IoT ekosferasi dunyoning eng chekka burchaklarida joylashgan eng oddiy sensorlardan boshlanadi va analog jismoniy effektlarni raqamli signallarga (Internet tili) aylantiradi

Translated from Russian to Uzbek - www.onlinedoctranslator.com

Arxitektura va narsalar Internetining asosiy modullari

IoT ekosferasi dunyoning eng chekka burchaklarida joylashgan eng oddiy sensorlardan boshlanadi va analog jismoniy effektlarni raqamli signallarga (Internet tili) aylantiradi. Keyin ma'lumotlar simli va simsiz signallar, turli protokollar orqali, tabiiy shovqinlar va elektromagnit maydonlarning qoplamalari orqali murakkab sayohatni amalga oshiradi, buning natijasida Internetga kiradi. U yerdan ma'lumotlar paketlari turli kanallar orqali bulutga yoki katta ma'lumotlar markaziga uzatiladi. Narsalar internetining kuchi shundan iboratki, u bitta datchikdan keladigan bitta signal emas, balki yuzlab, minglab, ehtimol millionlab sensorlar, nuqtalar va qurilmalardan keladigan barcha signallarning yig'indisidir. Ushbu bob narsalar Interneti arxitekturasi va mashinadan mashinaga tarmoqlar arxitekturasining qiyosiy tavsifi bilan boshlanadi. Shuningdek, u arxitektorning kengaytiriladigan, xavfsiz va keng miqyosli IoT arxitekturasini yaratishdagi roli haqida gapiradi. Buning uchun arxitektor loyiha mijozga qanday foyda keltirishini aniq ifodalay olishi kerak. Arxitektor shuningdek, loyihani amalga oshirishning mumkin bo'lgan variantlari o'rtasida manevr qilib, muhandislik va yordamchi vazifalarni hal qila olishi kerak. Ushbu kitob jismoniy miqdorlarni raqamli signallarga aylantirish, energiya ta'minoti tizimlari va energiyani saqlash, bir metr, kilometr masofadagi milliard qurilmalarni boshqarish, maksimal darajada ma'lumot uzatish tizimlari va protokollari kabi keng ko'lamli masalalarni o'z ichiga oladi. diapazon, tarmoq va axborot nazariyasi, IoT uchun Internet protokollari, chekka marshrutlash va shlyuzlarning roli. Kitob bulutli va tumanli hisoblashda ma'lumotlar bilan ishlash, shuningdek, ilg'or mashinani o'rganish va hodisalarni murakkab qayta ishlash haqida gapiradi. Hikoyani yakunlash uchun biz Yerdagi hujumlar uchun eng katta nishonning xavfsizligi va zaifligi haqida gapiramiz. Arxitektura va narsalar Internetining asosiy modullari40 Narsalar interneti ekotizimi Ushbu sektorlar narsalar interneti taqdim etayotgan ko'plab qurilmalar, dasturiy ta'minot va xizmatlardan faol foydalanmoqda. Deyarli har bir yirik texnologiya kompaniyasi narsalar Internetiga sarmoya kiritadi yoki sarmoya kiritadi. Yangi bozorlar va texnologiyalar allaqachon paydo bo'lgan (va ularning ba'zilari muvaffaqiyatsizlikka uchragan yoki qayta sotilgan). Ushbu kitobda biz axborot texnologiyalarining deyarli har bir segmenti haqida gapiramiz, chunki ularning har biri narsalar Internetida o'z roliga ega: sensorlar: o'rnatilgan tizimlar, real vaqtda operatsion tizimlar, uzluksiz quvvat manbalari, mikroelektromexanik tizimlar (MEMS); datchiklar orasidagi aloqa tizimlari: simsiz shaxsiy tarmoqlarning qamrov maydoni 0 sm dan 100 m gacha. Sensorlar o'rtasida ma'lumot almashish uchun ko'pincha IP protokoliga asoslanmagan past tezlikda kam quvvatli axborot kanallari qo'llaniladi; Mahalliy tarmoqlar: Bular odatda IP-ga asoslangan aloqa tizimlari, masalan, tez radioaloqa uchun 802.11 Wi-Fi, ko'pincha tengdosh yoki yulduz tarmoqlari. agregatorlar, marshrutizatorlar, shlyuzlar: o'rnatilgan tizim sotuvchilari, eng kam xarajatli komponentlar (protsessorlar, DRAM va saqlash), modul sotuvchilari, passiv komponentlar sotuvchilari, nozik mijoz sotuvchilari, uyali va simsiz radio sotuvchilari, o'rta dastur sotuvchilari, tuman infratuzilmasini ishlab chiquvchilari hisoblash, chekka tahlil vositalari , chekka qurilmalar xavfsizligi, sertifikatlarni boshqarish tizimlari; global kompyuter tarmog'i: uyali aloqa operatorlari, sun'iy yo'ldosh