi đi có thể nhạy cảm và tội phạm mạng có thể trích xuất dữ liệu này để sử dụng trong các hoạt động bất hợp pháp của chúng Các cuộc tấn công mạng không ngừng gia tăng, chủ yếu thông qua danh tính và API bị xâm phạm Ví dụ về các cuộc tấn công có thể ảnh hưởng đến API bao gồm tấn công danh tính, tấn công tham số và tấn công xen giữa

Đứng trước mối đe dọa từ các cuộc tấn công này, nhiều nhà cung cấp dịch vụ web cần cải thiện các biện pháp bảo mật bằng cách sử dụng một số phương pháp xác thực để xác minh danh tính của bạn Việc đảm bảo rằng một API đủ an toàn để bạn gửi bất kỳ tin nhắn nào là chức năng chính của bảo mật API.

2.2 Cách bảo mật API hoạt động:

Bảo mật API hoạt động

 Bảo mật API hoạt động chủ yếu với sự trợ giúp của quy trình cho phép (authorization) và xác thực (authentication)

Xác thực là quy trình đầu tiên liên quan đến bảo mật API, nó xác nhận rằng quy trình ứng dụng của bạn có danh tính an toàn, điều này cho phép bạn sử dụng API Mặt khác, cho phép là bước tiếp theo xác định loại dữ liệu mà ứng dụng được xác thực có quyền truy cập trong khi giao tiếp với API

Ngoài việc có xác thực và cho phép an toàn, các API được phát triển với nhiều tính năng hơn để bảo vệ chúng và giảm khả năng bị tổn thương trước các cuộc tấn công từ bên ngoài Một số tính năng này là:

2.2.1Cổng API

Cổng API đóng vai trò là điểm tập hợp cho tất cả lưu lượng API của bạn Cổng API an toàn sẽ cho phép và xác thực lưu lượng truy cập của bạn cũng như kiểm soát cách bạn sử dụng API của mình Điều này giúp xác định các lỗ hổng đến từ API của bạn bằng cách giám sát mạng, các thành phần API, trình điều khiển (driver) và hệ điều hành của bạn Chúng làm nổi bật các điểm yếu của API của bạn và phát hiện các khu vực có nhiều khả năng xảy ra rò rỉ dữ liệu và các vấn đề bảo mật

1 Authentication and session management 2 Data integrity check

3 API key management 4 CSRF mitigation

5 Isolation and containerization using docker 6 Logging and forensics

7 Granular access control

2.3 Lợi ích của bảo mật API

Lợi ích của bảo mật API

Bảo mật API rất quan trọng vì nó bảo vệ phần mềm ứng dụng và dịch vụ web của bạn khỏi các cuộc tấn công từ bên ngoài như CSRF, rò rỉ dữ liệu nhạy cảm và trộm cắp trên mạng Bảo mật API cũng nâng cao hiệu suất và độ an toàn của API và bất kỳ chương trình nào chúng hỗ trợ

2.3.1API không phụ thuộc vào công nghệ

Bảo mật API không hoàn toàn phụ thuộc vào công nghệ vì nó sử dụng ngôn ngữ JSON và yêu cầu HTTP Điều này có nghĩa là các nhà phát triển phần mềm có thể sử dụng bất kỳ ngôn ngữ nào để tự động hóa các dịch vụ API cho bất kỳ ứng dụng nào

2.3.2 Bảo mật API loại bỏ các lỗ hổng

Bạn cần hết sức cẩn thận khi phát triển và thử nghiệm các API để tìm lỗ hổng Điều này bảo vệ ứng dụng khỏi các cuộc tấn công từ bên ngoài và rò rỉ dữ liệu, đồng thời thêm một lớp bảo mật bổ sung để hạn chế khả năng tiếp xúc với phần mềm độc hại

2.3.2Kết quả nhanh hơn

Bảo mật API cung cấp kết quả nhanh hơn bất cứ khi nào ứng dụng được kiểm tra Điều này thật ấn tượng vì API yêu cầu ít thời gian hơn, ít code hơn và chi phí thấp hơn Tương tự như vậy, chi phí chạy kiểm tra bảo mật API sẽ ít hơn vì các API này sớm phát hiện phần mềm độc hại và cứu các ứng dụng của bạn khỏi bị hư hại nghiêm trọng

2.3.4 Lỗi có thể được phát hiện mà bạn không biết

Một trong những lợi ích của bảo mật API là ứng dụng của bạn không phải trải qua bất kỳ cuộc tấn công gây hại nào từ các code không xác định vì nó có thể được truy cập tự động mà bạn không biết Tính năng bảo mật API xác định và xử lý các lỗi cũng như vi-rút gây hại cho phần mềm của bạn ở giai đoạn đầu.

API cung cấp cho các nhà phát triển cơ hội sửa đổi tính bảo mật của ứng dụng của họ bằng cách cho phép họ tận dụng các ứng dụng khác Khi một công ty phát triển một ứng dụng, họ không còn phải phát minh lại những thứ như cho phép (authorization) và xác thực (authentication)

Các công ty và nhà phát triển này có thể tận dụng các API cho phép một số ứng dụng giao tiếp với nhau Cuối cùng, API giúp bạn dễ dàng truy cập các ứng dụng và dịch vụ internet, đồng thời bảo mật tất cả thông tin liên lạc của bạn qua internet.

