Интернет вещей (IoT) – технология будущего, которая меняет мир уже сегодня

Интернет вещей: что это, зачем и как работает

Интернет вещей  (Internet of Things, IoT)  — это широкая сеть объектов, связанных через Интернет и способных обмениваться данными. Это не только множество различных приборов и датчиков, объединенных между собой проводными и беспроводными каналами связи и подключенных к сети Интернет, а тесная интеграция реального и виртуального миров, в среде которой общение осуществляется между людьми и устройствами.

Интернет вещей — одна из самых интересных и перспективных новых технологий последних нескольких лет. Мир становится все более связанным и надежным благодаря Интернету и интеллектуальным устройствам. Они повсюду, от бытовой техники до производственных сборочных линий. Умные зеркала, роботы-пылесосы, беспроводная кухонная техника — интерактивные, подключенные к Интернету устройства, совсем скоро изменят нашу жизнь.

В ближайшем будущем все электронные устройства будут умным и связанными с людьми. Интернет вещей уже успешно внедрен во многих отраслях для автоматизации и оптимизации рабочих процессов. И теперь это будущее приходит в наши дома. К 2025 году 10% домов станут умными с помощью IoT.

Концепция и предпосылки для рождения «Интернета вещей»

Из-за широкого распространения смартфонов и планшетов, уже к 2010 году количество устройств подключенных к интернету возросло до 12,5 миллиардов, и это при населении планеты в 6,8 миллиардов, то есть на одного жителя земли уже в 2010 году приходилось почти 2 подключенных к глобальной сети устройства.

Эти устройства способны подключаться к сети и взаимодействовать друг с другом посредством сетей Bluetooth, Zigbee, WiFi, через сети сотовой связи, через спутниковую сеть и т.д. Аналитики не исключают, что к 2025 году количество таких устройств по всему миру достигнет отметки в 50 миллиардов. В связи с таким положением дел совсем не удивительно появление такого феномена как Интернет вещей или Internet of the Things, сокращенно IoT.

Концепция Интернета вещей заключается в появлении вычислительной сети вещей, сети физических предметов с интегрированными в них технологиями взаимодействия как между собой, так и с внешней информационной средой и просто с внешней средой реального мира.

Наличие такой глобальной сети вещей способно коренным образом перестроить не только общественные, но и в значительной степени экономические процессы. А человек, само собой, из основной части всех самостоятельных операций и действий вещей окажется исключен, его участие для текущей работы системы больше не потребуется.

Эта идея была сформулирована еще в 1999 году, когда стала очевидной перспектива расширения средств радиочастотной идентификации все больше на предметы, на их взаимодействие между собой и с окружающим миром. С 2010 года тенденция отчетливо сформировалась, и информационные технологии беспроводных сетей, облачных вычислений, межмашинного взаимодействия, активный переход на IPv6, программно-конфигурируемые сети, – стали наполнять концепцию реальными возможностями.

Возможности «Интернета вещей»

Что получается в результате. Для бытового применения эффект колоссальный — домашняя автоматизация, не новое вообще-то явление, расширяется объединением вещей в вычислительную сеть, то есть посредством интернет-протоколов достигается явление полностью автоматического выполнения процессов.

Будильник и кондиционер, система освещения и система полива грядок, охранная система, датчики освещенности и тепловые датчики, даже лекарства оснащенные идентификационной радиометкой, – все взаимодействует теперь между собой через инфракрасные, беспроводные, силовые и слаботочные сети. Включается кофеварка, изменяется освещенность, срабатывает напоминание о приеме жизненно важных таблеток, поддерживается температура, включился в нужное время полив, и все это с учетом необходимости энергосбережения (смотрите – 10 примеров использования Интернета вещей).

Кстати, в 2008 году, Национальный разведывательный совет США включил Интернет вещей в список шести потенциально разрушительных технологий. В отчете отмечалось, что незаметное повсеместное распространение интернет-узлов, которыми становятся такие простые вещи, как товарная упаковка или бумажные документы, может причинить урон национальной информационной безопасности.

А к 2010 «интернет вещей» уже стал движущей силой идеи «туманных вычислений», которая распространяет принцип облачных вычислений на огромное количество взаимодействующих географически распределенных устройств, и превращается в платформу «интернета вещей».

