اینترنت اشیا (IoT) چیست؟

از زمان ابداع این اصطلاح در سال 1999، اینترنت اشیا (IoT) از یک چشم انداز صرف به یک واقعیت قابل لمس تبدیل شده است. این را می توان به استفاده گسترده از پروتکل اینترنت (IP)، ظهور محاسبات فراگیر، و پیشرفت مداوم تجزیه و تحلیل داده ها، در میان سایر محرک های توسعه نسبت داد. تا سال 2020، تخمین زده می شود که 20.4 میلیارد دستگاه به اینترنت اشیا متصل شود. با وجود گسترش مداوم آن، اینترنت اشیا تا حدی یک مفهوم مبهم باقی می ماند، چیزی که اغلب به صورت انتزاعی از آن یاد می شود، حتی اگر مزایای آشکاری را ارائه می دهد.

اینترنت اشیا را می‌توان به‌عنوان توسعه‌ای از اینترنت و سایر اتصالات شبکه به حسگرها و دستگاه‌های مختلف توصیف کرد - یا "چیزها" - که حتی اشیاء ساده مانند لامپ‌ها، قفل‌ها و دریچه‌ها، درجه بالاتری از محاسبات و قابلیت‌های تحلیلی را فراهم می‌کند.

قابلیت همکاری یکی از جنبه های کلیدی اینترنت اشیا است که به محبوبیت روزافزون آن کمک می کند. دستگاه‌های متصل یا «هوشمند» – که معمولاً «چیزها» در اینترنت اشیا نامیده می‌شوند – توانایی جمع‌آوری و اشتراک‌گذاری داده‌ها از محیط خود را با دستگاه‌ها و شبکه‌های دیگر دارند. از طریق تجزیه و تحلیل و پردازش داده ها، دستگاه ها می توانند وظایف خود را بدون نیاز به تعامل انسانی انجام دهند.

با توجه به تعداد روزافزون دستگاه‌های متصل، اینترنت اشیا به مسیر تکامل خود ادامه می‌دهد و لایه‌های مختلفی را به داده‌هایی که قبلاً به اشتراک گذاشته و پردازش می‌شوند، اضافه می‌کند و باعث ایجاد الگوریتم‌های پیچیده‌ای می‌شود که منجر به بهبود سطوح اتوماسیون می‌شود. و به دلیل تنوع «چیزهایی» که می‌توان به آن متصل شد، اینترنت اشیا برنامه‌های متنوعی را برای کاربران فردی و کل صنایع به طور یکسان فعال کرده است.

اینترنت اشیا چگونه کار می کند؟

"چیزهایی" که اینترنت اشیا را تشکیل می دهند می توانند هر چیزی باشند، از ردیاب های تناسب اندام پوشیدنی گرفته , سرور های HPE تا یک وسیله نقلیه خودران. مهم نیست که چه عملکردی برای کاربران دارند، این دستگاه‌ها باید اجزای زیر را داشته باشند تا بتوانند به‌عنوان بخشی از سیستم‌های IoT مربوطه خود به درستی کار کنند.

حسگرها  ابتدا داده‌ها از محیط جمع‌آوری می‌شوند تا سیستم اینترنت اشیا شروع به پردازش کند. توسط حسگرهایی در دستگاه هایی که می توانند رخدادها یا تغییرات قابل مشاهده در محیط را اندازه گیری کنند، جمع آوری می شود. نوع داده‌هایی که توسط دستگاه اندازه‌گیری می‌شوند به عملکرد آن بستگی دارد: این می‌تواند نبض شخص در مورد ردیاب تناسب اندام یا فاصله نزدیک‌ترین جسم در یک وسیله نقلیه خودران باشد.

اتصال و شناسایی. داده ها باید از دستگاه به بقیه سیستم اینترنت اشیا، خواه به رایانه یا دستگاه دیگر، منتقل شوند. و برای اینکه این ارتباط معنایی داشته باشد، یک دستگاه باید یک حضور قابل شناسایی منحصر به فرد در اینترنت داشته باشد که از طریق آدرس IP خودش انجام می شود.

عملگرها  اکثر دستگاه‌های اینترنت اشیا قادرند عملکردهای اصلی خود را بدون تعامل فیزیکی با کاربران خود انجام دهند. دستگاه‌های اینترنت اشیا باید بتوانند بر اساس داده‌های حسگرهای خود و بازخوردهای بعدی از شبکه اقدام کنند. به عنوان مثال، یک لامپ هوشمند می تواند به دستور کاربر خود روشن شود، حتی زمانی که کاربر کیلومترها دورتر است. به همین ترتیب، یک شیر در یک کارخانه هوشمند می تواند به طور خودکار بر اساس داده های جمع آوری شده توسط سنسورهای آن در طول خط تولید باز یا بسته شود.

