Bài giảng công nghệ mạng truyền thông tiên tiến

Bài giảng công nghệ mạng truyền thông tiên tiến Bài giảng công nghệ mạng truyền thông tiên tiến Bài giảng công nghệ mạng truyền thông tiên tiến Bài giảng công nghệ mạng truyền thông tiên tiến Bài giảng công nghệ mạng truyền thông tiên tiến Bài giảng công nghệ mạng truyền thông tiên tiến

Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ 10 DANH MỤC BẢNG 12 LỜI NÓI ĐẦU 13 CHƢƠNG CÁC THÀNH PHẦN MẠNG TRUYỀN THÔNG TIÊN TIẾN 14 1.1 Cấu trúc tổng quát mạng truyền thông 14 1.2 Các kiến trúc mạng điển hình 17 1.2.1 Kiến trúc mạng toàn cầu 17 1.2.2 Kiến trúc mạng phân cấp điển hình 19 1.3 Công nghệ Ethernet 22 1.3.1 Ứng dụng 22 1.3.2 Tiến trình chuẩn hóa 26 1.4 Wi-Fi 32 1.4.1 Ứng dụng 32 1.4.2 Tiến trình chuẩn hóa 34 1.5 Thông tin di động hệ 4G/5G 36 1.5.1 Thế hệ thứ 36 1.5.2 Thế hệ thứ hai 36 1.5.3 Thế hệ thứ ba 37 1.5.4 Thế hệ thứ tƣ 38 1.5.5 Thế hệ thứ năm 38 1.6 Điện toán đám mây 39 1.6.1 Các khái niệm điện toán đám mây 39 1.6.2 Mạng đám mây 42 1.6.3 Lƣu trữ đám mây 42 1.7 Internet vạn vật 42 1.7.1 Đối tƣợng giới vạn vật kết nối Internet 43 Mục lục 1.7.2 Tiến trình phát triển 43 1.7.3 Phân lớp IoT 44 1.8 Hội tụ mạng 45 1.9 Truyền thông hợp (UC: Unified Communications) 48 1.10 Mạng NGN 53 1.10.1 Nguyên tắc tổ chức mạng NGN 53 1.10.2 Mơ hình ITU-T 57 1.10.3 Dịch vụ ứng dụng NGN 58 CHƢƠNG CÁC YÊU CẦU VÀ CÔNG NGHỆ MẠNG 72 2.1 Các kiểu lƣu lƣợng mạng Internet 72 2.1.1 Lƣu lƣợng mềm dẻo (Elastic) 72 2.1.2 Lƣu lƣợng cố định (Inelastic) 74 2.1.3 Các đặc tính lƣu lƣợng thời gian thực 77 2.2 Dữ liệu lớn, điện toán đám mây lƣu lƣợng di động 79 2.2.1 Dữ liệu lớn 80 2.2.2 Điện toán đám mây 83 2.2.3 Lƣu lƣợng di động 86 2.3 Các yêu cầu QoS QoE 87 2.3.1 Chất lƣợng dịch vụ 88 2.3.2 Chất lƣợng trải nghiệm 88 2.4 Định tuyến 90 2.4.1 Đặc điểm 90 2.4.2 Chuyển tiếp gói tin 91 2.4.3 Các giao thức định tuyến 93 2.4.4 Các thành phần định tuyến 95 2.5 Cơ chế kiểm soát tắc nghẽn 96 2.5.1 Ảnh hƣởng tắc nghẽn 96 2.5.2 Điều kiện lý tƣởng 97 2.5.3 Kỹ thuật điều khiển tắc nghẽn 100 2.6 SDN NFV 103 Mục lục 2.6.1 Mạng điều khiển phần mềm – Software-Defined Networking 103 2.6.2 Ảo hóa chức mạng – Network Functions Virtualization 106 2.7 Các thành phần cấu thành mạng hệ 108 CHƢƠNG MẠNG ĐỊNH NGHĨA BẰNG PHẦN MỀM SDN 110 3.1 Giới thiệu tổng quan mạng định nghĩa phần mềm SDN 110 3.1.1 Khái niệm động lực phát triển 110 3.1.2 Kiến trúc chức SDN 117 3.2 Mặt phẳng liệu SDN giao thức OpenFlow 119 3.2.1 Mặt phẳng liệu SDN 119 3.2.2 Bộ chuyển mạch OpenFlow 120 3.2.3 Giao thức OpenFlow 124 3.3 Mặt phẳng điều khiển SDN 134 3.3.1 Kiến trúc mặt phẳng điều khiển SDN 134 3.3.2 Mơ hình ITU-T 138 3.3.3 OpenDaylight 140 3.3.4 Hợp tác Điều phối Bộ điều khiển 142 3.4 Mặt phẳng ứng dụng SDN 146 3.4.1 Kiến trúc mặt phẳng ứng dụng SDN 146 3.4.2 Lớp trìu tƣợng hóa dịch vụ mạng 148 3.4.3 Kĩ thuật lƣu lƣợng 150 3.4.4 Đo kiểm giám sát 154 3.4.5 An toàn 155 3.4.6 Mạng trung tâm liệu 161 3.4.7 Tính di động khơng dây 167 3.4.8 Mạng hƣớng thông tin 167 CHƢƠNG ẢO HÓA CHỨC NĂNG MẠNG NFV 173 4.1 Ảo hóa chức lớp mạng: Các khái niệm kiến trúc 173 4.1.1 Bối cảnh động cho NFV 174 4.1.2 Các máy ảo 175 4.1.3 Các khái niệm NFV 183 Mục lục 4.1.4 Lợi ích yêu cầu NFV 192 4.1.5 Kiến trúc tham chiếu NFV 194 4.2 Chức NFV 199 4.2.1 Cơ sở hạ tầng NFV 199 4.2.2 Các chức mạng ảo 216 4.2.3 Quản lý tổ chức NFV 220 4.2.4 Các trƣờng hợp sử dụng NFV 225 4.2.5 SDN NFV 231 4.3 Ảo hóa mạng 233 4.3.1 VLAN 234 4.3.2 Mạng riêng ảo VPN 238 4.3.3 Ảo hóa mạng 240 4.3.4 Mạng thuê ảo OpenDaylight 246 4.3.5 Hạ tầng định nghĩa phần mềm 249 CHƢƠNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 255 5.1 Các khái niệm 255 5.2 Các dịch vụ đám mây 257 5.2.1 Dịch vụ phần mềm SaaS 258 5.2.2 Dịch vụ tảng PaaS 260 5.2.3 Dịch vụ hạ tầng IaaS 261 5.3 Các dịch vụ đám mây khác 262 5.4 Các mơ hình triển khai đám mây 266 5.4.1 Đám mây công cộng 266 5.4.2 Đám mây riêng 267 5.4.3 Cộng đồng đám mây 267 5.4.4 Đám mây lai 268 5.5 Kiến trúc đám mây 269 5.5.1 Kiến trúc điện toán đám mây tham chiếu NIST 269 5.5.2 Kiến trúc tham chiếu điện toán đám mây ITU-T 274 5.6 SDN NFV 277 Mục lục CHƢƠNG IoT 281 6.1 Giới thiệu chung 281 6.1.1 Khái quát k nguyên IoT 281 6.1.2 Phạm vi IoT 282 6.1.3 Các thành phần IoT 284 6.2 Kiến trúc mơ hình tham chiếu IoT 293 6.2.1 Giới thiệu kiến trúc IoT 293 6.2.2 Mơ hình tham chiếu IoT ITU-T 293 6.2.3 Mơ hình tham chiếu theo IoT World Forum 299 6.3 HỆ TH NG IoTivity 306 6.3.1 Phần mềm IoTivity 306 6.3.2 Kiến trúc giao thức IoTivity 307 6.3.3 Các dịch vụ tảng IoTivity 310 6.4 Hệ thống IoT Cisco 312 6.4.1 Kiến trúc chung 312 6.4.2 Kết nối mạng 313 6.4.3 Tính tốn sƣơng m 314 6.4.4 Phân tích liệu 315 6.4.5 An toàn 316 6.4.6 Quản lý tự động hoá 316 6.4.7 Nền tảng kiến tạo ứng dụng 317 6.5 Hệ thống IoBridge 317 6.5.1 Nền tảng IoBridge 317 6.5.2 ThingSpeak 319 6.5.3 RealTime.io 320 TỔNG KẾT 321 TÀI LIỆU THAM KHẢO 322 Thuật ngữ viết tắt THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Thuật ngữ Tiếng Anh Tiếng Việt Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải không đồng Broadband Remote Access Server Máy chủ truy nhập từ xa băng rộng CDN Content Delivery Network Mạng (truyền) nội dung CEBP Communication-enabled business processe Tiến trình kinh doanh sử dụng hỗ trợ truyền thơng COTS Commercial off-the-shelf Sẵn sang đóng gói thƣơng mại CPE Customer Premises Equipment Thiết bị ngoại vi khách hàng CRM Customer relationship management Quản lý mối quan hệ khách hàng DMA Direct Memory Access Truy nhập nhớ trực tiếp DNS Domain Name System Hệ thống tên miền DSL Digital Subscriber Line Công nghệ đƣờng dây thuê bao số Fiber Distributed Data Interface Giao diện liệu phân phối quang IDS Intrusion Detection System Hệ thống phát xâm nhập IEEEEBAG IEEE Ethernet Bandwidth Assessments Group Nhóm đánh giá băng thơng Ethernet IEEE IM Instant messaging Tín nhắn tức thời IND Infrastructure Network Domain Miền mạng sở hạ tầng IoT Internet of Thing Internet vạn vật A ATM B BRAS C D F FDDI I Thuật ngữ viết tắt IPS Intrusion Prevention System Hệ thống ngăn chặn xâm nhập ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet IWB Interactive white boards Bảng tƣơng tác trực tuyến MANO Management and orchestration Quản lý dàn xếp MEN Metropolitan area network Ethernet Mạng MAN Ethernet MPLS Multiple Protocol Layer Switch Chuyển mạch nhãn đa giao thức NAT Network Address Translation Bộ phiên dịch địa mạng NF Network Function Chức mạng NFS Network File System Hệ thống file mạng NFV Network Functions Virtualization Ảo hóa chức mạng NFVI Network Functions Virtualization Infrastructure Cơ sở hạ tầng FNFV NIC Network Interface Controller Bộ điều khiển giao diện mạng NIST National Institute of Standards and Technology Viện Tiêu chuẩn Công nghệ Quốc gia NSP Network service provider Nhà cung cấp dịch vụ mạng M N O OA&M Vận hành, quản trị bảo trì Thuật ngữ viết tắt OPNFV Open Platform for NFV OS Operation System Dự án tảng mở cho NFV Hệ điều hành P Tổng đài cá nhân PBX Private branch exchange PDA Personal Digital Assistant Thiết bị số trợ giúp cá nhân PE Provider Edge Router Thiết bị định tuyến biên nhà cung cấp PNF Physical Network Function Chức