Đồ án môn học tên môn học Điện toán Đám mây Đề tài tìm hiểu về internet of things

DANH MỤC THUẬT NGỮ ANH – VIỆTInternet of Things Mạng kết nối vạn vậtInfrastructure as a Service Cơ sở hạ tầng như một dịch vụPlatform as a Service Nền tảng như một dịch vụService Level A

BỘ TÀI CHÍNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI CHÍNH – MARKETING

KHOA KHOA HỌC DỮ LIỆU

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

TÊN MÔN HỌC: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

Đề tài:

TÌM HIỂU VỀ INTERNET OF THINGS

Giảng viên hướng dẫn: TS Tôn Thất Hoà An Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Trung

TP HCM, 22 tháng 11 năm 2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI CHÍNH – MARKETING

KHOA KHOA HỌC DỮ LIỆU

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

TÊN MÔN HỌC: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

Đề tài:

TÌM HIỂU VỀ INTERNET OF THINGS

Giảng viên hướng dẫn: TS Tôn Thất Hoà An Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Trung

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN

- Điểm số:

- Điểm chữ:

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2024

Giảng viên (Kí và ghi rõ họ tên)

Kính gửi T.S Tôn Thất Hoà An,

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến Thầy vì những kiến

thức quý báu mà Thầy đã truyền đạt trong môn học Điện toán đám

mây Nhờ sự giảng dạy tận tình của Thầy, em không chỉ nắm vững

những nguyên lý cơ bản mà còn hiểu rõ hơn về các ứng dụng thực tế trong lĩnh vực công nghệ này.

Đặc biệt, em rất biết ơn Thầy đã tận tâm hướng dẫn em trong quá trình thực hiện đồ án với chủ đề Tìm hiểu về Internet of Things (IoT) Những gợi ý và nhận xét của Thầy đã giúp em hoàn thiện đồ án một cách tốt nhất, cũng như phát triển thêm tư duy và kỹ năng nghiên cứu độc lập.

Em xin chân thành cảm ơn Thầy vì đã luôn sẵn sàng hỗ trợ, đồng hành và truyền cảm hứng để em hoàn thành tốt môn học này Đây sẽ

là những kinh nghiệm quý giá để em áp dụng vào công việc và con đường học tập sau này.

Kính chúc Thầy thật nhiều sức khỏe, hạnh phúc và thành công trong

sự nghiệp giảng dạy.

Trân trọng./.

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Trung

MỤC LỤC i

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v

DANH MỤC THUẬT NGỮ ANH – VIỆT vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH MINH HOẠ viii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Tổng quan về đề tài 1

1.1.1 Lý do chọn đề tài 2

1.1.2 Đặt vấn đề 3

1.1.3 Phương pháp nghiện cứu 4

1.1.4 Đối tượng nghiên cứu 4

1.1.5 Phạm vi nghiên cứu 5

1.2 Mục đích của đề tài 5

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7

2.1 Tổng quan về điện toán đám mây 7

2.1.1 Khái niệm 8

2.1.2 Giới thiệu cách kết nối và sử dụng điện toán đám mây [1] 8

2.1.2.1 Cách kết nối với điện toán đám mây [2] 9

2.1.2.2 Sử dụng điện toán đám mây 9

2.1.3 Ưu điểm và nhược điểm của điênj toán đám mây 10

2.1.3.1 Ưu điểm 10

2.1.3.2 Nhược điểm 11

2.1.4 Kiến trúc của điện toán đám mây 12

2.1.5.1 Các thuộc tính 14

2.1.5.2 Các đặc trưng 14

2.1.6 Các mô hình dịch vụ của điện toán đám mây 14

2.1.7 Các mô hình triển khai điện toán đám mây 16

2.1.8 Các ứng dụng của điện toán đám mây [8] 20

2.1.9 Tiềm năng, thách thức khi phát triển công nghệ điện toán đám mây tại Việt Nam 21

2.1.10 So sánh Điện toán đám mây với Lưu trữ truyền thống 21

2.2 Tổng quan về Internet of things 23

2.2.1 Định nghĩa 23

2.2.2 Lịch sử hình thành của IoT [9] 24

2.2.3 Lịch sử phát triển của IoT 26

2.2.4 Mục đích của IoT 27

2.2.5 Các thành phần chính của IoT 28

2.2.6 Cách thức hoạt động của IoT [12] 29

2.2.7 Cấu trúc hệ thống Internet of things [13] 32

2.2.7.1 Tổng quan cấu trúc 32

2.2.7.2 Cấu trúc của hệ thống Internet of things 33

2.2.8 Các loại nền tảng IoT [14] 37

2.2.9 Những yêu cầu bắt buốc của hệ thống IoT 40

2.2.10 Lợi ích của IoT 41

2.2.11 Chức năng của IoT 42

2.2.12 Vai trò của Internet of things 43

2.2.13 Thách thức của Internet of things [15] 44

2.2.14 Ứng dụng của IoT 45

ii

CHƯƠNG 3: CÁC CHỨC NĂNG CỦA ỨNG DỤNG INTERNET OF THINGS

50

3.1 Ứng Dụng IoT Trong Nông Nghiệp 50

3.2 Ứng Dụng IoT Trong Nhà Thông Minh 52

3.3 Ứng Dụng IoT Trong Công Nghiệp 54

3.4 Ứng Dụng IoT Trong Y Tế 57

3.5 Ứng Dụng Của IoT Trong Cuộc Sống 59

3.6 Chức năng của ứng dụng quản lý hạ tầng sử dụng IoT 61

3.7 Chức năng của ứng dụng Internet of Things (IoT) trong giao thông 64

3.8 Chức năng của IoT trong ứng dụng thương mại 68

3.9 Chức năng của IoT trong ứng dụng giáo dục 72

3.10 Chức năng của trong Ứng dụng về Hệ thống An ninh Thông minh Quốc gia 76 CHƯƠNG 4: THỰC HÀNH ỨNG DỤNG 81

4.1 Ứng dụng điều khiển máy lạnh thông minh qua Internet (Smart AC Control System) 81

