Một số vấn đề về IoT

Định nghĩa IoT

Theo ITU-T Study Group 13, định nghĩa Internet of Things như sau: “Internet of Things (IoT) là: Một hạ tầng toàn cầu cho xã hội thông tin, cho phép đưa ra các dịch vụ tiên tiến bằng cách kết nối (vật lý và ảo) mọi thứ, dựa trên các công nghệ thông tin và truyền thông (có khả năng liên kết) hiện có cũng như đang phát triển trong tương lai.

Chú ý 1 – Thông qua khai thác sự định danh, thu dữ liệu, các khả năng xử lý và truyền thông, IoT thực hiện sử dụng đầy đủ mọi thứ để cung cấp các dịch vụ tới tất cả các ứng dụng, trong khi đảm bảo rằng các yêu cầu về bảo mật và riêng tư được đáp ứng.

Chú ý 2 – Từ quan điểm rộng hơn, IoT có thể được xem như là một tầm nhìn với các hàm ý xã hội và công nghệ”.

Các thiết bị được kết nối Internet và sự phát triển trong tương lai. Nguồn: Cisco

 1. Đặc điểm của IoT

Hầu hết các tài liệu nghiên cứu đều xem IoT bao gồm các đối tượng thông minh được kết nối truyền thông. Khuyến nghị ITU-T Y.2060 [1] mở rộng khái niệm này, bao gồm cả các thứ ảo. ITU-T Y.2060 đưa ra đặc tả IoT bằng cách bổ sung thêm chiều truyền thông với bất kỳ thứ nào- vào các công nghệ thông tin và truyền thông đã khả dụng cung cấp truyền thông- ở bất kỳ thời điểm nào và- bất kỳ địa điểm nào.

Chiều mới được giới thiệu trong Internet of Thing. Nguồn: Internet

Như vậy có thể hiểu Internet of Things là tất cả mọi thứ được kết nối với nhau qua mạng Internet, người dùng có thể kiểm soát mọi đồ vật của mình qua mạng mà chỉ bằng một thiết bị thông minh, chẳng hạn như smartphone, tablet, PC hay thậm chí chỉ bằng một chiếc smartwatch nhỏ bé trên tay. Gần đây, Internet of Things còn bao gồm cả những giao tiếp theo kiểu máy với máy (M2M), giảm thiểu tác động của con người, trước tiên được áp dụng trong sản xuất năng lượng hay các ngành công nghiệp nặng, tự động hóa... Điều này đã dần trở nên phổ biến trên thực tế, với sự phát triển của rất nhiều sản phẩm thông minh,… và cũng không thể không kể tới sự mở rộng không gian địa từ IPv4 lên IPv6 như hiện nay. Hình dưới đây mô tả tổng quan các phần tử chúng ta cần quan tâm trong IoT, các phương thức khác nhau mà các thiết bị vật lý có thể được kết nối trong đó với một hoặc nhiều mạng hỗ trợ kết nối truyền thông giữa các thiết bị.

