Tìm hiểu về điện toán biên: Xu hướng tất yếu trong thời đại công nghệ 4.0

Điện toán đám mây, điện toán biên, IoT (Internet of Things), trí tuệ nhân tạo AI, dữ liệu lớn Big Data là những khái niệm được nhắc tới nhiều trong thời đại công nghệ 4.0. 

Trong số đó, điện toán biên là một xu hướng tất yếu trong thời đại công nghệ IoT 4.0.

Công ty phân tích Gartner dự báo đây sẽ là một trong mười xu hướng công nghệ sẽ tác động và chuyển đổi các ngành kinh tế từ nay tới năm 2023. 

Điện toán biên là gì?

Điện toán biên (Edge Computing) là một mô hình điện toán phân tán, đưa việc xử lý tính toán và lưu trữ dữ liệu đến gần vị trí cần thiết hơn để nâng cao tốc độ và tiết kiệm băng thông. 

Điện toán biên nằm ở lớp giữa gần với các thiết bị IoT trong mô hình phân lớp kiến trúc mạng, cụ thể:

- Lớp trên cùng là các trung tâm dữ liệu đám mây (Cloud Data Center) để xử lý, phân tích các tác vụ phức tạp như dữ liệu lớn (Big Data), công nghệ học máy (Machine Learning)...
- Lớp ở giữa là lớp điện toán biên (Edge Computing): được sử dụng để mô tả các trung tâm tính toán nằm giữa đám mây nhưng gần thiết bị (Devices), gọi là biên.
- Lớp cuối cùng là các thiết bị IoT: các cảm biến (Sensor); các thiết bị đo đạc; điều khiển (Controller)...

Trên thực tế, các doanh nghiệp lớn đều phát triển theo hình thức xây dựng, triển khai các chi nhánh, cơ sở sản xuất kinh doanh ở nhiều nơi, khác biệt về địa lý. 

Qua đó, các doanh nghiệp có thể kết hợp các khối lượng dữ liệu đã phân tích ở nhiều vị trí địa lý khác nhau để phân tích chuyên sâu.

Từ đó, doanh nghiệp có thể tìm ra các khoảng trống (gaps) và tối ưu phương thức sản xuất, kinh doanh theo thời gian.

Điện toán biên khác điện toán đám mây như thế nào? - Liệu có thay thế được điện toán đám mây

Theo chuyên gia Myke Miller của Deloitte Consulting đánh giá:

"Điện toán biên không phải là mối lo cho các nhà cung cấp dịch vụ đám mây. Đây chính là cơ hội". 

Mỗi loại đều có ưu điểm riêng:

- Với điện toán biên ta thấy trực quan hóa dữ liệu cơ bản, phân tích dữ liệu cơ bản và các tính năng lịch sử dữ liệu ngắn hạn, giúp xử lý trước dữ liệu, làm sạch, lọc và tối ưu hóa.
- Điện toán đám mây có những phân tích phức tạp, khai thác dữ liệu lớn, có quy tắc máy học và đặc biệt lưu trữ dữ liệu dài hạn.

Theo chuyên gia Myke Miller chia sẻ:

Nếu doanh nghiệp tập trung vào quy trình xử lý yêu cầu độ trễ thấp - ví dụ như ứng dụng IoT hoặc nhận thức - nên tận dụng điện toán biên để bổ sung vào kiến trúc máy tính của họ, chuyên gia này tư vấn. 

Trong khi đó, máy tính kết nối đám mây sẽ chắc chắn nhanh hơn và có năng lực lớn hơn những thiết bị ở biên. 

So sánh với điện toán biên, điện toán đám mây linh hoạt hơn nhiều trong việc tính toán và lưu trữ dữ liệu dài hạn, cũng như tiếp cận được nhiều nguồn thông tin và mạng lưới nhanh chóng hơn. 

Cả hai công nghệ này sẽ ngày càng được cải thiện và bổ trợ nhau trong tương lai. 

Lợi ích của điện toán biên - Tốc độ, tính bảo mật, độ tin cậy, hiệu quả về chi phí và khả năng mở rộng

Có thể thấy lợi ích của điện toán biên là rất lớn, bao gồm: tốc độ nhanh, độ bảo mật cao, độ tin cậy cao, hiệu quả về chi phí và có khả năng mở rộng.

- Đầu tiên, điện toán biên sẽ tăng hiệu suất mạng bằng tốc độ.

Bằng cách thu thập và xử lý dữ liệu cục bộ và giảm khoảng cách truyền vật lý, điện toán biên có thể giảm đáng kể độ trễ (Latency). 

Kết quả cuối cùng là tốc độ cao hơn với độ trễ được đo bằng micro giây thay vì mili giây.

- Thứ hai, điện toán biên cũng có những ưu điểm về tính bảo mật.

Với điện toán đám mây, dữ liệu phải được truyền đến các trung tâm dữ liệu để xử lý. 

Việc này có thể gây ra những lỗ hổng bảo mật nhất định, tạo điều kiện để hacker có thể bắt được các gói tin trên đường truyền. 

Ngược lại, với Edge Computing, các dữ liệu nhạy cảm, quan trọng sẽ được xử lý ngay tại thiết bị nội bộ mà chưa phải gửi đi, từ đó góp phần bảo vệ dữ liệu của bạn tốt hơn.

- Thứ ba, điện toán biên còn có độ tin cậy cao.

Các thiết bị Edge được đặt ngay cạnh các thiết bị IoT hoặc đặt tại các trung tâm dữ liệu gần đó có khả năng lưu trữ và xử lý dữ liệu cục bộ.

