In einer Zeit, in der die Anzahl der IoT-Geräte (Internet of Things) kontinuierlich zunimmt, werden in regelmäßigen Abständen auch Fälle von DDoS-Angriffen (Distributed Denial of Service) beobachtet. Laut Gartner wird die Anzahl der IoT-Geräte bis 2020 etwa 25 Milliarden erreichen. Dies bedeutet, dass es an der Zeit ist, dass Unternehmen, Kunden und andere Interessengruppen über die IoT-Protokolle und -Standards Bescheid wissen, die möglicherweise die Möglichkeiten von Sicherheitsverletzungen in Schach halten können.
Leitfaden zu IoT-Protokollen und -Standards
IoT-Kommunikationsprotokolle sind Kommunikationsmodi, die die zwischen verbundenen Geräten ausgetauschten Daten schützen und eine optimale Sicherheit gewährleisten.
Die IoT-Geräte sind in der Regel über ein IP-Netzwerk (Internet Protocol) mit dem Internet verbunden. Geräte wie Bluetooth und RFID ermöglichen es IoT-Geräten jedoch, sich lokal zu verbinden. In diesen Fällen gibt es einen Unterschied in Leistung, Reichweite und verwendetem Speicher. Die Verbindung über IP-Netzwerke ist vergleichsweise komplex, erfordert mehr Speicher und Strom von den IoT-Geräten, während die Reichweite kein Problem darstellt. Auf der anderen Seite benötigen Nicht-IP-Netzwerke vergleichsweise weniger Strom und Speicher, weisen jedoch eine Reichweitenbegrenzung auf.
Was die IoT-Kommunikationsprotokolle oder -technologien betrifft, kann je nach Nutzung ein Mix aus IP- und Nicht-IP-Netzwerken in Betracht gezogen werden.
Arten von IoT-Protokollen
IoT-Protokolle und -Standards können grob in zwei separate Kategorien eingeteilt werden.
1. IoT-Netzwerkprotokolle
IoT-Netzwerkprotokolle werden verwendet, um Geräte über das Netzwerk zu verbinden. Dies sind die Kommunikationsprotokolle, die normalerweise über das Internet verwendet werden. Mithilfe von IoT-Netzwerkprotokollen ist eine End-to-End-Datenkommunikation im Rahmen des Netzwerks zulässig. Im Folgenden sind die verschiedenen IoT-Netzwerkprotokolle aufgeführt:
* HTTP (HyperText Transfer Protocol)
Das HyperText Transfer Protocol ist das beste Beispiel für das IoT-Netzwerkprotokoll. Dieses Protokoll hat die Grundlage der Datenkommunikation über das Web gebildet. Es ist das gebräuchlichste Protokoll, das für IoT-Geräte verwendet wird, wenn viele Daten veröffentlicht werden müssen. Das HTTP-Protokoll wird jedoch aufgrund seiner Kosten, Akkulaufzeit, Energieeinsparung und weiterer Einschränkungen nicht bevorzugt.
Additive Fertigung/3D-Druck ist einer der Anwendungsfälle des HTTP-Protokolls. Es ermöglicht Computern, 3D-Drucker im Netzwerk zu verbinden und dreidimensionale Objekte und vorgegebene Prozessprototypen zu drucken.
* LoRaWAN (Long Range Wide Area Network)
Es ist eine lange-palette low-power-protokoll, dass bietet signal erkennung unten die lärm ebene. LoRaWAN verbindet batteriebetriebene Dinge drahtlos mit dem Internet in privaten oder globalen Netzwerken. Dieses Kommunikationsprotokoll wird hauptsächlich von Smart Cities verwendet, in denen Millionen von Geräten mit weniger Strom und Speicher arbeiten.
Intelligente Straßenbeleuchtung ist der praktische Anwendungsfall des LoRaWAN IoT-Protokolls. Die Straßenlaternen können mit diesem Protokoll an ein LoRa-Gateway angeschlossen werden. Das Gateway wiederum stellt eine Verbindung zur Cloud-Anwendung her, die die Intensität der Glühbirnen automatisch basierend auf der Umgebungsbeleuchtung steuert, wodurch der Stromverbrauch während der Tageszeit reduziert wird.
* Bluetooth
Bluetooth ist eines der am weitesten verbreiteten Protokolle für die Kurzstreckenkommunikation. Es ist ein Standard-IoT-Protokoll für die drahtlose Datenübertragung. Dieses Kommunikationsprotokoll ist sicher und perfekt für die Kurzstrecken-, Low-Power-, Low-Cost- und drahtlose Übertragung zwischen elektronischen Geräten. BLE (Bluetooth Low Energy) ist eine energiesparende Version des Bluetooth-Protokolls, die den Stromverbrauch reduziert und eine wichtige Rolle bei der Verbindung von IoT-Geräten spielt.
Das Bluetooth-Protokoll wird hauptsächlich in intelligenten Wearables, Smartphones und anderen mobilen Geräten verwendet, bei denen kleine Datenfragmente ohne hohe Leistung und Speicher ausgetauscht werden können. Bluetooth bietet eine einfache Bedienung und führt die Liste der IoT-Gerätekonnektivitätsprotokolle an.
