Internet Of Things 简明教程
Internet of Things - Overview
IoT系统使用户能够在一个系统内实现更深入的自动化,分析和集成。 它们改善了这些区域的覆盖范围和准确性。 物联网利用现有和新兴技术进行传感,联网和机器人技术。
物联网利用了软件最近的进步,硬件价格的下降以及对技术的现代态度。 其新的,先进的元素为产品,商品和服务的交付带来了重大变化; 以及这些变化的社会,经济和政治影响。
IoT − Key Features
物联网的最重要功能包括人工智能,连通性,传感器,积极参与和小设备的使用。 以下对这些功能进行了简要概述: −
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AI − IoT本质上使几乎所有东西都是“智能的”,这意味着它利用数据收集,人工智能算法和网络的力量来增强生活的各个方面。 这可能意味着像增强您的冰箱和橱柜来检测牛奶和您最喜欢的谷物何时用完一样简单,然后向您首选的杂货店下订单。
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Connectivity − 网络的新兴能技术,尤其是物联网网络,意味着网络不再独家绑定于主要提供商。 网络可在更小的规模和更低廉的价格上存在,同时仍然实用。 IoT在其系统设备之间创建这些小型网络。
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Sensors −没有传感器,物联网就会失去其区别。 它们作为定义性工具,将物联网从标准无源设备网络转变为能够进行真实世界集成的主动系统。
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Active Engagement − 当今与连接技术的交互大部分通过被动参与来完成。 物联网为积极的内容,产品或服务参与方式引入了一种新的范例。
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Small Devices − 如所预测的那样,随着时间的推移,设备变得更小,更便宜,更强大。 物联网利用专用的小型设备来提供其精度,可扩展性和多功能性。
IoT − Advantages
物联网的优势遍及生活方式和业务的各个领域。 这里列出物联网提供的一些优势: −
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Improved Customer Engagement − 当前的分析存在盲点和显着的准确性缺陷;并且如前所述,参与仍然是被动的。 物联网完全转换了这一点,以实现与受众更丰富,更有效的互动。
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Technology Optimization − 改善客户体验的技术和数据也会改进设备使用情况,并有助于更大程度地改进技术。物联网开创了一个关键功能和现场数据的新世界。
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Reduced Waste − 物联网明确了改进领域。当前的分析为我们提供了肤浅的洞察力,但物联网提供了真实的信息,可以更有效地管理资源。
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Enhanced Data Collection − 现代数据收集受其局限性和被动使用的设计所限制。物联网打破了这些空间的限制,并将其置于人们真正想要去分析我们世界的位置。它可以准确地描绘一切。
IoT − Disadvantages
尽管物联网提供了令人印象深刻的一系列好处,但它也提出了一系列重大挑战。以下列出了一些主要问题 -
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Security − 物联网创建一个不断连接的设备生态系统,这些设备通过网络进行通信。该系统尽管有任何安全措施,但却提供了很少的控制权。这会让用户面临各种攻击者。
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Privacy − 物联网的复杂性提供了大量非常详细的个人数据,而这些数据是无需用户主动参与即可获得的。
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Complexity − 考虑到物联网系统使用了多种技术和大批的全新使能技术,一些人认为在设计、部署和维护方面过于复杂。
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Flexibility − 许多人担心物联网系统无法轻松与其他系统集成。他们担心自己会遇到多个相互冲突或被锁定的系统。
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Compliance − 物联网与企业领域中的任何其他技术一样,都必须遵守法规。它的复杂性使合规问题看起来极其具有挑战性,当许多人认为标准软件合规是一场战斗时。
