CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ AN TOÀN BẢO MẬT TRONG IOTS IoTs là một mô hình mới nhanh chóng phát triển trên nền tảng của truyền thông không dây hiện đại. Ý tưởng cơ bản của khái niệm này là sự hiện diện phổ biến của nhiều thiết bị hay đối tượng - như thẻ Radio Frequency Identification (RFID), cảm biến, thiết bị truyền động, điện thoại di động… Với tác động của Internet of things (IoTs) có thể thay đổi hoàn toàn cách sống của con người. Khi mọi vật đã được “internet hóa” người dùng có thể điều khiển chúng từ bất cứ nơi nào, không bị giới hạn về mặt không gian và thời gian chỉ cần một thiết bị thông minh có kết nối internet. Các ứng dụng IoTs sẽ đóng góp to lớn cho sự phát triển của thế giới và Internet of things đang bắt đầu được khai thác.
Khái niệm công nghệ IoTs IoTs tạm dịch là vạn vật kết nối Internet, là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với Internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện việc thu thập dữ liệu, giám sát và điều khiển hệ thống.1: Mọi vật đều có thể được kết nối “Things” là sự vật trong Internet of Things, bao gồm tất cả các sự vật thiết bị thông minh và ngay cả con người cũng tham gia vào mạng lưới này, có thể là một con người với màn hình cấy ghép tim, một động vật trang trại với bộ tiếp sóng chip sinh học, một chiếc xe ô tô tích hợp các cảm biến để cảnh báo lái xe khi lốp quá non hoặc bất kỳ đồ vật nào do tự nhiên sinh ra hoặc do con người sản xuất ra được gán với một địa chỉ IP và được cung cấp khả năng truyền tải dữ liệu qua mạng lưới. Con người dễ dàng gán một địa chỉ IP vào một “vật”. Tuy nhiên, sự gia tăng của số lượng các nút thông minh, cũng như số lượng dữ liệu mà các nút tạo ra, gây ra lo ngại về các vấn đề riêng tư, an ninh và chủ quyền dữ liệu. Internet of Things đòi hỏi: Sự hiểu biết về tình hình của người sử dụng và các thiết bị của con người còn Internet sẽ liên kết chặt chẽ với các giao tiếp gửi nhận thông tin liên lạc.
Mỗi đồ vật, con người đều được cung cấp một địa chỉ riêng biệt và tất cả có khả năng truyền tải trao đổi thông tin dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần sự tương tác trực tiếp giữa người với người hay giữa người với 7 máy tính. Các thiết bị sẽ có thể chỉ đạo việc chuyển giao, thích nghi với môi trường tương ứng, tự bảo vệ, tự bảo trì, tự sửa chữa và cuối cùng thậm chí còn đóng vai trò tích cực trong việc xử lý riêng. Mọi thứ được “thông minh hóa”, đặc biệt là sự có mặt của sensor (cảm biến) để thu thập mọi dữ liệu, có thể tương tác với nhau bất cứ lúc nào, bất cứ nơi đâu và dưới bất kỳ hình thức nào [1, 2]. IoTs không chỉ liên quan đến phần cứng (từ các thiết bị nhỏ cho đến các thiết bị mạng không dây) mà còn có sự can thiệp của phần mềm.
Tuy nhiên, trong công nghệ này các bộ cảm biến là những yếu tố quan trọng để xuất dữ liệu từ các đối tượng và từ môi trường. Công nghệ IoTs dự kiến sẽ được áp dụng cho hàng tỉ thiết bị cũng như ứng dụng, từ những chiếc tủ lạnh cho đến không gian đậu xe hay các ngôi nhà cũng sẽ trở nên thông minh hơn trong tương lai. Theo một số ước tính, trên 30 tỷ vật thể sẽ được kết nối cùng với hơn 200 tỷ kết nối không dây [3] sẽ tạo ra xấp xỉ 714 tỷ Euro vào năm 2020 [4]. Với sự gia tăng nhanh chóng trong việc sử dụng ứng dụng IoTs, sự mở rộng các yếu tố và các hạn chế khác nhau về khả năng của thiết bị cũng có nghĩa là các cơ chế mật mã truyền thống, các giao thức bảo mật và các cơ chế bảo vệ không khả dụng hoặc không đủ [6].