4.1.1 Thiết kế bài thực hành ứng dụng 81

4.1.2 Dữ liệu 81

4.1.2.1 Dữ liệu đầu vào 81

4.1.2.2 Dữ liệu xử lý: 82

4.1.2.3 Dữ liệu lưu trữ: 82

4.1.3 Giao diện ứng dụng 82

4.1.4 Hướng dẫn sử dụng 83

4.1.4.2 Cài đặt phần mềm: 83

4.1.4.3 Vận hành: 83

4.2 Thực hành ứng dụng trong Hệ thống tưới tiêu thông minh Smart Irrigation System 83

4.2.1 Thiết kế bài thực hành ứng dụng 83

4.2.2 Dữ liệu 84

4.2.3 Giao diện ứng dụng 85

4.2.4 Hướng dẫn sử dụng 85

4.2.4.1 Cài đặt phần cứng: 85

4.2.4.2 Cài đặt phần mềm: 85

4.2.4.3 Vận hành: 86

4.3 Thực hành trong ứng dụng Cold Storage Monitoring System 86

4.3.1 Thiết kế bài thực hành ứng dụng 86

4.3.2 Dữ liệu 86

4.3.3 Giao diện ứng dụng 87

4.3.4 Hướng dẫn sử dụng 88

4.3.4.1 Cài đặt phần cứng: 88

4.3.4.2 Cài đặt phần mềm: 88

4.3.4.3 Vận hành: 88

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 89

5.1 Những kết quả đạt được của đồ án 89

5.2 Nhược điểm của đồ án 89

5.3 Các hướng phát triển hay nghiên cứu chuyên sâu của đồ án 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

iv

IoT Internet of Things

IaaS Infrastructure as a Service

PaaS Platform as a Service

SaaS Software as a Service

ERP Enterprise Resource Planning

API Application Programming InterfaceMES Manufacturing Execution System

SPI Serial Peripheral Interface

DANH MỤC THUẬT NGỮ ANH – VIỆT

Internet of Things Mạng kết nối vạn vậtInfrastructure as a Service Cơ sở hạ tầng như một dịch vụPlatform as a Service Nền tảng như một dịch vụService Level Agreement Thỏa thuận cấp độ dịch vụSoftware as a Service Phần mềm như một dịch vụInternet of People Mạng lưới kết nối con ngườiRadio Frequency Identification Nhận dạng tần số vô tuyếnArtificial Intelligence Trí tuệ nhân tạo

Google Cloud Platform Nền tảng đám mây của GoogleSerial Peripheral Interface Giao diện ngoại vi nối tiếpSoftware Development Kit Bộ phát triển phần mềmApplication Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng

vii

Hình 2.1 Điện toán đám mây 8

Hình 2.2 Kiến trúc của điện toán đám mây 13

Hình 2.3 Mô hình IaaS 15

Hình 2.4 Mô hình PaaS 16

Hình 2.5 Mô hình SaaS 16

Hình 2.6 Public Cloud 17

Hình 2.7 Private Cloud 18

Hình 2.8 Community Cloud 19

Hình 2.9 Hybrid Cloud 20

Hình 2.10 Internet of things 24

Hình 2.11 Kevin Ashton, người phát minh ra Internet of Things (nguồn: leighbureau) 25

Hình 2.12 Hội nghị internet lớn nhất châu âu Leweb (nguồn: thenextweb) 26

Hình 2.13 Cách thức hoạt động của IoT 30

Hình 2.14 Tổng quan cấu trúc hệ thống IoT 32

Hình 2.15 cấu trúc hệ thống IoT 33

Hình 2.16 tâng thu thập thiết bị trường 34

Hình 2.17 Tầng truyền tải thông tin 35

Hình 2.18 tầng xử lý dữ liệu 36

Hình 2.19 Tầng ứng dụng 37

Hình 2.20 Lợi ích của IoT 41

Hình 2.21 Thách thức của Internet of things 44

Hình 3.2 Ứng ụng của IoT trong Nhà thông minh 52

Hình 3.3 Ứng dụng IoT trong Công nghiệp 55

Hình 3.4 Ứng dụng của IoT trong Y Tế 58

Hình 3.5 Ứng dụng của IoT trong Quản lý hạ tầng 64

Hình 3.6 Ứng dụng của IoT trong Giao thống 67

Hình 3.7 Ứng dụng của IoT trong Thương mại 72

Hình 3.8 Ứng dụng của IoT trong Giáo dục 76

Hình 3.9 Ứng dụng của IoT trong An ninh quốc gia 80

Hình 4.1 Dữ liệu đầu vào ứng dụng điều khiênr máy lạnh thông minh 82

Hình 4.2 Dữ liệu đầu vào ứng dụng trong hệ thống tưới thiêu thông minh 84

Hình 4.3 Dữ liệu đầu vào của ứng dụng Cold Storage Monitoring System 87

ix

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về đề tài

Internet of things (IoT) là sự phát triển của các dịch vụ Internet, không chỉ baogồm các máy tính mà còn bao gồm các hệ thống nhúng kết nối đến các đối tượng vật

lý, tất cả được nối vào mạng internet, cho phép các thiết bị có thể tạo, trao đổi, phântích dữ liệu và đưa ra các quyết định với sự can thiệp của con người là tối thiểu.Internet of things là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con ngườiđược cung cấp một định danh của riêng mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổithông tin, dữ liệu qua mạng Internet mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữangười với người, hay người với máy tính IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệkhông dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet Nói đơn giản, IoT là một tập hợp cácthiết bị có khả năng kết nối với nhau, kết nối với Internet và với thế giới bên ngoài đểthực hiện một công việc nào đó

