Интернет вещей: что такое Интернет вещей (IoT), безопасность IoT

Что такое «интернет вещей»?

Термин «Интернет вещей» (IoT) относится к взаимодействию устройств, подключенных к Интернету и «обменивающихся данными» друг с другом. Вы, вероятно, уже думаете о таких вещах, как ноутбук или смарт-телевизор, но IoT охватывает гораздо более широкий спектр устройств, таких как электроника, которые никогда раньше не были подключены к сети: домашние холодильники, кофеварки, стиральные машины рано. Интернет вещей — это все (даже необычные устройства), которые могут подключаться к Интернету. Сегодня практически любое устройство, оснащенное коммутатором, потенциально может подключаться к Интернету, что делает его частью Интернета вещей.

Почему все сегодня говорят об «инернете вещей?

«Интернет вещей» сегодня является горячей темой, потому что мы знаем, сколько вещей можно подключить к Интернету и как это может повлиять на повседневную жизнь. Технологический прогресс в течение последнего десятилетия, способствовали следующие факторы:

• Способы создания технически «умных» устройств стали доступнее
• Увеличилось количество продуктов, совместимых с Wi-Fi
• Количество пользователей смартфонов по всему миру резко увеличилось
• Теперь вы можете использовать свой смартфон как устройство, которое управляет другими устройствами

То почему IoT больше не профессиональный жаргон вычислений. Это термин, который каждый предприниматель должен знать в первую очередь.

Где используют интернет вещей?

Интернет вещей позволяет компаниям автоматизировать процессы и снизить трудозатраты. Это снижает объем отходов, улучшает качество предоставляемых услуг и делает производственный процесс и логистику более экономичными.

«IoT можно встретить практически в любой сфере: от контекстной рекламы, которая сообщает пользователю, где пообедать или заправиться, в зависимости от текущего геолокации, до доставки еды или покупки автомобиля», — сказал он РБК, технический директор IoT система прогнозирования PRANA Trends Максим Липатов.

Согласно исследованию IoT Analytics 1, в 2020 году самый высокий уровень проникновения технологий IoT наблюдался в транспортном секторе, энергетике, розничной торговле, управлении городской жизнью, здравоохранении и промышленности.

• В энергетическом секторе Интернет вещей улучшает управляемость подстанциями и линиями электропередачи за счет удаленного мониторинга.
• В сфере здравоохранения Интернет вещей выводит вас на новый уровень диагностики заболеваний: «умные» устройства отслеживают показатели здоровья пациентов в фоновом режиме.
• В сельском хозяйстве умные фермы и теплицы измеряют удобрения и воду сами по себе, а умные трекеры животных вовремя информируют фермеров не только о местонахождении животных, но и об их здоровье, анализируя частоту сердечных сокращений, температуру тела и общую активность.
• На транспорте типичные решения Интернета вещей включают телематику и интеллектуальное управление автопарком, когда автомобиль подключается к локальной операционной системе для мониторинга и диагностики. По данным Statista 2, к 2025 году в развитие Интернета вещей для автомобилей будет инвестировано 740 миллиардов долларов.
• В городских условиях решения IoT помогают автоматизировать освещение за счет снижения затрат на освещение до 30-50%. Умные счетчики, которые, в свою очередь, регистрируют и передают информацию о затратах и ​​износе управляющим компаниям, избавляют жителей города от необходимости проверять и отправлять данные о потреблении энергии самостоятельно.
• В логистике IoT снижает транспортные расходы и сводит к минимуму влияние человеческого фактора. Системы Интернета вещей также могут отслеживать скорость заполнения мусорных баков и оптимизировать затраты на сбор мусора на основе этих данных.
• Нефтегазовая и горнодобывающая отрасли активно внедряют Интернет вещей. В частности, использование углубленного анализа скважин помогает нефтегазовой отрасли увеличить добычу на уже истощенных месторождениях. А, например, «Северсталь» с помощью Интернета вещей смогла минимизировать убытки компании из-за неверных прогнозов потребления электроэнергии.
• По словам Максима Липатова, в розничной торговле Интернет вещей позволяет брендам и поставщикам оптимизировать затраты и улучшить качество обслуживания клиентов с помощью цифровых вывесок, отслеживания взаимодействия с клиентами, управления запасами и умных торговых автоматов. По данным ResearchAndMarkets, ожидается, что рынок вырастет с 14,5 млрд долларов в 2020 году до 35,5 млрд долларов к 2025 году.

