โมดูล 5/5 · สัปดาห์ 13–15 · 27 ชม.

คลาวด์และความปลอดภัยข้อมูลเบื้องต้น

UAT 105 เทคโนโลยีดิจิทัลและเครือข่าย

เวลาเรียนประมาณ 90 นาทีร่าง รอตรวจปรับปรุงล่าสุด 26 กันยายน 2569

เมื่อเรียนจบโมดูลนี้ ผู้เรียนจะสามารถ

อธิบายนิยามคลาวด์ตาม NIST รวมทั้งรูปแบบบริการและรูปแบบการติดตั้ง
ตัดสินใจว่างานใดควรประมวลผลบนโดรน ที่ edge หรือบนคลาวด์ ด้วยการคำนวณเวลาและแบนด์วิดท์
อธิบายหลัก CIA และแยกหน้าที่ของการเข้ารหัส แฮช HMAC และการลงนามข้อความ
ใช้กรอบ NIST CSF 2.0 และวงจรชีวิตข้อมูลวางมาตรการป้องกันข้อมูลภารกิจโดรน

ความรู้พื้นฐานที่ควรมี: UAT 105 โมดูล 3–4 · UAT 313 โมดูล 5

ทำไมต้องรู้

ภารกิจสำรวจหนึ่งเที่ยวอาจได้ภาพหลายสิบกิกะไบต์ ต้องตัดสินใจว่าจะประมวลผลที่ไหน และส่งอะไรไปให้ใคร ขณะเดียวกันข้อมูลเดียวกันอาจมีภาพบุคคล พิกัดสถานที่สำคัญ หรือคำสั่งควบคุมอากาศยาน ถ้ารั่ว ถูกแก้ หรือใช้ไม่ได้ในเวลาที่ต้องการ ผลเสียอาจร้ายแรงกว่าภารกิจล้มเหลว โมดูลนี้ปูพื้นทั้งด้านสถาปัตยกรรมและความปลอดภัย ส่วนด้านกฎหมายคุ้มครองข้อมูลส่วนบุคคลเรียนแล้วใน UAT 313 โมดูล 5

คลาวด์คืออะไร

NIST SP 800-145 นิยาม คลาวด์คอมพิวติ้ง ว่าเป็นรูปแบบที่ผู้ใช้เข้าถึงทรัพยากรคอมพิวเตอร์ที่ใช้ร่วมกันผ่านเครือข่ายได้ตามต้องการ โดยมี คุณลักษณะสำคัญห้าข้อ

บริการตนเองตามต้องการ (on-demand self-service) ขอเครื่องหรือพื้นที่เพิ่มได้เองโดยไม่ต้องติดต่อผู้ให้บริการ
เข้าถึงผ่านเครือข่ายได้กว้างขวาง (broad network access)
รวมทรัพยากร (resource pooling) ผู้ใช้หลายรายใช้ทรัพยากรชุดเดียวกัน
ยืดหยุ่นรวดเร็ว (rapid elasticity) ขยายหรือลดได้ตามภาระงาน
วัดการใช้งานได้ (measured service) จ่ายตามที่ใช้จริง

รูปแบบบริการ	ผู้ใช้ดูแลเอง	ตัวอย่างงานโดรน
IaaS (โครงสร้างพื้นฐาน)	ระบบปฏิบัติการ ซอฟต์แวร์ ข้อมูล	เช่าเครื่องเสมือนมี GPU มาประมวลผลภาพถ่ายทางอากาศ
PaaS (แพลตฟอร์ม)	โค้ดและข้อมูล	นำโปรแกรมรับ telemetry ไปรันบนแพลตฟอร์มที่ดูแลเซิร์ฟเวอร์ให้
SaaS (ซอฟต์แวร์)	ข้อมูลและการตั้งค่า	ใช้บริการทำแผนที่ออนไลน์ผ่านเว็บเบราว์เซอร์

รูปแบบการติดตั้งมีสี่แบบ ได้แก่ คลาวด์ส่วนตัว (private) คลาวด์ชุมชน (community) คลาวด์สาธารณะ (public) และ คลาวด์ผสม (hybrid) หน่วยงานที่มีข้อมูลอ่อนไหวมักเก็บต้นฉบับในคลาวด์ส่วนตัว แล้วส่งเฉพาะผลที่เปิดเผยได้ขึ้นคลาวด์สาธารณะ

Edge หรือคลาวด์

edge computing คือการประมวลผลใกล้แหล่งข้อมูล เช่น บนคอมพิวเตอร์ภารกิจของโดรนหรือโน้ตบุ๊กในสนาม NIST SP 500-325 อธิบายแนวคิดใกล้เคียงกันว่า fog computing ซึ่งขยายบริการของคลาวด์ลงมาใกล้อุปกรณ์ เกณฑ์ตัดสินใจหลักมีสามข้อ

