Файл: Проблемы безопасности Интернета вещей Е. А. Верещагина И. О. Капецкий А. С. Ярмонов.pdf

Проблемы безопасности Интернета вещей
Е.А. Верещагина
И.О. Капецкий
А.С. Ярмонов
http://izd-mn.com/
15 энергопотребления, отслеживать техническое состояние оборудования, чтобы своевременно проводить техобслуживание и предупреждать аварийные ситуации [31].
Ожидается, что устройства IoT будут интегрированы во все виды бытовых энергопотребляющих устройств (переключатели, розетки питания, лампы, телевизоры, чайники и т.д.). Эти устройства предоставляют пользователям возможность управлять ими дистанционно или централизованно с помощью облачного интерфейса и включают такие расширенные функции, как планирование (например, дистанционное включение или выключение систем отопления, управление духовыми шкафами, изменение освещения и т.д.) [29].
Медицина и здравоохранение. Устройства IoT широко применяются в медицине. Одно из направлений применения – дистанционный мониторинг здоровья пациентов, или телемедицина. С помощью IoT-технологий медицинский персонал может вести удаленный мониторинг систем аварийного оповещения о состоянии пациентов. К ним относятся специализированные датчики в жилых помещениях для наблюдения за состоянием здоровья и благополучием пожилых людей, а также для обеспечения надлежащего лечения и оказания помощи людям в восстановлении утраченной мобильности с помощью терапии. Эти устройства мониторинга работоспособности могут варьироваться от мониторов артериального давления и частоты сердечных сокращений до современных устройств, способных контролировать специализированные имплантаты
(электронные кардиостимуляторы Fitbit, усовершенствованные слуховые аппараты и т.д. [29].
Еще одно направление – контроль за медицинским оборудованием. Аппараты жизнеобеспечения, как любые электроприборы, могут быть обесточены из-за перебоев электропитания или выйти из строя, что влечет за собой существенную угрозу здоровью и даже жизни пациента. Система e-Alert, разработанная Philips для предотвращения подобных рисков, прогнозирует возможные поломки и оповещает медицинский персонал о возможных неисправностях. Кроме того, IoT-технологии используются для мониторинга персонала, пациентов, инвентаря, свободных коек в больнице [30, 32].
Некоторые больницы уже начали использовать умные кровати, которые могут определять наличие больного и его положение в пространстве. Они саморегулируются, чтобы обеспечить пациенту комфортную жесткость матраса, контроль за температурой и другими жизненными показателями и необходимый уход без вмешательства медсестер. С IoT- технологиями работают и другие потребительские устройства для стимулирования их владельцев к ведению здорового образа жизни, например умные весы или мониторы сердечного ритма. Удаленный мониторинг здоровья с помощью системы IoT применяется для антенатальных и хронических пациентов и помогает контролировать жизненные функции и потребности.
Строительная и бытовая автоматизация. Устройства IoT могут использоваться для мониторинга и контроля механических, электрических и электронных систем, используемых в различных типах зданий (например, государственных и частных, промышленных, учебных заведениях или жилых помещениях) [29], в системах домашней автоматизации и автоматизации зданий. В этом контексте в литературе рассматриваются три основных направления [33]:

Проблемы безопасности Интернета вещей
Е.А. Верещагина
И.О. Капецкий
А.С. Ярмонов
http://izd-mn.com/
17
Используя IoT, компании могут перепроектировать рабочие места и процессы для повышения эффективности и результативности. Технологии IoT могут помочь сотрудникам, работающим на местах, оставаться на связи и работать более эффективно.
Дом
Концепция «умного дома» включает комплекс технологий, позволяющих экономить время и силы, затрачиваемые на домашнюю работу, с помощью интеграции систем домашних устройств, которые действуют и решают определенные задачи без человеческого вмешательства. Среди таких задач – автоматическое включение/выключение света, регулирование работы отопительной системы, кондиционера, автоматическое уведомление о вторжении в дом, обеспечение безопасной работы газового и сантехнического оборудования с помощью установки датчиков на смесителях и газовых конфорках, которые в случае утечки извещают владельца квартиры и принудительно перекрывают воду и газ. В связи с этим появляется широкий спектр устройств и приложений IoT для домашнего использования: умные термостаты, интеллектуальные приборы, пылесосы с самостоятельным управлением и др. В результате работы этих систем и устройств ожидается экономия не только времени, но и ресурсов, например электроэнергии, а также обеспечение безопасности.
Офис
В данном аспекте офис рассматривается как физическая среда, в которой основной деятельностью является работа со знаниями. Технологии IoT применяются для управления и автоматизации современного офиса. Основные направления их использования: интеграция с системами управления зданием, эффективное управление энергопотреблением, управление аудио-видео оборудованием, предсказание сбоев и отказов автоматики, обеспечение безопасности и комфортных условий для сотрудников и посетителей. С учетом внешних и внутренних условий в автоматизированном режиме задается и отслеживается порядок работы всех инженерных систем и электроприборов. Используя цифровые камеры видеонаблюдения с расширенными возможностями обработки изображений, операторы офисных зданий могут идентифицировать сотрудников или гостей, мониторить их перемещения и поведение.
Предприятие
Эта область применения IoT является самой перспективной и наиболее выгодной.
На предприятиях ценность системы IoT будет повышаться – в основном за счет повышения производительности труда, а также за счет экономии энергии, сокращения затрат и снижения себестоимости продукции. IoT упростит задачи улучшения обслуживания оборудования, оптимизации управления активами, сохранения здоровья и обеспечения безопасности работников.
Производственный объект
Ведущие ресурсодобывающие и ресурсоперерабатывающие компании были первыми, кто внедрил технологию IoT. Сегодня на типовой платформе для бурения нефтяных скважин может использоваться до 30 000 датчиков, которые следят за работой десятков систем.
В горнодобывающей промышленности беспилотные самоходные машины, в том числе карьерные и рудничные, помогают оптимизировать операции и сократить расходы. Помимо этого, улучшается техническое обслуживание оборудования. Используя датчики для

