CÔNG NGHỆ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ ỨNG DỤNG PHÁT TRIỂN DỊCH VỤ IPTV

MỤC LỤC LỜI NÓI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 2 1.1Tổng quan về điện toán đám mây. 2 1.1.1Khái niệm. 2 1.1.2. Ưu và nhược điểm của điện toán đám mây. 2 1.1.3. Mô hình tổng quan của điện toán đám mây 4 1.1.4. Các loại hình đám mây 5 1.1.5. Đặc điểm của điện toán đám mây 7 1.1.6. Các giải pháp 8 1.1.7. So sánh điện toán đám mây và điện toán truyền thống 9 1.2.Hiện thực hóa điện toán đám mây 10 1.2.1. Các dịch vụ của đám mây 11 1.2.2. Ảo hóa 13 1.2.3. Mô hình điện toán đám mây 16 1.2.4. Cách tính chi phí trong điện toán đám mây 19 1.3.Cấu trúc và cách hoạt động của “Điện toán đám mây” 19 1.3.1.Cấu trúc phân lớp của mô hình Điện toán đám mây 19 1.3.2. Cách thức hoạt động của Điện toán đám mây 21 1.4. Xu hướng phát triển của điện toán đám mây 22 1.4.1. Dự báo xu hướng phát triển chung 22 1.4.2. Điện toán đám mây và xu hướng 23 CHƯƠNG 2: DỊCH VỤ IPTV 24 2.1 Tổng quan về công nghệ IPTV. 24 2.2 Khái niệm IPTV. 24 2.3 Ưu điểm của IPTV. 26 2.4 Cấu trúc mạng IPTV. 27 2.4.1Mạng tổng quan. 27 2.4.2Kiến trúc các thành phần IPTV. 29 2.5Các dịch vụ và ứng dụng của IPTV. 31 2.5.1Truyền hình quảng bá kỹ thuật số. 31 2.5.2Video theo yêu cầu (VoD). 32 2.6Kỹ thuật phân phối mạng IPTV. 32 2.6.1Các loại mạng truy cập băng thông. 32 2.6.2IPTV phân phối trên mạng truy cập cáp quang. 33 2.6.2.1 Mạng quang thụ động. 34 2.6.2.2 Mạng quang tĩnh cực. 37 2.6.3IPTV Phân phối trên mạng ADSL. 37 2.6.3.1 ADSL. 37 2.6.3.2 ADSL2. 39 2.6.3.3 VDSL. 40 2.6.4IPTV Phân phối trên mạng truyền hình cáp. 42 2.6.4.1 Tổng quan về kỹ thuật HFC. 42 2.6.4.2 IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp. 43 2.6.5IPTV phân phối trên mạng Internet. 45 2.6.5.1 Các kênh truyền hình Internet Streaming. 45 2.6.5.2 Download Internet. 46 2.6.5.3 Chia sẻ video ngang hàng. 47 2.6.6Các công nghệ mạng lõi IPTV. 47 2.6.6.1 ATM và SONETSDH. 48 2.6.6.2 IP và MPLS. 49 2.6.6.3 Metro Ethernet. 51 CHƯƠNG 3: PHÁT TRIỂN DỊCH VỤ IPTV 53 3.1 Môi trường phát triển. 53 3.2.1Các bước cài đặt CentOS 7: 53 3.2.2Cấu hình trên CentOS 7 55 3.2.3 Các bước tạo kênh stream phía sever IPTV CentOS 7 57 3.2.3 Các bước tiếp nhận kênh từ sever IPTV CentOS 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập tại Trường Đại Học Tài Nguyên và Môi Trường

Hà Nội, chúng em đã được các thầy cô giảng dạy, giúp đỡ và được truyền đạt nhiều

kiến thức vô cùng quý giá Ngoài ra, chúng em còn được rèn luyện bản thân trongmột môi trường học tập đầy sáng tạo và khoa học Đây là một quá trình hết sứcquan trọng giúp em có thể thành công khi bắt tay vào nghề nghiệp tương lai sau này

Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa công

nghệ thông tin, cùng toàn thể các thầy cô đã tận tình giảng dạy và trang bị cho em

nhiều kiến thức bổ ích trong suốt quá trình học tập tại trường vừa qua Đây là quãngthời gian vô cùng hữu ích, đã giúp em trưởng thành lên rất nhiều và là hành trangrất quan trọng không thể thiếu khi chuẩn bị ra trường và công việc sau này

Đặc biệt em xin cảm ơn đến cô ThS Bùi Thị Thùy, cô đã tận tình giúp đỡ, trựctiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp Trong thời gianlàm việc với thầy, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn họctập được tinh thần làm việc thái độ nghiên cứu nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điềurất cần thiết cho em trong quá trình học tập và công tác sau này

Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn trân thành đến gia đình, bạn bè đã động viên,đóng góp ý kiến và giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình học tập, và nghiên cứu đểhoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp

Mặc dù đã cố gắng trong suốt quá trình thực tập và làm đồ án, nhưng do kinhnghiệm thực tế và trình độ chuyên môn chưa được nhiều nên em không tránh khỏinhững thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo, góp ý chân thành từ các thầy, cô giáocùng tất cả các bạn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 22 tháng 08 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đình Đệ

Thuật ngữ tiếng anh Thuật ngữ tiếng việt

ADSL Asymmetric Digital Subcriber

AON Active Optical Network Mạng quang tích cực

ATM Asynchronnuos Transfer Mode Kiểu truyền không đồng bộ

BPON Broadband Passive Optical

CAS Conditional Access System Hệ thống truy cập có điều kiển CDN Content Ditribution Network Mạng phân phối nội dung

CPU Central Processing Unit Đơn vị xử lý trung tâm

DSLAM Digital Subscriber Line Access

Multiplexer

Bộ ghép kênh truy cập đường dâythuê bao số

DRM Digital Rights Management Quản lý quyền nội dung số

DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số

DHCP Dynamic Host Cofiguration

Protocol Giao thức cấu hình Host độngDWDM Dense Wavelength Division

Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo mật độbước song

DVB Digital Video Broadcasting Quảng bá video số

EPG Electronic Program Guide Chỉ dẫn chương trình điện tử

EPON Ethernet Passive Optical

FTP File Transfer Protocol Giao thức vận chuyển

FTTC Fiber To The Curd Cáp quang tới lề đường

FTTH Fiber To The Home Cáp qang tới hộ gia đình

FTTN Fiber To The Neighourood Cáp quang tới vùng lân cận

FTTRO Fiber To The Regional Office Cáp quang tới tổng đài khu vựcGPON Gigabit PON Mạng quang thuj động GigabitGiE Gigabit Ethernet Giao thức Gigabit Ethernet

HD High definition Định dạng chất lượng cao

HFC Hybird Fiber Coaxial Hỗn hợp cáp quang đồng trục

HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức vận chuyển siêu văn bản

IP Internet Protocol Giao thức Internet

IPTV Internet Protocol Television Truyền hình giao thức Internet

ITU-T

InternationalTelecommunications Union -Telecommuniication

Tổ chức viễn thông quốc tế về cáctiêu chuẩn viễn thông

LSR Label Switch Router Router chuyển mạch nhãn

MEF Metro Ethernet Forum Diễn đào Metro Ethernet

MPEG Moving Picture Experts Group Nhóm chuyên gia về ảnh động

OLT Optical Line Temrmination Kết cuối đường quang

ONT Optial Network Termination Kết cuối mạng quang

PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

QoE Quality of Experience Chất lượng trải nghiệm

RTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực

SD Standard Definition Định dạng chất lượng chuẩn

SDV Switched Digital Video Mạng chuyển mạch video số

SONET Synchronous Optical Ntwork Mạng quang đồng bộ

VDSL Very high speed Digital

Subscriber Line Đường dây thuê bao số tốc độ cao

VoIP Voice over Internet Protocol Thoại quan IP

VLAN Virtual Local Area Network Mạng LAN ảo

WAN Wide Area Network Mạng diện rộng

Multiplexing Ghếp kênh phân chia bước sóng

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC CÁC BẢNG

LỜI NÓI MỞ ĐẦU

Hiện nay công nghệ thông tin ngày càng phát triển và điện toán đám mây đãtạo ra một cuộc cách mạng trong ngành công nghiệp máy tính, thay đổi cơ bản cácthức sử dụng các nguồn tài nguyên, cơ cấu vận hành cũng như việc lưu trữ, phânphối và xử lý thông tin Đa số chúng ta đều đã và đang sử dụng một hoặc nhiều cácdịch vụ ứng dụng công nghệ điện toán đám mây trong đời sống hằng ngày cũng nhưtrong quản lý doanh nghiệp

Từ đó dịch vụ IPTV ra đời với các tính năng vượt trội đã mang lại cho conngười những cảm nhận mới về truyền hình mà chỉ có dịch vụ IPTV mới chỉ có thểđáp ứng được so với các công nghệ truyền hình khác hiện nay Trên thế giới IPTV

