Đặt vấn đề đưa ra mục tiêu và phạm vi của nghiên cứu của đề tài − Chƣơng 1: Tổng quan về mạng IoT x − Chƣơng 2: Phòng chống tấn công vào lớp ứng dụng − Chƣơng 3: Xây dựng mô hình thực nghiệm và đánh giá − Kết luận: Tổng kết kết quả đạt được của luận văn và định hướng phát triển trong tương lai. xi CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG IOT Trong chương này sẽ trình bày một cách tổng quan nhất về Internet of Things (IoT) các khái niệm, thuộc tính và công nghệ kỹ thuật của IoT được áp dụng trong cuộc sống hiện đại ngày nay, cùng với đó là những thách thức về vấn đề an ninh và bảo mật trong mạng IoT.1 Xu hƣớng, tính chất và những thách thức của IoT “Internet of Thing” [1] như cấu trúc được đưa ra theo tên của nó bao gồm 2 thành phần "Internet" và "Things". Trong đó IoT sử dụng Internet như là nền móng xây dựng cho mọi dịch vụ, thành phần thứ hai là “Things” có thể hiểu là các thực thể được nâng cao khả năng tính toán và truyền thông, do đó có tính chất thông minh và khả năng tương tác với những đối tượng khác trong mạng Internet.
IoT mang lại khả năng thu thập, xử lý và hành động trên thông tin cho mọi thực thể, làm cho chúng trở nên thông minh hơn, liên kết thế giới của máy tính và thế giới vật chất bằng cách kết nối tất cả mọi thứ “thông minh” với mạng Internet. Sự tương tác trực quan giữa con người và công nghệ sẽ hỗ trợ con người trong việc thực hiện đơn giản hơn từ những công việc hàng ngày cho tới quy mô những dây chuyền sản xuất và theo dõi trong công nghiệp. Ta có thể điểm qua một số tính chất đặc trưng của IoT như tính thông minh - Internet of Things hướng đến một hệ sinh thái mà các thực thể tự chúng đưa ra quyết định tùy theo tình huống, môi trường, đồng thời chúng cũngcó thể liên lạc với nhau để trao đổi thông tin, dữ liệu. Việc tích hợp trí thông minh vào IoT còn có thể giúp các thiết bị, máy móc, phần mềm thu thập và phân tích các dấu vết điện tử của con người khi chúng ta tương tác với những thứ thông minh, từ đó phát hiện ra các tri thức mới liên quan tới cuộc sống, môi trường, các mối tương tác xã hội cũng như hành vi con người.
Quy mô rng ln - dễ dàng mở rộng quy mô với ước tính có thể đạt 50 đến 100 tỉ đối tượng trong tương lai [2]. Kin trúc da trên s kin – các thực thể trong IoT sẽ phản hồi dựa theo các sự kiện diễn ra trong lúc chúng hoạt động thời gian thực, chính vì vậy có thể đáp ứng được nhu cầu cập nhật ngay tức thì trong việc giám sát và các ứng dụng khác. Với những tính chất này IoT được phát triển rất đa dạng về nhiều lĩnh vực, nền tảng công nghệ, độ lớn cũng như mục đích như chăm sóc sức khỏe, giao 1 thông, năng lượng, bảo mật. Luận văn xin được trình bày một số ứng dụng tiêu biểu của IoT.1 Chăm sóc sức khỏe Sự phát triển của IoT cho phép con người dễ dàng theo dõi các thông số sức khỏe quan trọng như: huyết áp, nhịp tim, chỉ số men gan, nồng độ cholesterol, lượng đường huyết… trong khi vẫn duy trì sự thoải mái cho bệnh nhân.
