01.26 處理,協議和保護:對物聯網和工業物聯網的近距離觀察

雖然IoT(物聯網)和IIoT(工業物聯網)基於類似的硬件,但它們的特定應用程序需要不同的數據處理,協議和安全注意事項。

物聯網(IoT)將設備的連接性提升到一個全新的水平。 Statista Liu的Statista文章稱,2017年物聯網市場的收入達到1000億美元,預計到2025年將增長到1.6萬億美元。

Juniper Research的一項研究顯示,到2020年,物聯網設備數將超過380億,比2015年增長285%。

從自動駕駛汽車到智能家居設備,物聯網在各種應用和市場中都得到了使用。

物聯網的另一個重要作用是在生產車間,即工業物聯網(IIoT)。通過使用支持預測性維護和位置跟蹤等功能的傳感器,IIoT將傳統供應鏈完全轉變為更有效的數字供應網絡(DSN)。

IoT(物聯網)和IIoT(工業物聯網)雖然相似且相關,但在部署方面存在關鍵區別,可以將兩者分開。

處理數據:在雲端還是在邊緣?

物聯網數據傾向於在“雲端”或“邊緣”進行處理。雲端通常是指服務器,而邊緣是指邏輯層而不是物理位置。也就是說,邊緣可以是用戶定義的,但通常是指物理設備本身收集數據。

重要的是要注意,邊緣和雲端在物聯網系統中協同工作,但是服務於不同的目的並且具有不同的優勢。

由於系統的複雜性,諸如Amazon的Alexa之類的智能家居設備將大部分任務轉移到了雲中。而一些公司正在發佈可以將Amazon Alexa與普通硬件集成的產品,例如東芝在2020年國際消費電子展上首次亮相的最新Smart Microwave產品。


處理,協議和保護:對物聯網和工業物聯網的近距離觀察

東芝的新型智能微波爐是CES 2020的最新物聯網智能家居設備圖片由美的微波與清潔設備部提供

當使用語音激活系統來控制設備本身(例如啟動,暫停或指定烹飪時間)時,此類任務變得更加複雜。

但是,在智能微波爐等設備中的即時響應時間並沒有像在工業物聯網(IIoT)設備中那樣迅速。工業物聯網(IIoT)設備處理對時間敏感的關鍵數據,這些數據通常需要低延遲的立即處理和計算。

例如,ZeroKey最近在CES 2020上展示了其最新的實時3D位置工業物聯網(IIoT)傳感器。這種傳感器可在製造工廠類似的大型環境中提供資產,人員和設備的實時位置信息。


處理,協議和保護:對物聯網和工業物聯網的近距離觀察

ZeroKey的工業物聯網(IIoT)傳感器技術。圖片由ZeroKey提供

應該實時檢測任何故障點或維護點,以防止流程本身出現積壓或致命錯誤,這是ZeroKey新型傳感器的主要賣點之一。

雖然ZeroKey尚未提供有關如何處理數據的具體細節,但該設備似乎確實承諾了可以提供實時結果,而邊緣計算技術可提供所需的功能和速度。

設備的可擴展性和協議

在家裡,我們可以使用Wi-Fi或藍牙連接許多IoT(物聯網)設備。隨著我們向更多的數字和智能家居設備發展,擴展可能成為確保足夠帶寬,連接範圍和兼容性以支持所有設備的問題。

在以前的文章中,我們曾經討論了Google,亞馬遜,蘋果和其他科技巨頭如何合作,通過IP互聯家庭項目,為消費者帶來更多用戶友好和設備兼容的連接解決方​​案。

該工作組認為“智能家居設備應該安全,可靠並且可以無縫使用”,並將通過採用開源方法來開發基於Internet協議(IP)的新的統一連接協議來實現這一目標。

為了鼓勵工業物聯網(IIoT)的可擴展性,強大的數據網絡的存在至關重要。儘管智能家居設備往往是無線的,但不可避免的存在延遲。因此,工程師和開發人員正在尋求以太網以幫助抑制這種不良影響。

工業以太網交換機是解決連接問題的另一個重要組件,因為它們必須承受極端的振動,溫度和衝擊等因素的影響。


處理,協議和保護:對物聯網和工業物聯網的近距離觀察

以太網的不同實時需求可能導致不同的實現防水。圖片由Mouser提供

時間敏感網絡(TSN)用於開發“時間導向”的流量調度方式,這使以太網成為真正的工業級實時通信協議。

開發人員仍然需要確保系統支持大型異構網絡中的可擴展性以及舊設備中經常使用的多種協議。

硬件必須堅固耐用,以承受任何極端條件,以免導致連接失敗。

安全挑戰

根據對智能家居環境和相關安全威脅的研究,實際應用中可能會發生幾種不同的安全威脅:竊聽,偽裝,重播攻擊,消息修改,拒絕服務(DOS)和惡意代碼。

最常見的威脅是竊聽,這是指攻擊者在未經授權用戶知道的情況下監視數據流量。


處理,協議和保護:對物聯網和工業物聯網的近距離觀察

在智能家居環境中可能發生的安全攻擊的示例。圖片由Shaf​​iq Ul Rehman和Selvakumar Manickam提供

可能會傳輸敏感和私人數據,例如密碼和私人信息。為了幫助保護智能家居的安全,需要進行身份驗證和授權,因此入侵者無法進入網絡。

工業物聯網(IIoT)的安全挑戰可能相似,但會帶來不同的後果。過程傳感器,協議,網關和數據缺乏身份驗證和安全性是一個主要問題,因為任何洩露的數據都可能導致設備損壞,法規問題和人身安全危害。

工業物聯網(IIoT)安全性必須是多層的,並需要保護數據平面,管理(網絡和元素)和控制(協議)平面免受攻擊和損壞。

您是否曾使用硬件來驅動IoT(物聯網)或工業物聯網(IIoT)?您注意到兩者之間有哪些設計區別?在下面的評論中分享您的經驗。


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