В безопасности ли данные и где они хранятся?

Безопасность — настоящая проблема для Интернета вещей, поскольку недостатки программного обеспечения делают наборы данных и системы уязвимыми. Хакеры могут напрямую атаковать интеллектуальные устройства из-за отсутствия безопасности во многих из них.

Веб-камеры — хороший пример устройств с плохими мерами безопасности, которые делают их открытыми для хакеров. Правительства пытаются решить эти проблемы с помощью руководящих принципов для устройств IoT, рекомендуя шифрование, защиту паролем и регулярные обновления безопасности.

Проблемы безопасности будут продолжать расти по мере роста рынка устройств IoT, что вызывает озабоченность отрасль. Промышленный шпионаж или злонамеренные хакерские атаки на критически важную инфраструктуру представляют собой вполне реальные риски.

Эти риски очевидны при применении к реальным последствиям, как если бы кто-то мог удаленно взять под контроль автомобиль без водителя.

Примеры применения IoT-технологий

Но чтобы прояснить, о чем именно мы говорим, давайте разберем промышленный Интернет вещей на реальных примерах.

Умный город

Жизнь в городской среде можно значительно упростить, добавив в нее технологии Интернета вещей. Многие устройства уже используются и ведут нас в светлое будущее. Например:

• транспорт с датчиками GPS, который помогает гражданам планировать время отправления и маршрут;
• системы видеонаблюдения, помогающие правоохранительным органам находить преступников;
• датчики заполнения бункера, которые автоматически вызывают уборку в нужное время.

Важность развития умного города трудно переоценить. Такие системы сделают жизнь безопаснее и удобнее.

Аграрный сектор

В этой области развитие Интернета вещей значительно облегчило жизнь фермерам и всем, кто связан с этим сектором. В частности, важную роль играют датчики мониторинга почвы. Это способы без вмешательства человека определить, хорошо ли увлажнена земля, достаточно ли в ней веществ, необходимых для нормального роста растений.

Технологии искусственного интеллекта и Интернет вещей позволяют оценивать состояние ферм без сложного анализа. Искусственный интеллект берет на себя большую часть работы, предоставляя сельскохозяйственным работникам все необходимые данные.

Такой подход позволяет даже небольшим странам стать лидерами в аграрном секторе.

Логистика

Интернет вещей в логистике снижает степень непредсказуемости при заказе и доставке товаров конечным потребителям, что важно не только для людей, заказывающих что-то в Интернете, но и для бизнеса.

ИТН технологии в области логистики позволяют автоматически направлять грузовые автомобили на объекты, где они необходимы (в соответствии с заказами). С их помощью, доставка персонала может, как клиентов, отслеживать местоположение пакета, иногда точное местоположение транспортного средства с грузом. Кроме того, датчики позволяют контролировать состояние автомобиля.

Строительство

Промышленный Интернет вещей (ВГД) технологии делают жизнь проще для обоих домовладельцев и жителей. Этому способствует смарт-счетчиков, которые автоматически принимают измерения, а затем передают данные в утилиту. Новые домофоны поколения позволяют использовать встроенную камеру и мобильное приложение для просмотра звонящих вашей квартиры, не поднимая телефонную трубку.

А во многих современных районах, которые уже находятся в стадии строительства, внедряются технологии IoT, такие как умные лампочки, которые выключаются через смартфон и показывают уровень затрат на электроэнергию.

Медицина

Интернет вещей в здравоохранении работает одновременно в двух направлениях. Первое — это постоянный мониторинг здоровья человека. Также в этом помогают фитнес-браслеты в духе Xiaomi Mi Band. Они контролируют ваш пульс, проверяют качество сна и даже сообщают о падении насыщения крови кислородом. Уже хороший диагностический комплект.

Но есть и более продвинутые системы, которые позволяют отслеживать в реальном времени показания ЭКГ и артериального давления и передавать их врачу через Интернет. Правительства тратят все больше и больше денег на такие устройства, внедряя их по всей больнице. Но вскоре это отразится и на повседневной жизни людей.

Транспорт

Это касается не только общественного транспорта. Да, у нас уже есть автобусы, оснащенные датчиками GPS, что позволило появиться сервисам в духе Яндекс.Транспорта. Это удобно. С такими технологиями жизнь становится проще.