Các cảm biến theo dõi các chỉ số của bệnh nhân và có thể thông báo cho các bác sĩ khi có trường hợp khẩn cấp xảy ra. Với sự hỗ trợ của các thiết bị thông minh và các robot chuyên dụng thì các y bác sỹ có thể thamn gia chuẩn đoán bệnh và thực hiện phẫu thuật mà không cần có mặt tạo địa điểm đó. Đẩy mạnh vai trò tham gia của người bệnh tốt hơn, bệnh nhân có thể sử dụng các ứng dụng và phần mềm để truy cập dữ liệu sức khỏe của chính mình, tích cực và chủ động tham gia các hoạt động chăm sóc sức khỏe của bệnh viện. Nhờ có IoT, chúng ta có thể giảm chi phí cho sức khỏe nhờ vào tính khả dụng của dữ liệu thời gian thực thông qua các thiết bị đeo giúp cho khả năng giám sát bệnh nhân tốt hơn, bác sỹ và người quản lý không chỉ chăm sóc tốt hơn cho bệnh nhân mà còn giúp giảm chi phí chăm sóc và kiểm tra sức khỏe tổng thể định kỳ, đẩy nhanh việc cung cấp các dịch vụ chăm sóc.2 Nông nghiệp IoT đã và đang làm thay đổi nền nông nghiệp của nhiều quốc gia trên thế giới cũng như ở Việt Nam.
Với một khái niệm rộng lớn và trải dài nhiều ngành nghề nhỏ như chăn nuôi, trồng trọt… và hầu hết như trước đây ngành nông nghiệp đều dựa vào kinh nghiệm của người nông dân thì giờ đây với sự phát triển của IoT ta có thể áp dụng khoa học công nghệ như điện tử, viễn thông, công nghệ thông tin… vào toàn bộ quá trình sản xuất, giúp cho ngành nông nghiệp có được tính chuẩn xác, dần tự động hóa, loại bỏ tính định tính, định lượng của con người. Nhu cầu về số lượng cũng như yêu cầu về chất lượng của sản phẩm nông nghiệp ngày càng tăng, việc áp dụng IoT vào nông nghiệp giúp con người hoàn toàn có thể kiểm soát được những thông tin cần thiết trong quá trình phát triển của cây trồng hay vật nuôi. Ví dụ mô hình Nhà kính hiện đang được sử dụng phổ biến nhiều nơi ở nước ta, với những cảm biến của hệ thống kiểm soát thực hiện thu thập những dữ liệu về độ ẩm, nhiệt độ, ánh sáng bên trong hay hàm lượng 2 phân bón, chất dinh dưỡng của đất…sẽ được giám sát thường xuyên. Mục đích của việc này là để duy trì môi trường phát triển của các sản phẩm nông nghiệp ở một điều kiện mong muốn, con người có thể bổ sung, điều chỉnh cần thiết để cây trồng có thể phát triển một cách hiệu quả nhất, cho được chất lượng, sản lượng tốt.
Hay gắn những cảm biến vào cơ thể của vật nuôi có thể giám sát được tình trạng sức khỏe, tình trạng dinh dưỡng của cơ thể vật chủ. Từ đó cũng có những điều chỉnh cần thiết cho ra những sản phẩm vật nuôi có chất lượng cao, đảm bảo vệ sinh.1 ng dng ca IoT vào vic xây dng nhà kính trong nông nghip [3] 1.3 Giao thông Ngành công nghiệp ô tô từ lâu đã sử dụng hệ thống nhúng để nâng cao trải nghiệm của người dùng và nâng cao tính an toàn. Hệ thống nhúng trong xe sẽ thu thập thông tin cảm biến và giao tiếp với các dịch vụ giao thông thông minh qua mạng Internet từ đó cung cấp thông tin giao thông cho người lái.Một số trường hợp xe sẽ tự giành quyền điều khiển trong tình huống khẩn cấp để tránh tai nạn xảy ra. Trong vài năm vừa qua, "Xe thông minh", "Xe tự hành" là những xu hướng rất được quan tâm bởi các tập đoàn lớn như Google, Tesla, Apple… Không chỉ dừng lại ở mức trợ giúp con người trên đường, trong tương lai xe sẽ tự vận hành bằng trí thông minh nhân tạo.
