Tài liệu Nghiên cứu vấn đề tấn công ddos trong iot

Đồ án tốt nghiệp Đại học MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ i MỤC LỤC ................................................................................................................. ii THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ...................................................................................... iv DANH MỤC HÌNH VẼ ......................................................................................... vii MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN INTERNET OF THINGS ....................................... 2 1.1 KHÁI NIỆM INTERNET OF THINGS ..................................................................... 2 1.1.1 Lịch sử hình thành ................................................................................................ 2 1.1.2 Định nghĩa Internet of Things............................................................................... 3 1.2 KIẾN TRÚC INTERNET OF THINGS ..................................................................... 5 1.3 CÁC ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA INTERNET OF THINGS..................................... 6 1.4 YÊU CẦU Ở MỨC CAO ĐỐI VỚI MỘT HỆ THỐNG IOT .................................... 7 1.5 ỨNG DỤNG CỦA INTERNET OF THINGS ........................................................... 8 1.6 XU HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA IOT .................................................................... 26 1.7 KẾT LUẬN CHƢƠNG ............................................................................................ 28 CHƢƠNG 2: TRÌNH BÀY CÁC KỸ THUẬT TẤN CÔNG DDOS ........................... 30 2.1 TẤN CÔNG TỪ CHỐI DỊCH VỤ - DOS ................................................................ 30 2.1.1 Giới thiệu về DoS ............................................................................................... 30 2.1.2 Lịch sử các cuộc tấn công và phát triển của DoS ............................................... 30 2.1.3 Động cơ của tấn công DoS ................................................................................. 31 2.1.4 Mục đích của tấn công DoS và hiểm họa ........................................................... 32 2.1.5 Các hình thức tấn công DoS cơ bản ................................................................... 33 2.2 TẤN CÔNG TỪ CHỐI DỊCH VỤ PHÂN TÁN – DDOS ....................................... 35 2.2.1 Giới thiệu DDoS ................................................................................................. 35 2.2.2 Đặc tính của tấn công DDoS .............................................................................. 36 2.2.3 Kiến trúc tấn công DDoS .................................................................................... 37 Hoàng Mạnh Tuấn, D13VT7 ii Đồ án tốt nghiệp Đại học 2.3 TẤN CÔNG DDOS PHẢN CHIẾU (DRDOS) ........................................................ 39 2.4 BOTNET ................................................................................................................... 40 2.4.1 Giới thiệu về bot và botnet ................................................................................. 40 2.4.2 Vai trò của bot và botnet trong tấn công DDoS ................................................. 42 2.5 KẾT LUẬN CHƢƠNG ............................................................................................ 43 CHƢƠNG 3: NGUY CƠ TẤN CÔNG DDOS TRONG IOT ....................................... 44 3.1 ĐẶC TÍNH CỦA IOT LIÊN QUAN ĐẾN NGUY CƠ TẤN CÔNG DDOS .......... 44 3.1.1 Đặc tính bảo mật kém của thiết bị IoT ............................................................... 46 3.1.2 Đặc tính không đồng nhất của IoT ..................................................................... 48 3.2 CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG NGỪA .......................................................................... 50 3.2.1 Tăng cƣờng bảo mật thiết bị IoT ........................................................................ 50 3.2.2 Bảo mật định tuyến lớp mạng IoT ...................................................................... 51 3.2.3 Bảo mật tầng ứng dụng ....................................................................................... 52 3.3 BẢO VỆ H-IOT TRƢỚC DDOS VỚI MECSHIELD FRAMEWORK .................. 54 3.3.1 Giới thiệu MECshield framework ...................................................................... 54 3.3.2 Mạng H-IoT hỗ trợ MEC .................................................................................... 55 3.3.3 Các vấn đề an ninh liên quan .............................................................................. 57 3.3.4 MECshield framework........................................................................................ 59 3.3.5 Đánh giá hiệu suất .............................................................................................. 63 3.