1
BỘ NỘI VỤ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LAO ĐỘNG – XÃ HỘI
BÀI GIẢNG
INTERNET VẠN VẬT
(Dùng đào tạo trình độ Đại học)
Biên soạn:
TS. Nguyễn Hoài Phương
ThS. Đặng Phan Thu Hương
LƯU HÀNH NỘI BỘ
HÀ NỘI, NĂM 2026
2
MỤC LỤC
Table of Contents
CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ IOT ........................................................................... 6
1.1. Khái niệm ............................................................................................................................. 6
1.2. Kiến trúc cơ bản của hệ thống IoT ....................................................................................... 6
1.2.1.Tầng thiết bị (Sensing Layer) ......................................................................................... 7
1.2.2.Tầng mạng (Network Layer) .......................................................................................... 7
1.2.3.Tầng xử lý dữ liệu (Data Processing Layer) .................................................................. 7
1.2.4.Tầng ứng dụng (Application Layer) ............................................................................... 8
1.3. Các công nghệ cốt lõi thúc đẩy IoT ...................................................................................... 8
1.3.1. Công nghệ Cảm biến và Vi cơ điện tử (MEMS) ........................................................... 8
1.3.2. Hạ tầng Kết nối Thế hệ mới (5G & LPWAN) .............................................................. 8
1.3.3. Điện toán Đám mây (Cloud) và Điện toán Biên (Edge Computing ) ........................... 9
1.3.4. Trí tuệ nhân tạo (AI) và Học máy (Machine Learning) ................................................ 9
1.4.Nguyên lý hoạt động của IoT ................................................................................................ 9
1.5. Ứng dụng thực tế của IoT ................................................................................................... 10
1.5.1. Ứng dụng IoT trong y tế (Healthcare) ......................................................................... 10
1.5.2. Nhà thông minh (Smart Home) ................................................................................... 10
1.5.3. Nông nghiệp thông minh (Smart Agriculture) ............................................................ 10
1.5.4. Công nghiệp thông minh (Smart Industry / Industry 4.0) ........................................... 11
1.5.5. Giao thông thông minh (Smart Transportation) .......................................................... 11
1.6. Thách thức và Tương lai của IoT ....................................................................................... 11
1.6.1. Những thách thức ........................................................................................................ 11
1.6.2. Xu hướng tương lai (The Future Horizons) ................................................................ 12
CHƯƠNG 2: GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG TRONG IoT ..................................................... 14
2.1. MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) .............................................................. 14
2.1.1. Kiến trúc Publish/Subscribe (Xuất bản/Đăng ký) ....................................................... 14
2.1.2. Các cấp độ chất lượng dịch vụ (QoS - Quality of Service) ......................................... 14
2.2. CoAP (Constrained Application Protocol) ......................................................................... 14
2.2.1. Đặc điểm kỹ thuật ........................................................................................................ 14
2.2.2. Tương thích của CoAP ................................................................................................ 15
2.3. HTTP (Hypertext Transfer Protocol) ................................................................................. 15
2.3.1. Ưu và nhược điểm trong IoT ....................................................................................... 15
2.3.2. Sử dụng HTTP ............................................................................................................. 15
3
2.4. Bảng so sánh chi tiết ........................................................................................................... 15
2.5. Bảo mật giao thức ............................................................................................................... 16
2.5.1.TLS/SSL: ...................................................................................................................... 16
2.5.2. Xác thực thiết bị với API key và JWT ........................................................................ 18
CHƯƠNG 3: PHẦN CỨNG IOT – VI ĐIỀU KHIỂN VÀ CẢM BIẾN ...................................... 21
3.1. Vi điều khiển (Microcontroller Unit - MCU) ..................................................................... 21
3.1.1. Các dòng MCU phổ biến trong IoT ............................................................................. 21
3.1.2. Các tiêu chí lựa chọn MCU ......................................................................................... 28
3.2. Cảm biến (Sensors) - Cửa ngõ dữ liệu ............................................................................... 36
3.2.1. Phân loại cảm biến theo chức năng ............................................................................. 36
3.2.2. Cơ chế chuyển đổi tín hiệu .......................................................................................... 37
3.3. Cơ cấu chấp hành (Actuators) ............................................................................................ 37
3.4. Quản lý năng lượng (Power Management) ........................................................................ 37
CHƯƠNG 4: XỬ LÝ DỮ LIỆU VÀ KẾT NỐI SERVER ........................................................... 38
4.1. Quy trình xử lý dữ liệu trong IoT ....................................................................................... 38
4.2. ThingSpeak – Nền tảng phân tích dữ liệu chuyên sâu ....................................................... 38
4.2.1. Các thành phần chính .................................................................................................. 38
4.2.2. Cơ chế hoạt động ......................................................................................................... 38