Với các sản phẩm IoT việc liên lạc, kiểm soát và xử lý thông tin qua nhiều hệ thống giao thông vận tải sẽ được hỗ trợ và cải tiến hơn so với hệ thống giao thông trước đó chủ yếu phụ thuộc vào sự điều khiển trực tiếp của con người. Ví dụ hệ thống quản lý bãi đỗ xe ở các thành phố lớn, ở các bãi đậu xe có lắp đặt các 3 cảm biến tại từng điểm đỗ xe để có thể thông tin đến trung tâm quản lí biết bãi đậu xe đó còn bao nhiêu chỗ trống. Thông tin này được cập nhật liên tục theo thời gian thực. Đối với những chiếc xe đang di chuyển muốn tìm cho mình một ô đậu xe có thể dựa vào thông tin này mà có thể tìm kiếm được một chỗ để xe gần mình nhất mà không cần phải đến trực tiếp mới biết bãi đậu xe đó còn chỗ hay không.4 An ninh Trong lĩnh vực bảo mật, thuật ngữ "giám sát thông minh" đề cập đến mức độ tự chủ cao của các ứng dụng giám sát.
Các máy quay và các cảm biến an ninh truyền dữ liệu về một hệ thống và toàn bộ các quá trình giám sát diễn ra một cách tự động, không cần sự góp mặt của nhân viên an ninh. Đó là những lĩnh vực điển hình trong việc ứng dụng IoT vào cuộc sống, mang lại nhiều lợi ích và sự cải tiến cho xã hội. Bênh cạnh sự phát triển này thì quá trình triển khai IoT cũng gặp phải những thách thức không hề nhỏ mà ta có thể kể đến như sự hạn chế của thiết bị phần cứng, vấn đề về tiêu thụ năng lượng, chi phí triển khai và hơn cả là vấn đề bảo mật cho các hệ thống IoT. Với một quy mô ngày càng rộng lớn, số lượng thiết bị ngày càng nhiều, chúng ta cần đảm bảo các thiết bị sẽ có kích thước vật lý đủ nhỏ để khó bị nhận thấy hoặc ít nhất không gây ảnh hưởng xấu.
Ví dụ, trong các ứng dụng chăm sóc sức khỏe, cảm biến cơ thể nên càng nhỏ càng tốt để không can thiệp vào các hoạt động hàng ngày của bệnh nhân, tích hợp được nhiều cảm biến trên cùng một thiết bị để hỗ trợ đa chức năng. Chính vì vậy cần phải tối ưu hóa về linh kiện, đảm bảo về tiêu chuẩn và độ chính xác. Sự đồng nhất trong hệ giao thức giao tiếp giữa các thiết bị vẫn đang là khó khăn trong việc triển khai. Một hệ quả trực tiếp của việc giảm kích thước vật lý đó là cấu hình phần cứng bị hạn chế.
Các thiết bị IoT thường có phần cứng rất hạn chế, do vậy đòi hỏi mức độ tối ưu hóa và đơn giản hóa các chương trình chạy trên chúng. Hơn nữa tiết kiệm năng lượng là vấn đề tối quan trọng cho các thiết bị IoT, vì chúng thường đưuọc sản xuất với giá thành rẻ và triển khai với số lượng lớn vào môi trường, dự kiến sẽ hoạt động trong thời gian dài, làm cho thay thế nguồn năng lượng cho mỗi thiết bị IoT vô cùng khó khăn Như chúng ta đã biết các thực thể - “Things” trong mạng thể hiện sự thông minh của mình dựa vào khả năng tương tác giữa chúng, bởi vậy điều này cần 4 được đồng bộ và chuẩn hóa, đây cũng là một vấn đề lớn nhất của IoT. Khi mà các thiết bị muốn giao tiếp với nhau luôn cần sử dụng giao thức chung. Trong khi đó, hiện trạng có quá nhiều chuẩn sẽ gây cản trở tới khả năng kết nối và tương tác của các thiết bị IoT trong một quy mô rộng lớn.