Thuật ngữ “Internet kết nối vạn vật” do Kevin Ashton đưa ra vào năm 1999, làmột phần trong bài thuyết trình về các thẻ RFID Kevin Ashton là một nhà khoa học đãsáng lập ra Trung tâm Auto-ID ở Học viện Công nghệ Massachusetts (MassachusettsInstitute of Technology – MIT) của Mỹ, nơi thiết lập các tiêu chuẩn toàn cầu cho RFID

và một số loại cảm biến khác Tại thời điểm đó (1999), một vật (“thing”) trong Internetkết nối vạn vật được hiểu là thứ có thể đo đếm được và tồn tại trong rất nhiều ứngdụng liên quan: thẻ RFID trong các công-tennơ, các hệ thống giám sát đỗ xe thôngminh biết chỗ đỗ nào còn trống,… 3 Cũng theo Ashton, năm 2009, phát biểu: “hiệnnay máy tính - và do đó, Internet - gần như phụ thuộc hoàn toàn vào con người đểchuyển tải dữ liệu Gần như tất cả trong số 50 petabyte dữ liệu đang có trên Internet(vào thời điểm đó) đều được ghi lại hoặc tạo ra bởi con người chúng ta, thông qua cáccách thức như gõ chữ, nhấn nút, chụp ảnh, quét mã vạch ”, “Con người chính là nhân

tố quyết định trong thế giới Internet hiện nay Thế nhưng, con người lại có nhiều

Tìm hiểu về Internet of things Nguyễn Văn Trung

như cách mà Internet đã thay đổi cuộc sống của chúng ta Ngôi nhà thông minh (smarthouse) với các bóng đèn thông minh, máy giặt thông minh, tủ lạnh thông minh, cóthể xem là bước đầu của IoT bởi chúng đều có thể được liên kết với nhau và/hoặc liênkết vào Internet Một chi nhánh của Auto-ID tại Châu Âu từng nói về IoT như sau:

“Chúng tôi có một tầm nhìn rất rõ ràng - tạo ra một thế giới nơi mà mọi thứ - từ nhữngchiếc máy bay phản lực khổng lồ cho đến từng cây kim khâu - đều được kết nối vàoInternet Mục tiêu này chỉ có thể đạt được khi và chỉ khi tất cả mọi người áp dụng nó ởtất cả mọi nơi” IoT có rất nhiều ứng dụng khác nhau Một ứng dụng IoT mà hiện naychúng ta hay nghe đó là “Thành phố thông minh” với các ngôi nhà thông minh, tất cảcác thiết bị như điều hòa, hệ thống đèn LED, hệ thống giám sát sức khỏe, khóa thôngminh và hệ thống cảm biến thông minh như nhận dạng chuyển động, cảnh báo các chấtgây ô nhiễm môi trường không khí: NOx (NO2 và NO), SO2 , O3, CO, bụi chì, bụiPM10, và tổng lượng bụi lơ lửng (TSP), đều được kết nối với Internet và điều khiểnthông minh

1.1.1 Lý do chọn đề tài

Trong bối cảnh phát triển không ngừng của công nghệ thông tin và truyền thông,Internet of Things (IoT) đã trở thành một xu hướng công nghệ quan trọng, định hìnhlại cách con người tương tác với thế giới xung quanh Với khả năng kết nối và tươngtác giữa các thiết bị thông minh, IoT mang lại tiềm năng to lớn trong nhiều lĩnh vựcnhư y tế, nông nghiệp, công nghiệp, và đô thị thông minh

Bên cạnh đó, sự kết hợp giữa IoT và nền tảng điện toán đám mây đã mở ra cơ hộitối ưu hóa và quản lý dữ liệu khổng lồ từ hàng triệu thiết bị kết nối Điện toán đámmây không chỉ cung cấp hạ tầng lưu trữ và xử lý mạnh mẽ, mà còn mang lại tính linhhoạt, khả năng mở rộng, và tiết kiệm chi phí, giúp việc triển khai IoT trở nên hiệu quảhơn

Với sự phát triển vượt bậc của hai công nghệ này, đề tài "Tìm hiểu về Internet of

Things trên nền tảng điện toán đám mây" được lựa chọn với mục tiêu:

Khám phá và hiểu rõ các khái niệm cơ bản, cấu trúc, và cách thức hoạt động củaIoT

Trang 2

Phân tích vai trò quan trọng của điện toán đám mây trong việc triển khai và vậnhành IoT.

Xây dựng nền tảng kiến thức để áp dụng công nghệ IoT và điện toán đám mâyvào các bài toán thực tế

Đề tài không chỉ mang tính cấp thiết trong việc nắm bắt xu hướng công nghệhiện đại, mà còn hỗ trợ sinh viên phát triển tư duy, kỹ năng nghiên cứu và ứng dụngthực tiễn Điều này góp phần tạo nền tảng vững chắc cho việc làm trong lĩnh vực côngnghệ thông tin sau khi ra trường

1.1.2 Đặt vấn đề

Trong thời đại công nghiệp 4.0, sự phát triển vượt bậc của công nghệ thông tin vàtruyền thông đã đưa Internet of Things (IoT) trở thành một trong những xu hướngcông nghệ hàng đầu IoT không chỉ đơn thuần là việc kết nối các thiết bị, mà cònhướng đến việc tự động hóa, tối ưu hóa quy trình, và nâng cao chất lượng cuộc sốngthông qua các ứng dụng thông minh trong nhiều lĩnh vực như y tế, giao thông, nôngnghiệp, và đô thị thông minh

Tuy nhiên, sự phát triển của IoT đặt ra nhiều thách thức lớn về hạ tầng côngnghệ, khả năng lưu trữ và xử lý lượng dữ liệu khổng lồ, cũng như đảm bảo an toàn vàbảo mật thông tin Đây chính là lúc điện toán đám mây (Cloud Computing) phát huyvai trò quan trọng của mình Với khả năng lưu trữ dữ liệu lớn, xử lý mạnh mẽ và khảnăng mở rộng linh hoạt, điện toán đám mây đã trở thành giải pháp tối ưu để triển khaicác hệ thống IoT hiệu quả và bền vững