đã được triển khai mạnh mẽ và thu được lợi nhuận rất lớn

Tại Việt Nam, dịch vụ IPTV đã bắt đầu được thử nghiệm cung cấp với một sốdịch vụ cơ bản Cơ sở hạ tầng mạng băng rộng tại Viết Nam đã và đang pháp triểnmạnh mẽ đáp ứng được nhu cầu giải trí của người xem truyền hình IPTV với tínhnăng vượt trội, cùng với chi phí giá thành thấp do đó IPTV sẽ phát triển mạnh mẽ

và là dịch vụ truyền hình số 1 trong tương lai không xa

Sau một thời gian nghiên cứu thực tế tại công ty thực tập và với sự hướng dẫncủa thầy giáo ThS.Bùi Thị Thùy trong qua trình thực tập Em đã thấy được tầmquan trọng của công nghệ mới này nên em đã chọn đề tài “ CÔNG NGHỆ ĐIỆNTOÁN ĐÁM MÂY VÀ ỨNG DỤNG PHÁT TRIỂN DỊCH VỤ IPTV“ Đề tài đượcthực hiên nhằm mục đích nghiên cứu công nghệ điện toán đám mây, cách thức triểnkhai dịch vụ IPTV, hiểu rõ hơn cơ chế hoạt động qua đó nắm bắt được kỹ thuật,tiềm năng phát triển dịch vụ IPTV trong tương lai

Nội dung đố án bao gồm những phần chính sau:

 Chương 1: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

 Chương 2: TỔNG QUAN VỀ DỊCH VỤ IPTV

 Chương 3: PHÁT TRIỂN DỊCH VỤ IPTV

CHƯƠNG 1: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

1.1 Tổng quan về điện toán đám mây.

1.1.1Khái niệm.

“Điện toán đám mây (cloud computing) là một khái niệm rộng, nó tương quan với các phương thức để cung cấp cơ sở hạ tầng, dịch vụ và phần mềm thông qua mạng theo nhu cầu, phù hợp với quy mô Điện toán đám mây dựa trên một nền tảng

ảo hóa, trong đó các kho tài nguyên (ảo hóa) được tổ chức một cách linh động vì lợi ích của các ứng dụng và phần mềm Điều này sẽ làm thay đổi cách thức các ứng

dụng được viết ra và cung cấp” – Cisco System

“Điện toán đám mây là một mô hình để hỗ trợ truy cập qua mạng thuận tiện, theo nhu cầu vào một kho tài nguyên điện toán có thể định cấu hình được (như là tài nguyên mạng, máy chủ, lưu trữ, ứng dụng và dịch vụ) có thể được cung cấp và thu hồi nhanh chóng với công sức quản lý hoặc tương tác của nhà quản trị ở mức

độ tối thiểu Mô hình điện toán đám mây đảm bảo độ sẵn sàng và được cấu thành

từ năm đặc tính cần thiết, ba mô hình cung cấp và bốn mô hình triển khai” – NIST

(Viện tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia, Mỹ).

1.1.2 Ưu và nhược điểm của điện toán đám mây.

a) Ưu điểm: Những ưu điểm và thế mạnh dưới đây đã góp phần giúp "điện toán đám

mây" trở thành mô hình điện toán được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới

• Tính linh động: Người dùng có thể thoải mái lựa chọn các dịch vụ phù hợp

với nhu cầu của mình, cũng như có thể bỏ bớt những thành phần mà mình khôngmuốn (Thay vì phải bỏ ra hàng trăm USD cho 1 bộ Ms office, ta có thể mua riêng

lẻ từng phần hoặc chỉ trả 1 khoản phí rất nhỏ mỗi khi sử dụng 1 phần nào đó củanó)

• Giảm bớt phí: Người dùng không chỉ giảm bớt chi phí bản quyền mà còn

giảm phần lớn chi phí cho việc mua và bảo dưỡng máy chủ Việc tập hợp ứng dụngcủa nhiều tổ chức lại 1 chỗ sẽ giúp giảm chi phí đầu tư ban đầu, cũng như tăng hiệunăng sử dụng các thiết bị này một cách tối đa

• Tạo nên sự độc lập: Người dùng sẽ không còn bị bó hẹp với 1 thiết bị hay 1

vị trí cụ thể nào nữa Với điện toán đám mây, phần mềm, dữ liệu có thể được truy

cập và sử dụng từ bất kì đâu, trên bất kì thiết bị nào mà không cần phải quan tâmđến giới hạn phần cứng cũng như địa lý

• Tăng cường độ tin cậy: Dữ liệu trong mô hình điện toán đám mây được lưu

trữ 1 cách phân tán tại nhiều cụm máy chủ tại nhiều vị trí khác nhau Điều này giúptăng độ tin cậy, độ an toàn của dữ liệu mỗi khi có sự cố hoặc thảm họa xảy ra

• Bảo mật: Việc tập trung dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau sẽ giúp các

chuyên gia bảo mật tăng cường khả năng bảo vệ dữ liệu của người dùng, cũng nhưgiảm thiểu rủi ro bị ăn cắp toàn bộ dữ liệu (Dữ liệu được đặt tại 6 máy chủ khácnhau → trong trường hợp hacker tấn công, bạn cũng sẻ chỉ bị lộ 1/6 Đây là 1 cáchchia sẻ rủi ro giữa các tổ chức với nhau)

• Bảo trì dễ dàng: Mọi phần mềm đều nằm trên server, lúc này, người dùng sẽ

không cần lo lắng cập nhật hay sửa lỗi phần mềm nữa Và các lập trình viên cũng dễdàng hơn trong việc cài đặt, nâng cấp ững dụng của mình

b) Nhược điểm:

Tuy nhiên, mô hình điện toán này vẫn còn mắc phải một số nhược điểm sau:

• Tính riêng tư: Các thông tin người dùng và dữ liệu được chứa trên điện toán

đám mây có đảm bảo được riêng tư, và liệu các thông tin đó có bị sử dụng vì mộtmục đích nào khác?

• Tính sẵn dùng: Liệu các dịch vụ đám mây có bị “treo” bất ngờ, khiến cho

người dùng không thể truy cập các dịch vụ và dữ liệu của mình trong những khoảngthời gian nào đó khiến ảnh hưởng đến công việc?

• Mất dữ liệu: Một vài dịch vụ lưu trữ dữ liệu trực tuyến trên đám mây bất ngờ

ngừng hoạt động hoặc không tiếp tục cung cấp dịch vụ, khiến cho người dùng phảisao lưu dữ liệu của họ từ “đám mây” về máy tính cá nhân Điều này sẽ mất nhiềuthời gian Thậm chí một vài trường hợp, vì một lý do nào đó, dữ liệu người dùng bịmất và không thể phục hồi được

• Tính di động của dữ liệu và quyền sở hữu: Một câu hỏi đặt ra, liệu người

dùng có thể chia sẻ dữ liệu từ dịch vụ đám mây này sang dịch vụ của đám mâykhác? Hoặc trong trường hợp không muốn tiếp tục sử dụng dịch vụ cung cáp từ đámmây, liệu người dùng có thể sao lưu toàn bộ dữ liệu của họ từ đám mây? Và làm

cách nào để người dùng có thể chắc chắn rằng các dịch vụ đám mây sẽ không hủytoàn bộ dữ liệu của họ trong trường hợp dịch vụ ngừng hoạt động.

• Khả năng bảo mật : Vấn đề tập trung dữ liệu trên các “đám mây” là cách

thức hiệu quả để tăng cường bảo mật, nhưng mặt khác cũng lại chính là mối lo củangười sử dụng dịch vụ của điện toán đám mây Bởi lẽ một khi các đám mây bị tấncông hoặc đột nhập, toàn bộ dữ liệu sẽ bị chiếm dụng

• Các quy định pháp luật cho các dịch vụ, giữa khách hàng và nhà cung cấp

1.1.3 Mô hình tổng quan của điện toán đám mây

Các nguồn điện toán khổng lồ như phần mềm, dịch vụ sẽ nằm tại các máychủ ảo (đám mây) trên Internet thay vì trong máy tính gia đình và văn phòng để mọingười kết nối và sử dụng mỗi khi họ cần

Hình 1.1: Mô hình tổng quan của điện toán đám mây

Như hình 1.1 trong đó các máy tính xung quanh có thể lấy dữ liệu, thông tintrên điện toán đám mây lớn ví dụ gồm: Google, Salesforce, Microsoft, Zoho, Yahoo,Amazon

Hiện nay, các nhà cung cấp đưa ra nhiều dịch vụ của điện toán đám mây theonhiều hướng khác nhau, đưa ra các chuẩn riêng cũng như cách thức hoạt động khác

nhau Do đó, việc tích hợp các cloud để giải quyết một bài toán lớn của khách hàngvẫn còn là một vấn đề khó khăn Chính vì vậy, các nhà cung cấp dịch vụ đang có xuhướng tích hợp các đám mây lại với nhau thành “sky computing”, đưa ra các chuẩnchung để giải quyết các bài toán lớn của khách hàng