حتی اگر دستگاه‌ها معمولاً با در نظر گرفتن اتوماسیون ساخته می‌شوند، باید فناوری‌های دیگری برای کارکرد سیستم‌های اینترنت اشیا وجود داشته باشد. تکمیل پیوندهای نحوه پردازش داده‌ها توسط سیستم‌های اینترنت اشیا اجزای زیر است.

دروازه اینترنت اشیا دروازه اینترنت اشیا به عنوان پلی برای دسترسی داده های دستگاه های مختلف به ابر عمل می کند. همچنین به ترجمه پروتکل های مختلف دستگاه های مختلف اینترنت اشیا به تنها یک پروتکل استاندارد و فیلتر کردن داده های غیر ضروری جمع آوری شده توسط دستگاه ها کمک می کند.

ابر ابر جایی است که تمام داده‌های دستگاه‌های مختلف جمع‌آوری می‌شود و نرم‌افزار می‌تواند به این داده‌ها برای پردازش برسد. از آنجایی که بیشتر پردازش داده ها در فضای ابری انجام می شود، بار روی دستگاه های فردی را کاهش می دهد.

رابط کاربری. رابط کاربری داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط دستگاه‌ها را به کاربران منتقل می‌کند و به کاربران اجازه می‌دهد تا دستورات لازم را برای اجرای دستگاه‌ها انجام دهند.

هیئت معماری اینترنت یک سند راهنما منتشر کرد که چهار کانال ارتباطی مورد استفاده IoT را مشخص می کند. این چهار مدل همچنین نشان می‌دهند که چگونه اتصال دستگاه‌های IoT به افزایش ارزش هر دستگاه کمک می‌کند و کیفیت را به تجربه کلی کاربر اضافه می‌کند:

دستگاه به دستگاه  این مدل نحوه اتصال و ارتباط مستقیم دو یا چند دستگاه با یکدیگر را نشان می دهد. ارتباط بین دستگاه ها معمولاً از طریق پروتکل هایی مانند بلوتوث، Z-Wave و Zigbee حاصل می شود. این مدل اغلب در پوشیدنی‌ها و دستگاه‌های اتوماسیون خانگی یافت می‌شود، جایی که بسته‌های کوچک داده از یک دستگاه به دستگاه دیگر ارسال می‌شود، مانند قفل درب به لامپ.

دستگاه به ابر  بسیاری از دستگاه های اینترنت اشیا اغلب با استفاده از اترنت سیمی یا Wi-Fi به ابر متصل می شوند. اتصال به فضای ابری به کاربران و برنامه‌های کاربردی مرتبط اجازه می‌دهد تا به دستگاه‌ها دسترسی داشته باشند و این امکان را فراهم می‌کند که دستورات را از راه دور طی کنند و همچنین به‌روزرسانی‌های لازم را برای نرم‌افزار دستگاه ارسال کنند. از طریق این اتصال، دستگاه ها همچنین می توانند داده های کاربر را برای بهبود ارائه دهندگان خدمات خود جمع آوری کنند.

دستگاه به دروازه.  قبل از اتصال به ابر، دستگاه های اینترنت اشیا می توانند ابتدا با یک دستگاه دروازه واسطه ارتباط برقرار کنند. این دروازه می تواند پروتکل ها را ترجمه کند و یک لایه امنیتی اضافی برای کل سیستم اینترنت اشیا اضافه کند. به عنوان مثال، در مورد یک خانه هوشمند، همه دستگاه های هوشمند می توانند به یک هاب (دروازه) متصل شوند که به دستگاه های مختلف کمک می کند تا با وجود داشتن پروتکل های اتصال متفاوت، با هم کار کنند.

به اشتراک گذاری داده های Back-end  این مدل توسعه‌ای از مدل دستگاه به ابر، به کاربران اجازه می‌دهد به مجموعه‌ای از داده‌های دستگاه‌های هوشمند مختلف دسترسی پیدا کرده و آن‌ها را تجزیه و تحلیل کنند. به عنوان مثال، یک شرکت می‌تواند از این مدل برای دسترسی به اطلاعات همه دستگاه‌هایی که در داخل ساختمان شرکت کار می‌کنند، به صورت سازمان‌دهی شده در فضای ابری استفاده کند. این مدل همچنین به کاهش مشکلات مربوط به قابلیت حمل داده کمک می کند.

کاربردهای اینترنت اشیا چیست؟

همانطور که اینترنت به طور گسترده بر طیف گسترده ای از کاربران تأثیر می گذارد، اینترنت اشیا نیز تأثیر می گذارد. بسته به مقیاس اتصال و تعداد دستگاه های درگیر، اینترنت اشیا می تواند کاربردهای مهم و خاصی داشته باشد، چه برای یک کاربر و چه برای کل شهر. کاربردهای رایج اینترنت اشیا شامل موارد زیر است.