operatorlari, kam quvvatli global tarmoqlar operatorlari (LowPower Wide-Area Network, LPWAN). IoT va tarmoq qurilmalari (MQTT, CoAP va hatto HTTP) uchun Internet-transport protokollari odatda qo'llaniladi; bulut: xizmat ko'rsatuvchi provayder sifatida infratuzilma, xizmat ko'rsatuvchi provayder sifatida platforma, ma'lumotlar bazasini ishlab chiquvchilar, oqim va paketli ishlov berish xizmatlarini provayderlari, ma'lumotlarni tahlil qilish vositalari, xizmat ko'rsatuvchi provayder sifatida dasturiy ta'minot, ma'lumotlar ko'li provayderlari, dasturiy ta'minot bilan belgilangan tarmoq/dasturiy ta'minot bilan belgilangan tarmoq operatorlari belgilangan perimetrlar , mashina o'rganish xizmatlari; ma'lumotlarni tahlil qilish: bulutga katta hajmdagi ma'lumotlar uzatiladi. Katta hajmdagi ma'lumotlar bilan ishlash va undan qiymat olish - murakkab voqealarni qayta ishlashni talab qiladigan vazifa, analitik va mashinani o'rganish texnikasi; 41IoT ekotizimining xavfsizligi: Arxitekturaning barcha qismlarini birlashtirish xavfsizlik muammolarini keltirib chiqaradi. Xavfsizlik jismoniy sensorlardan tortib protsessorlar va raqamli apparatlar, radio tizimlar va aloqa protokollarigacha bo'lgan har bir komponentga tegishli. Har bir darajada xavfsizlik, ishonchlilik va yaxlitlik ta'minlanishi kerak. Ushbu zanjirda zaif bo'g'inlar bo'lmasligi kerak, chunki narsalar Interneti dunyodagi xakerlik hujumlarining asosiy nishoniga aylanadi. Ushbu ekotizim turli texnik sohalardagi mutaxassislarni jalb qiladi, masalan, fiziklar asboblarni ishlab chiqish, yangi turdagi sensorlar va uzoq muddatli batareyalarni loyihalash. Etakchi sensorlar ustida ishlaydigan o'rnatilgan dasturiy ta'minot muhandislari. tarmoq muhandislari, shaxsiy tarmoqlar va global kompyuter tarmog'i, shuningdek, dasturiy ta'minot bilan belgilangan tarmoqlar bilan ishlashga qodir. Ma'lumotlar bo'yicha olimlar chekka va bulutda eng so'nggi mashinani o'rganish sxemalari ustida ishlamoqda. Turli miqyosdagi bulutli yechimlarni, shuningdek, tumanli hisoblashni muvaffaqiyatli amalga oshiruvchi DevOps muhandislari. Narsalar Interneti har doim loyiha kompaniyalari, tizim integratorlari, tizim sotuvchilari va original uskunalar ishlab chiqaruvchilari kabi xizmat ko'rsatuvchi provayderlarga muhtoj bo'ladi. Narsalar interneti va mashinadan mashinaga aloqasi. Narsalar interneti haqidagi eng koʻp savollar va munozaralarning mavzusi quyidagilar: IoT dunyosini mashinadan mashinaga (M2M) texnologiyalaridan nimasi bilan ajratib turadi. Narsalar interneti suhbat mavzusiga aylanmasdan oldin, eng jonli qiziqish mashinadan mashinaga o'zaro ta'sirga qaratilgan edi. Mashinadan mashinaga aloqa va IoT texnologiyalari tabiatan juda o'xshash, ammo sezilarli farq bor: M2M: Bu umumiy tushuncha, ya'ni avtonom qurilma boshqa avtonom qurilma bilan bevosita aloqa qiladi. Avtonomiya tugunning inson aralashuvisiz boshqa tugunga ma'lumotni yaratish va uzatish qobiliyatini anglatadi. Ma'lumotlarni uzatish shakli boshqacha bo'lishi mumkin. Ko'pincha ma'lumot uzatish uchun maxsus funktsiyalar M2M qurilmasiga birlashtirilmagan bo'ladi. Bu darhol Internetga kirish uchun odatiy qurilmalarni chetga surib qo'yadi, ular bulutli xizmatlar va omborlar bilan ishlash uchun muntazam ravishda ishlatiladi. M2M tizimida ma'lumotlar almashinuvi IP protokoli ishtirokisiz ham amalga oshirilishi mumkin - masalan, ketma-ket port yoki maxsus protokol orqali; IoT: IoT tizimlari bir nechta M2M tugunlarini o'z ichiga olishi mumkin (masalan, IP bo'lmagan aloqani amalga oshiradigan Bluetooth Mesh tarmog'i), lekin ma'lumotlar chekka marshrutizator yoki shlyuzda yig'iladi. Shlyuz yoki yo'riqnoma, IoT arxitekturasi va asosiy modullar kabi chekka qurilma42 Internetga kirish nuqtasi bo'lib xizmat qiladi. Yoki yuqori qayta ishlash quvvatiga ega ba'zi sensorlar o'z-o'zidan Internetning tarmoq