Tổng quan các phần tử và kết nối IoT. Nguồn: Internet

 Trong hình này, các mạng truyền thông là các mạng hạ tầng kết nối các thiết bị và các ứng dụng như mạng IP hoặc Internet. Vật hoặc thứ là một đối tượng của thế giới vật lý (các thứ vật lý) hoặc thế giới thông tin (các thứ ảo) có khả năng được định danh và được tích hợp vào trong các mạng truyền thông. Thiết bị ở đây được hiểu là thiết bị phải có khả năng truyền thông và các khả năng khác như cảm biến, khởi động, bắt giữ dữ liệu, lưu trữ dữ liệu và xử lý dữ liệu là tùy chọn. Trong hình này cũng mô tả một thiết bị bổ sung liên quan đến IoT là gateway. Ở mức thấp nhất, gateway có chức năng là bộ biên dịch giao thức. Các gateway giải quyết một trong những thách thức lớn nhất trong IoT, đó là kết nối giữa các thiết bị với nhau và giữa các thiết bị và mạng Internet hoặc mạng của hãng. Các thiết bị thông minh hỗ trợ dải rộng các công nghệ truyền dẫn vô tuyến và hữu tuyến và các giao thức mạng. Tuy nhiên, các thiết bị này thường có khả năng xử lý giới hạn. Hình trên bên trái mô tả các khả năng kết nối truyền thông giữa các thiết bị. Khả năng đầu tiên là kết nối truyền thông giữa các thiết bị thông qua gateway. Ví dụ, một cảm biến với khả năng kết nối Bluetooth có thể truyền thông tin tới một thiết bị lưu giữ dữ liệu hoặc một thiết bị nói chung sử dụng WiFi thông qua gateway. Khả năng thứ hai là kết nối truyền thông qua mạng truyền thông mà không qua gateway. Ví dụ, tất cả các thiết bị trong mạng ngôi nhà thông minh có thể sử dụng kết nối Bluetooth và được quản lý từ một máy tính để bàn, máy tính bảng hoặc điện thoại thông minh có khả năng kết nối Bluetooth. Khả năng thứ ba là các thiết bị kết nối truyền thông trực tiếp với nhau thông qua một mạng nội bộ riêng và sau đó truyền qua mạng truyền thông tới gateway mạng nội bộ. Ví dụ, các thiết bị cảm biến công suất thấp có thể được triển khai trong một khu vực rộng như trang trại hoặc nhà máy. Các thiết bị này có thể truyền thông với nhau để chuyển dữ liệu hướng tới một thiết bị được kết nối tới một gateway và tới mạng truyền thông. Hình trên bên phải nhấn mạnh rằng mỗi thứ vật lý trong IoT có thể được biểu diễn trong thế giới thông tin bằng một hoặc nhiều thứ ảo, nhưng một thứ ảo cũng có thể tồn tại mà không có bất kỳ thứ vật lý nào được kết hợp. Các thứ vật lý được ánh xạ tới các thứ ảo được lưu trữ trong các cơ sở dữ liệu và các cấu trúc dữ liệu khác. Còn các ứng dụng xử lý và làm việc với các thứ ảo.

Một số đặc điểm chính của IoT

Khả năng định danh độc nhất

Điểm quan trọng của IoT đó là các đối tượng phải có thể được nhận biết và định danh. Nếu mọi đối tượng, kể cả con người, được "đánh dấu" để phân biệt bản thân đối tượng đó với những thứ xung quanh thì chúng ta có thể hoàn toàn quản lý được nó thông qua máy tính. Việc đánh dấu (tagging) có thể được thực hiện thông qua nhiều công nghệ, chẳng hạn như RFID, NFC, mã vạch, mã QR, watermark kỹ thuật số... Việc kết nối có thể thực hiện qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G, 5G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại...Ngoài những kỹ thuật nói trên, nếu nhìn từ thế giới web, chúng ta có thể sử dụng các địa chỉ duy nhất để xác định từng vật, chẳng hạn như địa chỉ IP. Mỗi thiết bị sẽ có một IP riêng biệt không nhầm lẫn. Sự xuất hiện của IPv6 với không gian địa chỉ cực kì rộng lớn sẽ giúp mọi thứ có thể dễ dàng kết nối vào Internet cũng như kết nối với nhau.

Thông minh

Sự thông minh và tự động trong điều khiển thực chất không phải là một phần trong ý tưởng về IoT. Các máy móc có thể dễ dàng nhận biết và phản hồi lại môi trường xung quanh (ambient intelligence), chúng cũng có thể tự điều khiển bản thân (autonomous control) mà không cần đến kết nối mạng. Tuy nhiên, trong thời gian gần đây người ta bắt đầu nghiên cứu kết hợp hai khái niệm IoT và autonomous control lại với nhau. Tương lai của IoT có thể là một mạng lưới với các thực thể thông minh có khả năng tự tổ chức và hoạt động riêng lẻ tùy theo tình huống, môi trường, đồng thời chúng cũng có thể liên lạc với nhau để trao đổi thông tin, dữ liệu. Việc tích hợp sự 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.