mạng vật lý PLC Power Line Carrier Cơng nghệ truyền dẫn tín hiệu thơng tin đƣờng dây điện lực PoE Power over Ethernet Công nghệ truyền dẫn tín hiệu thơng tin đƣờng dây điện lực dựa Ethernet PoP Points of Presence Điểm diện Q QoE Quality of Experience Chất lƣợng trải nghiệm R Real-time communication Truyền thông thời gian thực SCM Supply chain management Quản lý chuỗi cung ứng SDH Synchronous digital hierarchy Phân cấp số liệu đồng SDN Software-Defined Network Mạng định nghĩa phần mềm Top-of-rack Trên c ng giá máy RTC S T ToR Thuật ngữ viết tắt U Unified Communications Truyền thông hợp VM Virtual Machine Máy ảo VMM Virtual Machine Monitor/ hypervisor Phần mềm giám sát máy ảo / hypervisor VN Virtual Network Mạng ảo VNF Virtual Network Function Chức mạng ảo VNFC VNF components Thành phần chức mạng ảo VoIP Voice over IP Thoại IP VTC Video teleconferencing Hội nghị truyền hình WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WDM Wavelength division multiplexing Ghép kênh theo bƣớc sóng Wi-Fi wireless fidelity Khơng dây trung thực (một công nghệ truyền thông vô tuyến theo chuẩn 802.11) Wimax Worldwide Interoperability for Microwave Access Công nghệ truy nhập siêu cao tần tƣơng thích tồn cầu WLAN Wireless LAN Truy nhập vô tuyến nội hạt UC V W Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 4.1: Khái niệm máy ảo (VM) 177 Hình 4.2: Hợp máy ảo 177 Hình 4.3: Các VMM Loại Loại 181 Hình 4.4: Ảo hóa v ng chứa 183 Hình 4.5: Tổng quan NFV 184 Hình 4.7: Ví dụ cấu hình NFV điển hình 189 Hình 4.8: Khung NFV mức cao 191 Hình 4.9: Khung kiến trúc NFV tham khảo 195 Hình 4.10: Triển khai NFV 198 Hình 4.11: Các miền NFV (NFV domains) 199 Hình 4.12 Kiến trúc miền tổng quát giao diện kết hợp 200 Hình 4.13: Triển khai container NVFI 204 Hình 4.14: Cấu trúc logic tên miền NFVI 205 Hình 4.15: Các mức ảo hóa mạng 214 Hình 4.16: Quan điểm chức VNF 217 Hình 4.17: Truyền thơng từ VNFC tới VNFC 219 Hình 4.18: Khung Kiến trúc NFV-MANO với Điểm tham chiếu 221 Hình 4.19: Ví dụ NFVIaaS 227 Hình 4.20: Lập đồ thành phần SDN với kiến trúc NFV 232 Hình 6.1: Đồ hình giới thiệu IoT 283 Hình 6.2: Giao diện cảm biến điều khiển phản hồi 284 Hình 6.3: Cấu trúc hệ thống nhúng điển hình 286 Hình 6.4: Mơ tả đơn giản thành phần máy tính đa lõi 287 Hình 6.5: Các phần tử chip vi điều khiển điển hình 288 10 Chƣơng IoT Hình 6.15: Ngăn xếp IoTivity Nền tảng IoTivity tập công cụ phát triển phần mềm tạo ứng dụng để truyền thông ứng dụng IoT máy chủ Nền tảng IoTvity xây dựng ngôn ngữ C với công cụ bổ sung C ++ cho thiết bị không bị giới hạn tài nguyên Phần mềm tảng phát triển ứng dụng mã nguồn mở cho thành phần hệ thống IoT cho phép nhà cung cấp thiết bị c ng phát triển Giao thức dành cho ứng dụng bị giới hạn CoAP đƣợc định nghĩa RFC 7252, The Constrained Application Protocol, tháng năm 2014 RFC 7252 mô tả CoAP nhƣ giao thức chuyển giao web chuyên dụng để sử dụng với nút bị ràng buộc mạng ràng buộc IoT Giao thức đƣợc thiết kế cho ứng dụng máy-máy M2M nhƣ lƣợng thông minh nhà tự động CoAP cung cấp mơ hình tƣơng tác truy vấn/hồi đáp điểm cuối ứng dụng, hỗ trợ khám phá dịch vụ nguồn tài nguyên, bao gồm khái niệm web nhƣ URIs loại phƣơng tiện truyền thông Internet CoAP đƣợc thiết kế để dễ dàng giao tiếp với HTTP để tích hợp với web đáp ứng yêu cầu đặc th nhƣ hỗ trợ truyền đa phƣơng multicast, tiêu đề nhỏ thực thi đơn giản môi trƣờng bị ràng buộc 308 Chƣơng IoT Định dạng tin giao thức CoAP đƣợc thể hình 6.16 Ba loại tin Request, Respond Empty sử dụng c ng định dạng Tất tin bắt đầu tiêu đề cố định 32-bit bao gồm trƣờng sau: Hình 6.16: Định