qatlamiga yo'l olishlari mumkin. Internetga kirish qaerda bo'lishidan qat'i nazar, IoT tizimining o'ziga xos xususiyati u yoki bu tarzda har doim Internetga ulanganligidir. Sensorlar, chekka qurilmalar va aqlli qurilmalardan ma'lumotlarni Internetga ko'chirish orqali oddiy qurilmalarni bulut xizmatlarining o'rnatilgan dunyosiga ulash mumkin. Bulutli hisoblash va mobil aloqa haqiqatga aylanib, qimmat bo‘lmay qolishidan oldin, oddiy sensorlar va o‘rnatilgan tizimlar uchun ma’lumotlarni boshqa qurilmalarga bir necha soniya ichida jo‘natish, ma’lumotlarni cheksiz saqlash va tendentsiya va naqshlarni aniqlash uchun ma’lumotlarni tahlil qilish imkoniyati yo‘q edi. Bulut rivojlanganidek, simsiz aloqa hamma joyda tarqaldi, lityum-ion batareyalar kabi yangi energiya qurilmalari tejamkor bo'ldi va mashinani o'rganish modellari yangi ilovalarni topdi. Bu narsalar Internetining mavqeini sezilarli darajada mustahkamladi. Agar ushbu texnologiyalarning barchasi sodir bo'lgan paytda birlashmaganida edi, biz hali ham M2M dunyosida yashagan bo'lardik. Tarmoq yordam dasturi va Metkalf va Bekstrom qonunlari An'anaga ko'ra, tarmoq yordam dasturi Metkalf qonuniga muvofiq hisoblanadi. 1980 yilda Robert Metkalf har qanday tarmoqning foydaliligi tizim foydalanuvchilari sonining kvadratiga proportsional degan fikrni ishlab chiqdi. Narsalar interneti haqida gap ketganda, foydalanuvchilarni sensorlar yoki chekka qurilmalar deb hisoblash mumkin. Umuman, Metkalf qonuni quyidagi formula bilan ifodalanadi: V µ N2 , bu erda V - tarmoqning foydali dasturi; N - bu tarmoqdagi tugunlar soni. Ushbu formulani yaxshiroq tushunish uchun rasmdagi grafikni ko'rib chiqamiz. 2.1, shuningdek, investitsiya daromadi (ijobiy ROI) kutilishi mumkin bo'lgan chegarani belgilovchi kesishish nuqtasini ham ko'rsatadi. Yaqinda Metcalfe qonunining taqsimlangan daftarlar va kriptovalyutalarning xatti-harakatlari bilan bog'liqligini tasdiqlovchi yana bir misol paydo bo'ldi. Tarqalgan daftarlarni xavfsizlik bobida batafsilroq muhokama qilamiz. Ken Alabi tomonidan yaqinda chop etilgan oq qog'oz tarqatilgan tarmoqlar ham Metkalf qonuniga bo'ysunishini taklif qiladi1 2.1, shuningdek, investitsiya daromadi (ijobiy ROI) kutilishi mumkin bo'lgan chegarani belgilovchi kesishish nuqtasini ham ko'rsatadi. Yaqinda Metcalfe qonunining taqsimlangan daftarlar va kriptovalyutalarning xatti-harakatlari bilan bog'liqligini tasdiqlovchi yana bir misol paydo bo'ldi. Tarqalgan daftarlarni xavfsizlik bobida batafsilroq muhokama qilamiz. Ken Alabi tomonidan yaqinda chop etilgan oq qog'oz tarqatilgan tarmoqlar ham Metkalf qonuniga bo'ysunishini taklif qiladi1 2.1, shuningdek, investitsiya daromadi (ijobiy ROI) kutilishi mumkin bo'lgan chegarani belgilovchi kesishish nuqtasini ham ko'rsatadi. Yaqinda Metcalfe qonunining taqsimlangan daftarlar va kriptovalyutalarning xatti-harakatlari bilan bog'liqligini tasdiqlovchi yana bir misol paydo bo'ldi. Tarqalgan daftarlarni xavfsizlik bobida batafsilroq muhokama qilamiz. Ken Alabi tomonidan yaqinda chop etilgan oq qog'oz tarqatilgan tarmoqlar ham Metkalf qonuniga bo'ysunishini taklif qiladi1 Tarqalgan daftarlarni xavfsizlik bobida batafsilroq muhokama qilamiz. Ken Alabi tomonidan yaqinda chop etilgan oq qog'oz tarqatilgan tarmoqlar ham Metkalf qonuniga bo'ysunishini taklif qiladi1 Tarqalgan daftarlarni xavfsizlik bobida batafsilroq muhokama qilamiz. Ken Alabi tomonidan yaqinda chop etilgan oq qog'oz tarqatilgan tarmoqlar ham Metkalf qonuniga bo'ysunishini taklif qiladi1. 1 Elektron tijorat tadqiqotlari va ilovalari. 24-jild, C (2017 yil iyul). 23–29-betlar. 43Narsalar interneti ekotizimi Metkalf qonunining grafik tasviri (foydalilik va narx) Narx (≈ N) Foydalilik (≈ N2 ) Kesishish nuqtasi Narx Qurilmalar soni Metkalf qonuni. N ko'rsatkichiga qarab tarmoqning foydaliligi.Guruch. 