เวลาตอบสนอง งานที่ต้องตอบภายในเสี้ยววินาที เช่น หลบสิ่งกีดขวาง ต้องทำบนโดรน
แบนด์วิดท์ ข้อมูลดิบขนาดใหญ่ส่งผ่านลิงก์ช้าไม่ทัน
ความลับของข้อมูล ประมวลผลในสนามแล้วส่งเฉพาะผลลดโอกาสรั่วไหล

โดรนมีภาพ 20 GB ส่งทั้งหมดไปยัง edge ในสนามที่ประมวลผลก่อนส่ง แล้วส่งสรุป 2 MB ไปยังคลาวด์เพื่อเก็บ แชร์ และวิเคราะห์ ด้านล่างเทียบว่าส่งทั้งหมดที่ 20 Mbit/s ใช้ประมาณ 2.2 ชั่วโมง ส่วนส่งเฉพาะสรุปใช้ประมาณ 0.8 วินาที — ภาพที่ 1 เลือกประมวลผลที่ edge หรือคลาวด์

ตัวอย่างที่ 1 ส่งภาพดิบหรือส่งผลวิเคราะห์

ภารกิจสำรวจน้ำท่วมได้ภาพ 20 GB ลิงก์ 4G ในพื้นที่ส่งขึ้นได้ 20 Mbit/s ถ้าประมวลผลที่ edge แล้วส่งเฉพาะแผนที่พื้นที่น้ำท่วมขนาด 2 MB จะต่างกันเท่าใด

size_gb, link_mbps = 20, 20
seconds = size_gb * 1e9 * 8 / (link_mbps * 1e6)
print(f"raw images: {seconds:.0f} s = {seconds / 3600:.2f} h")

summary_mb = 2
print(f"summary map: {summary_mb * 1e6 * 8 / (link_mbps * 1e6):.1f} s")

raw images: 8000 s = 2.22 h
summary map: 0.8 s

ส่งภาพดิบใช้กว่าสองชั่วโมง ซึ่งช้าเกินไปสำหรับศูนย์บัญชาการที่ต้องตัดสินใจทันที ส่วนผลวิเคราะห์ถึงภายในไม่ถึงวินาที ภาพต้นฉบับยังเก็บไว้ในสนามแล้วนำกลับมาอัปโหลดภายหลังได้ ตัวเลขนี้ยังไม่นับส่วนหัวของโปรโตคอลและช่วงที่สัญญาณไม่ดี เวลาจริงจึงนานกว่านี้

หลัก CIA และภัยคุกคาม

FIPS 199 กำหนดเป้าหมายด้านความมั่นคงปลอดภัยของสารสนเทศไว้สามข้อ มักเรียกย่อว่า CIA

การรักษาความลับ (Confidentiality) เฉพาะผู้มีสิทธิ์เท่านั้นที่เข้าถึงข้อมูลได้ ภัยที่พบบ่อยคือ การดักฟัง (eavesdropping) เช่น ดักข้อความ MQTT ที่ไม่เข้ารหัส
ความถูกต้องครบถ้วน (Integrity) ข้อมูลไม่ถูกแก้โดยไม่ได้รับอนุญาต ภัยคือ การปลอมตัว (spoofing) และ การแก้ไขข้อมูล (tampering) เช่น ส่งคำสั่งลงจอดปลอม
ความพร้อมใช้งาน (Availability) ใช้ข้อมูลและระบบได้เมื่อต้องการ ภัยคือ การทำให้ใช้งานไม่ได้ (denial of service) เช่น ส่งข้อความท่วมโบรกเกอร์หรือรบกวนคลื่นวิทยุ

คนกลาง (man-in-the-middle) คือผู้โจมตีที่แทรกตัวระหว่างสองฝ่าย ดักฟังและแก้ข้อความได้พร้อมกัน จึงกระทบทั้งความลับและความถูกต้อง

เครื่องมือสี่ชนิด ทำหน้าที่ต่างกัน

เครื่องมือ	ทำอะไร	ต้องมีกุญแจลับ	ตัวอย่าง
การเข้ารหัส (encryption)	ทำให้คนนอกอ่านไม่ออก ปกป้องความลับ	ใช่	TLS 1.3 ของ MQTT พอร์ต 8883
แฮช (hash)	สร้างลายนิ้วมือของข้อมูล เปลี่ยนแม้บิตเดียวลายนิ้วมือจะต่างไปทั้งหมด	ไม่	SHA-256 ตรวจไฟล์ภาพว่าคัดลอกครบ
HMAC	ยืนยันว่าข้อความมาจากผู้ถือกุญแจและไม่ถูกแก้	ใช่	ตรวจคำสั่งที่ส่งผ่าน MQTT
การลงนามข้อความ (signing)	ยืนยันแหล่งที่มา กันส่งข้อความเก่าซ้ำ	ใช่	MAVLink signing

