Файл: Стандартизация IoT.docx

Министерство транспорта Российской ФедерацииФГАОУ ВО «Российский университет транспорта»МОСКОВСКИЙ КОЛЛЕДЖ ТРАНСПОРТАИТОГОВАЯ РАБОТАПо теме «Стандартизация IoT»По предмету МСCСпециальность 09.02.04 Информационные системы (по отраслям)Студент Иванюк Никита ВладимировичГруппа МОИС-252Преподаватель Захаров П. А.Москва 2023 г.

Содержание

Введение

Идея Интернета вещей сама по себе очень проста. Представим, что все окружающие нас предметы и устройства (домашние приборы и утварь, одежда, продукты, автомобили, промышленное оборудование и др.) снабжены миниатюрными идентификационными и сенсорными (чувствительными) устройствами. Тогда при наличии необходимых каналов связи с ними можно не только отслеживать эти объекты и их параметры в пространстве и во времени, но и управлять ими, а также включать информацию о них в общую «умную планету». В самом общем виде с инфокоммуникационной точки зрения Интернет вещей можно записать в виде следующей символической формулы: IoT = Сенсоры (датчики) + Данные + Сети + Услуги. Проще говоря, Интернет вещей – это глобальная сеть компьютеров, датчиков (сенсоров) и исполнительных устройств (актуаторов), связывающихся между собой с использованием интернет протокола IP (Internet Protocol). Например, для решения определенной задачи компьютер связывается через публичный интернет с небольшим устройством, к которому подключен соответствующий датчик (например, температуры).Очевидно, что при внедрении Интернета вещей вся наша повседневная жизнь кардинально изменится. Уйдут в прошлое поиски нужных вещей, дефициты товаров или их перепроизводство, кражи автомобилей и мобильных телефонов, поскольку будет точно известно, что, в каком месте и в каком количестве находится, производится и потребляется. Если все объекты (вещи) будут снабжены миниатюрными радиометками, то их можно будет дистанционно идентифицировать, а при наличии определенного «интеллекта» – и управлять ими. По оценкам экспертов компании Cisco количество объектов, которые Интернет вещей сможет соединить между собой, будет сравнимо с количеством атомов на поверхности Земли. Концепция IoT играет определяющую роль в дальнейшем развитии инфокоммуникационной отрасли. Это подтверждается как позицией Международного союза электросвязи (МСЭ) и Европейского Союза в данном вопросе, так и включением Интернета вещей в перечень прорывных технологий в США, Китае и других странах. И хотя на международном уровне данная концепция уже обретает черты сформировавшейся технологии, для нее ведутся активные работы в области стандартизации архитектуры, технических компонентов, приложений, но одновременно столь же велико количество мнений о том, как именно будет построен Интернет вещей.

---

1. Технология и архитектура IoT

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.IoT состоит из набора различных инфокоммуникационных технологий, которые обеспечивают его работу. Архитектура Интернета вещей показывает, как разные технологии связаны между собой, и включает в себя следующие основные уровни как(Рисунок 1):Здесь непосредственно речь идет об устройствах. Это самый нижний уровень архитектуры IoT. Он состоит из "умных" объектов, соединенных с сенсорами. Они обеспечивают сбор и обработку информации в реальном времени для соответствующих целей. Например, для измерения температуры, давления, скорости движения, местоположения и многого другого. Развитие микропроцессоров привело к сокращению физических размеров аппаратных сенсоров и позволило внедрять их повсеместно.

1.1 Стандартизация в сфере IoT

Мировой технический прогресс движется в следующем направлении: когда технология становится достаточно зрелой, наступает пора ее стандартизации, что является шагом к так называемым «открытым системам» с типовыми компонентами и интерфейсами. Если рассматривать известный Gartner Hype Cycle, то стандартизация может выполняться с упреждением, задолго до готовности технологии к массовому внедрению.Весь мир технических (и не только) изделий определяется стандартами, а без этого всех нас накрыл бы хаос.Что касается IoT, то использование стандартов является еще и важной платформой при работе с крупными государственными и корпоративными заказчиками, в том числе и в области приложений, важных для безопасности (safety critical, security critical, mission critical, etc.).

---

«Прославляя» стандартизацию нельзя не сказать о «темной стороне силы», к которой относится:

• 
  существование избыточного количества стандартов, отсутствие четкой системы, наличие разных организаций, занимающихся стандартизацией в одной и той же сфере;
  
• 
  неполное и неравномерное покрытие объектов стандартизации;
  «война стандартов», т.е. лоббирование интересов отдельных фирм в ущерб решению общих проблем стандартизации;
  
• 
  регламентация в основном только наиболее простых объектов и массовых процессов;
  
• 
  бюрократизированная процедура и долгий срок разработки стандартов (в среднем, три-пять лет), что приводит к их консерватизму и отставанию от практических потребностей.
  

1.2 Объекты стандартизации

Существует множество объектов стандартизации IoT, которые помогают обеспечить совместимость и взаимодействие устройств и приложений в Интернете вещей. Некоторые из них включают: 1. Протоколы связи: такие как Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Z-Wave, LoRaWAN и NB-IoT.

• 
  Wi-Fi - это беспроводной протокол связи, который используется для передачи данных в локальных сетях. Он позволяет устройствам подключаться к Интернету и обмениваться данными на больших расстояниях.
  

• 
  Bluetooth - это беспроводной протокол связи, который используется для передачи данных на короткие расстояния. Он позволяет устройствам обмениваться данными без использования проводов.
  