An ninh cơ bản phải thiết thực và kiến trúc an ninh phải được thiết kế sao cho chu kỳ của hệ thống dài ( > 20 năm), điều đó thực sự là một thách thức. Do đó, phương pháp và công nghệ mới phải được phát triển để đáp ứng các yêu cầu IoTs về mặt an ninh và bảo mật [3]. Trong đó có thể kể đến một số công nghệ hỗ trợ IoTs, như: công nghệ nhận dạng (mạng cảm biến không dây WSN và nhận dạng tần số vô tuyến RFID [1, 5, 8]), công nghệ mạng lưới và truyền thông (công nghệ dây và không dây, ví dụ: GSM và UMTS, Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee [9-10] ), công nghệ phần mềm và phần cứng (nghiên cứu về các thiết bị nano điện tử tập trung vào việc thu nhỏ, chi phí thấp và tăng chức năng trong thiết kế hệ thống 8 nhận dạng không dây [8]).2: Tương tác của mạng lưới thiết bị kết nối Internet. Các giao diện trong hình thức của các dịch vụ dễ dàng tương tác với các vật thông minh qua Internet, truy vấn và thay đổi trạng thái của vật và bất kì thông tin liên quan đến vật đồng thời tham gia bảo mật tài khoản và vấn đề riêng tư.
Tầm nhìn của Internet tương lai dựa trên các giao thức truyền thông kết hợp với sự hợp nhất của mạng máy tính, Internet of Media- IoM, Internet of Services- IoS, và IoTs vào một nền tảng IT toàn cầu của mạng và các thiết bị được kết nối. IoS là thành phần nền tảng được sử dụng qua các mạng khác nhau. Mạng tương lai sẽ gồm cơ sở hạ tầng công cộng, cá nhân và khả năng mở rộng cải thiện bằng ‘things’ đặt gần nhau và kết nối với nhau. Các kết nối không chỉ giữa con người với con người mà còn giữa con người với môi trường.
Truyền thông được bao gồm nhiều thiết bị đầu cuối và các trung tâm dữ liệu (dữ liệu nhà, điện toán đám mây.) tăng khả năng lưu trữ và tính sẵn sàng kết nối. Tuy nhiên IoTs tạo ra mạng lưới hàng tỉ các thiết bị kết nối không dây liên lạc với nhau, nên việc quản lí, giám sát và bảo mật trog IoTs trở nên rất khó khăn, sự phát triển của IoTs trong tương lai sẽ có rất nhiều thách thức cần 9 phải giải quyết như: độ tin cậy, tính di động, hiệu suất, khả năng mở rộng, tương tác, bảo mật, quản lí giám sát…Giải quyết các thách thức này cho phép các nhà cung cấp dịch vụ và người lập trình ứng dụng cần thực hiện các dịch vụ của họ một cách hiệu quả. Đặc biệt là an toàn, bảo mật thông tin.2 Một số ứng dụng trong công nghệ IoTs 1. Trong giao thông: Tiềm năng của IoT nằm ở công nghệ cảm ứng trang bị ở mặt đường hoặc phương tiện xe máy, ô tô, tàu điện, xe buýt… IoT cho phép quản lý và kiểm soát giao thông, diều này có thể được thực hiện với sự phối hợp và hợp tác của hạ tầng hệ thống quản lý và kiểm soát giao thông của thành phố thông minh.