Sự kết hợp giữa IoT và điện toán đám mây mở ra nhiều cơ hội lớn nhưng cũng đikèm không ít thách thức, từ việc lựa chọn nền tảng phù hợp, tích hợp hệ thống cho đếngiải quyết các vấn đề về bảo mật và quyền riêng tư Vì vậy, việc nghiên cứu sâu hơn vềIoT trên nền tảng điện toán đám mây là rất cần thiết nhằm hiểu rõ tiềm năng và cáchthức áp dụng công nghệ này vào thực tiễn

Tìm hiểu về Internet of things Nguyễn Văn Trung

đó, đề tài hướng đến việc cung cấp kiến thức nền tảng, phân tích các lợi ích, hạn chế

và đề xuất các giải pháp phù hợp để triển khai IoT trên nền tảng đám mây, góp phầnvào việc tận dụng tối đa tiềm năng của công nghệ trong các bài toán thực tế

1.1.3 Phương pháp nghiện cứu

Để thực hiện đề tài "Tìm hiểu về Internet of Things", các phương pháp nghiêncứu đơn giản, hiệu quả được sử dụng bao gồm:

- Đánh giá tiềm năng, hạn chế và xu hướng phát triển của công nghệ này

1.1.4 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài "Tìm hiểu về Internet of Things" bao gồm:

 Công nghệ IoT: Các thành phần chính của hệ thống IoT, bao gồm:

Trang 4

- Thiết bị cảm biến (Sensors): Các thiết bị thu thập dữ liệu từ môi trường như

nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, hoặc chuyển động

- Mạng truyền thông (Communication Networks): Các giao thức và công

nghệ truyền dữ liệu như Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, và 5G

- Hệ thống xử lý và lưu trữ (Processing & Storage): Các nền tảng xử lý dữ liệu

từ IoT, bao gồm các thiết bị biên (Edge Computing) và đám mây (CloudComputing)

- Phần mềm quản lý: Các ứng dụng hoặc giao diện người dùng để quản lý và

hiển thị dữ liệu từ thiết bị IoT

 Ứng dụng của IoT: Tìm hiểu cách IoT được áp dụng trong các lĩnh vực:

- Nhà thông minh (Smart Home): Hệ thống chiếu sáng, điều hòa, và an ninh tự

động

- Đô thị thông minh (Smart City): Quản lý giao thông, năng lượng, và môi

trường

- Y tế (Healthcare): Thiết bị theo dõi sức khỏe, chăm sóc bệnh nhân từ xa.

- Nông nghiệp (Smart Agriculture): Quản lý tưới tiêu, theo dõi môi trường

trồng trọt

- Công nghiệp (Industrial IoT): Quản lý dây chuyền sản xuất và giám sát thiết

bị

 Xu hướng phát triển IoT:

- Tìm hiểu về các công nghệ hỗ trợ IoT như trí tuệ nhân tạo (AI), điện toán biên(Edge Computing), và an ninh mạng IoT

- Dự đoán tương lai phát triển và những thách thức như quyền riêng tư, bảo mật

dữ liệu, và tính khả thi trong triển khai

1.1.5 Phạm vi nghiên cứu

 Thời gian: Trong thời gian học tập bộ môn này

 Địa lý: Nghiên cứu các ứng dụng của Internet of things ở Việt Nam và thế giới

Tìm hiểu về Internet of things Nguyễn Văn Trung

 Tìm hiểu tổng quan về nền tảng điện toán đám mây Internet of things (IoT)

 Tìm hiểu về cách thức hoạt động của nền tảng điện toán đám mây Internet ofthings (IoT)

 Tìm hiểu về kiến trúc của nền tảng điện toán đám mây Internet of things (IoT)

 Tìm hiểu về chức năng, vai trò của nền tảng điện toán đám mây Internet ofthings (IoT)

 Tìm hiểu về lợi ích của Internet of things (IoT)

 Tìm hiểu về những thách thức trong việc triển khai, phát triển Internet of things(IoT)

 Tìm hiểu về ứng dụng của Internet of things (IoT)

 Tìm hiểu về tương lai của Internet of things (IoT)

 Tìm hiểu rõ về chức năng của một số ứng dụng trong Internet of things

 Tìm hiểu về thực hành trong một số ứng dụng của Internet of things

Trang 6

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về điện toán đám mây

Hãy cùng điểm qua sự phát triển của IoT trên toàn cầu:

 Số lượng thiết bị kết nối: Dự kiến vào năm 2025, sẽ có khoảng 31,7 tỷ thiết bịIoT kết nối trên toàn thế giới

 Ứng dụng trong nhiều ngành: IoT đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực

như y tế (ví dụ: thiết bị theo dõi sức khỏe), nông nghiệp (ví dụ: cảm biến đo độ

ẩm của đất), và giao thông (ví dụ: xe tự lái),…

 Thành phố thông minh: Nhiều thành phố trên thế giới đang áp dụng IoT để

giảm thiểu tắc nghẽn giao thông, tối ưu hóa việc thu gom rác và giám sát chấtlượng không khí

 Tác động đối với nền kinh tế: IoT dự kiến sẽ tạo ra hàng nghìn tỷ USD giá trịkinh tế trong vài thập kỷ tới

 Vấn đề bảo mật: Khi số lượng thiết bị kết nối tăng lên, vấn đề bảo mật và

quyền riêng tư cũng trở thành một vấn đề lớn. 68% các tổ chức và doanhnghiệp khi được hỏi cho biết đang tập trung vào việc tăng cường bảo mật chothiết bị IoT

IoT tại Việt Nam

 IoT là một lĩnh vực đang phát triển rất nhanh tại Việt Nam Theo báo cáo của

GSMA Intelligence, số lượng các thiết bị IoT tại Việt Nam dự kiến sẽ tăng từ 21

triệu vào năm 2018 lên đến 96 triệu vào năm 2025 Theo các chuyên gia quy

mô thị trường IoT Việt Nam đã đạt hơn 2 tỷ USD vào năm 2019, dự kiến có thể

đạt 7 tỷ USD vào năm 2025 Một người Việt Nam trung bình chỉ 0,2 kết nối

IoT, trong khi thế giới là khoảng 2 kết nối/người

 Các ứng dụng IoT đang được triển khai rộng rãi tại Việt Nam bao gồm: thànhphố thông minh, nhà thông minh, quản lý năng lượng, giám sát môi trường,