1.1.4 Các loại hình đám mây

a, Đám mây công cộng

Đám mây công cộng là các dịch vụ đám mây được một bên thứ ba (người bán)cung cấp Chúng tồn tại ngoài tường lửa công ty và chúng được lưu trữ đầy đủ vàđược nhà cung cấp đám mây quản lý

Các đám mây công cộng cố gắng cung cấp cho người tiêu dùng với các phần

tử công nghệ thông tin tốt nhất Cho dù đó là phần mềm, cơ sở hạ tầng ứng dụnghoặc cơ sở hạ tầng vật lý, nhà cung cấp đám mây chịu trách nhiệm về cài đặt, quản

lý, cung cấp và bảo trì Khách hàng chỉ chịu phí cho các tài nguyên nào mà họ sửdụng, vì thế cái chưa sử dụng được loại bỏ

Tất nhiên điều này liên quan đến chi phí Các dịch vụ này thường được cungcấp với "quy ước về cấu hình," nghĩa là chúng được phân phối với ý tưởng cung cấpcác trường hợp sử dụng phổ biến nhất Các tùy chọn cấu hình thường là một tập hợpcon nhỏ hơn so với những gì mà chúng đã có nếu nguồn tài nguyên đã được ngườitiêu dùng kiểm soát trực tiếp Một điều khác cần lưu ý là kể từ khi người tiêu dùng

có quyền kiểm soát một chút trên cơ sở hạ tầng, các quy trình đòi hỏi an ninh chặtchẽ và tuân thủ quy định dưới luật không phải lúc nào cũng thích hợp cho các đámmây chung

b, Đám mây riêng

Đám mây riêng là các dịch vụ đám mây được cung cấp trong doanh nghiệp.Những đám mây này tồn tại bên trong tường lửa công ty và chúng được doanhnghiệp quản lý

Các đám mây riêng đưa ra nhiều lợi ích giống như các đám mây chung thựchiện với sự khác biệt chính: doanh nghiệp có trách nhiệm thiết lập và bảo trì đámmây này Sự khó khăn và chi phí của việc thiết lập một đám mây bên trong đôi khi

có thể có chiều hướng ngăn cản việc sử dụng và chi phí hoạt động liên tục của đámmây có thể vượt quá chi phí của việc sử dụng một đám mây chung

Các đám mây riêng đưa ra nhiều lợi thế hơn so với loại chung Việc kiểm soátchi tiết hơn trên các tài nguyên khác nhau đang tạo thành một đám mây mang lạicho công ty tất cả các tùy chọn cấu hình có sẵn Ngoài ra, các đám mây riêng là lýtưởng khi các kiểu công việc đang được thực hiện không thiết thực cho một đámmây chung, do đúng với các mối quan tâm về an ninh và về quản lý.

c, Đám mây lai

Đám mây lai là một sự kết hợp của các đám mây công cộng và riêng Nhữngđám mây này thường do doanh nghiệp tạo ra và các trách nhiệm quản lý sẽ đượcphân chia giữa doanh nghiệp và nhà cung cấp đám mây công cộng Đám mây lai sửdụng các dịch vụ có trong cả không gian công cộng và riêng

Các đám mây lai là câu trả lời khi một công ty cần sử dụng các dịch vụ của cảhai đám mây riêng và công cộng Theo hướng này, một công ty có thể phác thảo cácmục tiêu và nhu cầu của các dịch vụ và nhận được chúng từ đám mây công cộnghay riêng, khi thích hợp Một đám mây lai được xây dựng tốt có thể phục vụ cácquy trình nhiệm vụ-tới hạn, an toàn, như nhận các khoản thanh toán của kháchhàng, cũng như những thứ là không quan trọng bằng kinh doanh, như xử lý bảnglương nhân viên

Hạn chế chính với đám mây này là sự khó khăn trong việc tạo ra và quản lý cóhiệu quả một giải pháp như vậy Phải có thể nhận được và cung cấp các dịch vụ lấy

từ các nguồn khác nhau như thể chúng có nguồn gốc từ một chỗ và tương tác giữacác thành phần riêng và chung có thể làm cho việc thực hiện thậm chí phức tạp hơnnhiều Do đây là một khái niệm kiến trúc tương đối mới trong điện toán đám mây,nên cách thực hành và các công cụ tốt nhất về loại này tiếp tục nổi lên và bất đắc dĩchấp nhận mô hình này cho đến khi hiểu rõ hơn

d, Đám mây cộng đồng

Đám mây cộng đồng là đám mây liên quan đến việc chia sẻ cơ sở hạ tầng giữacác tổ chức, các nhóm đối tượng có mục đích chia sẻ cùng một nội dung Ví dụ nhưcác tổ chức hay một nhóm đối tượng thuê những đám mây riêng để chia sẻ chungnhững nôi dung về âm nhạc, phim ảnh, công nghệ, quân sự…

1.1.5 Đặc điểm của điện toán đám mây

Nhanh chóng cải thiện với người dùng có khả năng cung cấp sẵn các tàinguyên cơ sở hạ tầng công nghệ một cách nhanh chóng và ít tốn kém

Chi phí được giảm đáng kể và chi phí vốn đầu tư được chuyển sang hoạt độngchi tiêu Điều này làm giảm rào cản cho việc tiếp nhận, chẳng hạn như cơ sở hạ tầngđược cung cấp bởi đối tác thứ 3 và không cần phải mua để dùng cho các tác vụ tínhtoán thực hiện 1 lần hay chuyên sâu mà không thường xuyên Việc định giá dựa trên

cơ sở tính toán theo nhu cầu thì tốt đối với những tùy chọn dựa trên việc sử dụng vàcác kỹ năng IT được đòi hỏi tối thiểu (hay không được đòi hỏi) cho việc thực thi

Sự độc lập giữa thiết bị và vị trí làm cho người dùng có thể truy cập hệ thốngbằng cách sử dụng trình duyệt web mà không quan tâm đến vị trí của họ hay thiết bịnào mà họ đang dùng, ví dụ như PC, mobile Vì cơ sở hạ tầng off-site (được cungcấp bởi đối tác thứ 3) và được truy cập thông qua Internet, do đó người dùng có thểkết nối từ bất kỳ nơi nào

Việc cho thuê nhiều để có thể chia sẻ tài nguyên và chi phí giữa một phạm vilớn người dùng, cho phép:

- Tập trung hóa cơ sở hạ tầng trong các lĩnh vực với chi phí thấp hơn (chẳng hạn nhưbất động sản, điện, v.v.)

- Khả năng chịu tải nâng cao (người dùng không cần kỹ sư cho các mức tải cao nhất

Tính co giãn linh động (“theo nhu cầu”) cung cấp tài nguyên trên một cơ sởmịn, tự bản thân dịch vụ và gần thời gian thực, không cần người dùng phải có kỹ sưcho chịu tải Hiệu suất hoạt động được quan sát và các kiến trúc nhất quán, kết nốilỏng lẽo được cấu trúc dùng web service như giao tiếp hệ thống

Việc bảo mật cải thiện nhờ vào tập trung hóa dữ liệu, các tài nguyên chú trọngbảo mật… nhưng cũng nâng cao mối quan tâm về việc mất quyền điều khiển dữ

liệu nhạy cảm Bảo mật thường thì tốt hay tốt hơn các hệ thống truyền thống, mộtphần bởi các nhà cung cấp có thể dành nhiều nguồn lực cho việc giải quyết các vấn

đề bảo mật mà nhiều khách hàng không có đủ chi phí để thực hiện Các nhà cungcấp sẽ ghi nhớ (log) các truy cập, nhưng việc truy cập vào chính bản thân các auditlog có thể khó khăn hay không thể

Khả năng chịu đựng xảy ra thông qua việc tận dụng tài nguyên đã được cảithiện, các hệ thống hiệu quả hơn Tuy nhiên, các máy tính và cơ sở hạ tầng kết hợp

là những thứ tiêu thụ năng lượng chủ yếu

1.1.6 Các giải pháp

Điện toán đám mây ra đời để giải quyết các vấn đề sau:

- Vấn đề về lưu trữ dữ liệu: Dữ liệu được lưu trữ tập trung ở các kho dữ liệu khổng

lồ Các công ty lớn như Microsoft, Google có hàng chục kho dữ liệu trung tâm nằmrải rác khắp nơi trên thế giới Các công ty lớn này sẽ cung cấp các dịch vụ cho phépdoanh nghiệp có thể lưu trữ và quản lý dữ liệu của họ trên các kho lưu trữ trungtâm

- Vấn đề về sức mạnh tính toán: Có 2 giải pháp chính

• Sử dụng các siêu máy tính (super-computer) để xử lý tính toán

• Sử dụng các hệ thống tính toán song song, phân tán, tính toán lưới (gridcomputing)

- Vấn đề về cung cấp tài nguyên, phần mềm: Cung cấp các dịch vụ như IaaS(Infrastructure as a Service), PaaS (Platform as a Service), SaaS (Software as a