Kiến trúc dựa trên sự kiện

Các thực thể, máy móc trong IoT sẽ phản hồi dựa theo các sự kiện diễn ra trong lúc chúng hoạt động theo thời gian thực. Một ví dụ minh họa đó là một mạng lưới các sensor chính là một thành phần đơn giản của IoT.

Hệ thống phức tạp

Trong một thế giới mở, IoT sẽ mang tính chất phức tạp bởi nó bao gồm một lượng lớn các đường kết nối giữa những thiết bị, máy móc, dịch vụ với nhau, ngoài ra còn bởi khả năng thêm vào các nhân tố mới.

Kích thước

Một mạng lưới IoT có thể chứa đến 50 đến 100 nghìn tỷ đối tượng được kết nối và mạng lưới này có thể theo dõi sự di chuyển của từng đối tượng.

Vấn đề không gian, thời gian

Trong IoT, vị trí địa lý chính xác của một vật nào đó là rất quan trọng. Hiện nay, Internet chủ yếu được sử dụng để quản lý thông tin do con người xử lý. Do đó những thông tin như địa điểm, thời gian, không gian của đối tượng có thể không mấy quan trọng bởi người xử lý thông tin có thể quyết định các thông tin này có cần thiết hay không, và nếu cần thì họ có thể bổ sung thêm. Trong khi đó, IoT về lý thuyết sẽ thu thập rất nhiều dữ liệu, trong đó có thể có dữ liệu thừa về địa điểm, và việc xử lý dữ liệu đó được xem như không hiệu quả. Ngoài ra, việc xử lý một khối lượng lớn dữ liệu trong thời gian ngắn, không bị trễ đủ để đáp ứng cho hoạt động của các đối tượng cũng là một thách thức hiện nay.

2. Các ứng dụng của IoT

Khả năng kết nối vạn vật của IoT mở ra các ứng dụng vô cùng phong phú và đa dạng cho nhiều ngành, nhiều lĩnh vực, đáp ứng nhiều mục đích sử dụng khác nhau. Với sự phát triển mạnh và đa dạng của thiết bị IoT, hỗ trợ được nhiều nền tảng công nghệ kết nối khác nhau trong đó đặc biệt các thiết bị IoT và công nghiệp hỗ trợ bởi mạng 5G dự đoán sẽ xuất hiện từ năm 2020. Các thiết bị đầu tiên là các thiết bị phục vụ sản xuất công nghiệp với yêu cầu độ trễ thấp.

Một số loại hình ứng dụng IoT như sau:

2.1. Các ứng dụng IoT yêu cầu độ trễ thấp, độ tin cậy và độ chính xác cao

Xe tự lái

Ngành công nghiệp ô tô đã trở thành người dùng công nghệ kết nối. Các nhà sản xuất xe hơi đã thúc đẩy đáng kể trong phát triển những chiếc xe sẵn sang kết nối với mục đich nâng cao trải nghiệm lái xe, hỗ trợ quản lý lưu lượng giao thông đảm bảo an toàn trên đường và thu thập thông tin về hiệu suất của phương tiện giao thông để hỗ trợ bảo trì. Đây là các bước nhỏ trong tầm nhìn dài hạn về thiết bị giao thông tự lái.

Các công nghệ kết nối hỗ trợ IoT đảm bảo cung cấp dữ liệu với tốc độ cao, độ trễ thấp có cơ hội mang lại những cải tiến cho các dịch vụ trong ngành công nghiệp phương tiện tự lái dưới hình thức nâng cấp thông tin giải trí trong xe và thông tin liên lạc giữa xe với mọi thứ xung quanh (V2X).