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG ............................................................................................ 68 KẾT LUẬN ....................................................................................................................... 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................ 70 Hoàng Mạnh Tuấn, D13VT7 iii Đồ án tốt nghiệp Đại học THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AAL Ambient Assisted Living CipherBlock Chaining Môi trƣờng hỗ trợ cuộc sống AES Advanced Encryption Standard Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến AOSP Android Open Source Project Dự án mã nguồn mở Android API Application Progmraming Interface Giao diện chƣơng trình ứng dụng CNTT Công nghệ thông tin CPU Central Processing Unit Khối xử lý trung tâm DDoS Distributed Denial of Service Từ chối dịch vụ phân tán DoS Denial of Service Từ chối dịch vụ DNS Domain Name System Hệ thống tên miền DRDoS Distributed Reflection Denial of Service Từ chối dịch vụ phản chiếu phân tán ECCDH Elliptical Curved CryptographyDiffie Hellman Mật mã đƣờng cong Elliptic theo cơ chế Diffie Hellman H-IoT Heterogeneous IoT IoT không đồng bộ IACAC Identity Authentication and Control Access Capacity IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers Hoàng Mạnh Tuấn, D13VT7 Viện kỹ nghệ Điện và Điện tử iv Đồ án tốt nghiệp Đại học IIC Industrial Internet Consortium Hiệp hội Internet Công nghiệp IoE Internet of Energys Mạng lƣới năng lƣợng kết nối Internet IoT Internet of Things Mạng lƣới vạn vật kết nối Internet IPv6 Internet Protocol version 6 Giao thức liên mạng thế hệ 6 IRC Internet Relay Chat Giảo thức chat chuyển tiếp Internet OIC Open Internet Consortium Hiệp hội Internet mở M2M Machine to Machine Máy đến máy MAC Message Authentication Code Mã xác thực bản tin MEC Mobile Edge Computing Tính toán cạnh di động PC Personal Computer Máy tính cá nhân RPL Routing for Low power and Lossy Networks Định tuyến cho mạng năng lƣợng thấp và mất mát RSA Thuật toán mã hóa công khai RSA SDNFV Software-Defined Network Function Virtualization Ảo hóa chức năng mạng đƣợc định nghĩa bởi phần mềm SOM Self-Organizing Map Bản đồ tự tổ chức SHA Secure Hash Algorithm Giải thuật băm an toàn SSL Secure Sockets Layer Giao thức bảo mật mạng SSL VLAN Virtual Local Access Network Mạng truy nhập cục bộ ảo Hoàng Mạnh Tuấn, D13VT7 v Đồ án tốt nghiệp Đại học WSN Wireless sensor network Hoàng Mạnh Tuấn, D13VT7 Mạng cảm biến không dây vi Đồ án tốt nghiệp Đại học DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Hình minh họa tiêu chí của Internet of Things. .......................... 4 Hình 1.2: Thống kê của IoT Analytics các dự án IoT đƣợc chia sẻ toàn cầu. ......................................................................................................... 100 Hình 2.1: Kiến trúc tấn công DDoS trực tiếp. ......................................... 37 Hình 2.2: Kiến trúc tấn công DDoS gián tiếp hay phản chiếu. ................. 38 Hình 2.3: Mô hình t ấn công DDoS phản chiếu DNS. ............................... 40 Hình 3.1: Xác thực và mã hóa dữ liệu. ................................................... 51 Hình 3.2: Cấu trúc trƣ ờng bảo mật trong RPL. ....................................... 52 Hình 3.3: Truyền thông lớp ứng dụng IoT với bảo mật CoAP. ................. 53 Hình 3.4: Các kịch bản tấn công DDoS trong mạng H-IoT hỗ trợ MEC. ... 55 Hình 3.5: MECshield framework cho H-IoT. .......................................... 60 Hình 3.6: Thời gian phản ứng đến các mức tấn công khác nhau. .............. 66 Hình 3.7: Tỷ lệ phát hiện và Độ chính xác trong phân loại lƣu lƣợng bất thƣờng với bản đồ SOM. ....................................................................... 66 Hình 3.8: Tiêu tốn CPU trong bộ điều khiển dƣới các cuộc tấn công DDoS. ........................................................................................................... 67 Hoàng Mạnh Tuấn, D13VT7 vii Đồ án tốt nghiệp Đại học MỞ ĐẦU Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tƣ đã và đang đến. Đây là cuộc cách mạng chƣa từng có trong lịch sử nhân loại, nó sẽ diễn biến rất nhanh, là sự kết hợp của công nghệ trong các lĩnh vực vật lý, số hóa và sinh học, tạo ra những khả năng hoàn toàn mới và có tác động sâu sắc đối với các hệ thống chính trị, xã hội, kinh tế của thế giới. Bƣớc vào cuộc cách mạng này, một cuộc cách mạng mới gắn liền với những đột phá chƣa từng có về công nghệ, liên quan đến kết nối Internet, điện toán đám mây, in 3D, công nghệ cảm biến, thực tế ảo,... Cuộc cách mạng mới này đƣợc dự đoán sẽ tác động mạnh mẽ đến mọi quốc gia, chính phủ, doanh nghiệp và ngƣời dân khắp toàn cầu, cũng nhƣ làm thay đổi căn bản cách chúng ta sống, làm việc và sản xuất. Bản chất của cách mạng công nghiệp lần thứ tƣ là dựa trên nền tảng công nghệ số và tích hợp tất cả các công nghệ thông minh để tối ƣu hóa quy trình, phƣơng thức sản xuất. Kỷ nguyên mới của đầu tƣ, năng suất và mức sống gia tăng tất cả là nhờ vào sự sáng tạo của con ngƣời và sẽ tác động sâu sắc đối với các hệ thống chính trị, xã