Hình 1.2: Minh họa về dịch vụ của điện toán đám mây

1.1.7 So sánh điện toán đám mây và điện toán truyền thống

Sự khác nhau giữa điện toán đám mây và điện toán truyền thống được thể hiệntrong bảng dưới đây:

Mở rộng theo nhu cầu

Độ sẵn sàng Sửa chữa các sự cố một Tự động khôi phục nhờ tích

cách thủ công hợp/tương tác

Cung cấp Sau hàng tháng Sau vài phút

Bảng 1: Sự khác nhau giữa Điện toán truyền thống và điện toán Đám mây

1.2 Hiện thực hóa điện toán đám mây

Một số khó khăn, thách thức trong quá trình hiện thực hóa cloud computing:

- Bảo mật:

• Sở hữu trí tuệ (Intellectual property)

• Tính riêng tư (Privacy)

• Độ tin cậy (Trust)

- Khả năng không kiểm soát dữ liệu

- Độ trễ dữ liệu

- Tính sẵn sàng của dịch vụ, dữ liệu

- Các dịch vụ kèm theo

- Các quy định pháp luật cho các dịch vụ, giữa khách hàng và nhà cung cấp

Hình 1.3: Phân lớp điện toán đám mây

Hình 1.3 mô tả ba phần của một mô hình đám mây, hình này phản ánh chínhxác qui mô của khối công nghệ thông tin khi nó liên quan đến chi phí, yêu cầukhông gian vật lý, bảo trì, quản lý, giám sát quản lý và sự lỗi thời

1.2.1 Các dịch vụ của đám mây

a, Dịch vụ cơ sở hạ tầng - IaaS

Những kiến trúc ảo xếp chồng là một ví dụ của xu hướng mọi thứ là dịch vụ

và có cùng những điểm hơn hẳn một máy chủ cho thuê Không gian lưu trữ và cácthiết bị mạng tập trung, máy trạm thay vì đầu tư mua nguyên chiếc thì có thể thuêđầy đủ dịch vụ bên ngoài Những dịch vụ này thông thường được tính chi phí trên

cơ sở tính toán chức năng và lượng tài nguyên sử dụng (và từ đó ra chi phí) sẽ phảnảnh được mức độ của hoạt động Đầy lầ một sự phát triển của những giải pháp lưutrữ web và máy chủ cá nhân ảo

Tên ban đầu được sử dụng là dịch vụ phần cứng (HaaS) và được tạo ra bởimột nhà kinh tế học Nichlas Car vào thang 3 năm 2006, nhưng điều này cần thiết.Nhưng từ này đã dần bị thay thế bởi khái niệm dịch vụ hạ tầng vào khoảng cuốinăm 2006

Những đặc trưng tiêu biểu:

- Cung cấp tài nguyên như là dịch vụ: bao gồm cả máy chủ, thiết bị mạng, bộ nhớ,CPU, không gian đĩa cứng, trang thiết bị trung tâm dữ liệu

- Khả năng mở rộng linh hoạt

- Chi phí thay đổi tùy theo thực tế

- Nhiều người thuê có thể cùng dùng chung trên một tài nguyên

- Cấp độ doanh nghiệp: đem lại lợi ích cho công ty bởi một nguồn tài nguyên tíchtoán tổng hợp

cài đặt phần mềm cho những người phát triển, quản lý tin học, hay người dùng cuối.

Nó còn được biết đến với một tên khác là cloudware

Cung cấp dịch vụ nền tảng (PaaS) bao gồm những điều kiện cho qui trình thiết

kế ứng dụng, phát triển, kiểm thử, triển khai và lưu trữ ứng dụng có giá trị như làdịch vụ ứng dụng như cộng tác nhóm, sắp xếp và tích hợp dịch vụ Web, tích hợp cơ

sở dữ liệu, bảo mật, khả năng mở rộng, quản lý trạng thái, phiên bản ứng dụng, cáclợi ích cho cộng đồng phát triển và nghiên cứu ứng dụng Những dịch vụ này đượcchuẩn bị như là một giải pháp tính hợp trên nền Web

Những đặc trưng tiêu biểu:

- Phục vụ cho việc phát triển, kiểm thử, triển khai và vận hành ứng dụng giống như làmôi trường phát triển tích hợp

- Các công cụ khởi tạo với giao diện trên nền Web

• Ưu điểm trong những dự án tập hợp những công việc nhóm có sự phân tán về địa

lý

• Khả năng tích hợp nhiều nguồn của dich vụ Web

• Giảm chi phí ngoài lề khi tích hợp các dịch vụ về bảo mật, khả năng mở rộng, kiểmsoát lỗi…

• Giảm chi phí khi trừu tượng hóa công việc lập trình ở mức cao để tạo dục vụ, giaodiện người dùng và các yếu tố ứng dụng khác

• Mong đợi ở người dùng có kiến thức có thể tiếp tục hoàn thiện và hỗ trợ tương tácvới nhiều người để giúp xác định mức đô khó khăn của vấn đề chúng ta gặp phải

• Hướng việc sử dụng công nghệ để đạt được mục đích tạo điều kiện dễ dàng hơn choviệc phát triển ứng dụng đa người dùng cho những người không chỉ trong nhóm lậptrình mà có thể kết hợp nhiều nhóm cùng làm việc.

- Khó khăn:

• Ràng buộc bởi nhà cung cấp: do giới hạn phụ thuộc và dịch vụ của nhà cung cấp

• Giới hạn phát triển: độ phức tạp khiến nó không phù hợp với yêu cầu phát triểnnhanh vì những tính năng phức tạp khi hiện thực trên nền tảng web

ba

Những đặc trưng tiêu biểu:

- Phần mềm sẵn có đòi hỏi việc truy xuất, quản lý qua mạng

- Quản lý các hoạt động từ một vị trí tập trung hơn là tại mỗi nơi của khách hàng, chophép khách hàng truy xuất từ xa thông qua Web

- Cung cấp ứng dụng thông thường gần gũi với mô hình ánh xạ từ một đến nhiều hơn

là mô hình 1:1 bao gồm cả các đặc trưng kiến trúc, giá cả và quản lý

- Những tính năng tập trung nâng cấp, giải phóng người dùng khỏi việc tải các bản válỗi và cập nhật

- Thường xuyên tích hợp những phần mềm giao tiếp trên mạng diện rộng

1.2.2 Ảo hóa

a Ảo hóa máy chủ

Một máy chủ riêng ảo-Virtual Private Server hay máy chủ ảo hoá là mộtphương pháp phân vùng một máy chủ vật lý thành máy tính nhiều máy chủ ảo, mỗimáy chủ đã có khả năng của riêng của mình chạy trên máy tính dành riêng Mỗimáy chủ ảo riêng của nó có thể chạy full-fledged hệ điều hành, và mỗi máy chủ độclập có thể được khởi động lại

Lợi thế của ảo hoá máy chủ:

- Tiết kiệm được chi phí đầu tư máy chủ ban đâu

- Hoạt động hoàn toàn như một máy chủ riêng

- Có thể dùng máy chủ ảo hoá cài đặt các ứng dụng khác tùy theo nhu cầu của doanhnghiệp

- Bảo trì sửa chữa nâng cấp nhanh chóng và dễ dàng

- Dễ dàng nâng cấp tài nguyên RAM, HDD, Băng thông khi cần thiết

- Có thể cài lại hệ điều hành từ 5-10 phút

- Không lãng phí tài nguyên

b Ảo hóa lưu trữ

Hiện nay các nhà lưu trữ cung cấp đã được cung cấp giải pháp lưu trữ hiệusuất cao cho khách hàng của họ trong một thời gian tương đối lâu Trong hình thức

cơ bản nhất của nó, lưu trữ ảo hóa tồn tại trong việc ta lắp ráp ổ đĩa vật lý nhiềuthành một thực thể duy nhất được trình bày để các máy chủ lưu trữ và chạy hệ điềuhành chẳng hạn như triển khai RAID Điều này có thể được coi là ảo bởi vì tất cảcác ổ đĩa được sử dụng và tương tác với như một ổ đĩa logic duy nhất, mặc dù baogồm hai hoặc nhiều ổ đĩa trong

Một công nghệ ảo hoá lưu trữ mà ta biết đến SAN (Storeage Area Network –lưu trữ qua mạng) Storage Area Network (SAN) là một mạng được thiết kế choviệc thêm các thiết bị lưu trữ cho máy chủ một cách dễ dàng như: Disk ArayControllers, hay Tape Libraries

Với những ưu điểm nổi trội SANs đã trở thành một giải pháp rất tốt cho lưutrữ thông tin cho doanh nghiệp hay tổ chức SAN cho phép kết nối từ xa tới cácthiết bị lưu trữ trên mạng như: Disks và Tape drivers Các thiết bị lưu trữ trên mạng,hay các ứng dụng chạy trên đó được thể hiện trên máy chủ như một thiết bị của máychủ (as locally attached divices)