Техническая сторона «Интернета вещей»

Даже если вещь не имеет встроенного средства связи, она может иметь на себе идентификатор. В качестве идентификатора может служить штрих-код, QR-код, или код Data Matrix. А для вещей подключаемых к сетям — идентификатором, в частности, является MAC-адрес адаптера, при помощи которого устройство идентифицируется на канальном уровне, но это не очень удобно в силу ограниченности количества доступных адресов.

Более широкие возможности для идентификации представляет IPv6, дающий уникальный адрес сетевого уровня, и таких адресов на планете может быть более 300 миллионов на каждого землянина.

Для преобразования информации о внешней среде в код понятный машине, применяются различные средства измерения, играющие важную роль для интернета вещей, наполняющие среду вычислительную приоритетной информацией.

Среди таких средств различные датчики (освещенности, температуры, влажности), приборы учета (интеллектуальные счетчики), и другие системы, включая сложные интегрированные измерительные комплексы. Измерительные средства объединены в сети, например в сети беспроводных датчиков, из которых строятся целые системы взаимодействия между машинами.

Средства измерения должны быть по возможности автономны, и в первую очередь это касается датчиков, их энергосбережения. Пути решения задачи — применение альтернативных источников питания, таких как фотоэлементы, преобразователи энергии вибрации, беспроводная подача электроэнергии и т. д. Это необходимо для того, чтобы избавиться от постоянной необходимости подзарядки аккумуляторов датчиков, замены батареек и т. д., в общем для снижения затрат на обслуживание.

Технологии передачи данных для интернета вещей в принципе включают в себя все сегодняшние беспроводные протоколы. Но крайне важно, чтобы выбранная технология отвечала условию эффективности при низких скоростях, была бы адаптивной и отказоустойчивой, чтобы могла самоорганизовываться.

Интересней всего с этой точки зрения IEEE 802.15.4, который определяет физический слой и управляет доступом для обеспечения энергоэффективных персональных сетей, и является основой для протоколов: 6LoWPAN, ZigBee, MiWi, LPWAN, WirelessHart.

Что касается проводных способов, то на первом месте PLC – сети передачи данных по проводам линий электропередач, ведь многие устройства имеют подключение к электрической сети, что и говорить об интеллектуальных счетчиках, торговых автоматах, блоках питания освещения, банкоматах — они всегда получают питание от электросети.

Особенно перспективным для интернета вещей видится открытый протокол 6LoWPAN, стандартизуемый IETF, который реализует IPv6 над PLC и над IEEE 802.15.4.

Вопрос безопасности «Интернета вещей»

В один голос эксперты твердят о нарушении поставщиками устройств и услуг «Интернета вещей» принципа сквозной информационной безопасности, рекомендованного для всех продуктов информационно-коммуникационных технологий. Мол информационную безопасность необходимо заложить на старте проектирования, а затем лишь поддерживать все время.

А что в реальности? Исследования корпорации HP, проведенные летом 2014 года, имели своей целью обозначить проблемы. Было обращено внимание на проблемы с обеих сторон — на стороне разработчика и на стороне пользователя.

В начале использования «вещи», человеку необходимо изменить заводской пароль на уникальный, свой, ведь пороли по умолчанию везде одни и те же. Но далеко не каждый спешит менять пароль!

Между тем далеко не каждое устройство имеет встроенную защиту, и это путь к проникновению в домашнюю сеть через устройство, превратившееся в открытый шлюз для интернет-злоумышленника. Крайне важно для потребителя сразу позаботиться об установке внешней защиты.

Исследования HP показали, что 7 из 10 устройств не шифруют беспроводной трафик! 6 из 10 имеют небезопасный веб-интерфейс, уязвимый для межсайтового скриптинга. Большинство устройств изначально предусматривают не достаточно надежные пароли. И наконец, 9 из 10 устройств без ведома своего владельца собирают персональные данные!

Так, исследование HP выявило около 25 разноплановых уязвимостей в телевизорах, бытовых весах, дверных замках, розетках, охранных системах, а также в их облачных и мобильных компонентах. Вывод удручает: не существует сегодня безопасности в интернете вещей. Целевые атаки, например, таят в себе потенциальную угрозу, когда через интернет-вещь злоумышленник получит доступ к миру и личному пространству ее владельца.

Вам интересна информация о примерах применяя Интернет вещей в сельском хозяйстве? Не пропустите нашу статью про современные технологии в аграрной сфере, где мы делимся знаниями о том, как инновации меняют эту отрасль.

Радиочастотная идентификация (RFID): принцип работы и применение

Карьера в автоматизации: перспективы и возможности для успешной профессиональной деятельности 

Андрей Повный