2.1 Har bir tugunning narxi kN formulasi bilan ifodalanadi, bu erda k ixtiyoriy doimiydir. Ushbu misolda k qiymati har bir IoT chekka sensori uchun $10 ni tashkil qiladi. Muhim qiymat - bu utility ko'rsatkichi oshgan taqdirda paydo bo'ladigan kesishish nuqtasi va IoT tizimi asl tarmoq o'tkazish qobiliyatini saqlab qolgan holda ijobiy ROI qiymati ma'lumotlariga erishgan vaqtni ko'rsatadi. Shuningdek, Metcalfe qonuni tarmoq xizmatlari darajasidagi farqlarni, ishonchsiz infratuzilmani (harakatlanuvchi transport vositasida 4G LTE aloqasi kabi) yoki tarmoq ishlashiga taʼsir qiluvchi salbiy omillarni (masalan, DoS hujumlari) hisobga olmaydi. Ushbu holatlarni tuzatish uchun biz Bekstrom qonunini qo'llaymiz: bu erda: Vi,j j tarmog'ining i qurilmasi uchun vaqtning ma'lum bir nuqtasida foydaliligini bildiradi; i - tarmoqdagi individual foydalanuvchi yoki qurilma; j - tarmoqning o'zi; k - bitta tranzaksiya; Bi,j,k - k tranzaksiya j tarmog'idagi i qurilmaga beradigan afzallik; Arxitektura va narsalar Internetining asosiy modullari44 Ci,j,k - j tarmog'idagi i qurilma uchun k tranzaksiya qiymati; rk - k tranzaksiyani amalga oshirish vaqtidagi diskont stavkasi; tk - k tranzaksiyaga sarflangan vaqt (yillarda); n - foydalanuvchilar soni; m - tranzaktsiyalar soni. Bekstrom qonuniga ko'ra, tarmoqning foydaliligini hisoblash uchun (masalan, IoT yechimlari) har bir qurilmadan barcha tranzaksiyalarni baholashimiz va ularning foydaliligini yig'ishimiz kerak. Agar j tarmog'i biron sababga ko'ra ishlamay qolsa, u foydalanuvchiga qancha turadi? Bu IoT tarmog'ining ta'siri va haqiqiy foydali ko'rsatkichlar bilan kuchliroq aloqa mavjud. Ushbu tenglamadagi eng qiyin narsa B ko'rsatkichini hisoblash - bitimning afzalligi. Agar siz har bir IoT sensorini alohida qismlarga ajratsangiz, ushbu parametrning qiymati juda kichik va ahamiyatsiz bo'lishi mumkin (masalan, har qanday qurilmaning harorat ko'rsatkichi bir soat davomida ma'lumot uzatmagan). Boshqa hollarda, bu qiymat juda muhim bo'lishi mumkin (masalan, suv oqish sensori batareyasi tugadi va do'konning ombori suv ostida qoldi, bu katta xarajatlarga va sug'urta narxining oshishiga olib keldi). IoT yechimlarini ishlab chiqishda me'mor qilish kerak bo'lgan birinchi narsa bu loyiha qanday qiymat keltirishini tushunishdir. Eng yomon holatda, IoT tizimi moliyaviy yukga aylanadi va mijozga faqat yo'qotishlar keltiradi. Buyumlar interneti arxitekturasi IoT arxitekturasi, yuqorida aytib o'tganimizdek, ko'plab texnologiyalarni qamrab oladi. Har bir me'mor tanlangan dizayn yechimi butun tizimga va uning har bir qismiga alohida ta'sir ko'rsatishini tushunishi kerak. Narsalar Internetining murakkabligi va ko'p qirraliligi shu bilan bog'liq bu texnologiya an'anaviy texnologiyalarga qaraganda ancha murakkab: u nafaqat o'zining keng ko'lamli, balki turli xil, ko'pincha bir-biriga bog'liq bo'lmagan arxitektura turlarining kombinatsiyasi bilan ham ajralib turadi. Mumkin bo'lgan dizayn echimlari soni hayratlanarli. Misol uchun, ushbu maqola yozilayotgan vaqtda dunyoda bulutli saqlash, SaaS komponentlari, IoT boshqaruv tizimlari, IoT xavfsizlik tizimlari va har qanday ma'lumotlarni tahlil qilishni taklif qiluvchi 700 dan ortiq IoT provayderlari mavjud. Bunga mintaqaga qarab doimiy ravishda o'zgarib turadigan va sozlanadigan shaxsiy, mahalliy va keng tarmoqli tarmoqlar uchun juda ko'p turli xil protokollarni qo'shing. Noto'g'ri PAN protokolini tanlash aloqa muammolariga va sezilarli darajada yomon signal sifatiga olib kelishi mumkin, bu faqat tarmoqqa ko'proq tugunlarni qo'shish orqali tuzatilishi mumkin. Arxitektor mahalliy va global tarmoqlardagi aralashuvni hisobga olishi kerak: chekka qurilmalardan ma'lumotlar qanday olinadi va Internetga uzatiladi? Arxitektor tizimning nosozliklarga chidamliligini va mumkin bo'lgan ma'lumotlarni yo'qotish narxini baholashi kerak. Tizimning xatolarga chidamliligi