Xa hơn, khi những chiếc ô tô trở nên "kết nối" hơn và thu thập được một lượng lớn các dữ liệu về vị trí, mức sử dụng, hiệu năng và các dữ liệu khác sẽ mở ra cơ hội cho chuẩn đoán từ xa.

Hàng loạt các trường hợp sử dụng được xem xét trong phạm vi ô tô tự lái bao gồm từ các dịch vụ thông tin giải trí theo yêu cầu, dịch vụ tư vấn chuyến đi trong xe, quản lý giao thông, thời tiết và dịch vụ dựa trên vị trí trong khi phương tiện vân đang di chuyển,  thông tin giữa phương tiện với phương tiện (V2V), ngoài thông tin có sẵn cho ô tô về dữ liệu bản đồ và cơ sở hạ tầng để cung cấp thông tin về tuyến đường và môi trường ngoài tầm nhìn của phương tiện trong truyền thông V2V

Mô hình kết nối xe tự lái. Nguồn: Internet

Các yêu cầu về ô tô kết nối được mở rộng ra khỏi mức đơn giản là giao tiếp giữa xe với xe và yêu cầu thông tin liên lạc khác như giao tiếp giữa phương tiện với cơ sở hạ tầng (V2I), phương tiện với người đi bộ (V2P), hay nói chúng là phương tiện với mọi thứ (V2X). Xe giao tiếp với cơ sở hạ tầng để cho phép xe gửi và nhận thông tin liên quan đến đèn giao thông, biển báo bền lề đường hoặc trung tâm kiểm soát giao thông, và với những người dùng khác như người đi bộ hoặc người đi xe đạp. Tùy thuộc vào loại dữ liệu được truyền đi và nhu cầu tính toán, thông tin có thể cần phải trao đổi với một máy chủ phụ trợ để xử lý (chẳng hạn như thập hợp các thông tin và tổng kết khác).

Mô hình kết nối xe tự lái qua mạng 5G. Nguồn: Internet

Trong tương lai, xe hơi có thể giao tiếp với các biển báo giao thông thông minh, các vật thể xung quanh và các phương tiện khác trên đường. Mỗi mili giây là quan trọng đối với các phương tiện tự lái, quyết định phải được thực hiện trong giây lát để tránh va chạm và đảm bảo an toàn cho hành khách. Mục tiêu cao nhất của xe tự lái đó là đặt mục tiêu an toàn cho hành khách lên hàng đầu.

Logistics và vận chuyển

Ngành công nghiệp hậu cần và vận chuyển có thể tận dụng công nghệ IoT để theo dõi hàng hóa, quản lý đội tàu, quản lý cơ sở dữ liệu tập trung, lập kế hoạch nhân viên và theo dõi và báo cáo phân phối theo thời gian thực.

Hoạt động điều khiển máy bay không người lái Drone

Drone đang trở nên phổ biến cho nhiều hoạt động từ giải trí, quay video, truy cập y tế và cấp cứu, giải pháp phân phối thông minh, bảo mật và giám sát vv. Các kết nối IoT không dây tốc độ cao cho hoạt động bay không người lái ứng dụng trong các tình huống khẩn cấp như thiên tai, con người có quyền truy cập hạn chế vào nhiều khu vực mà máy bay không người lái có thể tiếp cận và thu thập thông tin hữu ích.

2.2. Các ứng dụng kết nối số lượng lớn thiết bị IoT

IoT phát triển rất nhanh chóng trong vài năm qua. IoT sẽ kết nối mọi đối tượng, thiết bị, cảm biến, thiết bị và ứng dụng vào Internet. Các ứng dụng IoT sẽ thu thập lượng dữ liệu khổng lồ từ hàng triệu thiết bị và cảm biến. Nó đòi hỏi một mạng lưới hiệu quả để thu thập dữ liệu, xử lý, truyền tải, kiểm soát và phân tích thời gian thực.