Internet of Things - Hardware
物联网系统中使用的硬件包括用作远程仪表板的设备、用作控制的设备、服务器、路由或网桥设备和传感器。这些设备管理关键任务和功能,例如系统激活、动作规范、安全、通信和检测,以支持特定目标和动作。
IoT − Sensors
物联网中最重要的硬件可能是其传感器。这些设备由能量模块、电源管理模块、射频模块和传感模块组成。射频模块通过其信号处理、WiFi、ZigBee、蓝牙、无线电收发器、双工器和 BAW 管理通信。
传感模块通过各种有源和无源测量设备管理传感。以下是物联网中使用的一些测量设备的列表 −
S.No |
Devices |
1. |
accelerometers |
temperature sensors |
2. |
magnetometers |
proximity sensors |
3. |
gyroscopes |
image sensors |
4. |
acoustic sensors |
light sensors |
5. |
pressure sensors |
gas RFID sensors |
6. |
humidity sensors |
micro flow sensors |
Internet of Things - Software
物联网软件通过平台、嵌入式系统、合作伙伴系统和中间件解决其网络和动作的关键领域。这些个人和主应用程序负责数据收集、设备集成、实时分析以及物联网网络中的应用程序和流程扩展。它们利用与关键业务系统(例如订购系统、机器人、调度等)的集成来执行相关任务。
Data Collection
该软件管理感应、测量、轻型数据过滤、轻型数据安全和数据聚合。它使用某些协议来帮助传感器连接到实时机器对机器网络。然后,它从多个设备收集数据并根据设置对其进行分配。它还可以通过向设备分配数据来反向工作。该系统最终将所有收集到的数据传输到中央服务器。
Device Integration
支持集成的软件将所有系统设备绑定(依赖关系)在一起,以创建物联网系统的实体。它确保了设备之间必要的协作和稳定的网络连接。这些应用程序是物联网网络的决定性软件技术,因为没有它们,它就不是物联网系统。它们管理每个设备的各种应用程序、协议和限制,以允许通信。
Internet of Things - Technology and Protocols
物联网主要利用标准协议和网络技术。但是,物联网的主要支持技术和协议有 RFID、NFC、低功耗蓝牙、低功耗无线、低功耗无线电协议、LTE-A 和 WiFi-Direct。与普通系统的标准统一网络相比,这些技术支持物联网系统中需要的特定网络功能。
NFC and RFID
RFID(射频识别)和 NFC(近场通信)为身份和访问令牌、连接自举和支付提供了简单、低功耗和多功能的选项。
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RFID 技术采用双向无线电收发器识别和跟踪与对象关联的标签。
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NFC 由电子设备的通信协议构成,通常是移动设备和标准设备。
Low-Energy Wireless
这项技术取代了物联网系统最耗电的部分。虽然传感器和其它元件可以在很长一段时间内断电,但通信链路(即无线)必须保持监听模式。低能耗无线不仅可以减少能耗,还可以通过减少使用而延长设备寿命。
Radio Protocols
ZigBee、Z-Wave 和 Thread 是无线协议,用于创建低速率私有区域网络。这些技术功耗低,但与许多类似选项不同,却提供高吞吐量。这样就可以提高小型本地设备网络的功率,而不会产生常规成本。
Internet of Things - Common Uses
物联网在所有行业和市场都有应用。它的用户群体从想要减少家庭能源使用的人到想要精简运营的大型组织。随着技术的进步和我们向遥远的未来设想的先进自动化迈进,它不仅被证明是有用的,而且在许多行业中几乎至关重要。
Engineering, Industry, and Infrastructure
物联网在这些领域的应用包括提高生产、营销、服务交付和安全性。物联网提供了一种监控各种流程的强大手段;真正的透明度为改进机会创造了更大的可视性。
物联网提供的深度控制等级允许对这些机会进行快速且采取更多行动,其中包括事件,如明显的客户需求、不合规产品、设备故障、分销网络问题等。
Government and Safety
物联网应用于政府和安全领域,可以改善执法、国防、城市规划和经济管理。该技术弥补了当前的差距,纠正了许多当前的缺陷,并扩展了这些工作的范围。例如,物联网可以帮助城市规划者更清晰地了解其设计的成果,而政府则可以更好地了解当地经济。
Home and Office
在我们的日常生活中,物联网提供了从家庭到办公室到我们经常进行业务的组织的个性化体验。这提高了我们的整体满意度、增强了生产力并改善了我们的健康和安全性。例如,物联网可以帮助我们自定义办公空间以优化我们的工作。
IoT - Media, Marketing, & Advertising