uchun qanday daraja javobgar bo'lishi kerak?IoT ekotizimining ildizlari - pastki qatlamlar yoki protokol qatlami? Arxitektor shuningdek, Internet protokollarini tanlashi kerak: MQTT yoki CoAP va AMQP - va agar ular boshqa bulut xizmatiga o'tsa, bularning barchasi qanday ishlashi haqida o'ylashlari kerak. Shuningdek, ma'lumotlar qaysi nuqtada qayta ishlanishini hal qilishingiz kerak. Ushbu bosqichda tumanli hisoblashni manba yaqinidagi ma'lumotlarni qayta ishlash usuli sifatida ko'rib chiqish mumkin, bu kechikish muammosini hal qiladi va eng muhimi, global tarmoqlar va bulutli xizmatlar orqali ma'lumotlarni uzatishda tarmoq yukini va xarajatlarni kamaytiradi. Keyinchalik, olingan ma'lumotlarni tahlil qilishning barcha variantlarini ko'rib chiqamiz. Noto'g'ri tahlil vositasi tizimingizni ortiqcha ma'lumotlar bilan to'ldirishi yoki sizni algoritmlardan foydalanishga majbur qilishi mumkin. chekka tugunlarda ishlash uchun juda ko'p hisoblash resurslarini talab qiladi. Va bulutdan sensorga yuborilgan so'rovlar sensorning batareya quvvatiga qanday ta'sir qiladi? Bu keng imkoniyatlardan tashqari, xavfsizlik tizimi haqida ham unutmasligimiz kerak, chunki biz yaratgan IoT tizimi shahardagi hujumlar uchun eng katta nishonga aylanadi. Ko'rib turganingizdek, tanlov juda katta va har bir qaror boshqalarga ta'sir qiladi. Hozirgi vaqtda biz uchun 1,5 milliondan ortiq turli xil me'moriy echimlar kombinatsiyasi mavjud (2.2-rasm). Indoor 5G Network ierarxiyasi Indoor LAN, 5G, Small Cell, 60GHz/WiFi 5G WAN 4GHz/Cell Personal Mesh with Beacons Bulutli xizmat koʻrsatuvchi provayder A Bulutli xizmat koʻrsatuvchi provayder B CoAP SCADA tizimi DTLS MQTT Transport tarmogʻi Internet xizmati provayderi DHW mayoq reklama xizmatlari: 5G 4GHz / 300GHz so'l hujayralar cheklangan tarmoqli kengligi bilan SLA 5G 4GHz so'l hujayralar Aqlli shahar xavfsizlik tizimi Tugun tarmog'ining chekka tugunlari tugunni aniqlash va tasvirni denaturatsiya qilish IP-ga asoslangan LAN sertifikatlash organidagi tasvir sensorlari va kameralari PAN IoT uchun PKI Bluetooth 5 MEMS sensori, 1– IoT yechimlari uchun 150m opsiya. Turli xil variantlarning to'liq diapazoniGuruch. 2.2 IoT arxitekturasining barcha darajalarida: sensordan bulutgacha va aksincha. Arxitektura va narsalar Internetining asosiy modullari46 Me’morning roli “Me’mor” atamasi ko’pincha texnik fanlarda qo’llaniladi. Dasturiy ta'minot arxitektorlari, tizim arxitektorlari va yechim arxitektorlari mavjud. Informatika va dasturlash kabi tor sohalarda ham ismlari SaaS arxitektori, bulutli yechimlar arxitektori, ma’lumotlarni qazib olish arxitektori va hokazo kabi yangraydigan mutaxassisliklar mavjud. Bular shu sohalarni yaxshi bilgan, o‘z sohasining professionallaridir. Ushbu vertikal mavzular ko'p sonli gorizontal texnologiyalarni kesib o'tadi. Ushbu kitob IoT arxitektorlari uchun mo'ljallangan. Kitobda biz gorizontal kesishni olamiz, ya'ni yuqorida ko'rsatilgan bir nechta mavzular haqida gapiramiz va ularni yanada rivojlantirish uchun katta imkoniyatlarga ega qulay, xavfsiz tizimga birlashtiramiz. Tushunish uchun biz nazariy jihatlarga o'tamiz IoT tizimi qanday shakllanadi. Bir nuqtada bizni faqat yalang'och nazariya, masalan, axborot va aloqa nazariyasi qiziqtiradi. Boshqa hollarda, biz u yoki bu tarzda IoT tizimlariga tegishli yoki boshqa texnologiyalar bilan bog'liq bo'lgan narsalar haqida gaplashamiz. Ushbu kitobning mazmunini o'qib chiqqandan va tushungandan so'ng, arxitektor "Internet of Things" ning turli tarkibiy qismlari bo'yicha tayyor qo'llanmani oladi, ularning har biri samarali tizimni yaratish uchun zarurdir. Bu elektronika bo'ladimi, informatika bo'ladimi yoki bulutli tizimlar arxitekturasi bilan qanday ishlashni o'rgangan bo'lsangiz, ushbu kitob sizga ta'rifiga ko'ra me'mor qilishi kerak bo'lgan butun tuzilmani tushunishga yordam beradi. Bu