2.3.5An toàn hơn với các API

Miễn là bạn sử dụng các ứng dụng được internet hỗ trợ để chạy các hoạt động hàng ngày của mình hoặc liên lạc với các đối tác kinh doanh và bạn bè, thì bạn sẽ sử dụng các API Do đó, bạn cần theo dõi, kiểm tra và quản lý tất cả các API của mình để đảm bảo rằng dữ liệu và phần mềm ứng dụng của bạn được an toàn.

2.4 Những vấn đề thường gặp và cách khắc phục các vấn đề liên quan đến bảo mật API

2.4.1 Những vấn đề thường gặp

Có 2 lỗi thường gặp mà bạn nên biết gồm:

 SQL Injection: lỗi này khá phổ biến trong bảo mật API Kẻ tấn

công tận dụng sự thiếu sót về câu truy vấn của các ứng dụng để chèn thêm một đoạn gọi là SQL vào Mục đích của chúng là làm thay đổi câu truy vấn Chúng có thể thực hiện các thao tác tương tự một người quản trị web dựa trên cơ sở dữ liệu của ứng dụng sau khi thay đổi thành công câu truy vấn so với ban đầu.

SQL Injection

2.4.2 Cách khắc phục các vấn đề liên quan

 Đối với SQL Injection: gợi ý: parameterized query

Ngoài các cách khắc phục khi gặp SQL Injection, để hạn chế các vấn đề rò rỉ thông tin với API, có thể củng cố tính bảo mật giao diện lập trình ứng dụng này bằng một số cách như sau:

 Kiểm tra thẩm quyền sử dụng và xác thực ứng dụng.

 Mã hóa dữ liệu được truyền đi nhờ chứng chỉ bảo mật SSL.

 https://tenten.vn/tin-tuc/api-la-gi/

https://funix.edu.vn/chia-se-kien-thuc/bao-mat-api-la-gi/ III CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM BẢO MẬT API

1 Authentication and session management

Hình 1 Người sử dụng API mà chưa xác thực

Hình 2 Người sử dụng API đã xác thực

2 Data integrity check

Hình 3 Người dùng gửi yêu cầu với định dạng JSON không hợp lệ

Hình 4 Phản hồi từ server với định dạng JSON không hợp lệ

Hình 5 Người dùng gửi cấu trúc dữ liệu không hợp lệ (id phải là số nguyên)

Hình 6 Phản hồi từ server với cấu trúc dữ liệu không hợp lệ

3 API key management

Hình 7 Người dùng dù đã đăng nhập nhưng cũng không sử dụng được API (vì API key)Hình 8 Người dụng có thể sử dụng API khi đã có API key

4. CSRF mitigation

Hình 9 API có biện pháp phòng chống CSRF không thể được gọi qua Hyperlink

Hình 10 API được gọi bình thường khi được định kèm Header Authorization

5 Isolation and containerization using docker

Hình 11 Sử dụng docker để cô lập và xử lý máy chủ

6 Logging and forensics

Hình 12 Tất cả sự kiện trong tất cả thùng chứa đều được ghi chép lại

7 Granular access control

Hình 13 Sử dụng cây quyết định để quản lý truy cập từng cấp

Hình 14 Sử dụng hệ hỗ trợ ra quyết định để cấp quyền truy cập cho người dùng

IV KẾT LUẬN

Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài "Nghiên cứu giải pháp xác thực và bảo mật cho API service trong phát triển phần mềm", chúng em đã được trải nghiệm và hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của việc bảo vệ dữ liệu và xác thực trong các dịch vụ API Việc

áp dụng các giải pháp bảo mật và xác thực quản lý phiên làm việc và kiểm tra dữ liệu đầu vào đã giúp tăng cường tính an toàn và tin cậy cho các dịch vụ API mà chúng em đã nghiên cứu.

Qua đó, chúng em đã rút ra những kết luận quan trọng sau:

Việc sử dụng các phương pháp xác thực như API Key, Token (JWT, OAuth), và 1 Authentication and session management

2 Data integrity check 3 API key management 4 CSRF mitigation

5 Isolation and containerization using docker 6 Logging and forensics

7 Granular access control giúp tăng cường tính bảo mật cho API service.

Bằng việc kết hợp giữa các biện pháp bảo mật như quản lý phiên làm việc và kiểm tra dữ liệu đầu vào, chúng em có thể xây dựng được hệ thống ứng dụng phần mềm an toàn và đáng tin cậy.

1 Hướng phát triển

Trên cơ sở nền tảng nghiên cứu và kết quả thu được từ đề tài này, chúng em đề xuất một số hướng phát triển tiếp theo:

 Nghiên cứu sâu hơn về các phương pháp xác thực mới, hiệu quả hơn và linh hoạt hơn cho các dịch vụ API.

 Áp dụng các công nghệ mới như AI và Machine Learning để cải thiện khả năng phát hiện và ngăn chặn các cuộc tấn công bảo mật.

 Xây dựng một hệ thống giám sát và phản ứng tự động để đảm bảo tính liên tục và ổn định cho hệ thống.

2 Hạn chế và những thách thức

Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài, chúng em cũng gặp phải một số hạn chế và thách thức như sau:

 Đối với các phương pháp xác thực mới, cần thời gian và tài nguyên để nghiên cứu và triển khai.

 Sự phức tạp trong việc quản lý và duy trì các giải pháp bảo mật có thể đòi hỏi sự chuyên nghiệp và kỹ năng chuyên môn cao.

 Sự thay đổi liên tục trong cách thức tấn công bảo mật đòi hỏi chúng tôi phải liên tục cập nhật và nâng cấp hệ thống bảo mật.