Các thành phần chính của IoT. Nguồn: Internet

Vật ở đây là những cảm biến, thiết bị, máy móc, các node thông minh của tất cả các loại có thể kết nối được.

Theo thống kê và dự báo của Ericsson, hiện có khoảng 7,7 tỉ thiết bị và sẽ đạt trên 23 tỉ thiết bị kết nối IoT vào năm 2023.

Bảng Thống kê số thiết bị IoT. Nguồn: Ericsson

Như vậy, nhu cầu về kết nối của IoT sẽ tăng rất nhanh trong thời gian tới đặt ra yêu cầu về phát triển hạ tầng. Các mạng di động tế bào (đặc biệt là 5G) là ứng cử viên hiệu quả nhất cho IoT nhờ khả năng hỗ trợ lượng kết nối lớn và đa dạng các băng tần, đồng thời hỗ trợ cả các kết nối yêu cầu nghiêm ngặt như trong các môi trường công nghiệp, điều khiển tự động. IoT có thể sử dụng kết nối từ mạng 5G ở nhiều lĩnh vực như: nhà thông minh, thành phố thông minh, chăm sóc sức khỏe di động, giám sát môi trường, kết nối công nghiệp, ...

Nhà thông minh

Các thiết bị và sản phẩm gia dụng thông minh đang bắt kịp thị trường hiện nay. Khái niệm ngôi nhà thông minh sẽ sử dụng IoT kết nối thiết bị và theo dõi các ứng dụng.

Mạng không dây sẽ được sử dụng bởi các thiết bị thông minh có thể được cấu hình và truy cập từ các địa điểm ở xa, camera sẽ cung cấp video thời gian thực chất lượng cao vì mục đích bảo mật.

Người sử dụng từ xa thông qua mạng kết nối IoT có thể kiểm soát được tất cả các thiết bị trong ngôi nhà của mình qua video được truyền từ camera, các thông tin về thiết bị đang sử dụng như các thiết bị nào đang sử dụng điện, tình trạng của các thứ đó như thế nào, cửa có đóng không. Bên cạnh đó, người sử dụng có thể điều khiển các thiết bị trong ngôi nhà như bật sẵn điều hòa, nước nóng, lên lịch vệ sinh nhà cửa, ...

Thành phố thông minh

Ứng dụng thành phố thông minh như quản lý giao thông, cập nhật thời tiết nhanh, phát sóng khu vực địa phương, quản lý năng lượng, lưới điện thông minh, chiếu sáng thông minh của đường phố, quản lý tài nguyên nước, quản lý đám đông, phản hồi khẩn cấp,... có thể sử dụng mạng không dây 5G đáng tin cậy.

Nhà quản lý thông qua các mạng cảm biến không dây được kết nối với nhau để có một cái nhìn tổng quan về thiết bị

Kết nối công nghiệp

Các kết nối IoT trong những ngành công nghiệp tương lai sẽ phụ thuộc vào các công nghệ kết nối không dây thông minh (như 5G và LTE-Adv) để tự động hóa hiệu quả thiết bị, bảo trì tiên đoán, an toàn, theo dõi quy trình, đóng gói thông minh, vận chuyển, hậu cần và quản lý năng lượng.

Công nghệ cảm biến thông minh cung cấp các giải pháp không giới hạn cho IoT công nghiệp cho hoạt động công nghiệp thông minh hơn, an toàn, tiết kiệm chi phí và tiết kiệm năng lượng.

Nông nghiệp thông minh

IoT sẽ được sử dụng cho nông nghiệp và canh tác thông minh trong tương lai. Sử dụng cảm biến RFID thông minh và công nghệ GPS, nông dân có thể theo dõi vị trí của vật nuôi và quản lý chúng một cách dễ dàng. Cảm biến thông minh có thể được sử dụng để kiểm soát tưới tiêu, kiểm soát truy cập và quản lý năng lượng.

Y tế và chăm sóc sức khỏe

Kết nối IoT hỗ trợ các học viên y tế thực hiện các thủ tục y tế tiên tiến với mạng không dây đáng tin cậy được kết nối với một bên khác trên thế giới. Các lớp học được kết nối sẽ giúp học sinh tham dự các buổi hội thảo và giảng viên quan trọng.

Những người bị bệnh mãn tính sẽ được hưởng lợi từ các thiết bị thông minh và theo dõi thời gian thực. Các bác sĩ có thể kết nối với bệnh nhân từ bất cứ nơi nào bất cứ lúc nào và tư vấn cho họ khi cần thiết. Các nhà khoa học đang nghiên cứu các thiết bị y tế thông minh có thể thực hiện phẫu thuật từ xa. Ngành y tế phải tích hợp tất cả các hoạt động với việc sử dụng một mạng lưới mạnh mẽ. 5G sẽ cung cấp năng lượng cho ngành y tế với các thiết bị y tế thông minh, Internet về y tế, phân tích thông minh và các công nghệ hình ảnh y tế có độ nét cao.

Các thiết bị y tế thông minh mang theo người sẽ liên tục theo dõi tình trạng của bệnh nhân và kích hoạt cảnh báo trong trường hợp khẩn cấp. Bệnh viện và dịch vụ xe cứu thương sẽ nhận được thông báo trong tình huống nguy kịch và họ có thể thực hiện các bước cần thiết để tăng tốc chẩn đoán và điều trị.

Bệnh nhân có nhu cầu đặc biệt có thể được theo dõi bằng cách sử dụng thẻ đặc biệt và thiết bị theo dõi vị trí chính xác. Cơ sở dữ liệu chăm sóc sức khỏe có thể được truy cập từ bất kỳ vị trí nào được thu thập dữ liệu phân tích có thể được sử dụng để nghiên cứu và cải thiện phương pháp điều trị. 

3. Đặc điểm kết nối trong IoT

Từ các loại hình ứng dụng của IoT đã được phát triển trong thực tế, ta thấy kết nối IoT có một số đặc điểm chính như sau:

• Các ứng dụng IoT thường sử dụng công nghệ kết nối không dây, và hiện này thường dựa trên nền tảng mạng di động băng rộng (đa phương tiện, giải trí, công việc,...);
• Các ứng dụng kết nối đa dạng từ đòi hỏi độ trễ thấp, độ tin cậy và độ chính xác cao (xe tự lái, điều khiển tự động, robot, y tế...) đến các ứng dụng với số lượng kết nối lớn, mật độ kết nối cao (mạng cảm biến môi trường, giao thông, năng lượng,...);
• Các kết nối IoT dùng phương thức truyền dẫn vô tuyến có thể hoạt động trên các băng tần cấp phép hoặc không cấp phép;
• Thiết bị kết nối IoT rất đa đa dạng, có thể phân bố trên một vùng rộng lớn cũng như một khu vực nhỏ, với môi trường thực hiện có thể là indoor hoặc outdoor;
• Các kết nối phải đáp ứng dải rộng về cự ly từ cự ly dài đến cự ly ngắn;

4. Yêu cầu an toàn thông tin

Ngoài sự gia tăng về mặt lưu lượng, IoT còn thúc đẩy sự hội tụ cố định/di động, phát triển cải tiến mạng cải thiện các giải pháp đảm bảo an toàn, an ninh mạng. Đảm bảo an ninh là một điều cần thiết động lực thúc đẩy ứng dụng IoT của các ngành công nghiệp cũng như người tiêu dùng. Người ta cho rằng các rủi ro từ không gian mạng là mối đe dọa lớn nhất đối với các doanh nghiệp của họ. Theo khảo sát năm 2017 của McKinsey, 75% các chuyên gia coi an ninh mạng là ưu tiên hàng đầu.

