Что такое «Интернет вещей» (Internet Of Things): простое объяснение IoT

 

Когда сегодня люди слышат или читают в сети о том, что тем или иным известным производителем успешно разрабатывается платформа IoT, многие оставляют это без внимания. Причина проста — далеко не каждый успел уяснить для себя, что IoT (англ. Internet of Things, в переводе на русский язык — Интернет Вещей) уже превращается в повседневную реальность. Более того, не все понимают, что такое вообще «интернет вещей».

Концепция Интернета Вещей

Одним из наиболее точных ответов на вопрос «IoT — что это?» приведен в статье, посвященной интернету вещей в Википедии. В ней он рассматривается как концепция, позволяющая физическим объектам («вещам»), осуществлять взаимодействие между собой или с внешним миром, частично или полностью без участия человека.

Для этой цели используются соответствующие объединения таких устройств в сети.

Фактически, это означает, что окружающие нас в повседневности вещи (от самых простых, например, кофеварки, до автомобиля) могут передавать между собой необходимые данные, обеспечивая максимальный комфорт для человека без его вмешательства (управления).

В описании концепции IoT используется несколько основных понятий:

• Устройство (вещь) — отдельный прибор или комплекс оборудования, оснащенный датчиками для сбора информации, выходом в сеть и имеющий возможности передачи данных и удаленного управления.
• Экосистема IoT — локальные или глобальные сети устройств, а также компоненты, дающие возможность присоединения к ним новых, обеспечивающие удаленное управление, хранение, передачу и безопасность данных.

В организации различаются несколько уровней:

• Физический — подразумевает использующиеся устройствами аппаратные решения — датчики и исполнительные механизмы, АЦП и ЦАП, микроконтроллеры для обработки информации и выдачи управляющих сигналов, устройства памяти для хранения данных, сетевые порты.
• Сетевой, под которым понимают среду передачи данных (например, кабельные линии или радиоканал), шлюзы маршрутизаторы и т.д. — всю инфраструктуру, отвечающий за объединение устройств в сети.
• Приложений — используемые для передачи данных и управляющих сигналов, идентификации и взаимодействия протоколы и интерфейсы.

Интересно: Что такое Blockchain: технология будущего?
Упрощенная модель IoT представляет, по мнению Рона Ван Краненбурга, объединение нескольких слоев:

1. Объекты (вещи) на аппаратном уровне, со свойственными им функциями сбора и обработки данных, выполняемыми действиями, средствами идентификации.
2. Системы для обслуживания конкретного пользователя — объединение объектов на сетевом уровне и уровне приложений, позволяющее удаленное управление, анализ данных и обработку информации (примером такой системы может служить отдельный «умный дом»).
3. Экосистема IoT в масштабах населенного пункта или целой страны, благодаря которым у локальных систем появляются новые возможности, например, заказа товара в магазине или бронирования мест при поездке на отдых в автоматическом режиме.
4. Глобальная экосистема «Интернета вещей».

Концепция умного города (картинка кликабельна).

Введение

Интернет вещей (англ. Internet of Things, IoT) – это концепция развития технологий сетей Интернет в сторону автоматизации, и исключения участия человека из большинства процессов работы IT-инфраструктуры. Интернет-вещи посредством обмена информацией между различными датчиками и сенсорами должны полностью автоматизировать процессы управления группами устройств.

Чаще всего, при рассмотрении потенциала Интернета вещей, приводят пример работы умного дома. Ведь в любом доме существуют системы отопления, вентиляции, кондиционирования и освещения. И хорошо бы сделать так, чтобы все это работало само, без лишнего вмешательства человека..

Технологию IoT связывают с объединением множества интеллектуальных предметов в единую систему. Рекомендация Y.206 переносит это представление на виртуальные объекты. Согласно данной рекомендации, IoT обеспечивает коммуникацию между любыми вещами в режиме реального времени. За IoT-системами будущее, и ниже мы рассмотрим основные концепции этих систем, а также некоторые сценарии их использования.

Для чего нужен «Интернет вещей»

Появление такой системы, с тех пор как в 1990 г Джон Ромки подключил к сети тостер, было неизбежным. Во-первых, человек понял, что такое возможно. Во-вторых, стремление переложить рутинные функции на исполнительные механизмы (вещи) было свойственно ему всегда.

