Warum IP zum Endknoten in SSL ist das Ende Spiel

Warum IP zum Endknoten in SSL ist das Endspiel

Wir leben in aufregenden Zeiten - die Internet-Konnektivität hat sich bereits von stationären Geräten zu Miniatur-Schnittstellen in unseren Taschen entwickelt, mit allem, was uns bald umgibt, wenn wir in die Ära des Internets der Dinge (IoT) eintreten. Sie könnten argumentieren, dass IoT-fähige Produkte jetzt verfügbar sind, da wir bereits unsere Lampen, Thermostate, Schattierungen und andere "Dinge" über das Internet steuern können. Heute können wir sensorische Daten von Geräten wie Aktivitäts-Trackern, angeschlossenen Waagen und Energiezählern für Analysen sammeln, die den Verbrauchern neue Mehrwertdienste bieten. Zudem steigt die Nachfrage nach intelligenten Gebäuden durch die Nachfrage nach intelligenten Gebäuden. Professionelle Beleuchtung - pervasive, powered und connected - spielt eine Schlüsselrolle beim Aufbau der Infrastruktur für die Implementierung von IoT-Anwendungen. Als Spezialist für professionelle Beleuchtungskomponenten und -systeme glaubt Tridonic, dass der Markt schnell die Integration von qualitativ hochwertiger Beleuchtung mit Steuerungen und Sensoren in intelligente, automatisierte Gebäudesysteme fordert, da Baueigentümer, Gebäudeverwalter und Bewohner das Bewusstsein für die Beleuchtung von Gebäuden gewinnen Wert, den diese Systeme liefern. Dennoch bleiben Fragen offen, wie Solid-State-Lighting-Systeme (SSL-Systeme) interoperabel miteinander verbunden werden, obwohl letztlich IP-basierte (Internet Protocol-) Kommunikationen mit dem Endknoten vorherrschen werden.

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Ein leistungsarmes drahtloses Mesh-Netzwerk kombiniert mit kabelgebundenen Optionen wie Power over Ethernet (PoE) ermöglicht Internet Protocol (IP) -Verbindungen zu Endknoten in der smart-Beleuchtungsplattform net4more.

IoT Roadblocks stellen Herausforderungen

Hochmoderne IoT-Lösungen weisen einige wichtige Hindernisse auf, die behoben werden müssen, bevor wir Netzwerke von IoT-Geräten über vertikal integrierte proprietäre Gadgets und geschlossene Ökosysteme hinaus vollständig integrieren können. Dies ist besonders wichtig für den professionellen Beleuchtungsmarkt.

Die "Dinge" Teil der IoT-Vision umfasst typischerweise kleine, eingeschränkte Geräte, die einen engen Zweck mit begrenzter oder keiner Schnittstelle erfüllen. Dies kann alles sein, von Glühbirnen mit Wireless-Konnektivität für die Steuerung bis hin zu batteriebetriebenen Herzfrequenz-Monitoren, die an Ihrem Handgelenk angebracht sind. Der Begriff IoT mag ziemlich neu sein, aber Benutzer, die ihre Sachen verbinden wollen, sind nichts Neues. In den 1970er Jahren verwendeten die Menschen das X10-Protokoll, um ihre Lichter aus der Ferne mit einfachen analog modulierten Signalen über ihre Stromkabel zu steuern. Dann wurde die Infrarot (IR) -Steuerung populär und schließlich Radiofrequenz (RF).

Z-Wave war eines der ersten modernen Protokolle, das ab dem Jahr 2005 mit Hunderten von interoperablen Produkten, die auf dem Markt verfügbar waren, von Anbietern wie General Electric, Leviton, Cooper, Jasco und anderen eine bedeutende Marktdurchdringung erhielt. Die Z-Wave Alliance spezifizierte und standardisierte eine Mesh-basierte Sub-Gigahertz (GHz) Netzwerkschicht mit einigen Anwendungsobjekten, die im Laufe der Zeit organisch gewachsen sind, um neue Geräte und Funktionen aufzunehmen.