IoT - Environmental Monitoring
物联网在环境监控中的应用十分广泛——环境保护、极端天气监控、水安全、濒危物种保护、商业化养殖等等。在这些应用中,传感器检测并测量每种类型的环境变化。
Air and Water Pollution
当前用于空气和水安全的监控技术主要使用人工劳动以及先进的仪器和实验室处理。物联网通过减少对人工劳动的需求、允许频繁取样、增加取样和监控的范围、允许在现场进行复杂测试以及将响应工作与检测系统绑定,从而改进了这项技术。这使我们能够防止严重的污染和相关灾害。
IoT - Manufacturing Applications
当前正在使用的制造技术利用了标准技术以及现代分发和分析。物联网引入了更深入的集成和更强大的分析。这以前所未有的方式开启了制造业世界,因为组织变得完全具备向产品交付的能力,而不是一个松散连接起来的供应商、制造商和分销商的全球网络。
Intelligent Product Enhancements
与内容交付中的物联网非常相似,制造中的物联网允许获得更丰富的实时见解。这极大地减少了专门用于这一个领域的的时间和资源,后者在传统上要求在产品进入市场之前、期间和之后进行大量的市场调研。
物联网还可以降低推出新的或改进产品的风险,因为它提供了更可靠和更详细的信息。该信息直接来自市场使用和买家,而不是来自不同可信度的各种来源。
Dynamic Response to Market Demands
供应市场需要维持受多种因素影响的某种平衡,例如经济状况、销售业绩、季节、供应商状况、制造设施状况、分销状况等。由于当今的全球合作伙伴关系,供应相关的费用提出了独特的挑战。相关的潜在或实际损失会极大地影响业务和未来的决策。
物联网通过确保以系统级别而非通过人为评估和决策来管理细微的细节,从而管理这些方面。物联网系统可以更好地评估和控制供应链(大多数产品),无论需求是高还是低。
Internet of Things - Energy Applications
物联网在制造业中的优化特性也适用于能耗。物联网允许广泛的能量控制和监控功能,在设备、商业和住宅能源使用以及能源源中都有应用。优化结果来自于大多数组织和个人以前无法获得的详细分析。
Residential Energy
技术的兴起推高了能源成本。消费者正在寻找减少或控制消耗的方法。物联网提供了一种复杂的方法来分析和优化使用,不仅在设备级别,而且在整个家庭系统中。这意味着可以简单地关闭或调暗灯光,或更改设备设置并修改多个家庭设置以优化能源使用。
物联网还可以发现由于老化设备、损坏设备或有故障系统组件等问题而导致的消耗问题。传统上,发现此类问题需要使用多个专业人员。
Internet of Things - Healthcare Applications
应用于医疗保健的物联网系统增强了现有技术和一般的医学实践。它们扩大了专业人员在设施内及设施之外的覆盖范围。它们通过从大量现实案例中收集不同的数据来提高医疗数据的准确性和大小。他们还通过更复杂的医疗系统集成来提高医疗保健传递的准确性。
Research
当前的大部分医学研究都依赖于缺乏关键现实世界信息的资源。它使用受控环境、志愿者和基本上用于医学检查的剩余物。物联网通过实时现场数据、分析和测试开启了大量有价值信息的入口。
物联网可以通过能够执行可行研究的集成仪器来提供优于标准分析的相关数据。它还集成到实际实践中以提供更多关键信息。通过提供更可靠和实用的数据、更好的线索来帮助医疗保健;产生更好的解决方案,发现以前未知的问题。
它还允许研究人员通过收集数据来避免风险,而无需制造场景和进行人体测试。
Devices
当前设备的精度、功率和可用性正在迅速提高;然而,它们仍然比有效集成正确系统的物联网系统提供更少的质量。物联网释放了现有技术的潜力,并引导我们走向更新更好的医疗设备解决方案。
物联网通过创建一个逻辑系统而不是一个工具集合来弥合设备和我们提供医疗保健的方式之间的差距。然后,它揭示了医疗保健中的模式和缺失元素,例如明显的必要改进或巨大的缺陷。
Care
物联网为医疗保健带来的最大改进可能是它赋予医疗保健专业人员更好地利用他们的培训和知识来解决问题的权力。他们利用更好的数据和设备,使他们能够了解盲点并支持更迅速、更准确的操作。他们的决策不再受当前系统断开连接和不良数据限制。
物联网还提高了他们的专业发展,因为他们实际上是在发挥自己的才能,而不是花太多时间在行政或手头上工作。他们的组织决策也得到了改善,因为技术提供了更好的有利条件。
IoT - Building/Housing Applications
将物联网应用于建筑物和各种结构中,使我们能够以一种显着改善生活和工作环境的方式自动化日常住宅和商业任务和需求。正如在制造业和能源应用中所见,这会降低成本、提高安全性、改善个人生产率并提高生活质量。
Environment and Conditioning
由于许多工作因素,建筑工程中最大的挑战之一仍然是对环境和条件的管理。这些因素包括建筑材料、气候、建筑物用途等等。管理能源成本受到了最多的关注,但调节也会影响结构的耐久性和状态。
物联网通过提供有关建筑物的更准确和完整的数据,帮助改进结构设计和管理现有结构。它提供了重要的工程信息,例如材料作为特定设计和环境中的绝缘材料的效果如何。