Đến năm 2020, IoT có thể bao gồm 30 tỷ thiết bị, nhiều thiết bị nằm ngoài sự kiểm soát của công ty. Ngoài ra, ô tô thông minh, nhà thông minh, … có khả năng bị các phần mềm độc hại sử dụng làm trung gian cho các cuộc tấn công từ chối dịch vụ phân tán. Đến năm 2020, tỉ lệ kết nối máy - máy có khả năng chiếm đến 50% các kết nối Internet và tỉ lệ này sẽ tiếp tục tăng, kéo theo khả năng bị tấn công mạng càng gia tăng.  Các công ty cần áp dụng tự động hóa kết hợp với các giải pháp dữ liệu lớn và trí tuệ nhân tạo để đối phó với số lượng cảnh báo cũng như sự cố có xu hướng ngày càng tăng. Tuy nhiên, để quản lí hiệu quả, cần một cấu trúc quản trị toàn công ty trong đó xác định và đặt vấn đề quản lí rủi ro không gian mạng lên mức ưu tiên cao. Quản trị CNTT, Công nghệ điều hành (OT), IoT và các sản phẩm nên được hợp nhất thành một mô hình hoạt động.

Dưới đây là 4 nguyên tắc chung đáng lưu ý để đảm bảo cơ sở hạ tầng IoT

• Bảo mật IoT cần được chủ động quan tâm và giải quyết ở ngay giai đoạn thiết kế, trước khi hệ thống có khả năng bị tấn công trên thực tế;
• Không phụ thuộc vào miền ứng dụng, IoT liên quan đến nhiều lớp bảo mật: phần cứng, phần mềm, dữ liệu chuyển tiếp, lưu trữ, mạng, ứng dụng, . Tầm quan trọng và tương tác giữa các lớp này cần được quan tâm và xác định chính xác trong mọi giải pháp bảo mật;
• Vì liên quan đến nhiều khâu, cần lưu ý mọi giải pháp bảo mật IoT chỉ có thể mạnh bằng sự an toàn của liên kết yếu nhất trong chuối liên quan. Như vậy, mọi khâu, mọi liên kết, tác động cũng như phần tử liên quan trong các giải pháp bảo mật IoT đều có tầm quan trọng như nhau;
• Các thiết bị IoT phức tạp (ví dụ: thiết bị công nghiệp, ô tô được kết nối) là những môi trường IoT khó bảo mật nhất. Ngoài ra, trong trường hợp bị mất an toàn thông tin, hậu quả gây ra với các ứng dụng IoT khác nhau sẽ có mức độ nguy hại, phạm vi ảnh hưởng khác nhau.

Có thể phân lớp mô hình hóa bảo mật IoT như trên hình sau đây:

• Thiết bị IoT - Nhiều thiết bị IoT có thể sẽ nằm trong môi trường dễ tiếp cận và tấn công. Dữ liệu nhạy cảm trong thiết bị có thể bị giả mạo. Các bản cập nhật giả mạo của firmware và hệ điều hành thiết bị sẽ gây ra các hậu quả nghiêm trọng.