В результате сформировались главные положения концепции (требования к функционированию IoT):

• Система должна собирать повседневные сведения о жизни и деятельности человека, обрабатывать их и хранить данные.
• Функции отдельных устройств и экосистема в целом должны быть направлены на достижение конечного результата.
• Человеку отводится роль задания цели, а не путей ее достижения.

Например, в идеале, холодильник, анализируя привычки владельца, закажет необходимые для приготовления обычного завтрака продукты, дом включит систему отопления чтобы прогреть помещения к приезду хозяина с работы, а «умный» браслет отправит данные диагностики персональному врачу и приобретет в аптеке необходимые лекарства.

Проверка отправки сообщений со смартфона на сервер IoT

1. Откройте на компьютере страницу сервера IBM IoT для вашей организации (см. начало этапа «Добавление устройства, которое будет отправлять MQTT-сообщения на сервер IoT»).
2. На вкладке Devices отображается ваше устройство на базе Android.
   Кликните, чтобы увидеть увеличенное изображение
3. Щелкните по идентификатору устройства. Появится всплывающее окно с сообщениями, поступающими с вашего устройства. Щелкните по событию, чтобы увидеть подробные сведения.
   Кликните, чтобы увидеть увеличенное изображениеСообщения с вашего смартфона отправляются в формате JSON. Они содержат данные об ускорении и позиции.

Теперь вы можете работать с данными сообщений в Bluemix.

5

Современный уровень IoT

В настоящий момент, когда концепция находится на первоначальном этапе развития, без участия человека пока не обходится.

«Умные» вещи пока работают, по большей части, на автоматизацию некоторых процессов. Примером могут служить современные кондиционеры, которые обеспечивают различные режимы поддержания климатических условий в дневное и ночное время. Но большинство из них будет выполнять заданную программу вне зависимости от наличия или отсутствия человека, количества людей в помещении и других условий.

Интересно: E-NUM для Webmoney: что это такое? Инструкция по настройке

Конечно, с каждым годом в оборот поступает все больше устройств, оснащенных интеллектуальными программами для сбора и обработки информации. Но пока об «Интернете вещей» как о сложившейся системе речь не идет. Одной из главных проблем является отсутствие общепринятого стандарта IoT. Такое положение затрудняет разработку и внедрение новых устройств и объединение уже созданных.

Применение IoT-технологии в разных секторах

Общественный сектор или устройство города

Общественный транспорт в городе подключен к датчикам перемещения, человек может отследить время прибытия конкретного транспортного средства. На мусорных баках все чаще устанавливаются датчики наполнения, это позволяет своевременно увозить мусор. Устанавливается контроль над уровнем воды в водоемах без участия человека. Датчики шума и загрязнения делают город безопаснее.

Аграрный сектор

«Интернет вещей» позволили агрономам избавиться от относительного состояния почв. Установленная IoT-технология в виде датчиков фиксирует различные показатели состояния почвы: влага, питание растений, температура. Теперь нет необходимости обходить поля, чтобы контролировать урожай, работу отныне могут выполнить гаджеты. Так, например, небольшая страна Нидерланды активно применяют технологию IoT , и на данный момент является одной страной из мировых лидеров по выращиванию продуктов питания, это стало возможным благодаря применению «Интернет вещей».

Сектор логистики

«Интернет вещей» упростили доставку товаров с производства или магазинов к покупателю благодаря отслеживанию посылки. На данный момент в логистических компаниях активно применяется отслеживание грузовых автомобилей по датчикам, их состояние и выбросы в окружающую среду.

Строительный сектор

Наибольшую популярность в современном мире набирает технология «Умный дом». Можно сказать, что умные счетчики фиксируют сколько энергии и затрат на неё было потрачено в определенном месяце, показания передаются на оплату без участия человека. Данная технология представляет широкий спектр предоставляемых услуг.