IoT - Transportation Applications
在运输的每一层,物联网都提供了改进的通信、控制和数据分发。这些应用包括私家车、商用车、火车、无人机和其他设备。它扩展到整个运输系统的所有元素,例如交通管制、停车、燃料消耗等。
Rails and Mass Transit
当前系统提供复杂化的集成和性能,但是,它们采用旧技术和方法进行 MRT。物联网带来的改进提供了更完整的控制和监测。这带来了总性能、维护问题、维护和改进方面的更好管理。
除标准 MRT 以外的大众运输选择缺乏必要的集成,无法将其从一种选择转变为专用服务。物联网提供了一种低成本、先进的方法来优化性能,并将 MRT 的品质带入其他运输选项,例如公共汽车。这在排班、优化运输时间、可靠性、管理设备问题和响应客户需求方面改进了服务和服务交付。
Road
交通的主要问题在于管理拥堵、减少事故和停车。物联网使我们能够通过所有交通观察点的设备更好地观察和分析交通流量。通过使存储流量变得透明,它有助于停车,而当前方法几乎没有提供任何数据。
事故通常是由多种因素造成的,但是,交通管理会影响其频率。施工现场、重新规划不佳和缺乏交通状况信息都是导致事故的问题。物联网提供解决方案,以更好的与公众和直接影响道路交通的各方共享信息的形式提供解决方案。
Internet of Things - Education Applications
课堂中的物联网结合了内容传递、商业和医疗保健中的物联网优势。通过允许优化所有内容和传递形式,它能够定制化并提升教育。它使教育者能够关注个人和他们的方法。它还通过自动化实际教育过程以外的常见任务来降低教育成本和劳动力。
Education Organizations
教育机构通常遭受资金有限、劳动力问题以及对实际教育关注不足的困扰。与其他组织不同,它们通常由于资金问题和认为分析不适用于其行业而缺乏或回避分析。
物联网不仅提供了有价值的见解,而且还通过低成本、低功耗的小型设备实现了信息的民主化,这些设备仍然提供高性能。此技术有助于管理成本、提高教育质量、专业发展和设施管理,方法是对关键领域进行详细的检查−
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学生的反应、表现和行为
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教师的反应、表现和行为
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Facility monitoring and maintenance
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Data from other facilities
数据向他们通报了低效的策略和行动,无论是教育措施还是设施质量。移除这些障碍使它们变得更有效。
Educators
物联网提供的信息使教育者能够提供更好的教育。他们对自己的策略成功、学生的视角以及其表现的其他方面有一个窗口。物联网让他们不必承担管理和管理职责,因此他们可以专注于自己的使命。它自动化手动和文书工作,并通过系统标记或控件等功能促进监督,以确保学生保持参与。
物联网为教师提供了强大的教育工具,并且易于获取。教育者可以使用物联网作为一对一教师,为每个学生提供特定的教学设计;例如,使用数据确定每位学生最有效的补充措施,并根据需要从课程资料自动生成内容以供任何学生使用。
技术的应用改进了教育者的专业发展,因为他们真正看到了有效的方法,并学会了设计出更好的策略,而不是仅仅重复旧的或无效的方法。
物联网还增强了用于设计教育标准和实践的知识库。教育研究存在准确性问题和普遍缺乏数据。物联网将大量高质量的真实数据集引入教育设计的基础中。这源于物联网独特的能在任何地方收集大量不同类型数据的能力。
Internet of Things - Government Applications
物联网支持智能国家和智能城市的发展。这包括增强先前讨论过的基础设施(例如,医疗保健、能源、运输等)、国防以及社区的工程和维护。
City Planning and Management
治理机构和工程师可以使用物联网来分析城市规划和管理通常复杂的方面。物联网简化了对人口增长、分区、制图、供水、交通模式、粮食供应、社会服务和土地利用等各种因素的审查。它收集了这些领域的详细信息,并产生了比当前分析更有价值、更准确的信息,因为它能够与城市中的人“生活”在一起。
在管理领域,物联网通过在交通和医疗保健等主要服务和基础设施中实施为城市提供支持。它还帮助其他关键领域,如水控制、废物管理和紧急管理。它的实时和详细信息促使人们迅速做出决策,与传统过程相反,传统过程受到信息滞后的困扰,这在紧急管理中是至关重要的。
标准国家服务也因物联网而得到改善,物联网可以自动化原本缓慢的过程,并削减不必要的国家开支;例如,它可以自动化机动车服务的测试、许可证和许可。
物联网还可以通过跳过测试或不良的研究,并提供有关如何优化城市的功能数据,从而帮助城市改善。这导致更快、更有意义的变化。
IoT - Law Enforcement Applications
Internet of Things - Consumer Applications