kitob ham keng kitobxonlar ommasi uchun mo‘ljallangan. Har bir o'tilgan mavzu havaskorlar va qiziquvchilar uchun foydali bo'lishi mumkin, chunki narsalar interneti butun dunyo miqyosida o'sishi, o'z ta'sirini eng yirik korporatsiyalarga etkazish va minglab, millionlab eng zamonaviy qurilmalarni o'z ichiga olishi uchun barcha shart-sharoitlarga ega. 1-qism: Sensorlar va quvvat Internet bir hodisa bilan boshlanadi yoki tugaydi: oddiy harakat, haroratning o'zgarishi yoki ehtimol tutqich qulfni yopib qo'yadi. Ko'pgina mavjud IT qurilmalaridan farqli o'laroq, narsalar Interneti asosan jismoniy harakat yoki hodisa bilan bog'liq. Bu haqiqiy dunyoning ba'zi omillariga munosabat bildiradi. Ba'zida bitta sensor juda katta hajmdagi ma'lumotlarni ishlab chiqishi mumkin, masalan, profilaktika tekshiruvi uchun akustik sensor. Boshqa hollarda, bemorning sog'lig'i haqida muhim ma'lumotlarni etkazish uchun faqat bir bit ma'lumot etarli. Vaziyat qanday bo'lishidan qat'iy nazar Sensor tizimlari rivojlandi va Mur qonuniga muvofiq, sub-nanometr o'lchamlariga qisqardi va sezilarli darajada arzonlashdi. Aynan shuning uchun ular 47-sonli shikoyat qiladilar2-qism. Ma'lumotlar uzatish, milliardlab qurilmalar narsalar Internetiga ulanadi va shuning uchun ham bu bashoratlar amalga oshadi. Ushbu bob mikroelektromexanik tizimlar, sensorlar va boshqa turdagi arzon chekka qurilmalar va ularning elektrofizik xususiyatlariga bag'ishlangan. Ushbu bob shuningdek, ushbu chekka qurilmalarni quvvatlantirish uchun qanday quvvat va energiya tizimlari kerakligini tushuntiradi. Edge qurilmalari sukut bo'yicha quvvatlanadi deb taxmin qilib bo'lmaydi. Milliardlab kichik sensorlar hali ham katta quvvatga muhtoj. Ushbu kitobda biz elektr ta'minoti mavzusiga qaytamiz, shuningdek, bulut xizmatidagi zararsiz o'zgarishlar butun tizimning butun energiya arxitekturasiga qanday keskin ta'sir qilishi haqida gapiramiz. 2-qism. Ma'lumotlarni uzatish Ushbu kitobning ko'p qismi ulanishlar va tarmoqlarni o'rnatish haqida. Ko'p sonli boshqa manbalar ilovalarni ishlab chiqish, bashoratli tahlillar va mashinalarni o'rganish haqida batafsil ma'lumot beradi. Ushbu kitobda biz ushbu mavzularni ham muhokama qilamiz, ammo biz ma'lumotlarni uzatish jarayoniga kamroq e'tibor qaratamiz. Narsalar interneti eng chekka va noqulay hududlardan Google, Amazon, Microsoft va IBMning eng yirik maʼlumotlarni yigʻish markazlariga maʼlumotlarni uzatish uchun ishonchli texnologiyalarsiz mavjud boʻlmaydi. "Internet narsalar" iborasi "internet" so'zini o'z ichiga oladi, shuning uchun biz tarmoq, ma'lumotlar almashinuvi va hatto signal nazariyasi bilan bog'liq masalalarni o'rganishimiz kerak. Narsalar Internetining asosiy ustuni sensorlar yoki ilovalar emas, balki ushbu kitobda ko'rib turganimizdek, ulanishni o'rnatish qobiliyatidir. Muvaffaqiyatli arxitektor sensorni WAN ga va aksincha (WAN dan sensorli o'zaro ta'sirga) bog'lashning nozik tomonlarini tushunadi. Ma'lumotlarni uzatish va tarmoqqa ulanish bo'limi aloqa va axborot bilan ishlashning nazariy jihatlari va matematik asoslaridan boshlanadi. Muvaffaqiyatli me'morlarga ma'lum protokollar nima uchun unchalik samarali emasligini tushunish uchun emas, balki narsalar Interneti uchun zarur bo'lgan miqyosda kengaytira oladigan kelajakdagi tizimlarni loyihalash uchun o'quv vositalari va modellari kerak bo'ladi. Ushbu vositalar spektr va quvvat tahlili, signal-shovqin nisbati, yo'lni yo'qotish va shovqin kabi dinamik radio xususiyatlarini o'z ichiga oladi. Ushbu qism, shuningdek, axborot nazariyasi asoslari va cheklovlarni batafsil bayon qiladi umumiy o'tkazish qobiliyati va ma'lumotlar sifatiga ta'sir qiladi. Bundan tashqari, Shennon qonunining asosiy qoidalari ta'kidlangan. Simsiz signalning spektri ham cheksiz emas va bir nechta qurilmalar o'rtasida taqsimlanadi va keng ko'lamli IoT tizimini ishlab