แฮชอย่างเดียวกันการปลอมไม่ได้ เพราะผู้โจมตีแก้ข้อความแล้วคำนวณแฮชใหม่ได้เช่นเดียวกับ CRC ในโมดูล 1 ต้องใช้กุญแจลับที่มีเฉพาะผู้ส่งและผู้รับ ซึ่งเป็นหลักของ HMAC

import hashlib

data = b"survey-2026-03-14 block A"
print(hashlib.sha256(data).hexdigest())
print(hashlib.sha256(data + b".").hexdigest())

b21608ab42dbadc11aaa88cfa95b9091bdf336846eb77a47594b2dc542947fd7
961f9721b96b2c3a4515d019d3722e054e4cf7648c89fd804772e69eacb530a0

เพิ่มเพียงจุดเดียว แฮชเปลี่ยนไปทั้งหมด ในงานจริงให้สร้างรายการแฮชของทุกไฟล์ภาพก่อนส่ง แล้วตรวจซ้ำเมื่อถึงปลายทาง ถ้าไม่ตรงแปลว่าไฟล์เสียหรือถูกแก้

ตัวอย่างที่ 2 จับคำสั่งปลอมด้วย HMAC

สถานีภาคพื้นกับโดรนใช้กุญแจลับ 32 ไบต์ร่วมกัน ผู้โจมตีแก้คำสั่งจาก RTL เป็น LAND แต่ไม่มีกุญแจ

import hmac
import secrets

key = secrets.token_bytes(32)
command = b'{"cmd":"RTL","drone":3}'
tag = hmac.new(key, command, hashlib.sha256).digest()

forged = b'{"cmd":"LAND","drone":3}'
print(len(tag), "byte tag")
print("genuine command accepted:", hmac.compare_digest(tag, hmac.new(key, command, hashlib.sha256).digest()))
print("forged command accepted:", hmac.compare_digest(tag, hmac.new(key, forged, hashlib.sha256).digest()))

32 byte tag
genuine command accepted: True
forged command accepted: False

secrets.token_bytes สร้างกุญแจแบบสุ่มที่ปลอดภัยพอสำหรับงานเข้ารหัส และ hmac.compare_digest เทียบค่าในเวลาคงที่ ผู้โจมตีจึงเดาไม่ได้จากเวลาที่ใช้เทียบ กุญแจจริงต้องเก็บนอกโค้ดตามที่เรียนใน UAT 104 โมดูล 5

MAVLink signing ไม่ได้เข้ารหัส

MAVLink signing ใช้กุญแจลับ 32 ไบต์ที่เก็บไว้ทั้งสองฝั่ง ลายเซ็นยาว 48 บิต คือ 48 บิตแรกของแฮช SHA-256 ที่คำนวณจากกุญแจต่อด้วยเฟรม และมี timestamp ที่ต้องเพิ่มขึ้นเสมอเพื่อกันการนำข้อความเก่ามาส่งซ้ำ (replay) แต่เนื้อหาของข้อความยังอ่านได้ ถ้าต้องการความลับต้องเข้ารหัสที่ชั้นอื่นเพิ่ม เช่น ลิงก์วิทยุที่เข้ารหัสหรือ VPN

NIST CSF 2.0 และวงจรชีวิตข้อมูล

NIST Cybersecurity Framework 2.0 (กุมภาพันธ์ 2024) จัดงานความมั่นคงปลอดภัยไซเบอร์เป็นหกหน้าที่ โดยมี Govern เป็นแกนกลางที่กำหนดนโยบาย บทบาท และความรับผิดชอบ

ด้านซ้ายเป็นสามเหลี่ยม CIA มุมบนคือการรักษาความลับ มุมล่างซ้ายคือความถูกต้องครบถ้วน มุมล่างขวาคือความพร้อมใช้งาน ด้านขวาเป็นวงกลม Govern อยู่กลาง ล้อมด้วย Identify Protect Detect Respond Recover — ภาพที่ 2 หลัก CIA และหกหน้าที่ของ NIST CSF 2.0