مردم و خانه ها. مردم از طریق فناوری قابل استفاده، مانند ساعت‌های هوشمند و ردیاب‌های تناسب اندام، و دستگاه‌هایی که به دریافت و جمع‌آوری اطلاعات در زمان واقعی کمک می‌کنند، مستقیماً از دستگاه‌های IoT استفاده می‌کنند. دستگاه‌های IoT که برای خانوارها اعمال می‌شود، می‌توانند برای خانه‌های متصل‌تر، کم مصرف‌تر و راحت‌تر استفاده شوند. جنبه های مختلف یک خانه متصل نیز می تواند از راه دور توسط صاحبان خانه از طریق رایانه یا دستگاه هوشمند دستی قابل دسترسی و کنترل باشد.

اتومبیل.  حسگرهای داخل یک وسیله نقلیه در حال حرکت، جمع آوری اطلاعات در زمان واقعی در مورد وسیله نقلیه و محیط اطراف آن را ممکن می سازد. خودروهای خودران از حسگرهای مختلف در ترکیب با سیستم های کنترل پیشرفته برای ارزیابی محیط خود و در نتیجه رانندگی خود استفاده می کنند.

کارخانه ها  با استفاده از اینترنت اشیا در کارخانه‌ها، تولیدکنندگان می‌توانند کارهای تکراری را خودکار کنند و همچنین به اطلاعات مربوط به هر قسمت از کل فرآیند تولید دسترسی داشته باشند. اطلاعات ارائه شده توسط حسگرها در ماشین آلات کارخانه می تواند به ابداع روش هایی برای کارآمدتر کردن کل خط تولید و کمتر حادثه خیز کمک کند.

کسب و کارها  در مقیاس بزرگ‌تر، با پذیرش فناوری‌های اینترنت اشیا، کسب‌وکارها می‌توانند مقرون به صرفه‌تر، کارآمدتر و سازنده‌تر باشند. برای مثال، ساختمان‌های اداری را می‌توان به حسگرهایی مجهز کرد که می‌توانند ترافیک آسانسور یا مصرف کلی انرژی را کنترل کنند. صنایع مختلف به طور طبیعی کاربردهای متفاوتی از اینترنت اشیا دارند: در صنعت مراقبت های بهداشتی، دستگاه های اینترنت اشیا ممکن است برای به روزرسانی های فوری و دقیق در مورد وضعیت بیماران استفاده شوند، در حالی که در صنعت خرده فروشی، دستگاه های اینترنت اشیا ممکن است برای کمک به خریداران در یافتن محصولات و نظارت بر موجودی استفاده شوند.

شهرها  استفاده ترکیبی از دستگاه های مختلف اینترنت اشیا می تواند مناطق شهری و عمومی را پوشش دهد. دستگاه‌های اینترنت اشیا می‌توانند داده‌ها را از محیط آن جمع‌آوری کرده و بر آن تأثیر بگذارند تا به مدیریت جنبه‌های مختلف حکمرانی شهر، مانند کنترل ترافیک، مدیریت منابع و امنیت عمومی کمک کنند.

مشکلات فعلی اینترنت اشیا چیست؟

اینترنت اشیا یک فناوری نسبتاً جدید و در حال توسعه است. به این ترتیب، مشروط به مسائل مهم خاصی است، به خصوص با پیش‌بینی اینکه دستگاه‌های بیشتری در سال‌های آینده آنلاین شوند. در زیر چندین جنبه وجود دارد که در آن اینترنت اشیا همچنان با برخی مشکلات مواجه است.

استانداردها و مقررات

در حالی که دامنه کاربردها را گسترش می دهد، تعداد فزاینده دستگاه های متصل، استانداردسازی و تنظیم IoT را به امری پیچیده و دشوار تبدیل می کند. مسائل استانداردسازی و مقررات می تواند از مشکلات فنی تا مسائل حقوقی را شامل شود. برای مثال، تکه تکه شدن یک مشکل فنی است که کاربران به دلیل فقدان استانداردهای اینترنت اشیا با آن مواجه هستند. دستگاه‌های هوشمند مختلف ممکن است از پروتکل‌های ارتباطی بی‌سیم مختلف مانند بلوتوث، وای‌فای، زیگبی و ۵G استفاده کنند که مانع از برقراری ارتباط در سیستم‌های اینترنت اشیا می‌شود. از سوی دیگر، فقدان مقررات، مسائل موجود مرتبط با اینترنت را برجسته می کند و همچنین لایه دیگری از پیچیدگی را به این مسائل اضافه می کند. تعیین مسئولیت‌پذیری یک مثال است: اگر نقص‌ها و نقض‌های مربوط به استفاده از دستگاه اینترنت اشیا وجود داشته باشد، فقدان مقررات، تعیین مسئولیت را دشوار می‌کند. استانداردها و مقررات بر کیفیت کلی خدماتی که فناوری‌های اینترنت اشیا ارائه می‌دهند تأثیر می‌گذارند و بنابراین به همه سهامداران اینترنت اشیاء مربوط می‌شوند، خواه کاربران فردی باشند، تولیدکنندگان دستگاه‌ها یا سازمان‌هایی که فناوری‌ها را در فرآیندهای خود ادغام می‌کنند.