ZigBee war ein schneller Follower mit einer 2,4-GHz-Netzwerkschicht, die ebenfalls auf Mesh-Routing basiert. Die Anwendungsebenen von ZigBee wurden jedoch in Buckets für verschiedene Branchen kategorisiert, was zu einer hohen Marktfragmentierung mit wenig bis keiner Interoperabilität führte. Daher dauerte es Jahre, bis ZigBee ein anerkannter Player im Consumer-Markt wurde, aber seine Anpassungsfähigkeit beschleunigte seine Einführung in Geschäftsanwendungen. Neuere Konkurrenten sind das schnell wachsende Thread-Protokoll und die netzwerkbasierte Bluetooth Low Energy (BLE).

Gateways oder nicht?

Ein weiteres weniger sichtbares Problem bei modernen IoT-Geräten und -Protokollen ist die Notwendigkeit, dass Gateways mit Endgeräten in Verbindung stehen. Telefone von Verbrauchern werden typischerweise als ein Gateway verwendet, um die Lücke zwischen einem Verbrauchergerät und einem Internetdienst zu schließen, aber dies ist nicht ideal für das Geschäft. In anderen Fällen wird der Energieverbrauch von intelligenten Zählern überwacht, die in kleinen Netzwerken gruppiert sind (z. B. 200 Haushalte / intelligente Zähler pro Gruppe), die mit einem Gateway auf der Straße verbunden sind, um die Lücke zu einem Cloud-Server über ein Mobilfunknetz zu schließen. In einem Bürogebäude kann es jedoch Hunderte von Gateways geben, die mit Tausenden von Sensoren und Lichtern verbunden sind. Daher ist die Überbrückung von Inseln keine praktikable Option.

Auf den ersten Blick scheint dies kein Problem zu sein, da mehrere Übersetzungsschichten zwischen verschiedenen Protokollen theoretisch die Aufgabe erfüllen können . Aber stellen Sie sich vor, dass eine verbundene Leuchte oder ein Sensor ein Datenträger werden sollte, der das Internet zu anderen Geräten in seiner Sichtlinie mit Wi-Fi, Li-Fi oder anderen Formen von High-Speed-Wireless-Kommunikation dient. In diesem Fall wäre das Übersetzen von Paketen in einem Gateway keine Option. In einem anderen Szenario, in dem neue Sensoren oder Anwendungen mit der vorhandenen Infrastruktur unterstützt werden müssen, würde die gesamte Gateway-Firmware eine ständige Aktualisierung erfordern, um Wrapper und Übersetzungen für neue Funktionsaufrufe zu unterstützen. Die Verwaltung von Firmware und Interoperabilität und die gleichzeitige Einhaltung von Standards würden zum Albtraum werden. Stellen Sie sich vor, Sie müssten Ihren Wi-Fi-Router jedes Mal aktualisieren, wenn Microsoft eine neue Office-Version veröffentlicht oder jedes Mal, wenn Sie Ihrem Wi-Fi-Netzwerk ein neues Gerät hinzufügen. Kein schönes Bild, oder?

Das Problem bei der Verwendung von Gateways besteht nicht nur in der Unterstützung einer Wrapper- / Translation-Schicht, sondern auch darin, dass Dinge bei der Übersetzung verloren gehen (z. B. API-Aufrufe der Anwendungsprogrammierschnittstelle können leicht unterschiedlich von Gateway zu Gateway interpretiert werden). In großen Netzwerken kann es auch zu ernsthaften Race Conditions kommen, die zu einem Systemausfall führen, wenn die Zustandsintegrität auf jeder Seite des Gateways nicht gewährleistet werden kann. Schließlich kann das Beenden eines Anwendungsaufrufs in dem Gateway vor dem Endknoten offenen Türen für Hacker offenstehen, um Man-in-the-Middle-Angriffe auszuführen , da das Endgerät die Integrität der Nachricht nicht sicherstellen kann.

In vielen Fällen werden Gateways mit leichtgewichtigen Protokollen bevorzugt, da IoT-Geräte typischerweise mit eingeschränkter Verarbeitungsleistung, Speicher- und Verschlüsselungsfähigkeiten eingeschränkt sind. Die Geräte werden oft mit Batterie oder Energy Harvesting betrieben, daher ist das Energiemanagement entscheidend. All dies macht es schwierig, eine direkte Verbindung mit der entsprechenden Sicherheitsstufe zu unterstützen.