หน้าที่	ตัวอย่างในหน่วยปฏิบัติการโดรน
Govern	กำหนดผู้รับผิดชอบข้อมูลภารกิจและนโยบายการเก็บรักษา
Identify	ทำบัญชีโดรน สถานีภาคพื้น กุญแจ และชุดข้อมูลทั้งหมด
Protect	TLS บัญชีแยกต่ออุปกรณ์ MAVLink signing อัปเดตเฟิร์มแวร์
Detect	เฝ้าดู log ของโบรกเกอร์ แจ้งเตือนเมื่อมีการเชื่อมต่อแปลกปลอม
Respond	ขั้นตอนเมื่อสงสัยกุญแจรั่ว เช่น เพิกถอนบัญชีและเปลี่ยนกุญแจ
Recover	กู้ข้อมูลจากสำเนาสำรองที่ตรวจแฮชแล้ว และทบทวนบทเรียน

สำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์ IoT, NIST IR 8259 Rev. 1 (เมษายน 2026 แทนฉบับปี 2020) อธิบายกิจกรรมด้านความมั่นคงปลอดภัยที่ควรทำทั้งก่อนและหลังขายผลิตภัณฑ์ เป็นเอกสารที่ควรใช้ตรวจเมื่อจัดซื้อโดรนหรือเซนเซอร์

ข้อมูลภารกิจทุกชุดควรมีวงจรชีวิตที่ชัดเจนตามหน่วยความรู้ “วางวงจรข้อมูลก่อนเก็บภาพโดรน” ของคลังความรู้โดรน

ห้าขั้นเรียงกัน เก็บพร้อมบันทึกเวลาและผู้เก็บ ส่งต่อด้วยการเข้ารหัสและ checksum เก็บรักษาด้วยสิทธิ์ตามบทบาท ใช้หรือเผยแพร่เฉพาะที่จำเป็น และทบทวนหรือลบตามนโยบาย มีเส้นประวนกลับจากขั้นสุดท้ายไปขั้นแรก ด้านล่างเขียนว่าทุกขั้นมีเจ้าของและบันทึกตรวจสอบ — ภาพที่ 3 วงจรชีวิตข้อมูลจากภารกิจโดรน

ปฏิบัติการประจำโมดูล

ปฏิบัติการ: ส่งข้อมูลภารกิจอย่างปลอดภัย

เขียนโปรแกรมสร้างไฟล์ manifest.csv ที่มีชื่อไฟล์ ขนาด และแฮช SHA-256 ของทุกไฟล์ในโฟลเดอร์ภาพ แล้วเขียนโปรแกรมตรวจซ้ำหลังคัดลอก ทดลองแก้ไฟล์หนึ่งไฟล์ให้โปรแกรมจับได้
ต่อจากปฏิบัติการโมดูล 4 เพิ่ม HMAC และหมายเลขลำดับให้ข้อความคำสั่ง ผู้รับปฏิเสธข้อความที่ HMAC ไม่ตรงหรือหมายเลขซ้ำ แล้วอธิบายว่าหมายเลขลำดับกันภัยแบบใด
เปิด MAVLink signing ใน SITL ตามเอกสารของ ArduPilot หรือ PX4 แล้วใช้ Wireshark จากโมดูล 3 ดูว่าเฟรมยาวขึ้นกี่ไบต์ และเนื้อหายังอ่านได้หรือไม่
จัดทำตาราง CSF 2.0 หกหน้าที่ของหน่วยปฏิบัติการสมมติ และผังวงจรข้อมูลของภารกิจสำรวจหนึ่งภารกิจ พร้อมระบุเจ้าของข้อมูลแต่ละขั้น

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

ระวัง

ส่งข้อมูลดิบขึ้นคลาวด์ทั้งหมดโดยไม่คำนวณ ลิงก์ภาคสนามช้ากว่าที่คิดมาก
คิดว่าแฮชกันการปลอมได้ แฮชไม่มีกุญแจ ผู้โจมตีคำนวณใหม่ได้ ต้องใช้ HMAC หรือลายเซ็นดิจิทัล
คิดว่า MAVLink signing ทำให้ข้อมูลเป็นความลับ signing ยืนยันแหล่งที่มา แต่ไม่ได้เข้ารหัส
ใช้กุญแจเดียวกับทุกอุปกรณ์และไม่เคยเปลี่ยน ถ้ารั่วครั้งเดียวทั้งระบบเสียหาย
ไม่มีสำเนาสำรองที่ตรวจแล้ว ความพร้อมใช้งานพังเมื่อการ์ดหรือเครื่องเสีย