Có hai sự khác nhau cơ bản trong các thành phần của SANs:

- Mạng (network) có tác dụng truyền thông tin giữa thiết bị lưu trữ và hệ thống máytính Một SAN bao gồm một cấu trúc truyền tin, nó cung cấp kết nối vật lý, và quản

lý các lớp, tổ chức các kết nối, các thiết bị lưu trữ, và hệ thống máy tính sao cho dữliệu truyền trên đó với tốc độ cao và tính bảo mật Giới hạn của SAN thường đượcnhận biết với dịch vụ Block I/O đúng hơn là với dịch vụ File Access

- Một hệ thống lưu trữ bao gồm các thiết bị lưu trữ, hệ thống máy tính, hay các ứngdụng chạy trên nó, và một phần rất quan trọng là các phần mềm điều khiển, quátrình truyền thông tin qua mạng

c Ảo hóa mạng

Các thành phần mạng trong cơ sở hạ tầng mạng như Switch, Card mạng, được

ảo hoá một cách linh động Chuyển mạch ảo cho phép các máy ảo trên cùng mộtmáy chủ có thể giao tiếp với nhau bằng cách sử dụng các giao thức tương tự mà nhưtrên thiết bị chuyển mạch vật lý mà không cần phần cứng bổ sung Chúng cũng hỗtrợ VLAN tương thích với việc triển khai VLAN theo tiêu chuẩn từ nhà cung cấpkhác, chẳng hạn như Cisco

Một máy ảo có thể có nhiều card mạng ảo, việc tạo các card mạng ảo này rấtđơn giản và không giới hạn số card mạng tạo ra Ta có thể nối các máy ảo này lạivới nhau bằng một chuyển mạch ảo Điều đặc biệt quan trọng, tốc độ truyền giữacác máy ảo này với nhau thông qua các switch ảo được truyền với tốt độ rất caotheo chuẩn GIGABITE (1GB), dẫn đến việc đồng bộ giữa các máy ảo với nhau diễn

Giải pháp ảo hóa ứng dụng cho bạn những lợi ích nổi trội sau:

- Tất cả các máy tính đều có thể sử dụng phần mềm ảo như đang cài trên máy tínhcủa mình mà không phải lo về cấu hình (ví dụ chạy Photoshop trên máy P4 chỉ có

512 MB RAM) Tốc độ phần mềm luôn ổn định và không phụ thuộc vào cấu hìnhtừng máy

- Các máy tính con luôn ở trong tình trạng sạch và chạy nhanh hơn Lọai bỏ hoàntoàn việc phải sửa lỗi phần mềm do virus, spyware hoặc do người dùng sơ ý

- Cho phép sử dụng phần mềm mà không phải quan tâm đến hệ điều hành bạn đang

sử dụng (ví dụ: bạn có thể dùng Microsoft Office 2007 ngay trong Linux, Windows

98 hoặc MAC-OS)

- Bạn có thể phân phối phần mềm một cách linh động này đến một số cá nhân hoặcnhóm có nhu cầu sử dụng thay vì cài vào tất cả mọi máy như cách phổ thông Việcphân phối hoặc gỡ bỏ phần mềm ra các máy tính có thể diễn ra chỉ trong vòng chỉvài giây thay vì hàng tuần nếu như công ty các bạn có hàng chục máy tính

- Thông tin luôn luôn được lưu trữ an toàn ở server trung tâm thay vì có thể phân tán

ra từng máy con Cho dù bạn ở bất cứ nơi nào (tại một máy tính khác, tại nhà haythậm chí ở Internet cafe), việc truy nhập và sử dụng phần mềm của doanh nghiệptrở nên dễ dàng qua một hệ thống bảo mật hiện đại nhất

Ảo hóa ứng dụng là giải pháp cho phép sử dụng và quản lý phần mềm doanhnghiệp một cách hiệu quả hệ thống Tiết kiệm tối đa chi phí bảo trì, hỗ trợ kỹ thuật

và quản lý từng máy tính

1.2.3 Mô hình điện toán đám mây

Với những tiến bộ của xã hội con người hiện đại, những dịch vụ thiết yêuđược cung cấp rộng rãi để mọi người đều có thể tiếp cận như điện, nước, ga và điệnthoại đã đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hằng ngày Những dịch vụ tiện íchnày có thể được sử dụng thường xuyên cần được sẵn sàng ở mọi nơi mà người dùngmong muốn vào mọi lúc Khách hàng sau đó có thể trả cho nhà cung cấp dịch vụdựa trên lượng sử dụng các dịch vụ tiện ích đó Giữa nhà cung cấp dịch vụ và người

sử dụng cần có những thỏa thuận cụ thể được nêu trong SLA (Service Level

Agreement) trong đó xác định vể yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS (Quality ofService).

Hình 1.5: Kiến trúc đám mây hướng thị trường

Khách hàng phụ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ Cloud cung cấp tất cả nănglực tính toán họ cần, họ yêu cầu về chất lượng dich vụ QoS phải được duy trì bởinhà công cấp để phù hợp với mục tiêu và đảm bảo hoạt động của họ Nhà cung cấpCloid se cẫn xem xét để đáp ứng các yêu cầu về dịch vụ của mỗi khách hàng đểthương lượng với SLA cụ thể Để đạt được điều này, nhà cung cấp dịch vụ Cloudkhông thể tiếp tục triển khai trên mô hình quản lý tài nguyên tập trung mà ở đókhông cung cấp cho họ khả năng chia sẻ tài nguyên mà vẫn đáp ứng được tất cả các

yêu cầu về dịch vụ Thay vào đó, mô hình quản lý market-oriented được đề cập đểđạt được sự cân đối giữa nhà cung cấp và khách hàng.

Kiến trúc bao gồm 4 thành phần chủ yếu:

- Người dùng/ Nhà môi giới (User/Broker): Người dùng hay nhà phân phối sử dụng

quền ủy thác để gửi yêu cầu dịch vụ từ bất kì đâu trên thế giới tới Data center (trungtâm dữ liệu) hay Cloud để được xử lý

- Bộ phân phối tài nguyên SLA (SLA Resource Allocator): Đóng vai trò như một

trung gian giữa các nhà cung cấp Data center và Cloud với người dùng/ nhà môigiới bên ngoài

• Điều khiển vào ra và kiểm tra yêu cầu dịch vụ (Service Request Examiner and Admission Control): Khi một yêu cầu dịch vụ được gửi lên lần đầu sẽ được phiên

dịch thành các yêu cầu về chất lượng dịch vụ hệ thống sẵn sàng Nó cung cần thôngtin về trạng thái cuối cùng về tình trạng sẵn sàng của tài nguyên (từ cơ chế VMMonitor) và khả năng xử lý tải (từ cơ chế Service Request Monitor) theo thứ tự đểquyết định việc phân phối tài nguyên một cách hiệu quả Sau đó nó sẽ phân yêu cầucho các máy ảo VM và xác định đặc tả tài nguyên cho máy ảo được phân

• Tính cước (Pricing): Cung cấp cơ chế quyết định cách các yêu cầu dịch vụ được

tính tiền Ví dụ như yêu cầu có thể được tính tiền dựa theo thời gian các nhiệm vụ,QoS trước khi xác định xem nó sẽ được chấp nhận hay từ chối Do vậy, điều đó đảmbảo rằng không có tình trạng quá tải dịch vụ khi mà các yêu cầu dịch vụ không theđược đáp ứng đầy đủ vì giới hạn tài nguyên

• tỷ lệ giá cả (cố định/thay đổi) hay tính sẵn sàng của tài nguyên (sẵn có/yêu cầu) Cơchế định giá phục vụ như nề tảng cho cung vâp và yêu cầu tài nguyên tính toántrong trung tâm dữ liệu và các trang thiết bị trong việc cấp phát tài nguyên hiệu quả

• Tài Khoản (Accounting): Cung cấp cơ chế để thao tác trên lưu lượng dùng tài

nguyên được yêu cầu do đó chi phí cuối cùng có thể được tính toán và tính phí chongười dùng Thêm vào đó, lịch sử sử dụng có thể được dùng để tối ưu bởi ServiceRequest Examiner and Admission Control

• Giám sát máy ảo (VM Monitor): Cung cấp cơ chế lưu vết những máy ảo sẵn sàng và

các thông tin về tài nguyên của chúng

• Điều phối (Dispatcher): Cung cấp cơ chế bắt đầu thực thi việc cấp phát máy ảo VM

của những yêu cầu dịch vụ đã được chấp nhận

• Giám sát yêu cầu dịch vụ (Service Request Monitor): Cung cấp cơ chế lưu vết tiến

trình của yêu cầu dịch vụ

- Các máy ảo (VMs): Nhiều máy ảo có thể được mở và tắt động trên một máy vật lý

để phù hợp với yêu cầu dịch vụ, do đó việc chuẩn bị tối đa để có thể chia nhỏ tàinguyên để có thể đáp ứng các yêu cầu cụ thể của yêu cầu dịch vụ Thêm vào đó,nhiều máy ảo VM có thể chạy đồng thời ứng dụng trên những môi trường hệ điềuhành khác nhau trên một máy vật lý duy nhât do các máy ảo VM tách biệt hoàn toànvói các máy khác trên cùng máy vật lý