Điều này đảm bảo các thành phần vẫn tiếp tục làm việc bình thường và dữ liệu không bị mất ngay cả khi mất kết nối Internet.

- Thứ tư, điện toán biên giúp doanh nghiệp giải quyết bài toán về mặt chi phí.

Với lượng dữ liệu khổng lồ từ hàng tỷ các thiết bị IoT, việc truyền toàn bộ dữ liệu này lên các Data Center sẽ tốn dung lượng băng thông đáng kể, đồng nghĩa chi phí đường truyền sẽ cao. 

Tuy nhiên, khi áp dụng điện toán biên, việc truyền toàn bộ dữ liệu là không cần thiết.

Đồng thời cho phép doanh nghiệp quyết định dịch vụ nào, dữ liệu nào sẽ xử lý và lưu trữ cục bộ, dữ liệu nào sẽ được gửi lên đám mây.

- Cuối cùng, điện toán biên có khả năng mở rộng.

Điện toán biên cho phép khả năng mở rộng một cách dễ dàng bằng việc bổ sung thêm các thiết bị Edge mỗi khi nhu cầu kết nối các thiết bị IoT tăng.

Tuy nhiên, lượng tăng băng thông đường truyền là không đáng kể. 

Những thách thức phải đối mặt - Năng lực quản lý vận hành, khả năng quản lý dữ liệu, bảo mật vật lý, yêu cầu xác thực, mở rộng chu vi

Đi đôi với lợi ích là những thách thức mà các doanh nghiệp phải đối mặt, có thể kể đến như: đòi hỏi năng lực quản lý vận hành, khả năng quản lý dữ liệu, tình hình bảo mật vật lý, yêu cầu xác thực và khả năng mở rộng chu vi.

- Đầu tiên là về năng lực quản lý vận hành. 

Nhiều nút hơn đồng nghĩa với việc giám sát nhiều hơn, bảo trì nhiều hơn và tất nhiên, nhiều vectơ tấn công và tiêm nhiễm độc hại hơn. 

Các chiến lược phòng thủ có thể bao gồm các phương pháp kích hoạt và phân tích tín hiệu, vốn đi đôi với thách thức về tự động hóa và cấu hình. 

Nhiều thành phần phức tạp hơn có thể dẫn đến một hệ thống kém linh hoạt và mỏng manh hơn, đặc biệt nếu thiết kế bảo mật không được chú trọng từ đầu.

- Tiếp theo là đòi hỏi khả năng quản lý dữ liệu ở trình độ cao hơn. 

Nếu doanh nghiệp đột nhiên phát triển năng lực xử lý nhiều hơn và nhanh hơn, khả năng lớn sẽ cần phải tạo, thu nhận và lưu giữ nhiều dữ liệu hơn.

Toàn bộ chiến lược backup và khôi phục dữ liệu, cùng với giao thức xử lý, lưu giữ và hủy dữ liệu của doanh nghiệp nên được điều chỉnh toàn bộ.

- Thứ ba là khả năng bảo mật vật lý trước đây sẽ không đảm bảo được và đòi hỏi sự nâng cấp.

Khả năng tấn công vật lý vào trung tâm dữ liệu của nhà cung cấp dịch vụ đám mây là tương đối thấp, nhưng điện toán biên sẽ thay đổi nhận định đó. 

Đột nhiên, sức mạnh tính toán đó có thể chỉ cách vài trăm mét trên một tháp 5G nào đó, hoặc thậm chí bị khóa ở một nơi nào đó trong khuôn viên. 

- Thứ tư là giải quyết vấn đề về yêu cầu xác thực.

IoT và các thiết bị kết nối internet từ lâu đã trở thành miếng mồi ngon cho các lỗ hổng bắt nguồn từ mật khẩu mặc định. 

Từ góc độ bảo mật, điện toán biên muốn đi tiếp cần loại bỏ ngay mật khẩu mặc định, mà chuyển sang mật khẩu xác thực đa yếu tố.

- Cuối cùng là mọi chiến lược phải gắn với việc mở rộng theo chu vi. 

Có một chu vi được xác định và kiểm soát tốt là điều cần thiết cho mọi chiến lược bảo mật, nhưng điện toán biên dựa vào việc mở rộng chu vi đó. 

Như đã biết, trong tất cả các cuộc tấn công, một khi kẻ xấu có thể đột phá vòng vây, cơ hội của chúng để tiến hành các cuộc tấn công và thâm nhập sâu hơn đã gia tăng đáng kể. 

Cũng cần lưu ý rằng nhiều thông tin xác thực sẽ được lưu trữ ở biên nếu được yêu cầu để kết nối với các trung tâm dữ liệu. 

Lời kết

Mạng 5G đang được thương mại hóa nhanh chóng và sự tăng trưởng chóng mặt của các thiết bị IoT, việc áp dụng điện toán biên sẽ mang lại những bước phát triển nhảy vọt trong tăng tốc truyền tải, xử lý dữ liệu và bảo mật. 

Mô hình điện toán này hỗ trợ mạnh mẽ cho ngành công nghiệp IoT và viễn thông di động, góp phần tác động và thúc đẩy chuyển đổi các ngành kinh tế.

Tuy nhiên, mọi hoạt động điện toán biên sẽ đi kèm với chi phí áp dụng ban đầu và sau đó là chi phí bảo trì và bảo mật liên tục. 

Vì vậy, các doanh nghiệp cần chuẩn bị chiến lược rõ ràng, hạn chế tối đa những rủi ro và những tác động bên trên.