消费者从物联网的优化和数据分析中获得了个人和职业上的益处。物联网技术的行为就像一个由个人助理、顾问和安全人员组成的团队。它增强了我们的生活、工作和玩耍方式。
Home
物联网取代了全职人员 −
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Butler − 物联网等待你回家,并确保你的家保持完全完备。它监控你的补给、家人和家的状况。它采取措施解决出现的任何问题。
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Chef − 物联网厨房准备饭菜或仅仅帮助你准备饭菜。
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Nanny − 物联网可以通过控制访问、提供补给并在紧急情况下向适当的人发出警报来充当监护人。
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Gardner − 农场中相同的物联网系统很容易用于家园美化。
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Repairman − 智能系统执行关键维护和修复,还能发出相关请求。
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Security Guard − 物联网全天候守护着您。它可以在几英里外观察可疑人员,并在小设备问题演变为灾难前就识别潜在可能。
Internet of Things - Thingworx
Thingworx 是一个用于快速开发和部署智能互联设备的平台。其一系列集成的物联网开发工具支持物联网开发的连接、分析、生产和其它方面。
它提供了用于实施增强现实发展的 Vuforia 和用于工业连接的 Kepware。KEPServerEX 提供了一个数据分发点,并在与 ThingWorx 代理配对时促进了互操作性。
Components
Thingworx 提供了一些构建应用程序的关键工具。这些工具包括 Composer、Mashup Builder、存储、搜索引擎、协作和连接。Composer 提供了一个用于设计测试的建模环境。Mashup Builder 通过常见的组件(或小部件)来简单地构建仪表盘;例如,按钮、列表、维基、仪表等。
Thingworx 使用了一个名为 SQUEAL 的搜索引擎,即搜索、查询和分析。用户使用 SQUEAL 分析和过滤数据,以及搜索记录。
Interface
ThingWorx 平台使用某些术语,您必须熟悉它们。在主屏幕的顶部菜单中,您可以搜索或创建 entities 。“实体”指 ThingWorx 中创建的事物。您还可以导入/导出文件并在其上执行各种操作。
在左侧菜单中,您会找到实体组,用于生成模型和可视化数据;并管理存储、协作、安全和系统。
当您在菜单中选择建模类别时,您将通过创建实体开始此过程。实体可以是任何物理设备或软件元素,它会在其属性值发生变化时生成事件;例如,传感器检测到温度变化。您可以设置 events 通过订阅触发操作,该订阅会根据设备变化做出决策。
Data Shapes 由一个或多个字段组成。它们描述了自定义事件、信息表、流和数据表的数据结构。数据形状被认为是实体。
Thing Templates 和 Thing Shapes 使开发人员避免在大型物联网系统中重复设备属性定义。开发人员创建 Thing 模版以允许新设备继承属性。他们使用 Thing 形状来定义模板、属性或执行服务。
请注意,Thing 只能从单个模板继承属性、服务、事件和其他特性,但是,Thing 和模板可以从多个 Thing 形状继承属性。
IoT - CISCO Virtualized Packet Zone
思科虚拟化分组核心(VPC)是一项技术,为 4G、3G、2G、WiFi 和小型蜂窝网络提供所有核心服务。它将网络功能作为虚拟化服务提供,以允许更大的可扩展性和更快速、更低成本地部署新服务。它跨所有资源(无论是虚拟还是物理)分发和管理分组核心功能。其主要功能包括分组核心服务整合、动态扩展和系统敏捷性。
其技术通过提供网络功能虚拟化、SDN(软件定义网络)和快速网络系统部署来支持物联网。这一点至关重要,因为其虚拟化和 SDN 支持低功耗、高流量网络,以及简单部署各种小型设备。通过整合到单一系统和单一技术以连接和集成所有元素,它消除了许多物联网系统以及冲突中的微小细节。
Use Case : Smart Transportation
铁路运输提供了一个有效的例子来说明 VPC 的强大功能。VPC 解决的问题与安全性、移动性、效率和服务改进有关−
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铁路应用使用他们自己专门构建的网络,并遭受互操作性问题;例如,由于不同的技术,轨道旁人员无法始终与当地警方沟通。
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确定乘客是否需要额外的登机时间仍然是一项主要的手动任务。
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数据更新(如时间表)仍然是手动的。