- Các máy vật lý (Physical Machines): Những trung tâm dữ liệu bao gồm nhiều

máy chủ có thể cung cấp tài nguyên phù hợp với yêu cầu

1.2.4 Cách tính chi phí trong điện toán đám mây

Định giá cố định: Nhà cung cấp sẽ xác định rõ đặc tả về khả năng tính toán cố

định (dung lượng bộ nhớ được cấp phát, loại CPU và tốc độ v.v…)

Định giá theo đơn vị: Được áp dụng phổ biến cho lượng dữ liệu truyền tải,

dung lượng bộ nhớ được cấp phát và sử dụng…

Định giá theo thuê bao: Ứng dụng phần lớn trong mô hình dịch vụ phần mềm

(SaaS) người dùng sẽ tiên đoán trước định mức sử dụng ứng dụng cloud

1.3 Cấu trúc và cách hoạt động của “Điện toán đám mây”

1.3.1 Cấu trúc phân lớp của mô hình Điện toán đám mây

Về cơ bản, “điện toán đám mây” được chia ra thành 5 lớp riêng biệt, có tácđộng qua lại lẫn nhau:

a, Client (Lớp Khách hàng): Lớp Client của điện toán đám mây bao gồm

phần cứng và phần mềm, để dựa vào đó, khách hàng có thể truy cập và sử dụng cácứng dụng/dịch vụ được cung cấp từ điện toán đám mây Chẳng hạn máy tính vàđường dây kết nối Internet (thiết bị phần cứng) và các trình duyệt web (phần mềm)

…

b, Application (Lớp Ứng dụng): Lớp ứng dụng của điện toán đám mây làm

nhiệm vụ phân phối phần mềm như một dịch vụ thông quan Internet, người dùngkhông cần phải cài đặt và chạy các ứng dụng đó trên máy tính của mình, các ứngdụng dễ dàng được chỉnh sữa và người dùng dễ dàng nhận được sự hỗ trợ

Các đặc trưng chính của lớp ứng dụng bao gồm :

o Các hoạt động được quản lý tại trung tâm của đám mây, chứ không nằm ởphía khách hàng (lớp Client), cho phép khách hàng truy cập các ứng dụng từ xathông qua Website

o Người dùng không còn cần thực hiện các tính năng như cập nhật phiên bản,bản vá lỗi, download phiên bản mới… bởi chúng sẽ được thực hiện từ các “đámmây”

c, Platform (Lớp Nền tảng): Cung cấp nền tảng cho điện toán và các giải

pháp của dịch vụ, chi phối đến cấu trúc hạ tầng của “đám mây” và là điểm tựa cholớp ứng dụng, cho phép các ứng dụng hoạt động trên nền tảng đó Nó giảm nhẹ sựtốn kém khi triển khai các ứng dụng khi người dùng không phải trang bị cơ sở hạtầng (phần cứng và phần mềm) của riêng mình

d, Infrastructure (Lớp Cơ sở hạ tầng): Cung cấp hạ tầng máy tính, tiêu biểu

là môi trường nền ảo hóa Thay vì khách hàng phải bỏ tiền ra mua các server, phầnmềm, trung tâm dữ liệu hoặc thiết bị kết nối… giờ đây, họ vẫn có thể có đầy đủ tàinguyên để sử dụng mà chi phí được giảm thiểu, hoặc thậm chí là miễn phí Đây làmột bước tiến hóa của mô hình máy chủ ảo (Virtual Private Server)

e, Server (Lớp Server - Máy chủ): Bao gồm các sản phẩm phần cứng và

phần mềm máy tính, được thiết kế và xây dựng đặc biệt để cung cấp các dịch vụ củađám mây Các server phải được xây dựng và có cấu hình đủ mạnh (thậm chí là rấtmay) để đám ứng nhu cầu sử dụng của số lượng động đảo các người dùng và cácnhu cầu ngày càng cao của họ

1.3.2 Cách thức hoạt động của Điện toán đám mây

Để hiểu cách thức hoạt động của “đám mây”, tưởng tượng rằng “đám mây”

bao gồm 2 lớp: Lớp Back-end và lớp Front-end.

Lớp Front-end là lớp người dùng, cho phép người dùng sử dụng và thực hiệnthông qua giao diện người dùng Khi người dùng truy cập các dịch vụ trực tuyến, họ

sẽ phải sử dụng thông qua giao diện từ lớp Front-end, và các phần mềm sẽ đượcchạy trên lớp Back-end nằm ở “đám mây” Lớp Back-end bao gồm các cấu trứcphần cứng và phần mềm để cung cấp giao diện cho lớp Front-end và được ngườidùng tác động thông qua giao diện đó

Bởi vì các máy tính trên “đám mây” được thiết lập để hoạt động cùng nhau, dovậy các ứng dụng có thể sử dụng toàn bộ sức mạnh của các máy tính để có thể đạtđược hiệu suất cao nhất Điện toán đám mây cũng đám ứng đầy đủ tính linh hoạtcho người dùng Tùy thuộc vào nhu cầu, người dùng có thể tăng thêm tài nguyên

mà các đám mây cần sử dụng để đáp ứng, mà không cần phải nâng cấp thêm tàinguyên phần cứng như sử dụng máy tính cá nhân

Ngoài ra, với điện toán đám mây, vấn đề hạn chế của hệ điều hành khi sử dụngcác ứng dụng không còn bị ràng buộc, như cách sử dụng máy tính thông thường

1.4 Xu hướng phát triển của điện toán đám mây

1.4.1 Dự báo xu hướng phát triển chung

Thuật ngữ “cloud computing” ra đời từ giữa năm 2007, cho đến nay đã khôngngừng phát triển mạnh mẽ và được hiện thực bởi nhiều công ty lớn trên thế giới nhưIBM, Sun, Amazon, Google, Microsoft, Yahoo, SalesForce…

Hình 1.6: Một số nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây

Với mục tiêu giải quyết các bài toán về dữ liệu, tính toán, dịch vụ… chokhách hàng, cloud computing đã và đang mang lại lợi nhuận lớn, đem đến một sânchơi, một thị trường rộng lớn cho các nhà cung cấp dịch vụ, nên sự phát triển nhanhchóng của nó có thể được tính bằng từng ngày

1.4.2 Điện toán đám mây và xu hướng

Thời gian gần đây, chủ đề “điện toán đám mây” đang là một trong những chủ

đề được nhắc đến nhiều nhất tại các sự kiện công nghệ tại Việt Nam Nhất là sau hộithảo "Hành trình tới công nghệ điện toán đám mây" do Microsoft tổ chức ngày2/3/2011 tại Hà Nội, với sự tham dự của hơn 300 chuyên gia IT và các nhà lãnh đạocủa các doanh nghiệp

Dù được thế giới dự đoán sẽ là "cơn sóng thần công nghệ " song khái niệmđiện toán đám mây vẫn còn khá mới mẻ tại Việt Nam

IBM là doanh nghiệp tiên phong khai trương trung tâm điện toán đám mây tạiViệt Nam vào tháng 9/2008 với khách hàng đầu tiên là là Công ty cổ phần côngnghệ và truyền thông Việt Nam (VNTT) Sau đó, Microsoft là một trong những “đạigia” tiếp bước điện toán đám mây ở thị trường Việt Nam, nhưng hiện vẫn đangtrong giai đoạn phát triển thử nghiệm

Tiếp đến, điện toán đám mây ở Việt Nam bắt đầu có những tín hiệu khả quankhi khi FPT - nhà công nghệ hàng đầu của Việt Nam đã khẳng định vị thế tiênphong của mình trong công nghệ bằng lễ ký kết với Microsoft châu Á-Trend Micro

để hợp tác phát triển "đám mây" ở châu Á Nhận định về hợp tác này, đại diệnTrend Micro cho rằng, điện toán đám mây sẽ đem lại cơ hội cho Việt Nam bởi côngnghệ hoàn toàn mới sẽ giúp giới trẻ Việt Nam vốn rất năng động sẽ có thêm điềukiện sáng tạo và phát huy tài năng của mình Đồng thời, với tiềm năng về nhân lực,

cơ sở hạ tầng và nhất là "tính sẵn sàng" của FPT hai bên sẽ không chỉ dừng lại ởcung cấp dịch vụ về điện toán đám mây ở Việt Nam mà sẽ vươn ra toàn cầu