حریم خصوصی

آگاهی از حریم خصوصی با افزایش تنوع اطلاعات شخصی مشترک در اینترنت افزایش یافته است. اینترنت اشیا این موضوع را پیچیده تر می کند زیرا انواع داده های ضبط شده و به اشتراک گذاشته شده از طریق اینترنت را گسترش می دهد. از آنجایی که اینترنت اشیا با داشتن دیدی تا حد امکان دقیق از محیط‌ها بهتر عمل می‌کند، بین حریم خصوصی کاربر و کیفیت خدمات، تعادل ایجاد می‌کند. تعیین نقاطی که جمع‌آوری داده‌ها باید محدود شود، یا حتی متوقف کردن کل جمع‌آوری داده‌ها به دلیل نگرانی‌های مربوط به حریم خصوصی کاربر، نیز دشوار است، به ویژه با ماهیت خودکار اکثر سیستم‌های اینترنت اشیا.

امنیت

نگرانی های امنیتی همیشه در هنگام مدیریت داده ها و اطلاعات وجود دارد. اینترنت اشیا با دسترسی به طیف گسترده ای از اطلاعات شخصی و ادغام نزدیک آن در فعالیت های فردی و سازمانی، چالش های امنیتی خود را اضافه می کند. این ویژگی های اینترنت اشیا، این فناوری را به یک هدف مناسب برای مجرمان سایبری تبدیل می کند. علاوه بر این، هرگونه نقض، حمله و آسیب‌پذیری با یک دستگاه یا سیستم IoT، امنیت کلی شبکه‌های مربوطه را تضعیف می‌کند.

از دیگر تهدیدات امنیتی مرتبط با فناوری های اینترنت اشیا می توان به موارد زیر اشاره کرد.

• همگنی دستگاه های هوشمند تولید انبوه به معنای گسترش همان آسیب پذیری های احتمالی است.
• اتوماسیون سیستم‌های اینترنت اشیا به دلیل کاهش نیاز به دخالت انسان، تشخیص آسیب‌پذیری‌ها و نقض‌ها را دشوارتر می‌کند.
• محیط‌هایی که دستگاه‌های اینترنت اشیا در آن مستقر هستند، این دستگاه‌ها را در برابر تهدیدات فیزیکی غیرقابل پیش‌بینی آسیب‌پذیر می‌سازد، جایی که مهاجمان ممکن است مستقیماً دستگاه‌ها را دستکاری کنند.
• اتصال متقابل سیستم های اینترنت اشیا، هر قسمت از سیستم را راهی برای نقض داده ها و حملات سایبری می کند، که می تواند به بقیه شبکه های آسیب دیده سرایت کند.

چگونه می توان استفاده از اینترنت اشیا را ایمن کرد؟

روش‌های امنیتی مختلفی ممکن است برای انواع مختلف دستگاه‌ها و سیستم‌های IoT اعمال شود. با این حال، ایمن سازی اینترنت اشیا در عین حفظ ارتباط آن، مسئولیت مشترک بازیگران اصلی آن است - از تولیدکنندگان اینترنت اشیا گرفته تا کاربران نهایی.

ویژگی‌های امنیتی قوی را می‌توان از مرحله طراحی توسط تولیدکنندگان ادغام کرد، در حالی که ارائه‌دهندگان خدمات می‌توانند با فشار دادن به‌روزرسانی‌ها و وصله‌ها در صورت لزوم، از حفظ امنیت اطمینان حاصل کنند. کاربرانی مانند سازمان‌هایی که از دستگاه‌های هوشمند در کسب‌وکار خود استفاده می‌کنند، می‌توانند به طور مستمر بر همه دستگاه‌های خود نظارت کنند، نه اینکه کاملاً به اتوماسیون اینترنت اشیا وابسته باشند. راه‌حل‌های مناسب امنیت سایبری می‌تواند چندین لایه دفاعی در برابر خطرات پیش‌بینی‌نشده را برای همه ذینفعان ایجاد کند.

مسئولیت های امنیتی هر یک از کسانی که در اینترنت اشیاء دخیل هستند در خلاء وجود ندارد. نگاه مشترک به ایمنی اینترنت اشیا نه تنها از چیزهایی مانند دارایی‌های شخصی و شرکت محافظت می‌کند، بلکه تأثیر گسترده‌ای بر محافظت بیشتر دنیای متصل دارد.