Sự kết nối của các phương tiện giao thông với Internet tạo ra vô số những khả năng và ứng dụng mới mang lại những chức năng mới cho cá nhân hoặc việc làm cho việc đi lại dễ dàng và an toàn hơn. Đối với công tác vận chuyển, điều này mang lại ý nghĩa kinh tế rất lớn. Ngoài ra, việc tiến hành xe không người lái với hệ thống IoT mang tính chính xác và an toàn cao hơn khi từng thông tin nhỏ nhất về những chuyển động trên mặt đường và chuyển động của các phương tiện di chuyển lân cận được thu thập và phân tích theo thời gian thực. Việc xử phạt vi phạm giao thông, do đó, cũng có thể được thực hiện một cách hiệu quả, công bằng, và chính xác.3: Mô hình thu thập mật độ và cảnh báo tắc nghẽn giao thông 1.2 Thành phố thông minh: - Công viên thông minh: giám sát không gian đỗ xe của thành phố.
- Kiểm tra xây dựng: giám sát các rung động và các điều kiện vật chất trong tòa nhà, cầu và các công trình lịch sử. - Tắc nghẽn giao thông: giám sát các phương tiện và mức độ người đi bộ để tối ưu việc lại xe và đi lại. - Chiếu sáng thông minh: chiếu sáng thông minh và tương ứng với thời tiết trong hệ thống đèn đường. - Quản lí chất thải: phát hiện mức độ rác thải trong các container để tối ưu đường đi thu lượm rác.
- Hệ thống vận tải thông minh: các tuyến đường và đường cao tốc thông minh với việc cảnh báo và điều chỉnh theo điều kiện thời tiết và giảm tránh tai nạn tắc đường. Trong chăm sóc sức khỏe: Việc biến bác sĩ và bệnh nhân thành những điểm thu thập dữ liệu với công nghệ theo dõi (tracking), kết hợp với công nghệ xác định (identification) và nhận dạng (authentication), có thể giảm thiểu nguy cơ sai sót trong quá 11 trình khám chữa bệnh, trị bệnh như cho uống nhầm thuốc, nhầm liều thuốc, sai thời gian, sai quy cách, hỗ trợ kịp thời bệnh nhân hay theo dõi tình trạng sức khỏe cộng đồng. Khi từng hành vi của bác sĩ, y tá cũng như bệnh nhân đều được theo dõi và số hóa thành dữ liệu để phân tích, công việc khám chữa bệnh sẽ mang tính chính xác cao hơn.4: Mô hình chăm sóc sức khỏe 1. Nhà thông minh: Các sản phẩm thông minh trong gia đình có thể tự thay đổi nhiệt độ phòng tùy theo cảm ứng nhiệt độ ngoài trời hoặc theo ý thích của người dùng, thay đổi độ sáng của phòng theo thời gian trong ngày… - Đóng mở từng hệ thống rèm tại các phòng riêng, hoặc tất cả các phòng theo lệnh.
- Tắt bật từng hệ thống điện chiếu sáng tại toàn bộ các phòng hoặc từng nhóm phòng, từng phòng theo lệnh - Bật nhạc + đèn theo chủ điểm cho từng hệ thống phòng hoặc nhóm phòng theo lệnh. Với bộ cảm biến IoT, nông dân có thể thu thập dữ liệu về thời tiết, đất, chất lượng không khí và sự phát triển của cây trồng để đưa ra những quyết 12 định thông minh hơn.5: Mô hình hệ thống nhà thông minh Đã có nhiều nỗ lực để tiêu chuẩn hóa các dạng phần cứng, phần mềm, điện tử và giao diện giao tiếp cần thiết để xây dựng hệ thống môi trường thông minh. Một số tiêu chuẩn sử dụng thêm dây dẫn liên lạc và điều khiển, một số truyền dẫn thông tin ngay trên hệ thống dây điện sẵn có trong ngôi nhà, một số sử dụng tín hiệu ở tần số vô tuyến điện và một số sử dụng kết hợp đồng thời các giải pháp truyền dẫn khác nhau.