Các lớp an toàn thông tin IoT. Nguồn: Internet

• Mạng/Truyền tải - Kết nối mạng cho phép tương tác an toàn giữa thiết bị/ứng dụng với các nút mạng phục vụ. Để bảo đảm sự tương tác này, cần thực hiện nhận dạng/xác thực an toàn (thông tin đăng nhập) khi truyền tải dữ liệu. Kết nối mạng IoT phải xử lý hàng tỷ thiết bị có liên quan đến nhiều công nghệ truy cập, mạng phân phối với chi phí triển khai khác nhau.
• Nút/Platform - Platform IoT phải đảm bảo an toàn cho dữ liệu và các lệnh điều khiển. Ngoài ra, các platform cũng cần đảm bảo sự cách ly giữa các thiết bị với người dùng, giữa dịch vụ của bên thứ ba và các dịch vụ của chính hệ thống.
• Ứng dụng - Các ứng dụng có thể được xem là sự kết hợp của các dịch vụ thành phần được sử dụng để tạo ra một dịch vụ. Các ứng dụng này có thể được định vị tĩnh hoặc di chuyển động đến môi trường tối ưu để thực hiện chúng. Tính bảo mật của các ứng dụng sẽ là kết quả của chính mã ứng dụng và nền tảng mà nó đang sử dụng. Trong trường hợp các ứng dụng có thể di chuyển, điều quan trọng là việc di chuyển giữa các nền tảng diễn ra an toàn.
• Dịch vụ - IoT cho phép ứng dụng và phát triển thêm các dịch vụ mới. Một trong những dịch vụ mới có yêu cầu tối quan trọng về đảm bảo an ninh là kết nối giao thông. Đối với các nhóm lớn phương tiện được kết nối di chuyển ở tốc độ cao, an toàn luôn là ưu tiên hàng đầu. Nếu kết nối mạng bị mất, do trục trặc hoặc gây nhiễu, cần phải có các cơ chế sao lưu để phục hồi dịch vụ. Các dịch vụ IoT sử dụng cảm biến cũng sẽ có các yêu cầu về an toàn thông tin khác nhau. Giải pháp bảo mật, bảo vệ an toàn thông tin của các dịch vụ IoT khác nhau sẽ cần quan tâm đến các đặc trưng yêu cầu cụ thể của loại hình dịch vụ.

Các công nghệ 3GPP phát triển như LTE-M, NB-IoT và EC-GSM-IoT hỗ trợ các giải pháp ưu việt đáp ứng các yêu cầu IoT. Các công nghệ này cho phép kết nối toàn cầu với độ an toàn cao hơn nhiều so với thiết bị hoạt động ở miền phổ không cần giấy phép. Việc sử dụng mã hóa trên giao diện vô tuyến khiến việc phân tích, đánh cắp thông tin từ phía dụng ý xấu khó khăn hơn đáng kể.

Kết luận

Theo kết quả nghiên cứu dự báo, năm 2020 và những năm tiếp theo sẽ chứng kiến sự bùng nổ về mật độ và số lượng chủng loại thiết bị kết nối IoT. Ước tính sẽ có hàng chục tỷ đồ vật kết nối vào Internet, thậm chí con số này còn có thể nhiều hơn. Các thiết bị có thể là điện thoại thông minh, các thiết bị điện tử dân dụng như tủ lạnh, điều hòa, máy giặt, tai nghe, bóng đèn, và các loại thiết bị khác. Kết nối IoT sẽ được ứng dụng sâu rộng hơn vào nhiều ngành và lĩnh vực khác nhau, từ kết nối cự ly ngắn, phạm vi hẹp đến kết nối vùng phủ rộng để đáp ứng nhu cầu triển khai các loại hình dịch vụ IoT. Trong xu hướng vạn vật kết nối internet (IoT), mô hình và dịch vụ kết nối ngày càng đa dạng hơn. Điều này đặt ra yêu cầu phát triển những công nghệ kết nối vô tuyến mới với những đặc tính vượt trội hơn những công nghệ kết nối trước đó về hiệu quả sử dụng tần số, hiệu quả sử dụng năng lượng để đáp ứng yêu cầu kết nối. Trong bối cảnh đó, thì những công nghệ kết nối IoT mới, đặc biệt là 5G, sẽ cần được áp dụng kết hợp để bổ trợ hoặc thay thế cho những công nghệ kết nối IoT truyền thống để tăng hiệu quả sử dụng và đáp ứng tính đa dạng, linh hoạt của kết nối IoT.

Nguyễn Phi Hùng - Ban CSHT TT&TT - Viện Chiến lược TT&TT