previous up index search
Previous: 4.5.19 Протокол LDAP (Lightweight Directory Access Protocol)    UP: 4.5 Процедуры Интернет

4.5.20 Интернет вещей (IoT)

Семенов Ю.А. (ИТЭФ-МФТИ)
Yu. Semenov (ITEP-MIPT)

  Душа предметов призрачна с утра,
мертва природа стульев и буфетов,
потом приходит сумерков пора,
и зыбко оживает мир предметов.

  И. Губерман


Думали ли вы, что автомобиль сам может вызвать скорую помощь, или, что скорая помощь может собрать критическую информацию о пациенте до приезда в больницу, или, что в ближайшие 10-15 лет большинство людей будут снабжены устройствами непрерывного мониторинга состояния здоровья, способными вызвать, если потребуется, скорую помощь?

Интернет вещей (IoT - Internet of Things) – глобально связанная система приборов, объектов и предметов, базирующаяся на технологии RFID (Radio Frequency ID). Можно ожидать, что Интернет вещей будет активно использовать многие существующие беспроводные системы обмена данных (NFC, Zigbee, Bluetooth и т.д.). Каждый объект IoT должен иметь глобально уникальный идентификатор.

Система RFID содержит в себе:

Для обеспечения безопасной работы с RFID (аутентификации) используется протокол TRAP-2.5. Традиционные методы аутентификации здесь не применимы, так как у объектов IoT нет дисплея и клавиатуры.

Термин Интернет вещей был предложен Кевином Эштоном (Kevin Ashton) в 2009 году. Модель Интернета вещей будет разной, в зависимости от области применения: в сфере здоровья, домашнего хозяйства, безопасности, производства, офиса и пр. Быстрому развитию этой технологии будет способствовать широкое использование мобильных гаджитов. Тем не менее, первым примером Интернета вещей можно считать машину Coke в университете Carnegie Melon в начале 1980-х.

Интернет вещей предполагает формирование среды, где все объекта окружающего мира - от транспортных самолетов до авторучек имеют выход в Интернет. Появляется возможность взаимодействия людей с этими предметами, а также общения этих предметов между собой.

На сегодняшнем этапе Интернет вещей предполагает следующее:

Ниже представлен краткий список возможных приложений интернета вещей.

В качестве примера можно рассмотреть "домашний" интернет вещей, который избавляет хозяев от заботы отслеживания расходов воды, электричества и газа, а также от заполнения квитанций оплаты. Эта система может также следить за тем, есть ли в комнате люди, и, если они отсутствуют там долгое время, отключать освещение.

Рис.1. Интернет вещей дома.

Функции информационного сервера могут быть самыми разнообразными: отслеживание по телепрограмме через Интернет начала интересующего вас фильма и напоминание об этом, включение кондиционера, если температура в помещении превышает заданный порог, своевременное напоминание о предстоящей встрече, напоминание о необходимости отключения газовой плиты и всех электроприборов (если что-то не выключено) при уходе и т.д.

Если вам что-то нужно в супермаркете и вы не знаете, где этот товар находится (и имеется ли он в продаже), вам не нужно искать надписи указателей, вы можете задать этот вопрос голосом или, набрав на клавиатуре смартфона, и получите немедленно ответ.

Можно себе представить ситуацию, когда дежурный инженер подходит к некоторой установке и кладет свой планшет у определенной радиометки. Планшет распознает метку, загружает нужную программу, считывает по bluetooth текущие параметры установки, сравнивает их с ожидаемыми и передает результат на центральный пульт системы. Этот планшет может быть также снабжен датчиками, например, измерения амплитуды и спектра вибраций (вспомним случай на Красноярской ГЭС).

Согласно прогнозам компании ABI Research более 30 млрд. устройств будут беспроводным способом подключены к Интернету вещей к 2020 году. Существуют прогнозы и более оптимистичные (CISCO-networks) - 50 миллиардов.

В сетевом журнале InfoWorld появилась заметка, где утверждается, что Интернет вещей еще не будет масштабно работать в 2014 году (см. "The Internet of things will not arrive in 2014", Bill Snyder, InfoWorld, December 12, 2013). Это объясняется нерешенностью проблем безопасности, питания и управления сетью. Предполагается, что Интернет вещей будет способствовать росту энергопотребления в мире. В этой среде каждый пользователь станет администратором, что не будет способствовать ее безопасности.