Но это касается и личного транспорта. Хотя не все автомобили достаточно умны, чтобы отказываться от водителей, и не все они так совершенны с точки зрения интерфейса, как Tesla, но многие из них уже подключены к Интернету и позволяют проводить диагностику с помощью смартфона, подключаться к мультимедийным службам и сообщать о неисправностях нарушение.

Безопасность

Интернет вещей включает камеры видеонаблюдения со встроенной системой распознавания лиц. Это как раз та часть умного города, которая должна позволить правоохранительным органам быстро находить преступников и пропавших без вести.

Кроме того, им помогут всевозможные гаджеты, мгновенно передающие данные о потенциальных злоумышленниках.

Как будет развиваться интернет вещей

Количество умных устройств будет только увеличиваться. В обратном направлении развитие IoT точно не пойдет. По оценкам экспертов, к 2025 году количество подключенных к Интернету гаджетов, устройств и другого оборудования достигнет 25 миллиардов. Этому также способствует развитие сетей пятого поколения, поскольку данные передаются через них быстрее и надежнее. Это позволяет активно использовать IoT без сбоев и снижения производительности.

Перспективы развития умных городов пока туманны, этот вариант не является приоритетным. Основные сегменты роста включают здравоохранение, энергетические системы и автомобильную промышленность.

Правительства тратят все больше и больше денег на разработку экосистем устройств для наблюдения за пациентами, создание умных автомобилей и попытки оптимизировать производство энергии с помощью искусственного интеллекта и Интернета вещей.

2. Архитектура IoT-систем

Интернет вещей состоит из набора различных информационных коммуникационных технологий, которые заставляют его работать. Архитектура Интернета вещей показывает, как взаимосвязаны разные технологии, и включает следующие основные уровни:

Вещи (Dos. Things) Уровень датчиков и сенсорных сетей

Здесь мы говорим непосредственно об устройствах. Это самый низкий уровень архитектуры Интернета вещей. Он состоит из смарт-объектов, подключенных к датчикам. Они обеспечивают сбор и обработку информации в реальном времени для соответствующих целей. Например, для измерения температуры, давления, скорости движения, положения и многого другого. Развитие микропроцессоров привело к уменьшению физического размера аппаратных датчиков и сделали возможным реализовать их повсюду.

Обычно у вещей есть межсетевые соединения, которые подключаются к локальной или глобальной сети. Но есть и самодостаточные устройства, которые могут работать на базе сетей сотовых операторов (подключение через Wi-Fi или Ethernet). Сами шлюзы являются концентраторами, которые поддерживают определенный стандарт или протокол, обеспечивающий связь с «вещами».

В качестве конкретного примера системы IoT без шлюза ниже приведено изображение, которое описывает работу GPS-трекера с модулем NB-IoT:

Таким образом, существуют устройства, которым не требуется шлюз и которые имеют стандартный интерфейс связи. Они самодостаточны и имеют достаточный доступ в Интернет через кабель, GSM / 3G / LTE, NB-IoT, Wi-Fi и т.д. Для координации с облаком

В примере с трекером на рисунке выше оператор назначает IP-адрес устройству (или может использоваться не-IP-технология) через NB-IoT (L1, L2) и передает устройство в Интернет. Сам трекер может поддерживать MQTT, CoAP или просто отправлять свою полезную нагрузку в UDP-пакетах на адрес платформы, указанный в настройках, через общедоступную сеть.

Датчики, которые характеризуются низким потреблением энергии и низкой скоростью передачи данных, формируют беспроводные сенсорные сети (WSN — беспроводной датчик сеть). Они набирают популярность, потому что могут содержать гораздо больше датчиков с питанием от батарей и покрывать большие площади. Это достигается применением топологии ячеистой сети. В качестве примера можно упомянуть стандарт ZigBee (IEEE 802.15.4), который все чаще используется в системах домашней автоматизации с помощью метода «Умный дом».

Gateway (шлюзы). Уровень шлюзов и сетей

Чтобы реализовать широкий спектр действий в IoT, необходимо обеспечить совместную работу множества различных технологий и протоколов. Сети доступа должны обеспечивать требуемые скорости передачи информации с точки зрения задержки, пропускной способности и безопасности. Уровень шлюза предназначен для соединения разнородных сетей в единую сетевую платформу.

Шлюзы позволяют пользователям или автоматизирова