* ZigBee
ZigBee ist ein IoT-Protokoll, mit dem intelligente Objekte zusammenarbeiten können. Es wird häufig in der Hausautomation verwendet. ZigBee ist für industrielle Umgebungen bekannter und wird mit Apps verwendet, die eine Datenübertragung mit niedriger Rate zwischen kurzen Entfernungen unterstützen.
Straßenbeleuchtung und Stromzähler in städtischen Gebieten, die einen geringen Stromverbrauch bieten, verwenden das ZigBee-Kommunikationsprotokoll. Es wird auch mit Sicherheitssystemen und in Smart Homes verwendet.
2. IoT Daten Protokolle
IoT daten protokolle sind verwendet zu verbinden low power IoT geräte. Diese Protokolle ermöglichen eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation mit der Hardware auf der Benutzerseite ohne Internetverbindung. Die Konnektivität in IoT-Datenprotokollen erfolgt über ein kabelgebundenes oder ein Mobilfunknetz. Einige der IoT-Datenprotokolle sind:
* Message Queue Telemetry Transport (MQTT)
MQTT ist eines der am meisten bevorzugten Protokolle für IoT-Geräte und sammelt Daten von verschiedenen elektronischen Geräten und unterstützt die Fernüberwachung von Geräten. Es ist ein Subscribe / Publish-Protokoll, das über das Transmission Control Protocol (TCP) ausgeführt wird, dh es unterstützt den ereignisgesteuerten Nachrichtenaustausch über drahtlose Netzwerke.
MQTT wird hauptsächlich in Geräten verwendet, die sparsam sind und weniger Strom und Speicher benötigen. Zum Beispiel Brandmelder, Autosensoren, Smartwatches und Apps für textbasierte Nachrichten.
* Constrained Application Protocol (CoAP)
CoAP ist ein Internet-Utility-Protokoll für eingeschränkte Gadgets. Mit diesem Protokoll kann der Client eine Anfrage an den Server senden und der Server kann die Antwort in HTTP an den Client zurücksenden. Für eine leichte Implementierung verwendet es UDP (User Datagram Protocol) und reduziert den Platzbedarf. Das Protokoll verwendet das binäre Datenformat EXL (Efficient XML Interchanges).
Das CoAP-Protokoll wird hauptsächlich in der Automatisierung, in Mobiltelefonen und in Mikrocontrollern verwendet. Das Protokoll sendet eine Anforderung an die Anwendungsendpunkte wie Haushaltsgeräte und sendet die Antwort der Dienste und Ressourcen in der Anwendung zurück.
* Advanced Message Queuing Protocol (AMQP)
AMQP ist ein Software-Layer-Protokoll für nachrichtenorientierte Middleware-Umgebungen, das Routing und Queuing bereitstellt. Es dient der zuverlässigen Punkt-zu-Punkt-Verbindung und unterstützt den nahtlosen und sicheren Datenaustausch zwischen den angeschlossenen Geräten und der Cloud. AMQP besteht aus drei separaten Komponenten, nämlich Exchange, Message Queue und Binding. Alle diese drei Komponenten sorgen für einen sicheren und erfolgreichen Austausch und die Speicherung von Nachrichten. Es hilft auch, die Beziehung einer Nachricht zur anderen herzustellen.
Das AMQP-Protokoll wird hauptsächlich in der Bankenbranche verwendet. Immer wenn eine Nachricht von einem Server gesendet wird, verfolgt das Protokoll die Nachricht, bis jede Nachricht fehlerfrei an die beabsichtigten Benutzer / Ziele gesendet wird.
* Maschine-zu-Maschine (M2M) Kommunikation Protokoll
Es ist eine offene industrie protokoll gebaut, um bieten remote application management von IoT geräte. M2M-Kommunikationsprotokolle sind kostengünstig und verwenden öffentliche Netzwerke. Es schafft eine Umgebung, in der zwei Maschinen kommunizieren und Daten austauschen. Dieses Protokoll unterstützt die Selbstüberwachung von Maschinen und ermöglicht es den Systemen, sich an die sich ändernde Umgebung anzupassen.
M2M-Kommunikationsprotokolle werden für Smart Homes, automatisierte Fahrzeugauthentifizierung, Verkaufsautomaten und Geldautomaten verwendet.
* Extensible Messaging and Presence Protocol (XMPP)
Das XMPP ist einzigartig gestaltet. Es verwendet einen Push-Mechanismus, um Nachrichten in Echtzeit auszutauschen. XMPP ist flexibel und kann sich nahtlos in die Änderungen integrieren. XMPP wurde mit Open XML (Extensible Markup Language) entwickelt und dient als Anwesenheitsindikator, der den Verfügbarkeitsstatus der Server oder Geräte anzeigt, die Nachrichten senden oder empfangen.
Anders als die Instant Messaging-Apps wie Google Talk und WhatsApp wird XMPP auch in Online-Spielen, Nachrichten-Websites und Voice over Internet Protocol (VoIP) verwendet.
IoT-Protokolle bieten eine gesicherte Umgebung für den Datenaustausch
Laut einem von Forbes veröffentlichten Artikel sind ungefähr „32,000 Smart Homes und Unternehmen dem Risiko ausgesetzt, Daten zu verlieren.“ Daher wird es wichtig, die Potenziale von IoT-Protokollen und -Standards zu erkunden, die eine sichere Umgebung schaffen. Über diese Protokolle können lokale Gateways und andere angeschlossene Geräte mit der Cloud kommunizieren und Daten austauschen.