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每件设备(例如,监控摄像头)都需要自己的网络和电源。
VPC 通过在标准网络上引入直接通信、更多和自动监控、通过智能标志的自动数据更新以及所有设备的原生 IP 网络以及基于以太网供电 (PoE) 技术来改善服务。这导致乘客感觉更安全,并享受到更好的服务质量。
Internet of Things - Salesforce
Salesforce IoT Cloud是一个用于存储和处理IoT数据的平台。 它使用Thunder引擎进行可扩展,实时事件处理。 称为Lightning的应用程序开发组件集为其应用程序提供动力。 它收集来自设备,网站,应用程序,客户和合作伙伴的数据,以触发实时响应操作。
CRM领导者Salesforce决定进入此空间,这是由于在未来时代保持竞争力所需的。 IoT云通过扩大其覆盖范围和分析深度来增加Salesforce。
Salesforce与IoT相结合,通过更紧密的集成和对实时事件的响应,显著提高了客户服务; 例如,风力涡轮机的调整可以在航空公司乘客降落之前自动重新预订延迟/取消的连接航班。
Electric Imp
Electric Imp平台是Salesforce建议的将设备快速连接到云的方法。 您通过Squirrel语言开发应用程序; 高级,面向对象,轻量级脚本语言。 应用程序由两个模块组成:设备模块(在设备上运行); 和代理模块(在Electric Imp云中运行)。 该平台确保模块之间的安全通信,并且您使用简单的调用向设备发送消息 −
agent.send("nameOfmessage", data);
使用以下代码侦听代理上的消息:
device.on("nameOfmessage", function(data) {
//Data operations
});
除了这些基本任务之外,设备交互,监视和响应的编码类似于标准的Web应用程序开发,并且使用简单易学的语法。
Internet of Things - GE Predix
GE (通用电气) Predix 是一个用于从工业仪表收集数据的软件平台。它提供了基于云的 PaaS(平台即服务),该平台支持工业级分析,以实现操作优化和性能管理。它以标准方式连接数据、个人和设备。
Predix 的设计目标是工厂,并赋予其生态系统与改变移动电话的操作系统相同的简单而有效的功能。它最初是通用电气内部物联网的工具,专门用于监控销售的产品。
Ge Predix Partnered with Microsoft Azure
Microsoft 的 Azure 是一个云计算平台和支持基础设施。它提供 PaaS 和 IaaS,以及用于构建系统的各种工具。最近在 Azure 上提供服务的 Predix 利用了大量额外功能,例如人工智能、高级数据可视化和自然语言技术。Microsoft 计划最终将其与 Azure IoT 套件和 Cortana Intelligence 套件以及其成熟的业务应用程序集成在一起。Azure 还允许用户使用 Predix 数据构建应用程序。请注意,AWS 和 Oracle 也支持 Predix。
Developer Kits
GE 提供经济的开发工具包,其中包括一般组件和英特尔爱迪生处理器模块。开发者可以选择双核板和树莓派板。开发者只需提供 IP 地址、以太网连接、电源和轻量级编程即可设置数据收集。
该工具包会自动建立必需的连接,向中心 Predix 系统注册并开始从传感器传输环境数据。用户订购硬件/软件输出,GE Digital 拥有并管理用户的硬件和软件。
该工具包取代了模拟和测试环境的笨拙且复杂的组装。在其他模拟中,开发者通常使用一套庞大的软件(每个设备一个),并为每个连接制定特定的配置。他们还要对每个设备的监控进行编程,有时可能需要花几个小时。该工具包极大地减少了完成这些任务所花费的时间,从几个小时缩短到只有几分钟。
该工具包还包括用于设计与 Predix 服务合作的 IoT 应用程序的软件组件。GE 计划针对不同应用程序发布该工具包的其他版本。
Internet of Things - Eclipse
Eclipse 物联网是一个实体(行业和学术界)生态系统,共同致力于创建基于完全开源技术的物联网基础。他们的重点仍然是生成物联网标准技术的开源实现;为物联网解决方案利用创建开源框架和服务;以及为物联网开发人员开发工具。
Smarthome Project
SmartHome 是 Eclipse 物联网的主要服务之一。它的目标是创建一个用于构建智能家居解决方案的框架,其重点仍然是异构环境,这意味着各种协议和标准集成。
SmartHome 提供统一的设备和信息访问,以促进设备之间的交互。它由能够部署在 OSGi 运行时中的 OSGi 扩展包组成,其中 OSGi 服务被定义为扩展点。
OSGi 扩展包是 Java 类组和其他资源,还包括详细的清单文件。清单包含有关文件内容、增强类行为所需的服务以及作为组件的聚合性质的信息。下方查看清单示例:
Bundle-Name : Hi Everyone // Bundle Name