dạng CoAP  Trƣờng Version: Phiên  Trƣờng Type: Loại tin gồm kiểu: o Confirmable: Bản tin yêu cầu xác nhận sử dụng tin ACK Reset CoAP thƣờng chạy UDP cổng UDP 5683 giao thức cung cấp dịch vụ khơng tin cậy nên cần có loại tin xác nhận o Nonconfirmable: Không yêu cầu xác nhận Loại tin ph hợp với ứng dụng lặp lại thƣờng xun nhƣ q trình đọc thơng tin từ cảm biến o Acknowlegment: Xác nhận việc nhận đƣợc tin đặc biệt o Reset: Cho biết tin đặc biệt đƣợc nhận nhƣng thiếu số điều kiện xử lý  Trƣờng Token length: Cho biết độ dài trƣờng token  Trƣờng Code: Bao gồm lớp 3-bit chi tiết 5-bit Trƣờng lớp thị tác vụ: yêu cầu, phản hồi thành công, phản hồi lỗi máy khách hàng máy chủ Trong trƣờng hợp tác vụ yêu cầu, bit chi tiết phƣơng pháp yêu cầu nhƣ GET, POST, PUT, DELETE Trong trƣờng hợp phản hồi, bit chi tiết mã hồi đáp RFC 7252  Trƣờng Message ID: Đƣợc sử dụng để phát tr ng lặp để khớp tin kiểu acknowledgment/reset với confirmable/unconfirmable  Trƣờng Token: Đƣợc sử dụng để khớp tin hồi đáp với yêu cầu độc lập Lƣu ý token khái niệm riêng biệt với nhận dạng tin 309 Chƣơng IoT (message ID) Token sử dụng để phân biệt yêu cầu đồng thời đƣợc gọi nhận dạng yêu cầu (request ID)  Options: Một chuỗi số t y chọn CoAP thể định dạng TypeLength-Value (TLV) Để hiểu đƣợc hoạt động CoAP, cần phân biệt lớp tin, kiểu tin phƣơng thức tin Phƣơng thức tin đƣợc thiết kế để cung cấp chuyển đổi trạng thái trình diễn REST REpresentational State Transfer giao diện lập trình ứng dụng API cho lớp cao Phƣơng thức tin gồm:  GET: Lấy biểu diễn cho thông tin phản ánh tài nguyên đƣợc xác định yêu cầu URI Nếu yêu cầu chứa t y chọn chấp thuận khn dạng nội dung phản hồi Nếu yêu cầu chứa t y chọn ETag, GET yêu cầu ETag phải đƣợc xác nhận đƣợc chuyển xác nhận thất bại Khi thành công, nội dung mã phản hồi hợp lệ có mặt tin hồi đáp  POST: Yêu cầu biểu diễn yêu cầu phải xử lý Một hàm thực thi đƣợc xác định máy chủ gốc phụ thuộc vào tài nguyên đích Về chất, POST gửi số liệu đến URL đặc biệt tác vụ thực t y thuộc ngữ cảnh  PUT: Yêu cầu tài nguyên đƣợc nhận dạng yêu cầu URI phải đƣợc cập nhật tạo với biểu diễn đính kèm Về chất, PUT đặt trang URL đặc biệt Khi tồn trang URL, PUT thay toàn trang chƣa, tạo  DELETE: Yêu cầu xóa tài nguyên đƣợc nhận dạng yêu cầu URI Một giao diện lập trình ứng dụng API đơn giản nhƣng mạnh mẽ cho phép phần mềm lớp đọc kiểm soát thiết bị IoT mà tập trung vào chi tiết giao thức truyền tải thông tin Các phƣơng thức tin đƣợc truyền tải lớp tin truy vấn tin hồi đáp T y thuộc vào chất yêu cầu mà tin cần xác nhận không cần xác nhận 6.3.3 Các dịch vụ tảng IoTivity Nền tảng IoTivity phần mềm chạy đỉnh API CoAP, biểu diễn mơ hình tài ngun cho lớp cao máy khách máy chủ Một máy chủ lƣu trữ tài nguyên gồm hai loại: thực thể xử lý thực thể Một thực thể tƣơng ứng với vật IoT, thiết bị phản hồi cảm biến Một 310 Chƣơng IoT xử lý thực thể thiết bị gắn kết, ví dụ nhƣ lƣu trữ liệu cho thiết bị cảm biến hay ủy nhiệm chuyển đổi giao thức Nền tảng IoTivity cung cấp dịch vụ sau:  Đăng ký tài nguyên: Đƣợc d ng để đăng ký tài nguyên cho truy nhập tƣơng lai  Phát tài nguyên thiết bị: Hoạt động trả thông tin nhận dạng cho tất nguồn tài nguyên kiểu dịch vụ mạng Tác vụ đƣợc gửi multicast cho tất dịch vụ  Truy vấn tài nguyên GET : Lấy thông tin từ tài nguyên  Thiết lập trạng thái tài nguyên PUT : Tác vụ đặt giá trị cho tài nguyên đơn giản  Giám sát trạng thái tài nguyên: Tác vụ đăng ký nhƣ ngƣời giám sát giá trị nguồn tài nguyên Các thông báo đƣợc cung cấp cho khách hàng ứng dụng cụ thể Bản phát hành chứa bốn ứng dụng gọi dịch vụ IoTivity Dịch vụ IoTivity cung cấp tập chức phổ biến dành cho việc phát triển ứng dụng Những dịch vụ nguyên thủy đƣợc thiết kế để cung cấp truy nhập tới ứng dụng tài ngun đƣợc quản lý Bốn dịch vụ nhƣ sau:  Quản lý plugin giao thức: Cho phép ứng dụng IoTivity giao tiếp với thiết bị phi IoTivity chuyển đổi giao thức Nó cung cấp vài plugin giao thức giao diện lập trình ứng dụng quản lý plugin để khởi tạo/ ngắt plugin  Quản lý cảm biến mềm: Cung cấp liệu cảm biến vật lý ảo IoTivity để thuận tiện cho nhà phát triển ứng dụng Nó cung cấp mơi trƣờng thực thi phát triển IoTivity cho cảm biến ảo mức cao Chức gồm: thu thập liệu cảm biến vật lý; thao tác liệu thu thập đƣợc cách tổng hợp liệu dựa thuật toán thành phần; cung cấp liệu cho ứng dụng; phát kiện đặc biệt thay đổi  Quản lý thực thể vật : Tạo nhóm, tìm thực thể tƣơng thích mạng, quản lý diện thành viên làm cho hoạt động nhóm trở nên đơn giản Dịch vụ giúp giảm bớt nhiệm vụ ứng dụng tƣơng tác với nhóm thay thành viên 311 Chƣơng IoT  Quản lý điều khiển: Cung cấp khung làm việc cho điều khiển, thiết bị bị điều khiển khung làm việc chuyển đổi trạng thái trình diễn REST cho điều khiển Nó cung cấp giao diện lập trình ứng dụng API cho nhà phát triển ứng dụng 6.4 Hệ thống IoT Cisco 6.4.1 Kiến trúc chung Năm 2015, Cisco giới thiệu sản phẩm tích hợp hợp tác cho IoT Cisco ƣớc tính có khoảng 50 tỉ thiết bị thực thể đƣợc kết nối vào năm 2020 Đến thời điểm 2017 cho thấy 99% thực thể chƣa đƣợc kết nối hội lớn để triển khai giải pháp IoT Tuy nhiên, số hóa vấn đề phức tạp Các khách hàng thƣờng kết nối thiết bị, đối tƣợng mạng khơng có chuẩn chung Hơn nữa, họ nhận giá trị kết nối thơng qua ứng dụng phân tích liệu, chí khách hàng thƣờng tạo lớp ứng dụng thơng minh có khả phát triển mơ hình kinh doanh phát triển sản phẩm Các vấn đề đề không đề cập tới vấn đề bảo mật điểm hệ thống, từ thiết bị qua đám mây tới trung tâm liệu Hệ thống IoT Cisco phức tạp số hóa với hạ tầng đƣợc thiết kế để quản lý hệ thống lớn điểm cuối, tảng liệu Hệ thống bao gồm trụ cột công nghệ để tạo kiến trúc giảm thiểu độ phức tạp số hóa Một số sản phẩm Cisco công nghệ tiếp tục phát triển nhƣ phần hệ thống IoT Cisco  Kết nối mạng: Bao gồm thiết bị định tuyến, chuyển mạch sản phẩm không dây  Tính tốn sƣơng m : Cung cấp tính tốn sƣơng m Cisco, tảng xử lý liệu biên  Phân tích liệu: Một hạ tầng tối ƣu để thực phân tich kết nối tới phần mềm phân tích liệu Cisco bên thứ ba  Bảo mật: Hợp giải pháp bảo mật để tạo hiệu điều hành tăng khả bảo mật  Tự động hóa quản lý: Các công cụ cho quản lý điểm cuối ứng dụng 312 Chƣơng IoT  Nền tảng kiến tạo ứng dụng: Một tập giao diện lập trình ứng dụng API cho đối tác công nghiệp nhà cung cấp thiết bị để thiết kế, phát triển triển khai ứng dụng họ hệ thống IoT Cisco Dƣới mô tả chi tiết trụ cột công nghệ IoT Cisco Hình 6.17: Hệ thống IoT Cisco 6.4.2 Kết nối mạng Thành phần kết nối mạng IoT Cisco tập hợp sản phẩm biên mạng, hỗ trợ kết nối tới đối tƣợng thông minh, gateway thiết bị tính tốn biên khác Rất nhiều thiết bị thông minh đƣợc triển khai môi trƣờng đặc trƣng nhƣ nhà máy hay trang trại Thông thƣờng, thiết bị dụng kết nối không dây với khoảng cách hạn chế nên thiết bị biên mạng cần có tính chất sau:  Hỗ trợ số lƣợng lớn hệ thống cuối;  Điều hành môi trƣờng đặc th từ xa;  Gần với đối tƣợng IoT Thành phần kết nối mạng định hƣớng sản phẩm trọng tới giải pháp nâng cao độ tin cậy, khả mở rộng hiệu kết nối mạng cho nhƣ giải pháp phần mềm tích hợp tới thiết bị bên thứ Tổ hợp sản phẩm đƣợc tổ chức thành loại sản phẩm sau: 313 Chƣơng IoT  Chuyển mạch công nghiệp: Các chuyển mạch Ethernet