• 
  Zigbee - это беспроводной протокол связи, который используется для передачи данных на небольшие расстояния в локальных сетях. Он позволяет устройствам обмениваться данными с низким энергопотреблением.
  

• 
  Z-Wave - это беспроводной протокол связи, который используется для передачи данных на небольшие расстояния в локальных сетях. Он позволяет устройствам обмениваться данными с высокой степенью безопасности.
  

• 
  LoRaWAN - это беспроводной протокол связи, который используется для передачи данных на большие расстояния в глобальных сетях. Он позволяет устройствам обмениваться данными с низким энергопотреблением и высокой степенью безопасности.
  

• 
  NB-IoT - это беспроводной протокол связи, который используется для передачи данных на большие расстояния в глобальных сетях. Он позволяет устройствам обмениваться данными с низким энергопотреблением и высокой скоростью передачи данных.
  

---

2. Протоколы обмена данными: такие как MQTT, CoAP, HTTP и AMQP. MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) - это протокол обмена сообщениями, который используется для передачи данных в IoT-системах. Он позволяет устройствам отправлять и получать сообщения с минимальной задержкой и низким энергопотреблением. CoAP (Constrained Application Protocol) - это протокол обмена данными, который используется для передачи информации между устройствами с ограниченными ресурсами. Он позволяет устройствам обмениваться данными с минимальным объемом трафика и низким энергопотреблением. HTTP (Hypertext Transfer Protocol) - это протокол обмена данными, который используется для передачи информации между устройствами в Интернете. Он позволяет устройствам отправлять запросы и получать ответы с высокой скоростью и безопасностью. AMQP (Advanced Message Queuing Protocol) - это протокол обмена сообщениями, который используется для передачи данных между приложениями и устройствами в IoT-системах. Он позволяет устройствам отправлять и получать сообщения с высокой степенью безопасности и надежности. 3. Протоколы безопасности: такие как SSL/TLS, OAuth и OpenID Connect. SSL/TLS (Secure Sockets Layer/Transport Layer Security) - это протокол безопасности, который используется для защиты данных, передаваемых между устройствами в Интернете. Он обеспечивает шифрование данных и аутентификацию устройств, чтобы предотвратить несанкционированный доступ и изменение информации. OAuth (Open Authorization) - это протокол безопасности, который используется для авторизации доступа к защищенным ресурсам в Интернете. Он позволяет пользователям давать приложениям разрешение на доступ к их личной информации, не раскрывая свои учетные данные. OpenID Connect - это протокол безопасности, который используется для аутентификации пользователей в Интернете. Он позволяет пользователям использовать один набор учетных данных для входа на различные сайты и приложения, что упрощает процесс аутентификации и повышает безопасность. Kerberos - это протокол безопасности, который используется для аутентификации пользователей в распределенных средах. Он обеспечивает безопасный обмен данными между устройствами и защиту от атак типа "человек посередине". 4. Стандарты управления устройствами: такие как OMA-DM, TR-069 и LwM2M. SSL/TLS (Secure Sockets Layer/Transport Layer Security) - это протокол безопасности, который используется для защиты данных, передаваемых между устройствами в Интернете. Он обеспечивает шифрование данных и аутентификацию устройств, чтобы предотвратить несанкционированный доступ и изменение информации.

---

OAuth (Open Authorization) - это протокол безопасности, который используется для авторизации доступа к защищенным ресурсам в Интернете. Он позволяет пользователям давать приложениям разрешение на доступ к их личной информации, не раскрывая свои учетные данные. OpenID Connect - это протокол безопасности, который используется для аутентификации пользователей в Интернете. Он позволяет пользователям использовать один набор учетных данных для входа на различные сайты и приложения, что упрощает процесс аутентификации и повышает безопасность. Kerberos - это протокол безопасности, который используется для аутентификации пользователей в распределенных средах. Он обеспечивает безопасный обмен данными между устройствами и защиту от атак типа "человек посередине". 5. Стандарты для обработки данных: такие как JSON, XML и CSV. JSON (JavaScript Object Notation) - это формат обмена данными, основанный на языке программирования JavaScript. Он используется для передачи структурированных данных между приложениями и устройствами в Интернете. JSON представляет данные в виде пар "ключ-значение" и может быть легко прочитан и создан с помощью различных языков программирования. XML (Extensible Markup Language) - это язык разметки, который используется для хранения и передачи данных в Интернете. Он позволяет описывать структуру данных и определять связи между ними. XML используется для обмена данными между различными приложениями и устройствами, а также для создания веб-страниц и документов. CSV (Comma Separated Values) - это формат хранения и передачи данных, в котором значения разделены запятыми. CSV используется для обмена табличными данными между приложениями и устройствами, такими как электронные таблицы и базы данных. Он является простым и удобным форматом для работы с большими объемами данных. Все эти стандарты имеют свои преимущества и недостатки, и выбор формата зависит от конкретных потребностей и задач. Например, JSON обычно используется для передачи данных в формате API, XML - для обмена данными между приложениями и веб-сервисами, а CSV - для обработки больших объемов табличных данных. 6. Стандарты для управления энергопотреблением: такие как EnOcean и KNX. EnOcean - это стандарт беспроводной технологии, который используется для управления энергопотреблением в зданиях и домах. Этот стандарт позволяет создавать беспроводные датчики и устройства, которые работают на энергии, получаемой из окружающей среды, такой как свет или движение. EnOcean используется для автоматического управления освещением, отоплением, кондиционированием воздуха и другими системами, что позволяет снизить энергопотребление и улучшить экологические показатели.

---