Bundle-SymbolicName : xyz.xyz.hievery1 // Header specifying an identifier
Bundle-Description : A Hi Everyone bundle // Functionality description
Bundle-ManifestVersion : 2 // OSGi specification
Bundle-Version : 1.0.0 // Version number of bundle
Bundle-Activator : xyz.xyz.Activator // Class invoked on bundle activation
Export-Package : xyz.xyz.helloworld;version = "1.0.0" // Java packages available externally
Import-Package : org.osgi.framework;version = "1.3.0" // Java packages needed from
// external source
Internet of Things - Contiki
Contiki 是一个物联网操作系统,专门针对内存、电源、带宽和处理能力有限的小型物联网设备。它采用极简主义设计,同时仍然包含现代操作系统的常用工具。它提供了用于管理程序、进程、资源、内存和通信的功能。
其受欢迎程度归功于极轻量级(按照现代标准)、成熟且灵活。许多学者、组织研究人员和专业人士将其视为一种必备操作系统。Contiki 只需几千字节即可运行,且在不到 30KB 的空间内,它便容纳了其整个操作系统 − 网页浏览器、网络服务器、计算器、外壳、Telnet 客户端和守护程序、电子邮件客户端、VNC 查看器和 FTP。它借鉴了几十年前的操作系统和开发策略,轻松地利用了同样小的空间。
Contiki Communication
Contiki 支持标准协议和 IoT 的最新启用协议 −
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uIP (for IPv4) − 此 TCP/IP 实现支持 8 位和 16 位微控制器。
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uIPv6 (for IPv6) − 这是对 uIP 完全兼容的 IPv6 扩展。
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Rime − 当 IPv4 或 IPv6 难以接受时,此备选堆栈提供了解决方案。它为低功耗系统提供了一组基元。
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6LoWPAN − 这是低功耗无线个域网中 IPv6 的简写。它提供了压缩技术来支持资源有限的设备所需的低数据速率无线。
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RPL − 此面向 LLN(低功耗和有损网络)的距离向量 IPv6 协议可在功能各异的设备组成的复杂网络中找到最佳路径。
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CoAP − 此协议支持简单设备的通信,通常是需要大量远程监督的设备。
Internet of Things - Security
每个连接的设备都给攻击者创造了机会。即使对于单个小型设备来说,这些漏洞也很广泛。构成的风险包括数据传输、设备访问、设备故障以及始终开启/始终连接的设备。
安全性的主要挑战仍然是与生产低成本设备相关的安全限制,以及设备数量不断增加,从而为攻击创造了更多机会。
Security Spectrum
安全设备的定义从最简单的措施跨越到复杂的设备。安全应被认为是随着威胁演变而随时间变化的漏洞范围。
必须根据用户需求和实施情况评估安全性。用户必须认识到安全措施的影响,因为设计不当的安全措施会造成比它解决的问题更多的问题。
Example − 一份德国报告显示,黑客破坏了钢铁厂的安全系统。他们破坏了控制系统,从而无法正确关闭高炉,导致重大损坏。因此,用户必须在决定采取适当保护措施之前了解攻击的影响。
Challenges
除了成本和设备的普遍性之外,其他安全问题还困扰着物联网 −
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Unpredictable Behavior − 部署的设备数量庞大,其支持技术的清单很长,这意味着它们在现场的行为可能无法预测。特定的系统可能设计得很精良,并且处在管理控制之下,但无法保证它将如何与其他系统交互。
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Device Similarity − 物联网设备相当一致。它们使用相同的连接技术和组件。如果一个系统或设备存在漏洞,那么有很多其他的设备也存在相同的问题。