chiquvchi arxitektor spektr qanday va qanday taqsimlanganligini tushunishi kerak. Narsalar internetining nazariy arxitekturasi va asosiy modullari48 Ushbu qismda yoritilgan asoslar va amaliyotlar kitobning qolgan qismini o'qishda foydali bo'ladi. Ma'lumotlarni uzatish va tarmoqqa ulanish qisqa masofali aloqa tizimlariga - odatda IP protokoli qoidalariga rioya qilmasdan qurilgan shaxsiy tarmoq tarmoqlariga (PAN) asoslanadi. Shaxsiy tarmoqlar bo'limi yangi Bluetooth 5 protokoli va tarmoq tarmog'i, shuningdek Zigbee va Z-Wave protokollari haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. Bu IoT simsiz aloqa tizimlarining xilma-xilligiga yorqin misoldir. Keyinchalik, IEEE 802.11 standartlari, 6LoWPAN va Thread texnologiyasiga asoslangan Wi-Fi tarmoqlarining keng doirasini o'z ichiga olgan simsiz LAN va IP-ga asoslangan aloqa tizimlarini ko'rib chiqamiz. Bobda shuningdek, yangi Wi-Fi standartlari, masalan, transport vositalari o'rtasida ma'lumot uzatish uchun 802.11p haqida so'z boradi. Ushbu bo'lim uyali shaharlararo aloqalarni (4G LTE) muhokama qilish va 4G LTE standarti va Cat-1 va Cat-NB kabi yangi IoT va mashinadan mashinaga standartlar ortidagi operatsiya va infratuzilmaning batafsil tavsifi bilan yakunlanadi. Ushbu bob, shuningdek, ishlab chiqilayotgan 5G standartining eng istiqbolli xususiyatlariga, me'morni signal diapazonini rejalashtirilgan oshirishga tayyorlashga, shuningdek, har bir qurilma tor chastota diapazonidan foydalanishiga qaratilgan. Ushbu bo'lim, shuningdek, butunlay boshqa turdagi arxitekturani ko'rsatish uchun xususiy LoRaWAN va Sigfox protokollari haqida gapiradi. 3-qism: Internet-marshrutlash va protokollar Sensorlardan ma'lumotlarni Internet maydoniga o'tkazish uchun ikkita texnologiya kerak: router-shlyuz va ma'lumotlar almashinuvi samaradorligini ta'minlaydigan asosiy Internet protokollari. Ushbu bo'lim tarmoq chekkalarida marshrutlash texnologiyalarining roli va bu texnologiyalar PAN sensorlarini Internetga qanday ulashini tavsiflaydi. Router xavfsizlik, boshqaruv va ma'lumotlarni marshrutlash kabi jihatlarda ayniqsa muhimdir. Edge marshrutizatorlari tegishli tarmoq tarmoqlarini boshqaradi va nazorat qiladi va ma'lumotlar sifatini moslashtiradi va saqlaydi. Ma'lumotlarning maxfiyligi va xavfsizligi ham katta ahamiyatga ega. Ushbu qism virtual xususiy tarmoqlar, virtual LAN va dasturiy ta'minot bilan belgilangan keng maydon tarmoqlarini yaratishda routerning rolini tushuntiradi. Ular tom ma'noda bitta chegara router tomonidan xizmat ko'rsatadigan minglab tugunlarni o'z ichiga olishi mumkin,4-qism. IoT tizimlari uchun tuman va chekka hisoblash, tahlil va mashinani o'rganish. Narsalar interneti oʻnlab yillar davomida qoʻllanilayotgan anʼanaviy HTTP va SNMP protokollari bilan teng keladigan yangi IoT protokollariga yoʻl ochdi. IoT ma'lumotlarini uzatish uchun bulutga va bulutdan ma'lumotlarni osongina va xavfsiz yuborishi mumkin bo'lgan samarali, past kechikish, quvvatni tejovchi protokollar talab qilinadi. Ushbu bob, shuningdek, hamma joyda mavjud MQTT, AMPQ va CoAP kabi protokollarni qamrab oladi. Ular qanday qo'llanilishi va ularning kuchli tomonlarini ko'rsatish uchun misollar keltirilgan. 4-qism - tuman va chekka hisoblash, tahlil va mashinani o'rganish Ushbu bosqichda chekka tugundan bulut xizmatiga keladigan ma'lumotlar oqimi bilan nima qilishni hal qilishingiz kerak. Boshlash uchun biz bulut tizimlari arxitekturasining turli jihatlari haqida gaplashamiz (SaaS modellari, IaaS va PaaS). Arxitektor ma'lumotlar oqimi nima ekanligini va bulut xizmatlarini qurishning odatiy sxemalarida (ular nima va ular qanday qo'llanilishini) tushunishi kerak. Biz OpenStack loyihasini bulutli tizim modeli sifatida qabul qilamiz va turli komponentlarni ko'rib chiqamiz: Ingestor modullaridan tortib ma'lumotlar ko'llari va tahlil vositalarigacha. Tizim