Платформы Интернета Вещей и примеры технологических решений

Платформы IoT разрабатываются сразу несколькими известными производителями. Примеры из действующих можно привести уже сегодня:

• Amazon Web Services.
• Cisco IoT Cloud Connect.
• Microsoft AzureThing.
• IBM’s Watson.
• Worx IoT Platform

Однако до полной интеграции еще далеко. Пожалуй, единственным успехом в этом отношении является проведенные Cisco Systems исследования, которые свидетельствуют о том, что протокол IP может быть успешно использован при построении таких сетей. В результате они получат все преимущества единого языка (как это произошло с Интернетом) — масштабируемость и совместимость.

Остается пока нерешенной проблема центрального узла. До сих пор главная роль в сети устройств отдается человеку — он не только формулирует желаемый конечный результат, но и задаёт программы для его достижения. В конечном итоге эти функции должно взять на себя центральное устройство сети. Именно оно должно отвечать за сбор данных другими вещами и управление их функциями. Все наработки в области IoT платформ пока делают на этом пути только первые шаги.

Еще одной серьезной проблемой стало обеспечение безопасности. Если устройства обеспечивают сбор и хранение сведений о человеке (а без максимального количества такой информации Интернет вещей невозможен в принципе), то взлом сети злоумышленником приведет к утечке данных о личной жизни, в том числе важных и конфиденциальных.

Уже сегодня появились вирусы, типа знаменитого Wajneten, технологии которых позволяют влиять на работоспособность такой сети. Периодически становящиеся доступными сообщения об утечках данных и хакерских атаках на действующие сегменты IoT также заставляют насторожиться. Конечно, разработчики уделяют безопасности серьезное внимание, но и здесь идеальных решений пока нет.

Что такое «умный дом»

Понятие «Умный дом» появилось еще в 1985 году, тогда в США была разработана система «Unity», которая управляла безопасностью дома. В настоящее время «Smart Home» подразумевает под собой не только управление безопасностью, технология регулирует и контролирует более сложные процессы. В концепцию «Умный дом» включены датчики и управляющие элементы, исполнительные устройства, которые настраиваются и программируются под потребности определенного пользователя. Управляющие элементы получают сигнал с датчиков и контролируют работу устройств, которые исполняют задачу, следуя заданным алгоритмам. Система отслеживает и регулирует отопление и охлаждение дома, охранную и пожарную сигнализацию, видеонаблюдение и освещение.

«Умный дом» объединяет показания «умных» приборов и трансформирует пользователю в удобном для него виде – на экран телевизора или смартфона.

Главная задача «Интернет вещей» и в частности «Умного дома» — это упрощение и существенная экономия средств и времени. Разработчики IoT-технологии также сделали большой шаг вперед в не самую очевидную, но важную область здравоохранения – медицину.

Будущее концепции интернета вещей

Эксперты предполагают, что IoT в ближайшем будущем ждет бурный рост. По их прогнозам, темпы развития (удвоение числа подключенных вещей каждые 5 лет), как минимум, не сократятся, что означает появление к 2020 году более 50 миллиардов устройств в сети.

Этому в огромной мере способствует создание и быстрое совершенствование нескольких технологий:

Интересно: Что такое майнер? Майнинг криптовалют или при чём тут вирусы

• Беспроводной передачи данных. Современное состояние позволяет оснастить такими модулями практически любое устройство, а доступность узловых устройств (точек доступа, роутеров и пр.) дает возможность использовать их практически без ограничений.
• Радиочастотной идентификации (RFID). Применение соответствующих считывателей и транспондеров (RFID-меток) упрощает получение сведений о перемещениях объекта и считывание незначительных объемах данных. Такая система установлена во многих супермаркетах самообслуживания, где RFID-метки помогают контролировать движение товаров. Вполне работоспособной оказалась бы она и в современном холодильнике.
• Получения энергии из альтернативных источников. Устройства становятся по-настоящему энергонезависимыми, что позволяет расширить их функции и охватываемые датчиками области.

Видео

 

Защита IoT-устройств: все гениальное просто!

1. Статьи
2. Умный дом. Интернет вещей.
3. Защита IoT-устройств: все гениальное просто!