có khả xử lý bảo mật, thoại lƣu lƣợng video qua mạng công nghiệp Nguyên tắc then chốt sản phẩm cải thiện giao thức REP, REP giao thức thay giao thức mở rộng STP REP cung cấp phƣơng thức điều khiển vòng lặp mạng, xử lý lỗi liên kết cải thiện thời gian hội tụ REP cung cấp tảng để xây dựng mạng phức tạp hỗ trợ cân tải VLAN  Định tuyến công nghiệp: Các sản phẩm đƣợc chứng nhận để ph hợp với tiêu chuẩn môi trƣờng khắc nghiệt Chúng hỗ trợ giao diện truyền thông khác nhƣ Ethernet, cellular, Wimax RF  Vô tuyến công nghiệp: Đƣợc thiết kế để triển khai môi trƣờng khắc nghiệt Các sản phẩm cung cấp điểm truy cập không dây hỗ trợ multicast  Các mạng nhúng: Các chuyển mạch dịch vụ nhúng Cisco đƣợc tối ƣu cho mạng nhúng di động môi trƣờng công nghiệp 6.4.3 Tính tốn sƣơng mù Tính tốn sƣơng m hệ thống IoT bao gồm phần mềm phần cứng để mở rộng ứng dụng IoT tới biên mạng nhằm phân tích quản lý hiệu liệu nơi liệu tạo Hình 6.18: IOx Cisco Mục tiêu thành phần tính tốn sƣơng m cung cấp tảng cho ứng dụng liên quan đến IoT đƣợc triển khai định tuyến, cổng nối thiết bị IoT khác Để lƣu trữ ứng dụng nút sƣơng m , Cisco cung cấp tảng phần mềm (gọi Iox API để 314 Chƣơng IoT triển khai ứng dụng IOx Nền tảng IOx kết hợp hệ điều hành Cisco IOS với Linux xem Hình 6.14 IOS Internetwork Operating System phần mềm đƣợc sử dụng hầu hết định tuyến, thiết bị chuyển mạch Cisco Hệ thống điều hành lên mạng IOS gói chức định tuyến, chuyển mạch, internet viễn thông đƣợc tích hợp vào hệ điều hành đa nhiệm Dựa sở tảng IOS, IOx kết hợp nguồn tài ngun truyền thơng tính tốn IoT vào tảng Nhƣ hình 4.18, tảng IOx định tuyến chạy song song IOS Linux để tận dụng khả đa nhiệm xử lý đa lõi Linux đƣợc sử dụng làm tảng để hỗ trợ API dịch vụ trung gian cho phép hệ thống khác ứng dụng tảng IOx 6.4.4 Phân tích liệu Thành phần phân tích liệu hệ thống IoT gồm thành phần hạ tầng mạng phân tán API chạy gói phần mềm phân tích cho doanh nghiệp Cơ sở hạ tầng phân tích IoT Cisco bao gồm:  Cơ sở hạ tầng cho phân tích thời gian thực: Các thiết bị định tuyến, chuyển mạch, máy chủ truyền thông hợp hay camera IP đƣợc tích hợp chức lƣu trữ, tính tốn kết nối mạng cho phép node sƣơng m thu thập liệu, lƣu trữ phân tích theo thời gian thực biên mạng  Đám mây tới sƣơng m : Các dịch vụ liệu sƣơng m Cisco chứa API để áp dụng luật điều khiển liệu thực thi biên mạng chuyển đến đám mây để lƣu trữ hay phân tích thống kê  Tích hợp phân tích doanh nghiệp: Trên API IOx, doanh nghiệp chạy phần mềm phân tích nút sƣơng m theo thời gian thực Tích hợp phân tích doanh nghiệp liệu IoT làm tăng hiệu hoạt động, nâng cao chất lƣợng sản phẩm giảm chi phí  Các phân tích cho bảo mật: Các camera IP Cisco có khả lƣu trữ tính tốn để hỗ trợ phân tích an ninh nguồn tin video, âm liệu biên mạng 315 Chƣơng IoT 6.4.5 An toàn Mục đích phần an tồn cung cấp giải pháp an ninh trƣớc công từ đám mây tới sƣơng m Phần bao gồm bảo vệ mối đe dọa dựa đám mây, bảo mật mạng vịng ngồi, dịch vụ nhận dạng ngƣời d ng nhóm ngƣời d ng, phân tích video bảo vệ truy nhập vật lý Các phần tử bảo mật liệt kê dƣới đây:  Bảo vệ mối đe dọa dựa đám mây: Đƣợc cung cấp gói bảo vệ chống Malware nâng cao Cisco AMP Đây sản phẩm phổ rộng triển khai đƣợc tảng Cisco bên thứ ba Các sản phẩm AMP sử dụng kỹ thuật phân tích liệu lớn, mơ hình đo từ xa chẩn đốn thơng minh để phát ngăn chặn phần mềm độc hại, phân tích cảnh báo trƣớc theo thời gian thực  Bảo mật mạng vịng ngồi: Các sản phẩm bao gồm tƣờng lửa hệ thống phòng chống xâm nhập  Các dịch vụ nhận dạng ngƣời d ng nhóm ngƣời d ng: Các sản phẩm bao gồm hệ thống dịch vụ nhận dạng, tảng