Tìm hiểu về Internet of things Nguyễn Văn Trung

nhiên, việc triển khai IoT còn đối mặt với nhiều thách thức như nhân lực, hạtầng kỹ thuật yếu, chi phí đầu tư cao và an ninh thông tin

2.1.1 Khái niệm

Điện toán đám mây (Cloud Computing) là một mô hình cung cấp dịch vụ điệntoán dựa trên cơ sở sử dụng Trong mô hình này, người dùng chỉ cần trả tiền cho cácdịch vụ điện toán mà họ sử dụng, thay vì phải trả tiền cho toàn bộ phần cứng và phầnmềm

Hình 2.1 Điện toán đám mây

Trang 8

2.1.2 Giới thiệu cách kết nối và sử dụng điện toán đám mây [1]

Điện toán đám mây (Cloud Computing) là một mô hình công nghệ cho phép

lưu trữ, quản lý và xử lý dữ liệu trên các máy chủ từ xa thông qua internet thay vì trêncác máy tính cá nhân hoặc máy chủ nội bộ Các dịch vụ điện toán đám mây cung cấpkhả năng truy cập tài nguyên tính toán linh hoạt, như máy chủ, bộ nhớ, và các phầnmềm, giúp các cá nhân và tổ chức có thể sử dụng tài nguyên máy tính mà không cầnphải đầu tư vào cơ sở hạ tầng đắt đỏ

2.1.2.1 Cách kết nối với điện toán đám mây [2]

Kết nối với điện toán đám mây chủ yếu được thực hiện qua internet Người dùng

có thể truy cập các dịch vụ đám mây thông qua các giao diện web hoặc phần mềmđược cung cấp bởi nhà cung cấp dịch vụ đám mây Những công cụ này giúp kết nốingười dùng với các tài nguyên và dịch vụ mà họ cần, chẳng hạn như lưu trữ dữ liệu,phân tích, hay chạy các ứng dụng phần mềm

Các hình thức kết nối phổ biến bao gồm:

 Giao thức HTTP/HTTPS: Các ứng dụng web và nền tảng đám mây thường sử

dụng giao thức HTTP/HTTPS để truyền tải dữ liệu giữa người dùng và máy chủđám mây

 VPN (Virtual Private Network): Một số tổ chức sử dụng VPN để kết nối trực

tiếp với các dịch vụ đám mây, đảm bảo tính bảo mật và quyền riêng tư của dữliệu truyền tải.[3]

Các nhà cung cấp dịch vụ đám mây như Amazon Web Services (AWS),

Microsoft Azure, và Google Cloud Platform cung cấp các công cụ và giao thức kếtnối đa dạng, giúp các tổ chức dễ dàng thiết lập kết nối với đám mây.[4]

2.1.2.2 Sử dụng điện toán đám mây

Điện toán đám mây có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, từ lưu

Tìm hiểu về Internet of things Nguyễn Văn Trung

 IaaS (Infrastructure as a Service): Cung cấp cơ sở hạ tầng như máy chủ ảo,

bộ nhớ và mạng để người dùng có thể triển khai và quản lý các ứng dụng của

mình Ví dụ: Amazon EC2 [5]

 PaaS (Platform as a Service): Cung cấp nền tảng để người dùng phát triển và

triển khai ứng dụng mà không cần quản lý hạ tầng Ví dụ: Microsoft Azure App

Service [6]

 SaaS (Software as a Service): Cung cấp các phần mềm qua internet mà người

dùng có thể truy cập và sử dụng trực tuyến mà không cần cài đặt Ví dụ: Google

Workspace, Salesforce [7]

2.1.3 Ưu điểm và nhược điểm của điênj toán đám mây

2.1.3.1 Ưu điểm

 Tiết kiệm chi phí:

- Điện toán đám mây hoạt động theo mô hình "trả tiền theo sử dụng" you-go), giúp người dùng giảm thiểu chi phí đầu tư ban đầu cho hạ tầng phầncứng và phần mềm

(pay-as Không cần phải chi trả cho các tài nguyên không sử dụng, từ đó tối ưu hóa ngânsách công nghệ thông tin

- Điện toán đám mây có khả năng mở rộng không giới hạn, đáp ứng tốt nhu cầu

từ các ứng dụng nhỏ đến các hệ thống phức tạp với lượng người dùng lớn

- Tính năng tự động mở rộng (auto-scaling) đảm bảo các ứng dụng hoạt động ổnđịnh trong điều kiện tải cao

 Tính sẵn sàng cao:

Trang 10

- Các nhà cung cấp đám mây thường đảm bảo tính sẵn sàng (availability) củadịch vụ với cam kết SLA (Service Level Agreement) lên đến 99.9%.

- Tính năng dự phòng và khả năng phục hồi nhanh chóng trong trường hợp xảy ra

sự cố đảm bảo ứng dụng hoạt động liên tục

 An ninh:

- Hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ đám mây tích hợp sẵn các tính năng bảo mậtcao cấp, như mã hóa dữ liệu, kiểm soát truy cập, và giám sát bảo mật theo thờigian thực

- Việc lưu trữ dữ liệu phân tán trên nhiều trung tâm dữ liệu giúp giảm nguy cơmất dữ liệu do các sự cố vật lý hoặc tấn công mạng

 Phụ thuộc vào kết nối Internet:

- Điện toán đám mây yêu cầu kết nối Internet ổn định và tốc độ cao để đảm bảotruy cập và sử dụng dịch vụ hiệu quả

- Nếu xảy ra sự cố mạng, người dùng có thể không truy cập được vào tài nguyên

và dịch vụ của mình

 Chi phí dài hạn:

Tìm hiểu về Internet of things Nguyễn Văn Trung

- Các khoản phí ẩn, như phí băng thông hoặc phí lưu trữ bổ sung, có thể gây rakhó khăn trong việc kiểm soát ngân sách

 Bảo mật và quyền riêng tư:

- Dữ liệu được lưu trữ trên đám mây có nguy cơ bị truy cập trái phép hoặc tấncông mạng

- Người dùng phải tin tưởng nhà cung cấp dịch vụ trong việc bảo mật dữ liệu,nhưng không thể kiểm soát hoàn toàn thông tin của mình

 Khả năng phụ thuộc vào nhà cung cấp:

- Người dùng dễ bị phụ thuộc vào một nhà cung cấp dịch vụ cụ thể, khiến việcchuyển đổi sang nền tảng khác trở nên khó khăn (vendor lock-in)

- Các vấn đề về giá cả, chính sách hoặc sự cố từ nhà cung cấp có thể ảnh hưởngtrực tiếp đến hoạt động của người dùng

 Rủi ro về hiệu suất:

- Hiệu suất của các dịch vụ đám mây phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tải hệthống, cấu hình máy chủ và vị trí trung tâm dữ liệu

- Với các ứng dụng đòi hỏi độ trễ thấp, sử dụng đám mây có thể không đáp ứngđược yêu cầu

 Tuân thủ quy định pháp luật:

- Một số quốc gia hoặc khu vực có các quy định nghiêm ngặt về bảo mật và lưutrữ dữ liệu, có thể gây ra rào cản khi triển khai hệ thống đám mây

- Người dùng cần cân nhắc các yêu cầu về vị trí lưu trữ dữ liệu để đảm bảo tuânthủ pháp luật địa phương

Trang 12

2.1.4 Kiến trúc của điện toán đám mây

Kiến trúc của điện toán đám mây có thể được chia thành nhiều tầng khác nhau,tùy thuộc vào cách tiếp cận của nhà cung cấp dịch vụ đám mây Tuy nhiên, một cáchphân chia phổ biến là phân thành sáu tầng:

 Tầng khách hàng là nơi người dùng truy cập và sử dụng các dịch vụ đám mây.Tầng này có thể bao gồm các thiết bị đầu cuối như máy tính, điện thoại,

 Tầng dịch vụ là nơi cung cấp các dịch vụ đám mây cho người dùng Tầng nàybao gồm các dịch vụ cơ bản như máy chủ ảo, lưu trữ ảo, mạng ảo, cũng nhưcác dịch vụ nâng cao hơn như trí tuệ nhân tạo, máy học,

 Tầng ứng dụng là nơi chạy các ứng dụng trên đám mây Tầng này bao gồm cácứng dụng được cung cấp bởi nhà cung cấp dịch vụ đám mây, cũng như các ứngdụng được phát triển bởi người dùng

 Tầng nền tảng là nơi cung cấp cho người dùng một nền tảng để phát triển vàchạy các ứng dụng của riêng mình Tầng này bao gồm các dịch vụ như hệ điềuhành, ngôn ngữ lập trình, bộ công cụ phát triển,…

 Tầng lưu trữ là nơi lưu trữ dữ liệu của người dùng Tầng này bao gồm các dịch

vụ lưu trữ dữ liệu như lưu trữ đám mây, lưu trữ vật lý,…

 Tầng cơ sở hạ tầng là nơi cung cấp các tài nguyên cơ bản như máy chủ, mạng,lưu trữ, Tầng này bao gồm các thiết bị phần cứng và phần mềm cần thiết đểcung cấp các dịch vụ đám mây

Tìm hiểu về Internet of things Nguyễn Văn Trung

Hình 2.2 Kiến trúc của điện toán đám mây 2.1.5 Các thuộc tính và đặc trưng của điện toán đám mây

2.1.5.1 Các thuộc tính

Các thuộc tính là những đặc điểm cơ bản của điện toán đám mây:

 Tự phục vụ theo yêu cầu (On-demand self-service): Người dùng có thể tự mìnhtruy cập và sử dụng các dịch vụ điện toán mà họ cần, mà không cần sự hỗ trợcủa nhà cung cấp dịch vụ

 Truy cập mạng rộng (Broad network access): Người dùng có thể truy cập cácdịch vụ điện toán từ bất kỳ đâu, chỉ cần có kết nối Internet

 Tài nguyên được chia sẻ (Resource pooling): Các tài nguyên điện toán như máychủ, lưu trữ, mạng, được chia sẻ giữa nhiều người dùng

 Đo lường được (Measured service): Người dùng chỉ cần trả tiền cho các dịch vụđiện toán mà họ sử dụng

2.1.5.2 Các đặc trưng

Các đặc trưng là những thuộc tính bổ sung của điện toán đám mây, có thể đượcchia thành các nhóm sau:

Trang 14

 Tính co giãn (Scalability) và linh hoạt (Elasticity): Điện toán đám mây có khảnăng mở rộng nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu của người dùng.

 Tính sẵn sàng (Availability) và tin cậy (Reliability): Điện toán đám mây có tínhsẵn sàng cao để đảm bảo hoạt động liên tục của các ứng dụng

 Tính khả quản (Manageability) và tương tác (Interoperability): Điện toán đámmây có thể dễ dàng quản lý và tương tác với các hệ thống khác

 Tính truy cập (Accessibility) và khả di (Portability): Người dùng có thể dễ dàngtruy cập và sử dụng các dịch vụ điện toán từ bất kỳ thiết bị nào

 Tính hiệu suất (Performance) và tối ưu (Optimization): Điện toán đám mây cóthể cung cấp hiệu suất cao và tối ưu hóa chi phí

2.1.6 Các mô hình dịch vụ của điện toán đám mây

Điện toán đám mây (Cloud Computing) cung cấp các dịch vụ điện toán dựa trên

cơ sở sử dụng Các dịch vụ này được cung cấp theo ba mô hình chính:

 Infrastructure as a Service (IaaS): Nhà cung cấp dịch vụ cung cấp cho ngườidùng quyền truy cập vào cơ sở hạ tầng đám mây, bao gồm máy chủ, lưu trữ,mạng, Người dùng có thể tự cài đặt và quản lý hệ điều hành, phần mềm ứngdụng, trên các tài nguyên này

Tìm hiểu về Internet of things Nguyễn Văn Trung

Hình 2.3 Mô hình IaaS

 Platform as a Service (PaaS): Nhà cung cấp dịch vụ cung cấp cho người dùngmột nền tảng đám mây để phát triển, triển khai và chạy các ứng dụng Ngườidùng không cần phải lo lắng về việc quản lý cơ sở hạ tầng, họ chỉ cần tập trungvào phát triển và triển khai ứng dụng của mình

Hình 2.4 Mô hình PaaS

Trang 16

 Software as a Service (SaaS): Nhà cung cấp dịch vụ cung cấp cho người dùngcác ứng dụng đám mây được cài đặt và quản lý sẵn Người dùng chỉ cần truycập và sử dụng các ứng dụng này.

Hình 2.5 Mô hình SaaS 2.1.7 Các mô hình triển khai điện toán đám mây

Các mô hình triển khai điện toán đám mây là cách thức mà các dịch vụ đám mâyđược cung cấp và quản lý Các mô hình triển khai điện toán đám mây thường đượcphân loại dựa trên vị trí của cơ sở hạ tầng đám mây, người sở hữu và quản lý cơ sở hạtầng đám mây, và cách thức kết nối giữa các đám mây

 Đám mây công cộng (Public cloud) là mô hình triển khai điện toán đám mâyphổ biến nhất Trong mô hình này, cơ sở hạ tầng đám mây được sở hữu và quản

lý bởi một nhà cung cấp dịch vụ đám mây Các tổ chức và doanh nghiệp có thểtruy cập và sử dụng các dịch vụ đám mây từ bất kỳ đâu, chỉ cần có kết nốiInternet

Tìm hiểu về Internet of things Nguyễn Văn Trung

Hình 2.6 Public Cloud

 Đám mây riêng (Private cloud) là mô hình triển khai điện toán đám mây trong

đó cơ sở hạ tầng đám mây được sở hữu và quản lý bởi một tổ chức hoặc doanhnghiệp Các tổ chức và doanh nghiệp có thể tùy chỉnh cơ sở hạ tầng đám mây

để đáp ứng nhu cầu cụ thể của mình

Trang 18

Tìm hiểu về Internet of things Nguyễn Văn Trung

Hình 2.8 Community Cloud

 Đám mây lai (Hybrid cloud) là mô hình triển khai điện toán đám mây trong đócác tổ chức và doanh nghiệp sử dụng kết hợp các đám mây công cộng, đámmây riêng và đám mây cộng đồng Mô hình này cho phép các tổ chức và doanhnghiệp tận dụng được những lợi ích của từng mô hình triển khai

Trang 20

Hình 2.9 Hybrid Cloud 2.1.8 Các ứng dụng của điện toán đám mây [8]

Điện toán đám mây cung cấp nhiều ứng dụng tiềm năng có thể mang lại lợi íchcho các tổ chức Dưới đây là một số ứng dụng nổi bật:

 Lưu trữ dữ liệu: Điện toán đám mây giúp giải quyết tình trạng quá tải tại các

trung tâm dữ liệu bằng cách lưu trữ khối lượng dữ liệu lớn, tăng khả năng truycập, đơn giản hóa việc phân tích và thuận tiện cho quá trình sao lưu

 Khắc phục sự cố: Thay vì xây dựng các trung tâm dữ liệu bổ sung để đảm bảo

hoạt động kinh doanh liên tục trong thời điểm xảy ra sự cố, các doanh nghiệp

sử dụng điện toán đám mây để sao lưu an toàn các tài sản số của họ

 Mở rộng cơ sở hạ tầng: Nhiều tổ chức, bao gồm cả những tổ chức trong lĩnh

vực bán lẻ, có nhu cầu rất khác nhau về khả năng tính toán Điện toán đám mây

Tìm hiểu về Internet of things Nguyễn Văn Trung

 Phát triển ứng dụng: Các developer có thể nhanh chóng truy cập các công cụ

và nền tảng để xây dựng và thử nghiệm ứng dụng thông qua điện toán đámmây, rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường

 Phân tích Big Data: Điện toán đám mây cung cấp nguồn tài nguyên gần như

vô hạn để xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ, tăng tốc nghiên cứu và giảm thờigian tìm hiểu thông tin quan trọng

2.1.9 Tiềm năng, thách thức khi phát triển công nghệ điện toán đám mây tại Việt Nam

Khái niệm điện toán đám mây vẫn còn khá mới mẻ tại Việt Nam IBM là doanhnghiệp tiên phong khai trương trung tâm điện toán đám mây tại Việt Nam vào tháng9/2008 Sau đó là sự có mặt của Microsoft tiếp bước công nghệ này tại nước ta Hiệnnay đã có một vài doanh nghiệp lớn tại Việt Nam đưa điện toán đám mây vào ứngdụng và hiệu suất kinh doanh được cải thiện đáng kể

Tuy nhiên có nhiều công ty đang hoang phí tài nguyên khi không khai thác hếtcông suất của hệ thống máy chủ, đầu tư quá nhiều về mặt con người Hơn thế nữa việctriển khai ở nước ta còn vấp phải những rào cản về kĩ thuật, an toàn thông tin, nguồnvốn đầu tư để hiện đại quy trình kinh doanh còn hạn chế

Hơn thế khả năng mở rộng nguồn lực công nghệ thông tin để ứng dụng điện toánđám mây vào sản xuất kinh doanh cũng còn là vấn đề cần cân nhắc Hơn hết, vấn đềchính sách, đường truyền băng thông và nhận thức của doanh nghiệp là những tháchthức lớn nhất với công nghệ mới này

Áp dụng công nghệ điện toán đám mây là hướng đi nhiều tiềm năng cho ViệtNam Tuy nhiên, chúng ta cũng cần khắc phục những hạn chế để có thể triển khai mộtcách hiệu quả