hội, kinh tế của thế giới. Cuộc cách mạng 4.0 mà chúng ta vừa bƣớc vào sẽ tạo ra một thế giới mà ở trong đó các hệ thống ảo và vật lý của chuỗi sản xuất trên toàn cầu có thể hợp tác với nhau một cách linh hoạt. Cách mạng 4.0 không đơn thuần chỉ là về các máy móc, hệ thống thông minh và đƣợc kết nối, mà còn có phạm vi rộng lớn hơn nhiều. Đồng thời là các làn sóng của những đột phá xa hơn trong các lĩnh vực khác nhau từ mã hóa chuỗi gen cho tới công nghệ nano, từ các năng lƣợng tái tạo tới tính toán lƣợng tử. Nó đang và hứa hẹn sẽ tạo ra các lợi ích hết sức to lớn và tác động mạnh mẽ tới kinh tế thế giới cũng nhƣ tới kinh tế Việt Nam. Cách mạng 4.0 trƣớc tiên sẽ tác động mạnh mẽ đến hoạt động sản xuất, tạo nên sự thay đổi lớn trong phƣơng thức sản xuất, sự hội tụ giữa ứng dụng vật lý và ứng dụng kỹ thuật số tạo nên sự xuất hiện Internet vạn vật (Internet of Things - IoT) sẽ thay đổi nhanh chóng, sâu rộng toàn bộ chuỗi giá trị từ nghiên cứu phát triển đến sản xuất, logistics đến dịch vụ khách hàng, giảm đáng kể chi phí giao dịch, vận chuyển, dẫn đến những điều kỳ diệu trong sản xuất và năng suất. Trong quá trình này, IoT sẽ tác động làm biến đổi tất cả các ngành công nghiệp, từ sản xuất đến cơ sở hạ tầng đến chăm sóc sức khỏe. Với việc thay đổi phƣơng thức sản xuất khi có những công nghệ hiện đại có thể kết nối thế giới thực và ảo, để sản xuất con ngƣời có thể điều khiển quy trình ngay tại nhà mình mà vẫn bao quát tất cả mọi hoạt động của nhà máy thông qua sự vƣợt trội về Internet. Hoàng Mạnh Tuấn, D13VT7 1 Đồ án tốt nghiệp Đại học Có thể thấy rằng IoT đóng vai trò vô cùng quan trọng trong cách mạng 4.0. Tuy nhiên, đi cùng với đó là lo ngại hại bảo mật trong IoT cũng rất lớn. Hiện nay, có ít nhất 6 triệu thiết bị IoT mới xuất hiện mỗi ngày, điều này đồng nghĩa với sự xuất hiện các lỗ hổng mới. Điển hình nhƣ năm 2016, tại hội nghị tin tặc thế giới DefCon, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy 47 lỗ hổng mới trong 23 thiết bị IoT của 21 nhà sản xuất. Các thiết bị IoT dễ bị lỗ hổng có thể do một số yếu tố nhƣ các nhà sản xuất còn thiếu kinh nghiệm trong việc bảo vệ sản phẩm, dung lƣợng giới hạn không cho phép thực hiện các cơ chế bảo mật, các thủ tục cập nhật phần mềm phức tạp và ngƣời dùng thiếu chú ý đến các mối đe dọa do các thiết bị IoT gây ra. Thiết bị IoT luôn là môi trƣờng rất hấp dẫn và phổ biến cho hacker xâm nhập. Bởi lẽ số lƣợng ngày càng tăng các thiết bị IoT sẽ dễ làm tin tắc tăng xác suất, tần số và mức độ nghiêm trọng của các cuộc tấn công, bao gồm tấn công dữ liệu doanh nghiệp, thiết bị, nhân viên và ngƣời tiêu dùng. Hacker sẽ nhanh chóng kiểm soát toàn bộ mạng hệ thống và làm tê liệt nhiều thiết bị IoT cùng một lúc. Sự yếu kém về bảo mật của IoT hình thành môi trƣờng vô cùng thuận lợi cho việc phát triển số lƣợng cũng nhƣ khối lƣợng của các cuộc tấn công DDoS. Nhằm tìm ra giải pháp cho việc ngăn ngừa việc phát triển của loại hình tấn công DDoS trong IoT, đồ án đƣợc tiến hành nhằm phân tích các đặc điểm của IoT cũng nhƣ những đặc tính kỹ thuật của các loại hình tấn công DDoS để đƣa ra các cách tiếp cận cũng nhƣ giải pháp cụ thể cho việc giảm thiểu DDoS trong môi trƣờng IoT. Mục tiêu nghiên cứu Tìm hiểu và đƣa ra đƣợc các giải pháp phòng, chống, giảm nhẹ mối nguy hại tấn công DDoS trong IoT. Nhiệm vụ đồ án Nghiên cứu tổng quát về IoT, kiến trúc tham chiếu, các đặc tính cơ bản, xu hƣớng phát triển cũng nhƣ phạm vi ứng dụng của IoT để có cái nhìn tổng quan về IoT. Nghiên cứu về đặc tính kỹ thuật của các loại hình tấn công DDoS, các thành phần cấu than, cơ chế thực hiện, mục tiêu tấn công, động cơ, cùng các yếu tố liên quan. Dựa trên các kiến thức tổng quát về IoT và DDoS trong chƣơng 1 và chƣơng 2, tiến hành phân tích các nguy cơ đặc tính lỗ hổng bảo mật trong IoT có thể tạo điều kiện cho tiến hành các cuộc tấn công DDoS. Xác định rõ rang nguyên nhân trực tiếp cũng nhƣ Hoàng Mạnh Tuấn, D13VT7 2 Đồ án tốt nghiệp Đại học khách quan để đƣa ra những giải pháp ngăn ngừa. Trình bày đƣợc một mô hình giải pháp cụ thể nhằm giải quyết bài toán ngăn ngừa, giảm nhẹ nguy cơ tấn công DDoS trong IoT Cấu trúc đồ án Các kết quả nghiên cứu đƣợc trình bày trong các chƣơng, mục theo cấu trúc sau: Chƣơng 1 với tiêu đề “Giới thiệu Internet of Things” trình bày tổng quan về Internet of Things bao gồm khái niêm, kiến trúc, các đặc tính, và xu hƣớng của Internet of Things trong đó nội dung kiến trúc và cac đặc tính có vai trò quan trọng trong việc thực hiện mục tiêu của đồ án. Chƣơng 2 với tiêu đề “Trình bày các kỹ thuật tấn công DDoS” trình bày các loại hình tấn công DDoS từ trƣớc tới nay. Phân tích các khía cạnh của tấn công DDoS nhƣ mục tiêu các yếu tố hình thành và đặc tính, cơ chế tiến hành, mức độ nguy hại. Chƣơng 3 với tiêu đề “Nguy cơ tấn công DDoS trong IoT”. Nội dung chƣơng dựa trên kiến thức ở chƣơng 1 thực hiện phân tích các đặc tính của IoT, từ đó chỉ ra các điểm yếu của IoT khiến các các cuộc tấn công DDoS trở nên nguy hiểm và dễ thực hiện hơn. Sau đó đƣa ra các cách tiếp cận nhằm xây dựng các giải pháp tăng cƣờng bảo mật IoT