Sau cuộc ký kết đó một tuần, FPT tiếp tục hợp tác cùng Microsoft vào tháng05/2010 Tâm điểm của hợp tác này là một thỏa thuận nhằm phát triển nền tảng điệntoán đám mây dựa trên công nghệ của Microsoft Hai bên đều cùng hướng đến việcphát triển nền tảng cho các dịch vụ đám mây bao gồm truyền thông, hợp tác, lưu trữ

dữ liệu và các dịch vụ hạ tầng, nhằm phục vụ nhu cầu của đông đảo khách hang

CHƯƠNG 2: DỊCH VỤ IPTV

2.1 Tổng quan về công nghệ IPTV.

IPTV – Internet Protocol TeleVision– là mạng truyền hình kết hợp chặt chẽvới mạng viễn thông Nói rộng hơn IPTV là dịch vụ giá trị gia tang sử dụng mạngbăng thông IP phục vụ cho nhiều người dung (user) Các user có thể thông qua máy

vi tính PC hoặc máy thu hình phổ thông cộng với hộp phối ghép set topbox để sửdụng dịch vụ IPTV

IPTV có 2 đặc điểm cơ bản là: dựa trên nền công nghệ IP và phục vụ theo nhucầu Tính tương tác là ưu điểm của IPTV so với hệ thống truyền hình cáp CATVhiện nay, vì truyền hình CATV tương tự cũng như CATV số đều theo phương thứcphân chia tần số, định trước thời gian và quảng bá đơn hướng (truyền từ một trungtâm đến các máy tivi thuê bao) Mạng CATV hiện nay chủ yếu dùng cáp đồng trụchoặc lai ghép cáp đồng trục với cáp quang (HFC– Hỗn hợp cáp quang đồng trục)đều phải chiếm tài nguyên băng tần rất rộng Hơn nữa kỹ thuật ghép nối modem cáphiện nay đều sản sinh ra tạp âm So với mạng truyền hình số DTV thì IPTV cónhiều đổi mới về dạng tín hiệu cũng như phương thức truyền bá nội dung Trong khitruyền hình số thông qua các menu đã định trước (thậm chí đã định trước hàng tuần,hoặc hàng tháng) để các user lựa chọn, thì IPTV có thể đề cao chất lượng phục vụ

có tính tương tác và tính thời sự Người sử dụng (User hoặc Viewer) có thể tự dolựa chọn chương trình TV của mạng IP băng thông Với ý nghĩa đúng của phươngtiện truyền thông (media) giữa sever và user

2.2 Khái niệm IPTV.

Lịch sử về IPTV năm 1994, World News Now của ABC đã có buổi trình chiếutruyền hình quảng bá mạng Internet đầu tiên, sử dụng phầm mềm CU-SeeMevideocomferencing

Tổ chức liên quan đến IPTV đầu tiên xuất hiện là vào năm 1995, với sự thànhlập Precept Software bởi Judith Estrin và Bill Carrico Họ thiết kế và xây dựng mộtsản phẩm Iternet video gọi là ˝ IP/TV˝ ˝ IP/TV˝ là một MBONE tương thích vớicác ứng dụng trên Windows và Unix, thực hiện truyền âm thanh, hình ảnh thôngqua cả giao thức Uncast và IP Multicast RTP/RTCP Phầm mềm này được viết bởiSteve Casner, Karl Auerbach, và Cha Chee Kuan Hệ thống này được CiscoSystems mua vào năm 1998 và Cisco đã giữ lại tên ˝ IP/TV˝

Kingston Communication, một nhà cung cấp dịch vụ viễn thông UK, triểnkhai KIT(Kingston Interactive Television) và IPTV qua mạng băng rộng DSL vàotháng 9 năm 1999 sau khi thử nghiệm dịch vụ TV và VoD Nhà cung cấp này đãthêm dịch vụ VoD vào hệ thống trong tháng 10 năm 2001 với hệt hống Yes TV.Kingston là một trong những công ty đầu tiên trên thế giới triển khai IPTV và IPVoD qua mạng ADSL.

Hiện nay, IPTV đã phát triển hầu khắp các nơi trên thế giới, từ Châu Mỹ, Châu

Âu, Châu Á Nhất là tại Châu Á, với các thị trường Hàn Quốc, Nhật Bản, TrungQuốc và cả Việt Nam, một trong những nước đang đi đầu đã có nhiều công ty khaithác công nghệ IPTV, dịch vụ này ngày càng phát triển với lượng thuê bao ngàycàng tăng Tiên phong phải kể đến các nhà cung cấp IPTV như FTP, VNPT, VTC

Từ khi có khái niệm Internet, nhu cầu trong mọi ứng dụng của nó tăng lêntừng ngày Giống như mọi dịch vụ khác, truyền hình cũng ngày càng được quantâm Hiện nay, IPTV không còn là khái niệm quá mới mẻ

IPTV truyền hình sử dụng giao thức IP là một hệ thống ở đó các dịch vụtruyền hình số cung cấp tới các thuê bao sử dụng giao thức IP trên kết nối băngrộng IPTV thường được cung cấp cùng với dịch vụ VoD và cũng có thể cung cấpcùng với các dịch vụ Internet khác như truy cập Web và VoIP

Khi mới xuất hiện IPTV được gọi là truyền hình giao thức Internet hayTelcoTV hay truyền hình băng rộng Thực chất tất cả các tên đều được sử dụng đểnói đến việc phân phối truyền hình băng rộng chất lượng cao hoặc nội dung âmthanh và hình ảnh theo yêu cầu trên một mạng băng rộng IPTV là một định nghĩachung cho việc áp dụng để phân phối các kênh truyền hình truyền thông, phim

truyện, và nội dung video theo yêu cầu trên một mạng riêng Theo tổ chức Liên Hiệp Viễn Thông Quốc Tế ITU thì IPTV là dịch vụ đa phương tiện bao gồm truyền hình, video, audio, văn bản, đồ họa, và dữ liệu qua một mạng IP và được quản lý để cung cấp mức độ yêu cầu của chất lượng dịch vụ (QoS), Chất lượng trải nghiệp (QoE), tính bảo mật, tương tác và độ tin cậy.

2.3 Ưu điểm của IPTV.

Tích hợp đa dịch vụ: Trên một đường kết nối Internet người dùng IPTV có

thể được sử dụng cùng một lúc rất nhiều dịch vụ khác nhau như truy cập Internet,truyền hình, VoIP (Voice over Internet Protocol)… mang lại cho người dùng sự tiệnlợi trong quá trình sử dụng

Tính tương tách cao: IPTV sẽ mang lại cho người dùng trải nghiệm xem

truyền hình có tính tương tác và cá nhân hóa rất cao Ví dụ, nhà cung cấp dịch vụIPTV có thể tích hợp một chương trình hướng dẫn tương tác cho phép người dùngđăng ký các gói dịch vụ mà mình muốn xem, có thể tìm kiếm một phim mà muốnxem, bên cạnh đó có thể dùng điện thoại điều khiển TV Một phương thức tương táckhác mà nhà cung cấp dịch vụ IPTV có thể triển khai là cung cấp các thông tin màngười xem yêu cầu trực tiếp trong quá trình xem chương trình Ví dụ, người dùng

có thể nhận thông tin về đội bóng mà họ đang xem thi đấu trên màn hình Trên thực

tế tính tương tác cao hoàn toàn có thể xuất hiện ở các loại hình truyền hình vệ tinhhay cáp Song để triển khai được thì cần phải có sự kết nối tương tác giữa đầu phátsóng và bộ thu sóng Đây là điều truyền hình vệ tình và cáp không có được Muốntriển khai thì hai hình thức truyền hình này buộc phải kết nối mạng khác nhưInternet hoặc điện thoại di động

Công nghệ chuyển mạch IP: Hầu hết người dùng đều không biết rằng truyền

hình cáp và vệ tinh thường gửi đi tất cả tín hiệu của mọi kênh cùng một lúc cùngmột thời điểm nhằm cho phép người dùng chuyển đổi kênh tức thời như chúng tavẫn thấy Điều này dẫn tới sự lãng phí băng thông cần thiết IPTV sử dụng côngnghệ chuyển mạch IP để loại bỏ hạn chế này Mọi dữ liệu chương trình truyền hìnhđược lưu trữ tại một vị trí trung tâm và chỉ có dữ liệu kênh mà người dùng yêu cầuxem là được truyền tải đi Điều này sẽ cho phép nhà cung cấp dịch vụ có thể bổsung thêm được nhiều dịch vụ cho IPTV hơn vì băng thông không còn phải là vấn

đề quá khó giải quyết

Mạng gia đình: Kết nối vào mạng Internet trong gia đình không chỉ có TV mà

còn có các PC khác Điều này sẽ cho phép người dùng có thể sử dụng TV để truycập đến những nội dung đa phương tiện trên PC như ảnh số, video, lướt Web, nghenhác… Tất cả liên kết sẽ trở thành một mạng giải trí gia đình hoàn hảo

Video theo yêu cầu - Video on Demand (VoD): VoD là tính năng tương tác

có thể nói là được mong đợi nhất ở IPTV Tính năng này cho phép người xem có thểyêu cầu xem bất kỳ một chương trình truyền hình nào đó mà họ ưu thích Ví dụ,người xem muốn xem một bộ phim đã có và đã trình chiếu trước đó, chỉ cần thựchiện tìm kiếm và dành thời gian để thưởng thức nó

Truyền hình chất lượng HD: Xu hướng nội dung chất lượng cao hiện đã trở

thành hiện thực Nhờ kết nối băng thông rộng nên giờ người sử dụng có thể xemcác chương trình truyền hình và chuẩn âm thanh chất lượng cao Ngoài ra tính năngVoD cho phép người dùng xem các bộ phim theo chuẩn HD với tất cả các bộ phim

có trên Server

2.4 Cấu trúc mạng IPTV.

2.4.1 Mạng tổng quan.

Hình2.1 Mạng tổng thể.