Проблемы безопасности Интернета вещей
Е.А. Верещагина
И.О. Капецкий
А.С. Ярмонов
http://izd-mn.com/
18 мониторинга работоспособности используемого оборудования, компании могут перейти к модели прогнозного технического обслуживания, основанной на прогностической аналитике, отказавшись от стратегии планового регулярного технического обслуживания и снизив необходимость в срочном ремонте оборудования вследствие его поломки.
С помощью IoT-технологий компании также могут обеспечить сохранение здоровья и безопасность людей.
Город
Города стали местом внедрения большого количества инноваций и проведения экспериментов с технологиями IoT благодаря так называемым инициативам умного города.
Поскольку города являются двигателями глобального экономического роста, ожидается, что
600 крупнейших городов мира обеспечат 65 % роста мирового ВВП к 2025 году, и влияние технологий IoT в этом процессе может быть значительным. Можно выделить четыре основных элемента городской инфраструктуры, которым применение IoT наиболее выгодно: транспорт, общественная безопасность и здравоохранение, управление ресурсами и предоставление услуг. Для транспорта создаются крупнейшие приложения IoT, включающие системы управления транспортными потоками и автономными транспортными средствами
(беспилотные автомобили). Использование IoT в этой сфере имеет большой потенциал.
Например, можно корректировать расписания поездок на основе фактических данных отслеживания систем общественного транспорта (автобусов и поездов). Сегодня до 70 % времени, затрачиваемого на дорогу, это буферное время – время между прибытием транспортного средства на остановку или станцию и отбытием. Сокращение этого интервала в городах по всему миру может обеспечить существенную экономию времени. Следующим по значимости будет влияние IoT на общественное здравоохранение – в основном за счет улучшения качества воздуха и воды.
Внешний параметр
Внешний параметр фиксирует использование технологий IoT вне остальных параметров, то есть на объектах, которые перемещаются между городами. Например, эти технологии применяются для улучшения маршрутизации кораблей, самолетов и других междугородних транспортных средств посредством усовершенствования навигации. Кроме того, системы IoT способствует отслеживанию контейнеров и посылок в пути.

Проблемы безопасности Интернета вещей
Е.А. Верещагина
И.О. Капецкий
А.С. Ярмонов
http://izd-mn.com/
19
1.4. Индустриальный Интернет вещей
Указ Президента РФ «О Стратегии развития информационного общества в Российской
Федерации на 2017–2030 годы», предусматривающий планомерную интеграцию IoT в российскую действительность – как в промышленность, так и в энергетику, определяет IIoT как «концепцию построения информационных и коммуникационных инфраструктур на основе
подключения к информационно-телекоммуникационной сети “Интернет” … промышленных
устройств, оборудования, датчиков, сенсоров, систем управления технологическими
процессами, а также интеграции данных программно-аппаратных средств между собой без
участия человека» [34].
IIoT включает взаимосвязанные датчики, приборы и другие устройства, объединенные в сеть с компьютерами с помощью промышленных приложений. Такое соединение позволяет собирать и анализировать данные, обмениваться ими, что потенциально способствует повышению производительности труда и эффективности производства, а также дает другие экономические преимущества [35]. IIoT – это эволюция распределенной системы управления
(DCS), которая позволяет повысить степень автоматизации за счет использования облачных вычислений для уточнения и оптимизации управления процессом.
IIoT использует технологии кибербезопасности, облачные вычисления, граничные вычисления, мобильные технологии, межмашинное взаимодействие, 3D-печать, передовую робототехнику, анализ больших объемов данных, Интернет вещей, технологию RFID и когнитивные вычисления [36–38]. Пять наиболее важных из них описаны ниже:
1. Киберфизические системы (англ. Cyber-physical systems) – это информационно- технологическая концепция, подразумевающая интеграцию вычислительных ресурсов в физические процессы. Такие системы состоят из связанных физических и вычислительных компонентов и функционируют на стыке реального и виртуального миров, обеспечивают их взаимодействие и эффективное управление самыми разными технологиями – умными городами, автоматизированными системами управления производством, энергетикой, Big
Data, IoT, IIoT, искусственным интеллектом и другими [35, 39].
2. Облачные вычисления позволяют предоставлять ИТ-услуги, ресурсы при этом загружаются и извлекаются из Интернета без прямого подключения к серверу. Файлы могут храниться в облачных системах хранения, а не на локальных устройствах хранения [40].
3. Краевые вычисления – это парадигма распределенных вычислений, которая приближает компьютерное хранилище данных к месту, где они необходимы [41]. В отличие от облачных вычислений, краевые (англ. edge computing), или граничные, периферийные, вычисления относятся к децентрализованной обработке данных на границе сети [42]. В IIoT больше востребована архитектура «граница плюс облако», чем архитектура, основанная исключительно на централизованном облаке, для увеличения производительности труда, количества продуктов и услуг в индустриальном мире и улучшения их качества [36].
4. Аналитика больших данных – это процесс изучения больших и разнообразных наборов данных или больших объемов данных [43].
5. Искусственный интеллект и машинное обучение. Искусственный интеллект (ИИ) – это область компьютерных наук, в которой создаются интеллектуальные машины, работающие и реагирующие подобно людям [44]. Машинное обучение является основной частью ИИ, оно позволяет программному обеспечению стать более точным в прогнозировании результатов без явного программирования [45].