chống lại DDoS. Cùng với đó trình bày một giải pháp giúp giảm thiểu nguy cơ DDoS trong mạng H-IoT. Hoàng Mạnh Tuấn, D13VT7 3 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan Internet of Things CHƢƠNG I: TỔNG QUAN INTERNET OF THINGS 1.1 KHÁI NIỆM INTERNET OF THINGS 1.1.1 Lịch sử hình thành Khoảng thời gian kể từ khi bắt đầu hình thành Internet of Things (IoT) không phải là quá dài. Nhƣng những ý niệm về nó đã bắt đầu đƣợc hình thành từ những năm 1800. Máy móc đã đƣợc cung cấp truyền thông trực tiếp kể từ khi điện báo (điện thoại cố định đầu tiên) đƣợc phát triển trong những năm 1830 đến 1840. Đƣợc mô tả là "điện báo không dây", việc phát sóng tiếng nói đầu tiên diễn ra vào ngày 3 tháng 6 năm 1900, cung cấp một thành phần cần thiết khác cho việc phát triển Internet of Things. Cùng với đó là sự phát triển của máy tính bắt đầu vào những năm 1950. Internet, bản thân nó là một thành phần quan trọng của IoT, bắt đầu từ năm 1962, và phát triển thành ARPANET vào năm 1969. Vào những năm 1980, các nhà cung cấp dịch vụ thƣơng mại bắt đầu hỗ trợ sử dụng ARPANET công cộng, cho phép nó để phát triển thành Internet hiện đại ngày nay. Ý tƣởng về một mạng lƣới các thiết bị thông minh đã đƣợc thảo luận từ 1982, với một máy bán nƣớc Coca-Cola tại Đại học Carnegie Mellon đƣợc tùy chỉnh khiến nó đã trở thành thiết bị đầu tiên đƣợc kết nối Internet, có khả năng kiểm tra và báo cáo xem máy có còn Coca-Cola hay không để quyết định bổ sung cùng với đó là độ lạnh của những chai nƣớc mới bỏ vào máy. Đây đƣợc coi nhƣ là một trong những thiết bị IoT đầu tiên. Khái niệm Internet of Things trở nên phổ biến trong năm 1999 sau khi tại buổi thuyết trình tại công ty Procter & Gamble, nhà đồng sáng lập và giám đốc điều hành của trung tâm Auto-ID tại viện công nghệ Massachusett - Kevin Ashton đề cập đến lần đầu tiên. Và đây là cách Ashton giải thích về tiềm năng của Internet of Things: “Ngày nay máy tính, và Internet hầu như hoàn toàn dựa vào con người mới có thông tin. Gần như tất cả trong số khoảng 50 petabyte (1 petabyte là 1.024 terabyte) dữ liệu trên Internet lần đầu tiên được con người nắm và tạo ra bằng cách đánh máy, nhấn nút ghi âm, chụp ảnh hoặc quét mã vạch. Vấn đề là, con người rất hạn chế về mặt thời gian, sự chú ý và chính xác – nghĩa là con người không được tốt lắm trong việc lưu giữ dữ liệu về mọi thứ trên trong thế giới. Nếu chúng ta có những chiếc máy biết mọi thứ - sử dụng được giữ liệu chúng ta thu thập mà không cần sự giúp đỡ của con người thì chúng ta sẽ có thể theo dõi và đếm mọi thứ, điều này sẽ giúp giảm rất lớn sự lãng phí, thất bại và chi phí. Chúng ta sẽ biết khi nào mọi thứ cần thay thế, sửa chữa hoặc phục hồi và liệu chúng có thể còn tiếp tục hoạt động tốt nhất nữa không.” Hoàng Mạnh Tuấn, D13VT7 2 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan Internet of Things 1.1.2 Định nghĩa Internet of Things Internet of Things là một liên mạng, trong đó các thiết bị, phƣơng tiện vận tải (đƣợc gọi là "thiết bị kết nối" và "thiết bị thông minh"), phòng ốc và các trang thiết bị khác đƣợc nhúng với các bộ phận điện tử, phần mềm, cảm biến, cơ cấu chấp hành cùng với khả năng kết nối mạng máy tính giúp cho các thiết bị này có thể thu thập và truyền tải dữ liệu. Năm 2013, tổ chức Global Standards Initiative on Internet of Things (IoT-GSI) định nghĩa IoT là "hạ tầng cơ sở toàn cầu phục vụ cho xã hội thông tin, hỗ trợ các dịch vụ (điện toán) chuyên sâu thông qua các vật thể (cả thực lẫn ảo) đƣợc kết nối với nhau nhờ vào công nghệ thông tin và truyền thông hiện hữu đƣợc tích hợp" và với mục đích ấy một "vật" là "một thứ trong thế giới thực (vật thực) hoặc thế giới thông tin (vật ảo), mà vật đó có thể đƣợc nhận dạng và đƣợc tích hợp vào một mạng lƣới truyền thông". Hệ thống IoT cho phép vật đƣợc cảm nhận hoặc đƣợc điều khiển từ xa thông qua hạ tầng mạng hiện hữu, tạo cơ hội cho thế giới thực đƣợc tích hợp trực tiếp hơn vào hệ thống điện toán, hệ quả là hiệu năng, độ tin cậy và lợi ích kinh tế đƣợc tăng cƣờng bên cạnh việc giảm thiểu sự can dự của con ngƣời. Khi IoT đƣợc gia tốc cảm biến và cơ cấu chấp hành, công nghệ này trở thành một dạng thức của hệ thống ảo-thực với tính tổng quát cao hơn, bao gồm luôn cả những công nghệ nhƣ điện lƣới thông minh, nhà máy điện ảo, nhà thông minh, vận tải thông minh và thành phố thông minh. Mỗi vật đựoc nhận dạng riêng biệt trong hệ thống điện toán nhúng và có khả năng phối hợp với nhau trong cùng hạ tầng Internet hiện hữu. Các chuyên gia dự báo rằng Internet of Things sẽ ôm trọn chừng 30 tỉ vật trƣớc năm 2020. Về cơ bản, Internet Vạn Vật cung cấp kết nối chuyên sâu cho các thiết bị, hệ thống và dịch vụ, kết nối này mang hiệu quả vƣợt trội so với kiểu truyền tải máy-máy (M2M), đồng thời hỗ trợ da dạng giao thức, miền (domain), và ứng dụng. Kết nối các thiết bị nhúng này (luôn cả các vật dụng thông minh), đƣợc kỳ vọng sẽ mở ra kỷ nguyên tự động hóa trong hầu hết các ngành, từ những ứng dụng chuyên sâu nhƣ điện lƣới thông minh, mở rộng tới những lĩnh vực khác nhƣ thành phố thông minh. IoT là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con