11 Сентябрь 2019

• Поделиться

Кочиева Диана Батрадзовна

менеджер по маркетинговому контенту «Окей-Телеком»

Каждая вторая статья об Интернете вещей начинается с прогноза: к 2020 году число подключенных к сети устройств достигнет отметки в 20,4 млрд (по данным консалтинговой компании Gartner на январь 2017). Результаты многочисленных исследований подогревают ожидания светлого будущего. Концепция Интернета вещей — IoT стремительно завоевывает рынок и уже сегодня является одним из главных трендов мира IT.

Мы привыкли говорить о преимуществах, которые дает Интернет вещей. Потребительский сектор после массового внедрения технологии станет жить в «умных городах» и работать на «умных предприятиях». Только представьте, с работы жителей «умных домов» будет ждать наполненная ванна с водой нужной температуры, а свет в квартире будет включаться по одному только щелчку пальцев или вовсе без него, это кому как нравится: чувствовать себя властелином датчиков или забыть об их существовании. Благодаря Интернету вещей жизнь уже в самом ближайшем будущем обещает не только стать комфортнее, но и начать походить на сказку — чем дальше, тем страшнее (см. британский фантастический телесериал «Черное зеркало»).

А мониторинг систем на производствах, если говорить о промышленном Интернете вещей (IIoT), позволяет предупреждать выход из строя оборудования, сокращать расход потребляемой электроэнергии на предприятиях и в точности рассчитывать необходимые ресурсы на решение тех или иных задач. Одним словом, долгожданная оптимизация!

В погоне за мировыми трендами и лучшей жизнью мы совсем забыли подумать о безопасности используемых технологий.

Как сказал в интервью Илье Стечкину, эксперту по маркетингу высокотехнологичных компаний, сопредседатель совета директоров фонда US-MAC (бизнес-акселератор; фонд помогает компаниям выйти на американский рынок) Крис Берри: «…Мы все, представители индустрии высоких технологий, не уделяли этому вопросу достаточного внимания в течение последних пятидесяти лет, и сейчас платим за это невнимание очень высокую цену. Я все еще верю, что существуют подходы к обеспечению безопасности информации, защите компьютерных сетей, защите устройств, о которых мы даже не подозреваем».

ОБ УСТРОЙСТВАХ loT

Интернет вещей — это многоуровневая система, которая включает в себя «умные» устройства, среду передачи данных, сетевые протоколы, систему управления, хранилище и инструменты анализа данных.

Сегодня устройством Интернета вещей принято считать любой прибор, способный считать показания из окружающей среды и передать их в базу данных, где они будут сохранены и, в ряде случаев, проанализированы. Поэтому обязательным условием является подключение smart-устройства к компьютерной сети тем или иным способом. Когда речь идет об IoT, под сетью можно понимать интранет того или иного предприятия, то есть локальную, а не глобальную сеть.

Это могут быть как устройства, изначально спроектированные для использования в рамках концепции IoT, так и модифицированные продукты. К последним можно отнести, например, бытовые приборы. Обычная микроволновка, подключенная к сети, становится полноценным участником Интернета вещей.

Здесь важно отметить, что концепция IoT, на самом деле, новое имя для совокупности проектов в сфере автоматизации и диспетчеризации. Проекты эти уже много лет используются на производствах. Другой вопрос, что сфера применения технологий расширилась — теперь они доступны и для частных, и для многоквартирных домов. Но перед разработчиками устройств с появлением термина «Интернет вещей» не встала кардинально новая задача: проектируемые под концепцию IoT устройства отвечают тем же стандартным требованиям, что и любые другие. Специального IoT-стандарта на сегодняшний день не существует. А значит, могут не учитываться риски по безопасности. Но, если в ситуации, когда датчик используется на заводе автономно, — это не представляет видимой угрозы, то при подключении устройства к глобальной компьютерной сети риски резко возрастают.

ПОЧЕМУ ЭТО ВАЖНО?

Когда «гаджеты» работают во взаимодействии с всемирной сетью, каждый рискует стать жертвой киберпреступников. Хакеры могут получить доступ к сведениям о вашем сердцебиении и количестве пройденных за день шагов, взломав фитнес-часы. Это неприятная ситуация, но не фатальная.