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Problematic Deployment − 物联网的主要目标之一是将高级网络和分析技术放在以前无法触及的地方。不幸的是,这造成了设备物理安全的难题,它们位于这些奇怪或易于访问的位置。
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Long Device Life and Expired Support − 物联网设备的一个好处是使用寿命长,然而,这种寿命长也意味着它们的使用寿命可能超过设备支持。将此与传统系统进行比较,传统系统在许多人停止使用后通常仍提供支持和升级。孤立的设备和遗弃软件缺乏其他系统相似的安全加固能力,这是因为随着时间的推移技术不断发展。
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No Upgrade Support − 许多物联网设备(如许多移动设备和小型设备)的设计不允许升级或进行任何修改。其他的提供不太方便的升级,许多所有者忽略或没有注意到它们。
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Poor or No Transparency − 许多物联网设备没有提供功能相关的透明度。用户无法观察或访问进程,也不能知道设备如何工作。用户无法控制不必要的功能或数据收集;此外,当制造商更新设备时,可能会带来更多不必要的功能。
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No Alerts − 物联网的另一个目标是在不干扰用户的情况下提供出色的功能。这引入了用户意识问题。用户没有监控设备或在发生问题时得知。安全漏洞可以在很长一段时间内存在,而未被检测到。
Internet of Things - Identity Protection
IoT 设备收集有关其环境的数据,其中包括人员。这些好处带来了巨大的风险。但是,数据本身并不构成危险,其深度却构成危险。高度详细的数据收集勾勒出个人的非常清晰的画面,给罪犯提供了利用他人的所有信息。
人们也可能 unaware of 隐私级别;例如,娱乐设备可能会收集音视频数据,或“监视”消费者,并共享私密信息。由于感兴趣敏感数据的各方众多且情况各异,对该数据的需求和价格加剧了这个问题。
特定于 IoT 技术的问题导致其许多隐私问题,这些问题主要源于用户无法建立和控制隐私−
Consent
在互联系统中,用于“通知和同意”的传统模式通常会强制实施现有的隐私保护。它允许用户与隐私机制交互,并通常通过接受协议或限制操作来设置首选项。许多 IoT 设备没有此类设置。用户不仅没有控制权,而且还无法获得任何有关设备活动的透明度。
The Right to be Left Alone
在某些情况下,用户对隐私有正常期望。这源于人们普遍接受的公共和私人空间观念;例如,个人在商业空间看到监控摄像头并不惊讶,但他们并不希望在自己的私家车中看到这些摄像头。物联网设备挑战了人们认为的“留守权”等规范。即使在公共场所,物联网也会越过预期隐私的界限,因为其功能强大。
Indistinguishable Data
物联网以多种方式部署。物联网实施在很大程度上仍然以群体为目标,而不是以个人为目标。即使用户同意物联网设备执行每个操作,也并非每个系统都能合理地处理每组首选项;例如,复杂组件中的小型设备无法满足它们仅在几秒钟内遇到的数万名用户的请求。
Internet of Things - Liability
物联网的安全缺陷及其执行某些任务的能力为任何关联责任打开了大门。人们关注的三个主要领域是设备故障、攻击和数据盗窃。这些问题可能造成各种各样的损害。
Device Malfunction
物联网引入了更深层次的自动化,该自动化可以控制关键系统,以及影响生命和财产的系统。当这些系统出现故障或故障时,它们可能会造成重大损害;例如,如果物联网炉子控制系统出现故障,它可能会导致无人居住的房屋发生故障并造成管道结冰和水管损坏。这迫使组织采取措施来应对它。
Cyber Attacks
物联网设备将整个网络和直接受到影响的一切暴露在攻击风险中。尽管这些连接提供了强大的集成和生产力,但也为混乱创造了绝佳的机会,例如入侵的炉灶或消防喷淋系统。针对此类问题的最佳措施是解决最脆弱的点,并提供自定义保护措施,例如监视和访问权限。
一些最有效的反攻击措施被证明很简单−
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Built-in Security − 个人和组织应该寻找加固设备,这意味着将安全功能集成到硬件和固件中。
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Encryption − 这必须由制造商和通过用户系统实施。
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Risk Analysis − 组织和个人必须在设计其系统或选择系统时分析可能的威胁。
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Authorization − 设备在可能的情况下必须受特权策略和访问方法的约束。