ngƣời đƣợc cung cấp một định danh của riêng mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tƣơng tác trực tiếp giữa ngƣời với ngƣời, hay ngƣời với máy tính. IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet. Nói đơn giản 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 một công việc nào đó. Hoàng Mạnh Tuấn, D13VT7 3 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan Internet of Things Mục tiêu của IoT là hình thành một hệ thống rộng lớn mà ở đó mọi đối tƣợng (bao gồm cả đối tƣợng vật lý và đối tƣợng ảo) có thể kết nối và tƣơng tác với nhau theo nhiều tiêu chí: mọi vật, mọi ngƣời, mọi nơi, mọi lúc, mọi dịch vụ, mọi thành phần. Hình 1.1: Hình minh họa tiêu chí của Internet of Things Một vật trong IoT có thể là một ngƣời với một trái tim cấy ghép; một động vật ở trang trại với bộ chip sinh học; một chiếc xe với bộ cảm ứng tích hợp cảnh báo tài xế khi bánh xe xẹp hoặc bất kỳ vật thể tự nhiên hay nhân tạo nào mà có thể gán đƣợc một địa chỉ IP và cung cấp khả năng truyền dữ liệu thông qua mạng lƣới. Cho đến nay, IoT là những liên kết máy-đến-máy (M2M) trong ngành sản xuất, công nghiệp năng lƣợng, kỹ nghệ xăng dầu. Khả năng sản phẩm đƣợc tích hợp máy-đến-máy thƣờng đƣợc xem nhƣ là thông minh. Với sự trợ giúp của công nghệ hiện hữu, các thiết bị này thu thập dữ liệu hữu ích rồi sau đó tự động truyền chúng qua các thiết bị khác. Các ví dụ hiện thời trên thị trƣờng bao gồm nhà thông minh đƣợc trang bị những tính năng nhƣ kiểm soát và tự động bật tắt đèn, lò sƣởi (giống nhƣ bộ ổn nhiệt thông minh), hệ thống thông gió, hệ thống điều hòa không khí, và thiết bị gia dụng nhƣ máy giặt/sấy quần áo, máy hút chân không, máy lọc không khí, lò nƣớng, hoặc tủ lạnh/tủ đông có sử dụng Wi-Fi để theo dõi từ xa. Hoàng Mạnh Tuấn, D13VT7 4 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan Internet of Things Khi tự động hóa có kết nối internet đƣợc triển khai đại trà ra nhiều lãnh vực, IoT đƣợc dự báo sẽ tạo ra lƣợng dữ liệu lớn từ đa dạng nguồn, kéo theo sự cần thiết cho việc kết tập dữ liệu nhanh, gia tăng nhu cầu đánh chỉ mục, lƣu trữ, và xử lý các dữ liệu này hiệu quả hơn. Internet Vạn Vật hiện nay là một trong các nền tảng của Thành phố Thông minh, và các Hệ thống Quản lý Năng lƣợng Thông minh. 1.2 KIẾN TRÚC INTERNET OF THINGS Kiến trúc IoT đƣợc đại diện cơ bản bởi 4 phần:Vạn vật (Things), Truyền thông (Communication), thành phần điện toán đám mây (Cloud) và các lớp tạo và cung cấp dịch vụ (Services-creation and Solutions Layers).  Vạn vật (Things) Ngày nay có hàng tỷ vật dụng đang hiện hữu trên thị trƣờng gia dụng và công nghệ, ở trong nhà hoặc trên tay của ngƣời dùng. Chẳng hạn nhƣ xe hơi, thiết bị cảm biến, thiết bị đeo và điện thoại di động đang đƣợc kết nối trực tiếp thông qua băng tầng mạng không dây và truy cập vào Internet. Chúng đƣợc gọi chung là các thiết bị IoT. Các thiết bị IoT thƣờng bao gồm 2 phần: thành phần cảm biến, và thành phần xử lý cục bộ đi kèm với 1 bộ nhớ lƣu trữ. Cảm biến có nhiệm vụ chuyển đổi dữ liệu tƣơng tự (analog) có đƣợc từ việc quét các thông số của môi trƣờng sang dữ liệu số (digital), chúng không thực hiện bất kỳ quá trình xử lý nào, và nhờ vậy các cảm biến không tiêu thụ nhiều năng lƣợng và có thể hoạt động nhờ pin trong một khoảng thời gian dài. Cảm biến có mặt trong cuộc sống hàng ngày nhiều hơn chúng ta nghĩ. Chúng xuất hiện ở lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, nhà ở, vận tải hoặc điện thoại thông minh chẳng hạn. Các cảm biến là những công cụ giúp giám sát môi trƣờng xung quanh, thu thập dữ liệu của môi trƣờng, hành động phù hợp với sự trợ giúp của máy tính. Dữ liệu sau khi đƣợc thu thập từ cảm biến sẽ đƣợc thực hiện lƣu trữ và xử lý cục bộ để thu đƣợc thông tin có ích. Dữ liệu có ích này có thể cần thiết đƣợc chuyển tiếp hoặc không tùy vào ứng dụng của thiết bị thông qua các kết nối. Giải pháp IoT giúp các thiết bị thông minh đƣợc sàng lọc, kết nối và quản lý dữ liệu một cách cục bộ, còn các thiết bị chƣa thông minh thì có thể kết nối đƣợc thông qua các trạm kết nối.  Thành phần truyền thông (Communication) Hoàng Mạnh Tuấn, D13VT7 5 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan Internet of Things Cơ sở hạ tầng kết nối: Internet là một hệ thống toàn cầu của nhiều mạng IP đƣợc kết nối với nhau và liên kết với hệ thống máy tính. Cơ sở hạ tầng mạng này bao gồm thiết bị định tuyến, trạm kết nối, thiết bị tổng hợp, thiếp bị lặp và nhiều thiết bị khác có thể kiểm soát lƣu lƣợng dữ liệu lƣu thông và cũng đƣợc kết nối đến mạng lƣới viễn thông và cáp đƣợc triển khai bởi các nhà cung cấp dịch vụ. Hạ tầng mạng đóng vai trò đảm bảo kết nối giữa các thành phần trong mạng bao gồm các thiết bị IoT và hệ thống Cloud  Thành phần điện toán đám mây (Cloud) Trung tâm dữ liệu/ hạ tầng điện toán đám mây: Các trung tâm dữ liệu và hạ tầng điện toán đám mây bao gồm một hệ thống lớn các máy chủ, hệ thống lƣu trữ và mạng ảo hóa đƣợc kết nối. Đƣợc kết nối với các thiết bị IoT thông qua hạ tầng mạng. Cloud thu nhận thực hiện xử lý, phân tích “big data” đƣợc gửi từ các thiết bị IoT trong mạng.  Các lớp tạo và cung cấp dịch vụ (Services-Creation and Solutions Layers) Intel đã kết hợp những phần mềm quản lý API hàng đầu (Application Progmraming Interface) là Mashery* và Aepona* để giúp đƣa các sản phẩm và giải pháp IoT ra thị trƣờng một cách chóng và tận dụng đƣợc hết giá trị của việc phân tích các dữ liệu từ hệ thống và tài sản đang có sẵn. 1.3 CÁC ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA INTERNET OF THINGS Hệ thống IoT có các đặc tính cơ bản sau:  Tính kết nối liên thông (interconnectivity) Với IoT, bất cứ điều gì cũng có thể kết nối với nhau thông qua mạng lƣới thông tin và cơ sở hạ tầng liên lạc tổng thể.  Những dịch vụ liên quan đến “Things” Hệ thống IoT có khả năng cung cấp các dịch vụ liên quan đến “Things”, chẳng hạn nhƣ bảo vệ sự riêng tƣ và nhất quán giữa Physical Thing và Virtual Thing. Để cung cấp đƣợc dịch vụ này, cả công nghệ phần cứng và công nghệ thông tin (phần mềm) sẽ phải thay đổi.  Tính không đồng nhất Hoàng Mạnh Tuấn, D13VT7 6 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan Internet of Things Các thiết bị trong IoT là không đồng nhất vì nó có phần cứng khác nhau, và network khác nhau. Các thiết bị giữa các network có thể tƣơng tác với nhau nhờ vào sự liên kết của các network.  Thay đổi linh hoạt Status của các thiết bị tự động thay đổi, ví dụ, ngủ và thức dậy, kết nối hoặc bị ngắt, vị trí thiết bị đã thay đổi,và tốc độ đã thay đổi… Hơn nữa, số lƣợng thiết bị có thể tự động thay đổi.  Quy mô lớn Sẽ có một số lƣợng rất lớn các thiết bị đƣợc quản lý và giao tiếp với nhau. Số lƣợng này lớn hơn nhiều so với số lƣợng máy tính kết nối Internet hiện nay. Số lƣợng các thông tin đƣợc truyền bởi thiết bị sẽ lớn hơn nhiều so với đƣợc truyền bởi con ngƣời. 1.4 YÊU CẦU Ở MỨC CAO ĐỐI VỚI MỘT HỆ THỐNG IOT Một hệ thống IoT ở mức cao phải thoả mãn các yêu cầu sau:  Kết nối dựa trên sự nhận diện Nghĩa là các “Things” phải có ID riêng biệt. Hệ thống IoT cần hỗ trợ các kết nối giữa các “Things”, và kết nối đƣợc thiết lập dựa trên định danh (ID) của Things.  Khả năng cộng tác:Hệ thống IoT khả năng tƣơng tác qua lại giữa các network và Things.  Khả năng tự quản của network:Bao gồm tự quản lý, tự cấu hình, tự chữa bệnh, tự tối ƣu hóa và tự có cơ chế bảo vệ. Điều này cần thiết để network có thể thích ứng với các domains ứng dụng khác nhau, môi trƣờng truyền thông khác nhau, và nhiều loại thiết bị khác nhau.  Dịch vụ thoả thuận: Dịch vụ này để có thể đƣợc cung cấp bằng cách thu thập, giao tiếp và xử lý tự động các dữ liệu giữa các “Things” dựa trên các quy tắc (rules) đƣợc thiết lập bởi ngƣời vận hành hoặc tùy chỉnh bởi các ngƣời dùng.  Các Khả năng dựa vào vị trí (location-based capabilities) Thông tin liên lạc và các dịch vụ liên quan đến một cái gì đó sẽ phụ thuộc vào thông tin vị trí của Things và ngƣời sử dụng. Hệ thống IoT có thể biết và theo dõi vị trí một cách tự động. Các dịch vụ dựa trên vị trí có thể bị hạn chế bởi luật pháp hay quy định, và phải tuân thủ các yêu cầu an ninh: Hoàng Mạnh Tuấn, D13VT7 7 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan Internet of Things  Bảo mật: Trong IoT, nhiều “Things” đƣợc kết nối với nhau. Chình điều này làm tăng mối nguy trong bảo mật, chẳng hạn nhƣ bí mật thông tin bị tiết lộ, xác thực sai, hay dữ liệu bị thay đổi hay làm giả.  Bảo vệ tính riêng tư: Tất cả các “Things” đều có chủ sở hữu và ngƣời sử dụng của nó. Dữ liệu thu thập đƣợc từ các “Things” có thể chứa thông tin cá nhân liên quan chủ sở hữu hoặc ngƣời sử dụng nó. Các hệ thống IoT cần bảo vệ sự riêng tƣ trong quá trình truyền dữ liệu, tập hợp, lƣu trữ, khai thác và xử lý. Bảo vệ sự riêng tƣ không nên thiết lập một rào cản đối với xác thực nguồn dữ liệu.  Plug and play: Các “Things” phải đƣợc plug-and-play một cách dễ dàng và tiện dụng.  Khả năng quản lý: Hệ thống IoT cần phải hỗ trợ tính năng quản lý các “Things” để đảm bảo network hoạt động bình thƣờng. Ứng dụng IoT thƣờng làm việc tự động mà không cần sự tham gia ngƣời, nhƣng toàn bộ quá trình hoạt động của họ nên đƣợc quản lý bởi các bên liên quan. 1.5 ỨNG DỤNG CỦA INTERNET OF THINGS Theo Gartner, Inc. (một công ty nghiên cứu và tƣ vấn công nghệ), sẽ có gần 26 tỷ thiết bị trên IoT vào năm 2020. ABI Research ƣớc tính rằng hơn 30 tỷ thiết bị sẽ đƣợc kết nối không dây với "Kết nối mọi thứ" (Internet of Everything) vào năm 2020. Theo một cuộc khảo sát và nghiên cứu gần đây đƣợc thực hiện bởi Dự án Internet Pew Research, một phần lớn các chuyên gia công nghệ đã hƣởng ứng tham gia sử dụng Internet of Things với 83% đồng ý quan điểm cho rằng Internet / Cloud of Things, nhúng và tính toán đeo (và các hệ thống năng động, tƣơng ứng)sẽ có tác động rộng rãi và mang lại lợi ích đến năm 2025. Nhƣ vậy, rõ ràng là IoT sẽ bao gồm một số lƣợng rất lớn các thiết bị đƣợc kết nối với Internet. Tích hợp với mạng Internet có nghĩa rằng thiết bị này sẽ sử dụng một địa chỉ IP nhƣ là một định danh duy nhất. Tuy nhiên, do sự hạn chế không gian địa chỉ của IPv4 (cho phép 4,3 tỷ địa chỉ duy nhất), các đối tƣợng trong IOT sẽ phải sử dụng IPv6 để