Интернет вещей (Internet of things — IoT) основан на межсетевом информационном взаимодействии , взаимодействие физических устройств, транспортных средств (также называемых «подключенными устройствами» и «интеллектуальными устройствами») и других предметов, использующих современные технологии, программное обеспечение, датчики, исполнительные механизмы и сеть, которые позволяют этим объектам собирать и обмениваться данными.
Впервые концепция IoT получила применение в 1999 году в Центре автоидентификации (Auto-ID Center) в Массачусетском технологическом институте. Радиочастотная идентификация (RFID) была выделена Кевином Эштоном как предпосылка для Интернета вещей в этот момент [2]. При этом Эштон предпочитал фразу «Интернет для вещей». Основная идея идентификации состояла в том, что если бы все объекты и люди в повседневной жизни были снабжены идентификаторами, то компьютеры могли бы управлять и инвентаризировать их.
Сейчас данная технология использует последние достижения в области программного обеспечения, падающие цены на оборудование и современное отношение к технологиям. Его новые и продвинутые элементы вносят серьезные изменения в доставку товаров, услуг; а также в социальные, экономические и политические последствия этих изменений.
Новые технологии, позволяющие создавать сети, в частности сети IoT, означают, что сети больше не связаны исключительно с крупными поставщиками. Сети могут существовать в гораздо меньших и более дешевых масштабах, оставаясь при этом практичными. IoT создает эти небольшие сети между своими системными устройствами.
Протокол Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) используется в течение многих лет, но сейчас он особенно актуален благодаря взрывному росту IoT: и потребительские, и промышленные устройства внедряют распределённые сети и граничные вычисления (edge computing), а устройства с постоянной трансляцией данных становятся частью повседневной жизни.
MQTT — это протокол обмена сообщениями по шаблону издатель-подписчик (pub/sub). Первоначальную версию в 1999 году опубликовали Энди Стэнфорд-Кларк из IBM и Арлен Ниппер из Cirrus Link. Они рассматривали MQTT как способ поддержания связи между машинами в сетях с ограниченной пропускной способностью или непредсказуемой связью. Одним из первых вариантов его использования было обеспечение контакта фрагментов нефтепровода друг с другом и с центральными звеньями через спутники.
С учётом суровых условий эксплуатации протокол сделан маленьким и лёгким. Он идеален для устройств слабой мощности и с ограниченным временем автономной работы. К их числу сейчас относятся и вездесущие смартфоны, и постоянно растущее число датчиков и подключённых устройств.
Таким образом, MQTT стал протоколом для потоковой передачи данных между устройствами с ограниченной мощностью CPU и/или временем автономной работы, а также для сетей с дорогой или низкой пропускной способностью, непредсказуемой стабильностью или высокой задержкой. Именно поэтому MQTT известен как идеальный транспорт для IoT. Он построен на протоколе TCP/IP, но есть ответвление MQTT-SN для работы по Bluetooth, UDP, ZigBee и в других сетях IoT, отличных от TCP/IP.
MQTT — не единственный в своём роде протокол обмена сообщениями pub/sub в реальном времени, но он уже получил широкое распространение в различных средах, которые зависят от межмашинной связи. Среди его сверстников — Web Application Messaging Protocol, Streaming Text-Oriented Messaging Protocol и Alternative Message Queueing Protocol.
Система связи, построенная на MQTT, состоит из сервера-издателя, сервера-брокера и одного или нескольких клиентов. Издатель не требует каких-либо настроек по количеству или расположению подписчиков, получающих сообщения. Кроме того, подписчикам не требуется настройка на конкретного издателя. В системе может быть несколько брокеров, распространяющих сообщения.
MQTT предоставляет способ создания иерархии каналов связи — своего рода ветвь с листьями. Всякий раз, когда у издателя есть новые данные для распространения среди клиентов, сообщение сопровождается примечанием контроля доставки. Клиенты более высокого уровня могут получать каждое сообщение, в то время как клиенты более низкого уровня могут получать сообщения, относящиеся только к одному или двум базовым каналам, «ответвляющимся» в нижней части иерархии. Это облегчает обмен информацией размером от двух байт до 256 мегабайт.