Однако же, Интернет вещей не ограничивается персональными данными. Концепция внедряется повсеместно: в медицинских и государственных учреждениях, финансовых организациях, крупных компаниях… Конфиденциальность информации в этих секторах выше, а значит, речь идет о совсем других последствиях. При этом технологии используются примерно одинаковые: и в фитнес-часах, и в датчиках на металлургическом заводе, и в кардиостимуляторах в больнице. Те же самые устройства со встроенной (или не встроенной) системой защиты, которую довольно просто взломать.

Киберпреступники могут получить доступ к персональным данным, корпоративным и коммерческим тайнам, информации о денежных переводах, истории болезни… Список угроз бесконечен.

«Умные устройства сегодня являются привлекательной целью для злоумышленников, поскольку к ним довольно легко получить доступ, ведь многие пользователи не меняют стандартные настройки от производителя, включая пароли, обновления прошивок выходят нерегулярно и они редко устанавливаются владельцами на конечные устройства, — комментирует Денис Легезо, антивирусный эксперт «Лаборатории Касперского». — Наконец, подобные устройства подключены к сети в режиме 24/7. Эта угроза актуальна не только для рядовых пользователей — сегодня практически любое производство имеет выход в Интернет и использует различные сервисы, повышающие производительность, например, облачные технологии».

ПОЧЕМУ ОБ ЭТОМ НЕ ГОВОРЯТ?

Отсутствие единых стандартов — главный тормоз развития Интернета вещей сегодня. Например, существует множество протоколов передачи данных, которые используются для реализации IoT. Выбор конкретного решения зависит от рассматриваемой задачи.

Предположим, нам нужна энергоэффективная сеть. Скорость передачи данных значения не имеет. В этом случае подойдет, например, Sigfox. Но этот протокол поддерживают не все производители устройств. А значит, это сужает список вендоров, из которого мы можем выбирать. Следующая проблема, которая может перед нами встать, — это несовместимость устройств разных производителей между собой.

Поэтому на сегодняшний день совместимость устройств друг с другом и поддержка единых сетевых решений — это главная проблема, которую пытаются решить разработчики, производители и интеграторы. В этой ситуации вопросы безопасности уходят на второй план.

КАК ЗАЩИТИТЬ IoT-УСТРОЙСТВО?

Надо понимать, что устройства под Интернет вещей разрабатываются главным образом по принципу «просто в использовании». Производители выпускают на рынок тысячи устройств с минимальным функционалом (этим обусловлена низкая цена таких приборов) и одинаковыми характеристиками. В том числе, универсальными заводскими паролями.

Рассмотрим кейс. Компания закупает на фабрику 400 одинаковых сенсоров освещенности. Их подключают к Интернету. Информация о приобретенной модели сенсоров попадает к киберпреступнику. Первое, что он сделает, — найдет во всемирной сети заводской пароль к данному оборудованию. Это открытая информация.

Если сотрудники компании не сменили универсальный пароль хотя бы на одном сенсоре, то хакер может получить к нему несанкционированный доступ, не прикладывая дополнительных усилий. А через взломанный сенсор, теоретически, открывается доступ ко всей инфраструктуре предприятия. Теперь преступник может вмешаться в производственный процесс, даже остановить его.

Возникает вопрос: кто несет ответственность за произошедшее? Разработчик? Нет. Ведь в документах не прописано, что пароли разных устройств должны отличаться. А в инструкции по применению, которую, как правило, никто не читает, указана процедура изменения «заводского» пароля. И этим вопросом должен был озаботиться пользователь или инсталлятор. Равно как и вопросом своевременного обновления ПО на устройствах. Новые вирусы создаются каждый день, и тех инструментов защиты, которые были актуальны еще вчера, завтра может быть недостаточно. Для удобства можно настроить функцию автоматического обновления, если она есть.

«Ничего не мешает ставить уникальный пароль на массово тиражируемые устройства. Технически это осуществимо и не требует значительных финансовых затрат, — считает Дмитрий Белявский, ведущий специалист АО «Технический Центр Интернет». — Дело в том, что у разработчиков устройств пока нет мотивации об этом заботиться. И здесь встает вопрос квалификации среднего пользователя, которому удобнее работать с паролем по умолчанию, чем руководствоваться соображениями безопасности».