phù hợp với không gian địa chỉ cực kỳ lớn cần thiết. Các đối tƣợng trong IoT sẽ không chỉ có các thiết bị có khả năng cảm nhận xung quanh, mà còn cung cấp khả năng truyền động (ví dụ, củ hoặc khóa điều khiển thông qua Internet). Ở một mức độ lớn, tƣơng lai của Internet of Things sẽ không thể không có sự hỗ trợ của IPv6; và do đó việc áp dụng toàn cầu của IPv6 trong những năm tới sẽ rất quan trọng cho sự phát triển thành công của IOT trong tƣơng lai. Khả năng kết nối vào mạng của thiết bị nhúng với CPU, bộ nhớ giới hạn và năng lƣợng bền bỉ. IoT đƣợc ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực. Hệ thống nhƣ vậy có thể có Hoàng Mạnh Tuấn, D13VT7 8 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan Internet of Things nhiệm vụ thu thập thông tin trong các thiết lập khác nhau, từ các hệ sinh thái tự nhiên cho các tòa nhà và các nhà máy, do đó việc tìm kiếm các ứng dụng trong lĩnh vực cảm biến môi trƣờng và quy hoạch đô thị. Mặt khác, hệ thống IoT cũng có thể thực hiện các hành động, không chỉ cảm nhận mọi thứ xung quanh. Hệ thống mua sắm thông minh, ví dụ, có thể theo dõi thói quen mua ngƣời dùng cần ở một cửa hàng bằng cách theo dõi điện thoại di động của họ. Ngƣời dùng sau đó có thể đƣợc cung cấp các cập nhật trên sản phẩm yêu thích của họ, hoặc thậm chí là vị trí của các mục mà họ cần, hay tủ lạnh của họ cần. Tất cả đã tự động chuyển vào điện thoại. Ví dụ bổ sung các cảm biến trong các ứng dụng phản ứng lại với nhiệt độ môi trƣờng, điện và quản lý năng lƣợng, cũng nhƣ hỗ trợ hành trình của các hệ thống giao thông vận tải. Tuy nhiên, các ứng dụng của IoT không chỉ giới hạn trong các lĩnh vực này. Trƣờng hợp sử dụng chuyên ngành khác của IoT cũng có thể tồn tại. Một cái nhìn tổng quan về một số lĩnh vực ứng dụng nổi bật nhất đƣợc cung cấp ở đây. Dựa trên các miền ứng dụng, sản phẩm IoT có thể chia thành năm loại khác nhau: thiết bị đeo thông minh, nhà thông minh, thành phố thông minh, môi trƣờng thông minh, và doanh nghiệp thông minh. Các sản phẩm và giải pháp IoT trong mỗi thị trƣờng có đặc điểm khác nhau. IoT có ứng dụng rộng vô cùng, có thể kể ra một số thứ nhƣ sau:         Quản lý chất thải. Quản lý và lập kế hoạch quản lý đô thị. Quản lý môi trƣờng. Phản hồi trong các tinh huống khẩn cấp. Mua sắm thông minh. Quản lý các thiết bị cá nhân. Đồng hồ đo thông minh. Tự động hóa ngôi nhà. Một trong những vấn đề với IoT đó là khả năng tạo ra một ứng dụng IoT nhanh chóng. Để khắc phục, hiện nay nhiều hãng, công ty, tổ chức trên thế giới đang nghiên cứu các nền tảng giúp xây dựng nhanh ứng dụng dành cho IoT. Đại học British Columbia ở Canada hiện đang tập trung vào một bộ toolkit cho phép phát triển phần mềm IoT chỉ bằng các công nghệ/tiêu chuẩn Web cũng nhƣ giao thức phổ biến. Công ty nhƣ ioBridge thì cung cấp giải pháp kết nối và điều khiển hầu nhƣ bất kì thiết bị nào có khả năng kết nối Internet, kể cả đèn bàn, quạt máy,... Hoàng Mạnh Tuấn, D13VT7 9 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan Internet of Things Broadcom mới đây cũng đã giới thiệu hai con chip có mức tiêu thụ điện thấp và giá rẻ dành cho các thiết bị "Internet of things". SoC đầu tiên, BCM4390, đƣợc tích hợp một bộ thu phát sóng Wi-Fi 802.11 b/g/n hiệu suất cao để có thể dùng với các vi điều khiển 8 hoặc 16-bit. Broadcom nói rằng sản phẩm này có thể dùng trong các nồi nấu ăn thông minh, bóng đèn, hệ thống an ninh cũng nhƣ các thiết bị gia dụng có khả năng điều khiển và quản lý từ xa. SoC thứ hai, BCM20732, thì đƣợc tích hợp bộ thu phát tín hiệu Bluetooth và nhắm đến những máy móc nhƣ bộ đo nhịp tim, bộ đo bƣớc chạy, thiết bị cảnh báo khi có vật gì đến gần hoặc ổ khóa cửa thông minh. Broadcom cũng đã đóng góp các tập lệnh phần mềm hỗ trợ cho cả công nghệ Bluetooth thƣờng và Bluetooth Smart vào dự án Android Open Source (AOSP). Hiện bản mẫu của hai con chip này đang đƣợc giao đến đối tác phần cứng và dự kiến sẽ đƣợc sản xuất đại trà trong quý 4 năm nay. Hình 1.2: Thống kê của IoT Analytics các dự án IoT được chia sẻ toàn cầu Dƣới đây, theo thống kê của IoT Analytics các dự án IoT đƣợc chia sẻ toàn cầu là 10 ứng dụng có tiềm năng nhất vào IoT. Chúng ta hãy xem xét một vài ứng dụng tiêu biểu cụ thể: Thành phố thông minh Đến năm 2020, chúng ta sẽ thấy sự phát triển của những hành lang Siêu thành phố và các thành phố kết nối mạng, hợp nhất và có thƣơng hiệu. Với hơn 20% dân số thế giới dự kiến sẽ sống ở các đô thị vào năm 2025, quá trình đô thị hóa sẽ là một xu hƣớng sẽ tác Hoàng Mạnh Tuấn, D13VT7 10 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan Internet of Things động đến cuộc sống và tính di động của các cá nhân trong tƣơng lai. Việc mở rộng ranh giới thành phố nhanh chóng, do sự gia tang dân số và phát triển cơ sở hạ tầng, sẽ buộc các ranh giới thành phố mở ra bên ngoài và bao chùm lên các thành phố vệ tinh xung quanh để tạo thành các Siêu thành phố, với dân số trên 10 triệu ngƣời. Đến năm 2023, sẽ có 30 siêu thành phố trên toàn cầu, với 55% số đó là ở các nền kinh tế đang phát triển nhƣ Ấn Độ, Trung Quốc, Nga và Mỹ Latinh. Điều này sẽ dẫn