qanday rivojlanishi va o'sishini to'g'ri baholashni o'rganish uchun bulut tizimlari arxitekturasining barcha nozikliklari va murakkabliklarini tushunish kerak. Arxitektor, shuningdek, kechikishning IoT tizimiga ta'sirini ham tushunishi kerak. Bundan tashqari, hamma narsani bulutga yuborish kerak emas. Barcha IoT ma'lumotlarini yuborish tarmoqning chekkasida (chekka hisoblash) yoki bulut xizmati (tumanli hisoblash) xizmat ko'rsatadigan hududda chekka routerni qo'shishdan ko'ra ancha qimmatroqdir. Ushbu bo'limda OpenFog arxitekturasi kabi yangi tuman standartlari batafsil bayon etilgan. Analog jismoniy stimulni raqamli signalga aylantirish orqali olingan ma'lumotlar juda katta vaznga ega bo'lishi mumkin. Bu erda IoT tahlillari va qoidalar dvigatellari o'ynaydi. IoT tizimini ishga tushirishning murakkablik darajasi qanday yechim ishlab chiqilayotganiga bog'liq. Ba'zi hollarda, hamma narsa juda oddiy: masalan, haroratning g'ayritabiiy sakrashlarini kuzatuvchi bir nechta sensorlarni kuzatuvchi chekka routerga oddiy qoidalar mexanizmini o'rnatish kerak bo'lganda. Yana bir holat - katta hajmdagi tuzilgan va tuzilmagan ma'lumotlar real vaqt rejimida bulutli ma'lumotlar ko'liga uzatiladi, yuqori ishlov berish tezligini (prognozli tahlil qilish uchun) va yuqori texnologiyali mashinani o'rganish modellari asosida uzoq muddatli prognozlashni talab qiladi, masalan, vaqt korrelyatsiyasi bilan signalni tahlil qilish paketidagi takroriy neyron tarmoq. Ushbu bobda murakkab hodisalarni ishlovchilardan tortib Bayes tarmoqlari va neyron tarmoqlarni yaratishgacha bo'lgan tahliliy misollar va murakkabliklar batafsil bayon etilgan. Arxitektura va narsalar Internetining asosiy modullari50 5-qism: Narsalar internetidagi tahdid va xavfsizlik Kitob IoT zaifliklari va xakerlik hujumlari haqidagi bo‘lim bilan yakunlanadi. Ko'pgina IoT tizimlari uy yoki ofisning xavfsiz maydoni bilan cheklanib qolmaydi. Ular jamoat joylarida, juda uzoq joylarda, harakatlanuvchi transport vositalarida yoki hatto odamning ichida joylashgan bo'ladi. Narsalar Interneti har qanday xakerlik hujumlari uchun yagona maqsaddir. Biz IoT qurilmalariga son-sanoqsiz soxta hujumlar, yaxshi tashkil etilgan buzg'unchiliklar va hatto butun mamlakat bo'ylab xavfsizlik buzilishining guvohi bo'ldik. Ushbu bobda har bir me'mor shaxsiy yoki korporativ IoT tizimini relslarga o'rnatmoqchi bo'lsa, e'tiborga olishi kerak bo'lgan bunday zaifliklarning ayrim xususiyatlari va ularni qanday tuzatish haqida batafsil ma'lumot berilgan. Biz qonun loyihasi haqida gaplashamiz AQSh Kongressida narsalarning internetini himoya qilish chorasi sifatida taklif qilingan va hukumat tomonidan bunday qadamning rag'batlantirishi va mumkin bo'lgan oqibatlarini tushunishga harakat qilmoqda. Ushbu qism, shuningdek, narsalarning interneti yoki har qanday tarmoq komponentini himoya qilishga qaratilgan standart choralarni sanab o'tadi. Shuningdek, biz taqsimlangan daftarlar va dasturiy ta'minot tomonidan belgilangan perimetrlar kabi yangi texnologiyalar haqida batafsil gaplashamiz va kelajakda IoT xavfsizligi texnologiyalari paydo bo'lishini aytib beramiz. Xulosa Ushbu kitob sizni narsalar interneti asosidagi turli texnologiyalar bilan tanishtiradi. Biz ushbu bobda belgilangan barcha sohalar va mavzular haqida qisqacha gaplashdik. Arxitektor kengayish potentsialiga ega mustahkam, optimallashtirilgan tizimni yaratish uchun bu juda xilma-xil texnik fanlar qanday ishlashini tushunishi kerak. Bundan tashqari, me'mor IoT tizimi oxirgi foydalanuvchi yoki mijozga qo'shimcha qiymat keltirishini isbotlay olishi kerak. Ushbu vazifa Metkalf va Bekstrom qonunlarini engishga yordam beradi, bu haqda ushbu kitobda ham o'qilishi mumkin. Keyingi bobdan boshlab, biz narsalar Interneti arxitekturasiga sho'ng'iymiz va sensordan tortib bulutgacha bo'lgan hamma narsa haqida gaplashamiz.