4.2.3. Hướng dẫn thiết lập nền tảng cloud thingspeak .......................................................... 38
4.3. Blynk – Nền tảng điều khiển và giao diện (Dashboard) .................................................... 40
4.3.1. Hệ sinh thái Blynk ....................................................................................................... 40
4.3.2. Khái niệm Virtual Pins (Chân ảo) ............................................................................... 40
4.3.3. Lập trình kết nối blynk iot với ESP32 ......................................................................... 41
4.4. So sánh ThingSpeak và Blynk ............................................................................................ 43
4.5. Bảo mật khi kết nối Server ................................................................................................. 44
CHƯƠNG 5: BẢO MẬT VÀ TỐI ƯU HÓA HỆ THỐNG IOT .................................................. 45
5.1. IoT dễ bị tấn công ............................................................................................................... 45
5.2. Các kiểu tấn công phổ biến vào hệ thống IoT .................................................................... 45
5.2.1. Tấn công lớp vật lý (Physical Attacks) ....................................................................... 45
5.2.2. Tấn công từ chối dịch vụ (DDoS) ............................................................................... 47
5.2.3. Tấn công giả mạo và Tấn công xen giữa (Spoofing & Man-in-the-Middle) .............. 48
5.3. Các giải pháp bảo mật đa lớp ............................................................................................. 50
5.3.1. Bảo mật tại thiết bị (Device Security) ......................................................................... 50
5.3.2. Bảo mật đường truyền (Communication Security) ..................................................... 50
4
5.3.3. Bảo mật phía Server & Cloud ..................................................................................... 51
5.4. Các tiêu chuẩn bảo mật quốc tế .......................................................................................... 51
5.4.1.OWASP IoT Top 10: Danh sách 10 lỗ hổng bảo mật IoT nguy hiểm nhất. .................. 51
5.4.2. NIST Cybersecurity Framework (NIST CSF) ............................................................. 52
5.4.3.Tiêu chuẩn ETSI EN 303 645: ..................................................................................... 54
CHƯƠNG 6: ỨNG DỤNG THỰC TẾ VÀ CASE STUDY CHI TIẾT ....................................... 57
6.1. Nông nghiệp thông minh (Smart Agriculture) ................................................................... 57
6.1.1. Kiến trúc hệ thống giám sát đồng ruộng ..................................................................... 57
6.1.2. Case Study: Hệ thống tưới tự động dựa trên dự báo thời tiết ...................................... 57
6.2. Sản xuất thông minh (Industrial IoT - IIoT) ....................................................................... 57
6.2.1. Bảo trì dự đoán (Predictive Maintenance) ................................................................... 57
6.2.2. Case Study: Giám sát dây chuyền đóng gói thực phẩm .............................................. 58
6.3. Tương lai của IoT: AIoT và Edge Intelligence .................................................................. 58
6.4. Giám sát chất lượng không khí (PM2.5) ............................................................................ 58
CHƯƠNG 7: LẬP TRÌNH ARDUINO CƠ BẢN CHO IOT ....................................................... 62
7.1. Thiết lập môi trường lập trình (software setup) ................................................................. 62
7.1.1. Hướng dẫn cài đặt Arduino IDE (Phiên bản 2.x) ........................................................ 62
7.1.2. Cài đặt Driver giao tiếp (CH340 và CP2102) ............................................................. 62
7.1.3. Cách kiểm tra kết nối thành công ................................................................................ 62
7.1.4. Cấu hình Arduino IDE để lập trình ESP32/ESP8266 ................................................. 63
7.1.5. Kiểm tra "Hello World" (Nạp thử code Blink)............................................................ 63
7.2. Cấu trúc một chương trình Arduino (Sketch) ..................................................................... 63
7.3. Dự án 1: Điều khiển LED (Digital Output) ........................................................................ 64
7.3.1. Sơ đồ kết nối ................................................................................................................ 64
7.3.2. Mã nguồn (Code) ......................................................................................................... 64
7.4. Dự án 2: Đọc cảm biến nhiệt độ DHT11 (Digital Input) ................................................... 64
7.4.1. Sơ đồ kết nối ................................................................................................................ 64
7.4.2. Mã nguồn (Sử dụng thư viện DHT) ............................................................................ 65
7.5. Kỹ thuật nâng cao: Kết hợp logic (Smart Control) ............................................................ 65
7.6. Các lỗi thường gặp khi lập trình phần cứng ....................................................................... 66
PHỤ LỤC KẾT NỐI ESP32 VỚI CLOUD THINGSPEAK ........................................................ 67
PHỤ LỤC PHÂN TÍCH VÀ XỬ LÝ LỖI KẾT NỐI (TROUBLESHOOTING) ......................... 70
PHỤ LỤC SO SÁNH PHƯƠNG THỨC KẾT NỐI: THƯ VIỆN CHUYÊN DỤNG VS. HTTP
THUẦN TÚY ................................................................................................................................ 73
5
PHỤ LỤC THỰC HÀNH PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG IOT HOÀN CHỈNH: VÍ DỤ CẢM BIẾN
KHÓI VÀ CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ .............................................................................................. 76
PHỤ LỤC KỸ THUẬT KẾT HỢP VÀ ĐỒNG BỘ ĐA CẢM BIẾN .......................................... 79
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP ............................................................................................................... 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................. 84