quản lý sách bảo mật để đảm bảo an ninh truy nhập tới tài nguyên mạng Công nghệ TrustSec Cisco sử dụng kỹ thuật phân đoạn phần mềm để đơn giản hóa truy nhập mạng, tăng tốc hoạt động bảo mật thực thi sách nơi mạng  Bảo mật vật lý: Cách tiếp cận bảo mật vật lý Cisco bao gồm thiết bị phần cứng phần mềm để quản lý an ninh Các giải pháp bảo mật vật lý Cisco tích hợp với cơng nghệ khác Cisco đối tác giao diện thống để nhận thức tình đƣa định nhanh 6.4.6 Quản lý tự động hoá Thành phần quản lý tự động hoá đƣợc thiết kế để nhằm đơn giản quản lý mạng IoT lớn, hỗ trợ nhiều chức khác hội tụ liệu điều hành với mạng truyền thơng Nó bao gồm yếu tố sau:  Điều hành trƣờng mạng IoT: Một tảng phần mềm cung cấp nhiều công cụ để quản lý thiết bị định tuyến, thiết bị chuyển mạch, thiết bị đầu cuối Các công cụ bao gồm quản lý lỗi, quản lý cấu hình, quản lý tài khoản, quản lý hiệu năng, chẩn đoán xử lý cố, API cho ứng dụng chuyên biệt 316 Chƣơng IoT  Quản lý Cisco: Giải pháp quản lý từ xa cung cấp giải pháp cho mạng nhà Gói phần mềm khai thác thông tin chi tiết thiết bị đƣợc kết nối nhà cho phép quản lý từ xa  Quản lý giám sát Video Cisco: Cung cấp giải pháp tích hợp thiết bị video, phần mềm phân tích cảm biến IoT để cung cấp quản lý bảo mật vật lý 6.4.7 Nền tảng kiến tạo ứng dụng Thành phần cung cấp tảng đơn giản quy mô lớn cho việc phát triển phần mềm dựa đám mây và triển khai chúng từ đám mây đến sƣơng m Nền tảng kiến tạo ứng dụng cung cấp API mở môi trƣờng phát triển ứng dụng cho khách hàng, đối tác bên thứ ba sử dụng  Lƣu trữ ứng dụng IOx Cisco: IOx cung cấp giải pháp cho khách hàng phát triển phát triển, quản lý chạy ứng dụng phần mềm trực tiếp thiết bị công nghiệp Cisco nhƣ định tuyến, thiết bị chuyển mạch camera IP  Điều hành mạng Fog Cisco: Nền tảng quản lý điều hành mạng sƣơng m Cisco cho phép quản lý ứng dụng chạy biên mạng từ trung tâm Nền tảng quản lý cho phép quản trị viên điều khiển việc cài đặt ứng dụng kiểm sốt vịng đời cách đơn giản để hỗ trợ việc triển khai IoT quy mô lớn o Các dịch vụ Middleware Cisco IOx: Middleware phần mềm trung gian gắn kết chƣơng trình sở liệu tảng khác làm việc c ng Chức Middleware tạo môi trƣờng giao tiếp loại phần mềm khác 6.5 Hệ thống IoBridge IoBridge cung cấp phần mềm, firmware dịch vụ web cho nhà sản xuất, chuyên gia ngƣời d ng thông thƣờng IoBridge cung cấp thành phần cần thiết qua web-enable things tới khách hàng để làm giảm phức tạp chi phí liên quan việc kết hợp giải pháp từ nhiều nhà cung cấp 6.5.1 Nền tảng IoBridge IoBridge cung cấp tảng hoàn chỉnh từ đầu cuối tới đầu cuối để đảm bảo an toàn, riêng tƣ, khả mở rộng cho dự án tự phát triển riêng 317 Chƣơng IoT DIY tới sản phẩm thƣơng mại ứng dụng chuyên nghiệp ioBridge nhà cung cấp phần cứng dịch vụ đám mây Nền tảng IoT cho phép ngƣời d ng tạo ứng dụng điều khiển giám sát cơng nghệ Web Các tính ioBridge gồm: bảo mật từ đầu cuối tới đầu cuối, tạo luồng thời gian thực đến ứng dụng web di động, đơn giản cài đặt sử dụng sản phẩm Hình 6.19: Nền tảng ioTbridge Hình 6.19 minh hoạ số tính cơng nghệ ioBridge Sự tích hợp chặt chẽ thiết bị nhúng dịch vụ đám mây cho phép bổ sung nhiều tính so với cơng nghệ máy chủ web truyền thống Các module nhúng ioBridge chứa điều khiển lập trình web "các quy tắc hành động" cho phép kiểm soát thiết bị khơng đƣợc kết nối với máy chủ đám mây ioBridge Về mặt thiết bị, ioBridge gồm firmware, module Iota, cổng gateway Firmware đảm nhiệm chức truyền thông với dịch vụ ioBridge Các module Iota phần mềm nhúng firmware phần cứng kết nối mạng Ethernet Wi-Fi Cổng giao tiếp thiết bị hoạt động nhƣ chuyển đổi giao thức, đồng thời làm cầu nối thiết bị IoT với dịch vụ ioBridge 318 Chƣơng IoT IoBridge cung cấp bo mạch phần cứng, firmware phần mềm đƣợc cài đặt thiết bị nhúng c ng với ứng dụng chạy tảng khác nhƣ điện thoại thông minh máy tính bảng nhƣ dịch vụ web Hình 6.20: Môi trƣờng ioTbridge 6.5.2 ThingSpeak ThingSpeak tảng IoT nguồn mở đƣợc phát triển ioBridge ThingSpeak cho phép tạo ứng dụng khai thác thông tin cảm biến, ứng dụng theo dõi vị trí, mạng xã hội thực thể ThingSpeak cung cấp khả thu thập liệu theo thời gian thực, biểu diễn liệu thu thập dƣới dạng biểu đồ, tạo ứng dụng plugin để cộng tác với dịch vụ web, mạng xã hội API khác Thành tố ThingSpeak kênh ThingSpeak, đƣợc lƣu trữ trang web ThingSpeak Một kênh lƣu trữ liệu đƣợc gửi đến ThingSpeak có trƣờng sau:  Tám trƣờng lƣu trữ liệu: Tám v ng lƣu trữ dịch vụ sử dụng để lƣu trữ kiểu liệu nhận đƣợc từ cảm biến từ thiết bị nhúng  Ba trƣờng vị trí: Sử dụng để lƣu trữ vĩ độ, kinh độ độ cao cho tiện ích theo dõi chuyển động  Một trƣờng trạng thái: Một tin ngắn mô tả liệu đƣợc lƣu trữ kênh 319 Chƣơng IoT Kênh IoBridge cầu nối truyền thông cho thiết bị ứng dụng ioBridge Bên cạnh đó, kênh ThingSpeak kết nối với Twitter để cập nhật thơng tin cảm biến hay liệu khác thông qua tweet 6.5.3 RealTime.io RealTime.io tảng đám mây mạnh mẽ tinh vi ThingSpeak Nó cho phép kết nối thiết bị tới dịch vụ đám mây, điện thoại di động để cung cấp tác vụ điều khiển, cảnh báo, phân tích liệu bảo dƣỡng từ xa Realtime.io hƣớng tới mục tiêu hỗ trợ kết nối tới công nghệ IoBridge nhanh hiệu RealTime.io cho phép ngƣời d ng xây dựng ứng dụng web trực tiếp tảng đám mây RealTime.io Ngƣời d ng viết ứng dụng web dựa HTML5, CSS hay JavaScript tạo tƣơng tác với thiết bị, mạng xã hội, API dịch vụ web ioBridge Realtime.io chứa trình soạn thảo mã, thƣ viện JavaScript, chức cập nhật ứng dụng, quản lý thiết bị đăng nhập lần với tài khoản ioBridge RealTime.io tƣơng thích hồn tồn với thiết bị firmware ioBridge 320 Tổng kết TỔNG KẾT Bài giảng … 321 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Jim Doherty, SDN and NFV Simplified A Visual Guide to Understanding Software Defined Networks and Network Function Virtualization Pearson Education Inc., 2016 [2] William Stallings Foundations of Modern Networking: SDN, NFV, QoE, IoT, and Cloud Pearson Education Inc., 2016 [3] ISGN12: ISG NFV Network Functions Virtualization: An Introduction, Benefits, Enablers, Challenges & Call for Action ISG NFV White Paper, October 2012 [4] F Khan, A Beginner’s Guide to NFV Management & Orchestration (MANO) Telecom Lighthouse April 9, 2015 http://www.telecomlighthouse.com [5] M McMullin, SDN is from Mars, NFV is from Venus Kemp Technologies Blog, November 20, 2014 http://kemptechnologies.com/blog/sdnmars-nfv-venus [6] J Metzler, The 2015 Guide to SDN and NFV Webtorials, December 2014 [7] Open Networking Foundation OpenFlow-Enabled SDN and Network Functions Virtualization ONF white paper, February 17, 2014 322 ... phần mạng truyền thông tiên tiến CHƢƠNG CÁC THÀNH PHẦN MẠNG TRUYỀN THÔNG TIÊN TIẾN Nội dung chƣơng giới thiệu cách tổng quan đặc điểm mạng truyền thông tiên tiến Đầu tiên, cẩu trúc tổng quát mạng. .. môi trƣờng mạng khác mơ hình tổng qt mạng truyền thơng tiên tiến có đặc điểm yêu cầu riêng Các đặc tính đƣợc thảo luận nội dung giảng 16 Chƣơng Các thành phần mạng truyền thông tiên tiến 1.2 Các... tham gia truyền thông lƣu lƣợng 38 Chƣơng Các thành phần mạng truyền thông tiên tiến mạng, kết nối với thiết bị di động nhƣ máy tính bảng, điện thoại thông minh khiến luu lƣợng mạng thông tin