IoT und professionelle Beleuchtung

Die professionelle Beleuchtungsindustrie unterstützt das IoT und wird eine wichtige Rolle beim Aufbau des IoT-Backbones spielen. Warum? Da Beleuchtung das weltweit größte Netz von strombetriebenen Geräten darstellt und mit dem Übergang zu LED-Beleuchtung, ist dieses Netzwerk nun digital und ermöglicht einen einfachen Zugang zu Strom und Konnektivität für Sensoren und Beacons. Das Einbetten von Sensoren und Transceivern verschiedener Art in das Leuchtendesign ermöglicht neue Dienste, die über das Licht hinausgehen, wie beispielsweise Raummanagement, Energiemanagement, Asset-Tracking, Inventar- / Verbrauchsmaterial-Tracking und andere Fähigkeiten, die wir uns noch vorstellen müssen.

Die naheliegendste Lösung besteht darin, IoT-Geräte auf dem IP zu basieren, damit sie wie unsere Laptops und Telefone kommunizieren können. Mikrocontroller und System-on-Chip (SoC) -ICs haben sich schnell entwickelt, so dass Speicher-, Verarbeitungs- und Sicherheitsanforderungen immer weniger zu einem Problem werden.

Neue Protokolle wie Thread erlauben die IP-Kommunikation direkt an Endgeräte mit 6LoWPAN (IPv6 über ein leistungsfähiges Wireless Personal Area Network) für Geräte mit geringer Leistung. Die Abbildung zeigt ein Beispiel für ein solches Netzwerk, die net4more-Plattform von Tridonic. Dies ist eine vielversprechende Entwicklung und für die Standardisierung sehr wichtig. Meiner Meinung nach hat die Thread-Gruppe eine brillante Entscheidung getroffen, die MAC- (Media Access Control), PHY- (Physical Layer) und Application-Layer aus den Thread-Anforderungen herauszulassen, um ultimative Flexibilität zu ermöglichen und sich auf das Kernproblem zu konzentrieren. Wenn Sie MAC / PHY optional lassen, wird Threat theoretisch auf jedem drahtlosen oder kabelgebundenen Netzwerkmedium wie Bluetooth, Wi-Fi, Mobilfunk, Ethernet, PLC, MoCA (Multimedia über Koax - Home TV-Kabelverbindungen) und anderen Geräten ausgeführt beginnen mit dem drahtlosen 802.15.4 MAC / PHY, der auch von ZigBee verwendet wird.

Das Verlassen der Anwendungsschicht aus der Spezifikation ermöglicht ein Objektmodell der Wahl, das flexibel ist, aber nicht mit dem Interoperabilitätsproblem behilflich ist. Es gibt jedoch einige Möglichkeiten, dieses Problem zu lösen. Einer davon ist der kürzlich angekündigte DotDot-Standard der ZigBee-Allianz, der das bestehende Objektmodell oder die Cluster-Bibliothek von ZigBee aufgrund jahrelanger Beiträge mehrerer Branchenführer wiederverwendet. Kurz gesagt, dies erlaubt den vorhandenen ZigBee Cluster Libraries, auf jeder Netzwerkschicht zu laufen und Netzwerkstandards wie Thread zu ergänzen. Fortschritte in diesem Bereich sollten weiterhin überwacht werden.

Fazit

Es ist unvermeidlich, dass professionelle IoT-Netzwerke schließlich zu IP für den Endknoten werden. Es wird jedoch einige Zeit dauern, bis wir die wahren Vorteile von horizontal integrierten, vollständig skalierbaren IoT-Lösungen sehen können, da sich die Technologie und die Standards noch entwickeln. Der Schlüssel ist, sich einer IoT-Architektur mit der richtigen Vision zu nähern, aber pragmatische Entwurfsschritte zuzulassen, um das letztendliche Ziel zu erreichen. Abkürzungen zur Beschleunigung der Markteinführung sollten daher mit Vorsicht angegangen werden. Der Schlüsselgedanke muss darin bestehen, Standards zu folgen, die die Vision der direkten Kommunikation zum Endknoten ohne Wrapper und Translation-Layer teilen, um Sicherheit, Zuverlässigkeit, Betriebseffizienz und letztendlich - echten Kundennutzen und -zufriedenheit zu gewährleisten.