Как указано выше, MQTT — легковесный протокол обмена сообщениями, построенный для ненадёжных сетей и устройств с ограничениями на источник питания и CPU. Однако это не означает, что связь с потенциальной потерей пакетов — его единственное приложение. MQTT предоставляет различные уровни обслуживания для различных типов инфраструктуры IoT, от повторяющейся выборки данных до управления промышленными машинами
У разработчиков есть богатый выбор протоколов для проектирования и развёртывания двунаправленных каналов связи IoT, включая MQTT, HTTP, CoAP, WebSockets (если позволяет CPU/батарея) и другие. Является ли MQTT лучшим выбором, зависит от оборудования и задачи приложения.
Область применения IoT велика: от дома и офиса до промышленности, инфраструктуры, медицины и так далее. В повседневной жизни IoT предоставляет персонализированный опыт от дома до офиса организациям, с которыми мы часто сотрудничаем. Это улучшает наше общее удовлетворение, повышает производительность и улучшает наше здоровье и безопасность. Например, IoT может помочь нам настроить наше офисное пространство для оптимизации нашей работы.
Применение IoT в областях промышленности включает в себя улучшение производства, маркетинга, предоставления услуг и безопасности. IoT обеспечивает надежные средства мониторинга различных процессов; и реальная прозрачность создает большую видимость возможностей для улучшения. Также IoT подталкивает нас к нашему воображаемому будущему медицины, в котором используется высокоинтегрированная сеть современных медицинских устройств. Сегодня IoT может значительно улучшить медицинские исследования, устройства, уход и неотложную помощь. Интеграция всех элементов обеспечивает большую точность, больше внимания к деталям, более быструю реакцию на события и постоянное улучшение, уменьшая при этом типичные накладные расходы на медицинские исследования и организации.
Индустриальный интернет вещей кардинально изменяет всю экономическую модель взаимодействия «поставщик – потребитель». В наиболее продвинутых случаях индустриальный Интернет вещей позволяет не только повысить качество технической поддержки оборудования с использованием развитых средств телеметрии, но и обеспечить переход к новой бизнес-модели его эксплуатации, когда оборудование оплачивается заказчиком по факту использования его функций.
Внедрение сетевого взаимодействия между машинами, оборудованием, зданиями и информационными системами, возможность осуществлять мониторинг и анализ окружающей среды, процесса производства и собственного состояния в режиме реального времени, передавая функции управления и принятия решений интеллектуальным системам приводят к смене «парадигмы» технологического развития, называемой также «четвертой промышленной революцией».
Глубокий уровень контроля, предоставляемый IoT, позволяет быстро и более эффективно использовать эти возможности, включая такие события, как очевидные потребности клиентов, несоответствующий продукт, неисправности оборудования, проблемы в распределительной сети и многое другое.
Каждое подключенное устройство создает возможности для злоумышленников. Эти уязвимости являются широкими, даже для одного небольшого устройства. Риски включают передачу данных, доступ к устройству, неисправные устройства и постоянно включенные / всегда подключенные устройства.
Основными проблемами безопасности остаются ограничения безопасности, связанные с производством недорогих устройств, и растущее число устройств, которые создают больше возможностей для атак.
Определение защищенного устройства простирается от самых простых мер до сложных конструкций. Безопасность следует рассматривать как спектр уязвимости, которая меняется со временем по мере развития угроз.
Безопасность должна оцениваться на основе потребностей пользователя и реализации. Пользователи должны осознавать влияние мер безопасности, потому что плохо спроектированная безопасность создает больше проблем, чем решает.
Устройства IoT собирают данные об окружающей среде, в которую входят люди. Эти преимущества представляют большой риск. Сами данные не представляют опасности, однако, их глубина. Очень подробный сбор данных дает очень четкое представление о личности, предоставляя преступникам всю информацию, которая им необходима для того, чтобы воспользоваться кем-то.
Люди могут также не знать об уровне конфиденциальности; например, развлекательные устройства могут собирать аудиовизуальные данные или «наблюдать» за потребителем и обмениваться интимной информацией. Спрос и цена на эти данные усугубляют проблему, учитывая количество и разнообразие сторон, заинтересованных в конфиденциальных данных.
Проблемы, характерные для технологии IoT, приводят ко многим проблемам конфиденциальности, которые в первую очередь связаны с неспособностью пользователя установить и контролировать конфиденциальность.
В заключение можно сказать только то, что с развитием Интернета вещей все больше предметов будут подключаться к глобальной сети, тем самым создавая новые возможности в сфере безопасности, аналитики и управления, открывая все новые и более широкие перспективы и способствуя повышению качества жизни населения.