Окружающий мир быстро изменяется, он стал тотально связанным, см. "Realising the benefits of a totally connected world", Cliff Saran. Появляется Интернет вещей, который еще более изменит среду жизни. Контроллеры управления отоплением жилых помещений (200 фунтов стерлингов) уже поступили в продажу. Компания Ксерокс разработала систему автоматизации управления городским трафиком в Лос Анжелесе (7000 датчиков). Эта система контролирует даже занятость парковочных мест и динамически меняет расценки за парковку. Революционные преобразования ждут систему управления аэропортами и доками (Лондон). Компания Coca-Cola надеется с помощью этой технологии лучше учитывать вкусы потребителей для своих питейных автоматов.

Интернет вещей хорошо совмещается с прогрессом в области робототехники. Компания Amazon (торговля традиционными и электронными книгами и их доставка) разработала систему, в которой не только автоматизирована обработка заказов книг через Интернет, но и доставка в пределах 10 миль от склада с помощью робота-вертолета, ориентирующегося с помощью GPS. Сегодня трудно перечислить области человеческой деятельности, где будет использоваться Интернет вещей.

RFID позволит получать уведомление о том, что срок пригодности того или иного продукта в холодильнике приближается к критическому. Легко будет решена проблема поиска любых вещей в квартире, книг в шкафу и т.д..

Несколько фирм, занимающихся оборудованием и объединенных в консорциум OIC, объединились для разработки стандартов безопасной и надежной передачи для 200 миллиардов объектов Интернета вещей (см. "Top hardware firms join forces on IoT standards", Warwick Ashford). В консорциум входят Dell, Intel, Samsung, Amtel, Broadcom и Wind River. Работа должна быть выполнена до 2020 года.

Но широкое развитие интернета вещей предполагает взрывообразный рост числа объектов, подключенных к Интернет, а ОС этих объектов не обязательно спроектированы с учетом требований безопасности. В результате число точек уязвимости пропорционально увеличится. Кроме того, радиочастотный фон диапазонов bluetooth и WiFi также возрастет. Эти уязвимости могут быть сопряжены с доступом сервиса telnet, примитивными паролями типа "qwerty" и т.д.

Внедрение Интернета вещей должно сопровождаться разработкой гибкой системы взаимодействия с клиентами (CRM).

Отдельную проблему составит аутентификация объектов интернета вещей. Сегодня мы для решения этой проблемы вводим имя и пароль, но многие объекты не имеют, ни клавиатуры, ни дисплея, например, смарт-часы. Разумеется, можно конфигурировать такие объекты через радиоканалы, но они должны кроме того безопасно передавать данные друг другу.

В 2014 году начал выходить периодический журнал "The IEEE Internet of Things Journal", что свидетельствует об актуальности этого направления ИТ.

Компания Intel открыла лабораторию internet of things (IoT) в своем офисе в Swindon (см. "A peek into Intel’s Internet of Things lab in Swindon", Archana Venkatraman).

В Интернете вещей критическим фактором является обеспечение питания датчиков и радиоэлетронного оборудования. Рассматривается возможность для осуществления питания использовать вариации температуры, света или вибрации (см. "Texas Instruments builds an alternative energy for the Internet of Things", Patrick Thibodeau, Computerworld | December 22, 2014). Схема получения энергии указанным выше способом показана на рис.2. Разница температуры горячей воды и внешним воздухом может дать 300-400 мВ. Texas Instruments разработала устройство, способное генерировать напряжение 3-5В, пригодные для зарядки акуммулятора.

Рис.2. Решение компании Texas Instrument для получения энергии для питания датчиков из окружающей среды.

По мере внедрения технологии IoT архитектура этой среды усложняется. На рис. 3 показана архитектура IoT (см. "The Internet of Things: Network and Security Architecture", William Stallings, The Internet Protocol Journal, v18, N4, p2). Современная система IoT предполагает использование шлюзов (gataway), Функцией шлюза является трансляция протокола и обеспечение реализации как беспроводной, так и проводной техники обмена данными. Одной из текущих задач является проблема адресации шлюзов.

Рис. 3. Архитектура мира IoT.

В начале 2016 года появился обзор откликов 49 экспертов по проблемам Интернета вещей и безопасности (см. "The IoT “time bomb” report: 49 security experts share their views", Kathryn Cave, February 12 2016). Узлы управления IoT и Wi-Fi-маршрутизаторы часто не отвечают высоким требованиям безопасности из-за финансовых ограничений при создании системы. Встраивание средств обеспечения безопасности в сами объекты пока ограничено по технологическим причинам. Так как число входов в систему в случае IoT растет экспоненциально, построение централизованной системы безопасности становится невозможным.

Интернет вещей приходт в дом, делая его более комфортным и безопасным (см. рис. 4)

Рис. 4. Рост числа умных домов в Европе и США (Chip 01/2017, стр.41).


Previous: 4.5.19 Протокол LDAP (Lightweight Directory Access Protocol)    UP: 4.5 Процедуры Интернет