• Mạng nội dung: Mạng này cung cấp và giới thiệu nội dung gồm xử lý nội dung

truyền trực tiếp, phim truyện VoD (theo điểm) và xử lý, giới thiệu các ứng dụng giatăng Nguồn nội dung truyền hình trực tiếp và phim truyện VoD không qua hệ thống

xử lý nội dung mà được mã hóa để phù hợp với luồng media theo yêu cầu qua mạngtruyền tải đưa các luồng này cung cấp tới các người dùng đầu cuối

• Mạng Head End: Khi triển khai cùng với hệ thống truyền hình vệ tinh số hoặc

cáp số, dịch vụ IPTV yêu cầu một Video head end Đây là điểm trong mạng mà tại

đó các nội dung tuyến tình (ví dụ: truyền hình quảng bá) hoặc theo yêu cầu (ví dụ:phim truyện) được bắt và định dạng để phân phối qua mạng IP Thông thường, Headend sẽ nhận các chương trình quốc gia thông qua vệ tinh hoặc trực tiếp từ bộ quảng

bá hoặc các bộ cài đặt chương trình, qua bộ tập hợp Một số chương trình có thểđược lấy thông qua một mạng sợi trên mặt đất Một Head end lấy các kênh riêng và

mã hóa thành dạng số Sau khi mã hóa, mỗi kênh được đóng gói vào IP và gửi quamạng Các kênh này thường là luồng Multicast IP Multicast có ưu điểm là nó chophép nhà cung cấp dịch vụ truyền một luồng IP trên kênh quảng bá từ video Headend đến mạng truy nhập, điều này có lợi khi nhiều khách hàng muốn chỉnh cùngvào một kênh quảng bá tại cung một thời điểm (ví dụ: hàng ngàn người cùng xemmột sự kiện thể thao, văn hóa.)

• Mạng quản lý: Bao gồm quản lý nội dung, quản lý cáp truyền, tính cước phí

quản lý các thuê bao, quản lý các hộp ghép nối STB

• Mạng truyền tải: Đây là mạng cáp IP, đối với luồng media có thể dùng phương

thức truyền đa hướng (multicast) cũng có thể truyền theo phương thức đơn kênh.Thông thường, truyền hình quảng bá BTV truyền đa hướng tới user đầu cuối, truyềnhình theo yêu cầu VoD thông qua mạng cáp phân phát nội dung CDN (ContentDitribution Network) tới địa điểm người dùng đầu cuối

• Mạng truy nhập: là đường truyền tư nhà cung cấp dịch vụ tới từng gia đình

riêng lẻ Đôi khi mạng truy nhập còn đượccoi là “ chặng cuối“, kết nối băng rộnggiữa nhà cung cấp dịch vụ và gia đình có thể được hoàn thành, sử dụng các côngnghệ khác nhau Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đang sử dụng công nghệ DSL(đường dây thuê bao số) để phục vụ các gia đình cá nhân Bên cạnh đó họ cũng sửdụng các công nghệ sợi PON (mạng quang thụ động) để cung cấp băng thông yêucầu để chạy các dịch vụ IPTV tại nhà khách hàng Nhà cung cấp dịch vụ sẽ đặt mộtthiết bị (như là DSL modem) tại khu vực khách hàng để phân phối kết nối Ethernetđến mạng khách hàng

• Mạng đầu cuối (còn gọi là mạng gia đình): Theo các nhà khai thác viễn thông,

thì mạng này là mạng tiếp nối băng rộng xDSL, FTTx + LAN hoặc WLAN

2.4.2 Kiến trúc các thành phần IPTV.

Các hệ thống IPTV gồm một số thành phần quan trọng (thường gọi làEcosystem), tất cả đều ảnh hưởng đến QoS và QoE của dịch vụ IPTV Một số thànhphần quan trọng nhất như:

gói IP Các bộ mã hóa video thời gian thực mã hóa các nguồn tín hiệu truyền hìnhtrực tiếp đã từng có giá rất đắt Nhưng hiện nay giá thành đã giảm đáng kể, do đóchúng không còn chiếm phần lớn đầu từ trong Video Head End Hầu hết bộ mã hóacho truyền hình trực tiếp nằm trong Head End cấp quốc gia, tuy nhiên, chúng cũng

có mặt trong các Head End của các chương trình cục bộ Thuộc tính kỹ thuật chínhcủa các bộ mã video là chất lượng mã hóa, tỉ lệ nén, các loại thuật toán mã hóa, và

hỗ trợ cho ghép kênh thống kê

Hình 2.2 Kiến trúc mạng IPTV điển hình.

Video server:

Các video server là các thiết bị trên cơ sở máy tính, kết nối với các hệ thốnglưu trữ lớn Nội dung video trước đó đã mã hóa, được lưu trữ trên đĩa hoặc trongcác ngân hàng RAM lớn Các video server xếp luồng nội dung video và audio quaunicast hoặc multicast tới STB Video server chủ yếu được dùng cho VoD Tuynhiên, chúng cũng được dùng cho NPVR, cho phép thuê bao ghi lại nội dung từ xatrên một thiết bị ở phía nhà vận hành Thuộc tính kĩ thuật chung của các videoserver là tính mở rộng, dưới dạng độ lưu trữ, số lượng luồng, phầm mềm quản lý vàcác loại giao diện

Thuê bao

Biên/ Truy

nh pậ

LõiVideo Head

end (SHE)

Middleware là một cơ sở hạ tầng phần mềm và phần cứng, kết nối các thànhphần của một giải pháp IPTV Đó là một hệ thống vận hành phân phối hoạt độngtrên cả các server tại vị trí nhà cung cấp và tại các STB Middleware thực hiện cấuhình đầu cuối, cung cấp cho các video serve, các đường truyền chỉ dẫn chương trìnhđiện tử (DFG) cùng với nội dung, hoạt động như là một boot server cho STB đảmbảo rằng mọi STB đều chạy một phần mềm tương thích Các thuộc tính kĩ thuật củamột Middleware là tính tin cậy, tính mở rộng, khả năng giao diện với các hệ thốngkhác.

CAS/DRM:

Hệ thống truy cập có điều kiện (CAS) cho phép thực hiện bảo vệ nội dung.Trước đây, một mạng video số chuyển mạch không yêu cầu CAS vì mạng sẽ thựchiện các quyền về nội dung Về mặt lý thuyết, điều đó sẽ vẫn đúng nếu thiết bị thựchiện chức năng multicast cũng có thể xác định người sử dụng có quyền xem nộidung hay không Trong một số thử nghiệm ban đầu của IPTV, nội dung không đượcbảo vệ, tuy nhiên, nội dung này cũng không được coi là còn mới Khi IPTV trởthành một xu hướng, các nhà cung cấp nội dung bắt buộc phải có CAS và quản lýbản quyền số (DRM), DRM không những điều khiển việc xem chương trình thờigian thực, mà còn điểu khiển những gì diễn ra đối với nội dung sau khi được xemmột lần Nói chung, hầu hết CAS/DRM là sự kết hợp của việc xáo trộn và mã hóamật Nguồn video được xáo trộn sử dụng từ điều khiển Từ điều khiển được gửi quamột bản tin được mã hóa bảo mật tới thiết bị giải mã Mô đun CAS/DRM trên thiết

bị giải mã sẽ giải mã bảo mật từ điều khiển Các thuộc tính kĩ thuật CAS/DRM là:tính mở rộng, khả năng tích hợp với bộ mã hóa, video server và STB

Hộp phối ghép STB:

STB là một thiết bị phía khách hàng, có nhiệm vụ giao diện với người sửdụng, truyền hình và mạng của nó Đối với truyền hình và VoD, STB hỗ trợ mộtEPG cho phép người sử dụng đi lướt qua các chương trình STB biến đổi một tínhiệu nén số đã xáo trộn thành tín hiệu được gửi đến Ti-Vi STB làm chủMiddleware và được chỉ định trở thành trung tâm của hạ tầng liên lạc trong nhà.Thể hệ đầu tiên của STB cung cấp các tính năng tối thiểu (EPG, giải mã và có thể làmột số chức năng ghi hình cá nhận) để giữ cho giá cả không bị đắt Các thuộc tính

kĩ thuật của một STB là độ tin cậy, hỗ trợ giải mã, kích cỡ ổ đĩa ngoài, các loại giao