สรุป

คลาวด์ตาม NIST มีคุณลักษณะห้าข้อ รูปแบบบริการ IaaS PaaS SaaS และรูปแบบการติดตั้งสี่แบบ
edge เหมาะกับงานที่ต้องตอบเร็ว ข้อมูลใหญ่ หรือข้อมูลลับ คำนวณเวลาส่งด้วย $t = 8 S / R$ ก่อนตัดสินใจ
หลัก CIA คือความลับ ความถูกต้องครบถ้วน และความพร้อมใช้งาน การเข้ารหัสปกป้องความลับ ส่วน HMAC และลายเซ็นปกป้องความถูกต้องและยืนยันแหล่งที่มา
NIST CSF 2.0 มีหกหน้าที่โดยมี Govern เป็นแกน และข้อมูลทุกชุดต้องมีวงจรชีวิตและเจ้าของที่ชัดเจน

แบบฝึกตรวจความเข้าใจ

ใช้บริการทำแผนที่ออนไลน์ผ่านเว็บเบราว์เซอร์โดยไม่ต้องติดตั้งอะไร เป็นรูปแบบบริการใด
ส่งไฟล์ 5 GB ผ่านลิงก์ 50 Mbit/s ใช้เวลากี่วินาที (ไม่นับส่วนหัว)
ผู้โจมตีส่งข้อความ MAVLink เก่าที่บันทึกไว้ซ้ำอีกครั้ง ส่วนใดของ MAVLink signing ป้องกันได้
การดักฟัง MQTT ที่ไม่เข้ารหัสกระทบเป้าหมายใดของ CIA มากที่สุด
หน้าที่ใดของ NIST CSF 2.0 ครอบคลุมการกำหนดนโยบายและผู้รับผิดชอบ

เฉลย

SaaS
$5 \times 1 0^{9} \times 8/ (50 \times 1 0^{6}) = 800$ วินาที
timestamp ที่ต้องเพิ่มขึ้นเสมอ ข้อความที่ timestamp เก่ากว่าที่เคยรับจะถูกปฏิเสธ
การรักษาความลับ (Confidentiality)
Govern

สรุปสูตรสำคัญ

เวลาส่งข้อมูลขนาด S ไบต์ที่อัตรา R bit/s	$t = \frac{8 S}{R}$
รหัสยืนยันข้อความ	$tag = HMAC_{K} (m)$

แหล่งอ้างอิงหลัก

Mell, P., & Grance, T. (2011). The NIST definition of cloud computing (NIST SP 800-145). National Institute of Standards and Technology. link
Iorga, M., Feldman, L., Barton, R., Martin, M. J., Goren, N., & Mahmoudi, C. (2018). Fog computing conceptual model (NIST SP 500-325). National Institute of Standards and Technology. link
National Institute of Standards and Technology. (2024). The NIST cybersecurity framework (CSF) 2.0. link
National Institute of Standards and Technology. (2004). Standards for security categorization of federal information and information systems (FIPS 199). link
National Institute of Standards and Technology. (2015). Secure hash standard (SHS) (FIPS 180-4). link
National Institute of Standards and Technology. (2008). The keyed-hash message authentication code (HMAC) (FIPS 198-1). link
Rescorla, E. (2018). The Transport Layer Security (TLS) protocol version 1.3 (RFC 8446). RFC Editor. link
MAVLink Development Team. Message signing (authentication). MAVLink developer guide. link
Fagan, M., Megas, K., Cuthill, B., Marron, J., & Hoehn, B. (2026). Foundational cybersecurity activities for IoT product manufacturers (NIST IR 8259 Rev. 1). National Institute of Standards and Technology. link
Python Software Foundation. ipaddress, socket, hashlib and hmac modules. The Python standard library (3.14). link

อ่านเพิ่มเติม

ศึกษาหน่วยความรู้ที่กำหนดล่วงหน้า ดูสื่อประกอบ และทำ quiz ประจำโมดูล

อยู่ระหว่างพัฒนาD02D07

ในชั้นเรียน / ภาคสนาม

ปฏิบัติการในห้องแล็บหรือภาคสนามตามใบงาน พร้อม checklist ความปลอดภัย

หลักฐานการเรียนรู้: ใบงานที่ผ่านการตรวจและผล quiz

แบบทดสอบประจำโมดูล

แบบทดสอบนี้ใช้ตรวจความเข้าใจ (formative) ไม่ใช่การสอบเก็บคะแนน

โดเมนความรู้: การเขียนโปรแกรมและเทคโนโลยีดิจิทัล · การสื่อสาร เครือข่าย และ IoT · การจัดการ นวัตกรรม และวิชาชีพ · ปัญญาประดิษฐ์และคอมพิวเตอร์วิทัศน์ · กฎหมาย ความปลอดภัย และความเสี่ยง · ความปลอดภัยสาธารณะและภัยพิบัติ