đến sự phát triển của các thành phố thông minh với tám tính năng thông minh, bao gồm: Kinh tế thông minh (Smart Economy), Tòa nhà thông minh (Smart Buildings), Di chuyển thông minh (Smart Mobility), Năng lƣợng thông minh (Smart Energy), Công nghệ thông tin và Truyền thông thông minh (Smart Information Communication and Technology), Quy hoạch thông minh (Smart Planning), Công dân thông minh(Smart Citizen) và Chính phủ thông minh (Smart Governance). Vào năm 2025, thế giới sẽ có khoảng 40 thành phố thông minh. Vai trò của chính quyền thành phố sẽ đặc biệt quan trọng để triển khai IoT. Vận hành các hoạt động hàng ngày của thành phố và tạo ra chiến lƣợc phát triển đô thị sẽ thúc đẩy việc sử dụng IoT. Do đó, các thành phố và dịch vụ của chúng là một nền tảng gần nhƣ lý tƣởng cho nghiên cứu IoT, có tính đến các yêu cầu của thành phố và biến chúng thành các giải pháp đƣợc hỗ trợ bằng công nghệ IoT. Ở Châu Âu, các sáng kiến thành phố thông minh nhất tập trung hoàn toàn vào IoT đƣợc thực hiện theo dự án Smart Santander của Chƣơng trình Nghiên cứu khung 7 (PF7). Dự án này nhằm mục đích triển khai một cơ sở hạ tầng IoT bao gồm hàng ngàn thiết bị IoT trải khắp một số thành phố (Santander, Guildford, Luebeck và Belgrade). Điều này sẽ cho phép đồng thời phát triển và đánh giá các dịch vụ và thực hiện các thí nghiệm nghiên cứu khác nhau, qua đó hỗ trợ tạo ra một môi trƣờng thành phố thông minh. Tƣơng tự, dự án OUTSMART, một trong những dự án Internet Tƣơng lai trong PF7, tập trung vào các tiện ích và môi trƣờng ở các thành phố và giải quyết vai trò của IoT trong quản lý nƣớc thải, chiếu sáng công cộng và các hệ thống giao thông cũng nhƣ giám sát môi trƣờng. Dự án BUTLER đề xuất một tầm nhìn về thành phố thông minh nhƣ là "miền ngang", trong đó nhiều kịch bản theo chiều dọc đƣợc tích hợp và đồng bộ để tạo khả năng cho khái niệm về cuộc sống thông minh. Một kịch bản ngang dẫn đến việc sử dụng các công nghệ truyền thông không đồng nhất và buộc ngƣời sử dụng tƣơng tác với các dịch vụ IoT thông suốt và phổ biến. Trong bối cảnh này, có rất nhiều thách thức nghiên cứu quan trọng đối với các ứng dụng IoT thành phố thông minh: Hoàng Mạnh Tuấn, D13VT7 11 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan Internet of Things  Khắc phục phƣơng thức tổ chức theo hình ống truyền thống của các thành phố, với mỗi đơn vị chịu trách nhiệm cho thế giới khép kín của họ. Mặc dù không phải là vấn đề công nghệ, nhƣng đây là một trong những rào cản chính.  Tạo các thuật toán và đề án để mô tả thông tin đƣợc tạo ra bởi cảm biến trong các ứng dụng khác nhau để cho phép trao đổi thông tin hữu ích giữa các đơn vị khác nhau của thành phố.  Các cơ chế cho việc triển khai hiệu quả về chi phí và thậm chí duy trì quan trọng hơn các thiết bị này, bao gồm thu thập năng lƣợng.  Đảm bảo việc đọc tin cậy từ vô số bộ cảm biến và hiệu chuẩn hiệu quả của một số lƣợng lớn các cảm biến đƣợc triển khai ở khắp mọi nơi từ cột đèn đến thùng rác.  Giao thức và thuật toán năng lƣợng thấp.  Các thuật toán để phân tích và xử lý dữ liệu thu đƣợc trong thành phố và làm cho nó trở nên "có nghĩa".  Triển khai và tích hợp IoT quy mô lớn. Năng lượng thông minh và lưới điện thông minh Nhận thức của công chúng ngày càng cao về mô hình chính sách thay đổi của chúng ta trong cung cấp, tiêu thụ và cơ sở hạ tầng năng lƣợng. Vì một số lý do, cung cấp năng lƣợng trong tƣơng lai của chúng ta không còn phải dựa vào nguồn tài nguyên hóa thạch. Năng lƣợng hạt nhân cũng không phải là một lựa chọn trong tƣơng lai. Kết quả là việc cung cấp năng lƣợng trong tƣơng lai cần đƣợc dựa chủ yếu vào các nguồn tái tạo khác nhau. Chúng ta phải hƣớng sự tập trung ngày càng nhiều vào hành vi tiêu thụ năng lƣợng của chúng ta. Do tính chất dễ biến mất nên việc cung cấp này đòi hỏi một mạng lƣới điện thông minh và linh hoạt có thể phản ứng với những biến động nguồn điện bằng cách kiểm soát các nguồn năng lƣợng điện (phát điện, lƣu trữ) và những nơi tiêu thụ (tải, lƣu trữ) và bằng cách tái cấu trúc một cách thích hợp. Các chức năng nhƣ vậy sẽ dựa trên các thiết bị thông minh đƣợc kết nối mạng (thiết bị gia đình, thiết bị vi sóng, cơ sở hạ tầng, sản phẩm tiêu dùng) và các thành phần hạ tầng mạng lƣới, chủ yếu dựa trên các khái niệm IoT. Mặc dù điều này đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về mức tiêu thụ năng lƣợng tức thời của các phụ tải riêng lẻ (ví dụ: thiết bị, đồ dùng hoặc máy móc công nghiệp) thông tin về việc sử dụng năng lƣợng ở mức từng khách hang là cách tiếp cận phù hợp đầu tiên. Các lƣới điện trong tƣơng lai đƣợc đặc trƣng bởi một số lƣợng lớn các nguồn năng lƣợng và nhà máy điện phân tán quy mô nhỏ và trung bình có thể đƣợc kết hợp hầu nhƣ ngẫu nhiên với các nhà máy điện ảo; Hơn nữa trong trƣờng hợp mất điện hoặc thiên tai, các khu vực nhất định có thể bị cách ly khỏi lƣới điện và đƣợc cung cấp bằng các nguồn năng lƣợng nội bộ nhƣ quang điện trên mái nhà, các nhà máy nhiệt và điện theo khối hoặc các kho năng lƣợng của một khu dân cƣ ("biệt lập"). Một thách thức lớn đối với các công Hoàng Mạnh Tuấn, D13VT7 12