2.1.10 So sánh Điện toán đám mây với Lưu trữ truyền thống

1 Điện toán đám mây (Cloud Computing)

 Khái niệm:

Trang 22

Điện toán đám mây là mô hình cung cấp tài nguyên (như máy chủ, bộ nhớ, dịch

vụ phần mềm) qua internet, cho phép người dùng truy cập và sử dụng mà không cầnphải sở hữu hoặc quản lý cơ sở hạ tầng vật lý

- SaaS (Software as a Service): Cung cấp phần mềm qua internet mà người

dùng không cần cài đặt trên máy tính

2 Lưu trữ truyền thống (Traditional Storage)

 Khái niệm:

Lưu trữ truyền thống là phương pháp lưu trữ dữ liệu sử dụng các thiết bị phầncứng vật lý như ổ cứng, máy chủ hoặc thiết bị lưu trữ NAS (Network-AttachedStorage) trong hệ thống nội bộ của tổ chức

 Đặc điểm:

- Quản lý và duy trì hạ tầng do tổ chức tự thực hiện

- Tài nguyên hạn chế và chi phí đầu tư ban đầu lớn

- Thường không linh hoạt khi cần mở rộng hoặc thay đổi

2 So sánh giữa Điện toán đám mây và Lưu trữ truyền thống

Tiêu chí Điện toán đám mây Lưu trữ truyền thống Khả năng mở rộng Linh hoạt, có thể mở rộng

hoặc thu hẹp nhanh chóngtheo nhu cầu

Khó mở rộng, phụ thuộc vàophần cứng và hạ tầng có sẵn

Tìm hiểu về Internet of things Nguyễn Văn Trung

Quản lý và bảo trì Nhà cung cấp dịch vụ đám

mây quản lý và bảo trì

Tổ chức phải tự quản lý, bảotrì hệ thống

Khả năng khôi phục Hệ thống dự phòng, sao lưu

tự động

Cần các kế hoạch sao lưuthủ công, phụ thuộc vàonhân sự

Bảo mật Bảo mật nâng cao với các

tính năng như mã hóa, xácthực hai yếu tố

Kiểm soát trực tiếp bảo mậtnhưng yêu cầu chi phí cao

Tính linh hoạt Dễ dàng truy cập và chia sẻ

dữ liệu từ xa

Hạn chế về việc truy cập từ

xa và chia sẻ dữ liệu

Bảng 2.1 So sánh Điện toán đám mây và lưu trữ truyền thống

2.2 Tổng quan về Internet of things

2.2.1 Định nghĩa

Internet of Things (IoT) là một mạng lưới các thiết bị vật lý, phương tiện, côngnghệ cảm biến và phần mềm tích hợp, cho phép thu thập và trao đổi dữ liệu thông quaInternet hoặc các mạng truyền thông khác IoT không chỉ kết nối các thiết bị mà còntạo điều kiện để chúng tự động hóa, phân tích và phản hồi dựa trên dữ liệu thu thậpđược

Trang 24

Hình 2.10 Internet of things 2.2.2 Lịch sử hình thành của IoT [9]

Thuật ngữ IoT đã có từ 21 năm trước Nhưng ý tưởng thực tế về các thiết bị đượckết nối đã tồn tại lâu hơn, ít nhất là từ những năm 70

Trước đó, ý tưởng này thường được gọi là mạng nhúng Internet hay điện toánphổ biến trên mạng Nhưng thuật ngữ thực tế của IoT, được đặt ra bởi Kevin Ashtonvào năm 1999 trong thời gian làm việc tại Procter & Gamble Ashton, người đang làmviệc trong việc tối ưu hóa chuỗi cung ứng, muốn thu hút sự chú ý của ban quản lý cấpcao về một công nghệ thú vị mới có tên là RFID

Bởi vì internet là xu hướng mới nóng nhất vào năm 1999 và bởi vì nó bằng cách

Tìm hiểu về Internet of things Nguyễn Văn Trung

Hình 2.11 Kevin Ashton, người phát minh ra Internet of Things (nguồn:

leighbureau)

Khái niệm về IoT bắt đầu trở nên phổ biến vào mùa hè năm 2010 Thông tin rò rỉrằng dịch vụ Google Street StreetView không chỉ tạo ra hình ảnh 360 độ mà còn lưutrữ hàng tấn dữ liệu của người dân mạng Wifi Mọi người đang tranh luận liệu đây cóphải là khởi đầu của một chiến lược mới của Google không chỉ lập chỉ mục internet

Năm tiếp theo, chủ đề của hội nghị Internet lớn nhất Châu Âu [10] là “Internet ofThings” Đồng thời các tạp chí tập trung vào công nghệ phổ biến như Forbes, FastCompany và Wired bắt đầu sử dụng IoT làm từ vựng của họ để mô tả hiện tượng này

Trang 26

Hình 2.12 Hội nghị internet lớn nhất châu âu Leweb (nguồn: thenextweb)

Vào tháng 10 năm 2013, IDC đã xuất bản một báo cáo nói rằng Internet ofThings sẽ là một thị trường 8,9 nghìn tỷ đô la vào năm 2020

Thuật ngữ Internet of Things đạt được nhận thức thị trường đại chúng khi vàotháng 1 năm 2014 Google tuyên bố mua Nest với giá 3,2 tỷ đô la Đồng thời Triển lãmĐiện tử tiêu dùng (CES) tại Las Vegas được tổ chức với chủ đề IoT

Các bước tiến trên cho thấy một cách ấn tượng làm thế nào thuật ngữ Internetvạn vật đã vượt xa tất cả các khái niệm liên quan khác về mức độ phổ biến

2.2.3 Lịch sử phát triển của IoT

Nhứng cột mốc lịch sử của IoT [11]

 1990: Máy nướng bánh mì được cho là đồ vật đầu tiên được kết nối internet.John Romkey, một kỹ sư phần mềm tại Mỹ, đã kết nối chiếc máy nướng bánh