Для использования в рамках концепции IoT лучше выбирать устройства ровно с тем набором функций, которые требуются для решения задачи. Если в здании надо поставить датчики обнаружения дыма, то следует приобрести устройство, к примеру, без USB-порта. Каждый дополнительный физический разъем увеличивает риски по безопасности.

Более того, предусмотренных разработчиком средств защиты часто бывает недостаточно. В IoT-устройства лучше встраивать дополнительные механизмы обнаружения несанкционированных изменений, в том числе, физических.

«Про необходимость смены пароля, присвоенного устройству по умолчанию, говорят все чаще. И в этом действительно есть смысл. Но гораздо эффективнее еще на этапе проектирования встроить в устройство протоколы аутентификации и шифрования. При том такие, которые требуют минимального вмешательства конечного пользователя. К примеру, научить устройство автоматически обмениваться ключами с основной системой на этапе настройки и сопряжения нового устройства и основной системы, — говорит Роман Вербицкий, технический директор чешской . — Но если мы действительно заботимся о безопасности Интернета вещей, как наследника систем мониторинга и диспетчеризации, то гораздо важнее минимизировать уязвимости в протоколах передачи данных. Вдруг на одно из ваших устройств уже установлено программное обеспечение, которое позволит злоумышленнику подключиться к сети удаленно. И это станет возможно не столько из-за того, что вы не сменили заводской пароль, сколько благодаря недостаточной защищенности вашей сети в целом».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Все уровни организации IoT тесно взаимосвязаны. Получив доступ к «умному» устройству, можно считать отправленные данные или фальсифицировать их. Чтобы этого не произошло, требуется, как минимум, аутентификация устройства (т. е. процедура проверки подлинности пользователя или устройства, например, путем сравнения введенного им пароля или ключа с тем, что хранится в базе данных) и шифрование данных. Незащищенная сеть позволит преступнику отправить в хранилище «ложные показания». А через панель управления можно изменить политику анализа данных… Обеспечив киберпреступнику доступ к одному из уровней системы, пользователь рискует потерять контроль над всей инфраструктурой. Поэтому предусматривать уязвимости следует на всех стадиях реализации IoT, но начать с самого очевидного. Смените заводские пароли. Ведь известное правило «Все гениальное — просто!» работает даже в сложных технических вопросах.

Информация и фото с https://algoritm.org/arch/arch.php?id=87&a=2133

Проблемы развития платформ IoT (Internet of Things)

Существующие отношения между компаниями разработчиками — конкуренция и сотрудничество, позволяют надеяться, что в ближайшие годы будут решены и основные проблемы:

1. Стандартизации.
2. Создания работоспособных платформ с функциональным центральным элементом.
3. Безопасности.
4. Надежности и производительности сетевых систем.
5. Учета индивидуальных особенностей конкретного пользователя (например, людей с ограниченными функциональными возможностями).

Прорывы в этих областях позволят добиться улучшения качества решений и в аналитике и управлении в IoT проектах. В результате будет достигнуто существенное улучшение качества жизни во всех сферах и на всех уровнях — от бытового до корпоративного, государственного и глобального.

Где используется

IoT для бизнеса применяется в различных сферах деятельности, например:

• дистанционный сбор данных счетчиков электроэнергии, воды, газа;
• технологии для умных городов и домов;
• технологии для сфер, связанных с добычей и переработкой полезных ископаемых;
• технологии для сфер, связанных с торговой, логистической деятельностью.

Почему роутеры лучше модемов

Расстояние от пункта управления до промышленного оборудования, которым необходимо управлять, может превышать сотни километров.

Получение данных с оборудования, включение и выключение устройств – это типовые задачи, которые решают территориально-распределенные предприятия. Как правило, для удаленной связи используются промышленный компьютер, PLC или набор датчиков и счетчиков, которые подключены к сети с помощью 3G/4G модемов или 3G/4G роутера. Сетевое оборудование передает данные оператору предприятия.

Эксперты утверждают, что подключение через роутеры более надежно и безопасно. Роутеры для связи IoT-устройств позволяют реализовать более широкий спектр подключений, нежели 3G/4G модемы. Дополнительный функционал продвинутых сетевых устройств позволяет производить тонкую настройку. Поэтому речь в статье пойдет про роутеры.