物聯網(IoT)是一個由提供豐富數據的互聯智能設備組成的網絡，但它也可能是一個安全噩夢。

[[334961]]

物聯網(IoT)是一個包羅萬象的術語，指的是越來越多的電子產品，它們不是傳統的計算設備，而是連接到互聯網上發(fā)送數據、接收指令或兩者兼而有之。

很多東西都屬于這一范疇：可以聯網的“智能”傳統家電，比如冰箱和燈泡;只能在支持Internet的世界中存在的小工具，例如Alexa風格的數字助理; 支持互聯網的傳感器正在改變工廠，醫(yī)療保健，運輸，配送中心和農場。

什么是物聯網?

物聯網將互聯網、數據處理和分析的力量帶到真實的物理對象世界。對消費者來說，這意味著不用鍵盤和屏幕作為媒介，就可以與全球信息網絡進行互動;他們的許多日常物品和設備都可以在不需人工干預的情況下從該網絡獲取指令。

在企業(yè)環(huán)境中，物聯網可以為實體制造和分銷帶來與互聯網長期以來為知識工作所提供的相同的效率。世界各地數以百萬計甚至數十億計的嵌入式互聯網傳感器正在提供極其豐富的數據，企業(yè)可以利用這些數據來收集有關其運營安全性的數據、跟蹤資產并減少人工操作過程。研究人員還可以使用物聯網收集人們的偏好和行為的數據，盡管這可能對隱私和安全性產生嚴重影響。

物聯網有多大?

一言以蔽之：巨大。到2020年，有超過500億個物聯網設備，這些設備今年將產生4.4 zettabytes的數據。(一zettabyte就是一萬億GB)相比之下，2013年物聯網設備僅產生了1000億GB。物聯網市場的盈利規(guī)模同樣驚人;預計2025年的市場價值在1.6萬億到14.4萬億美元之間。

物聯網的歷史

無所不在的連接設備和傳感器的世界是科幻小說中最古老的比喻之一?？突仿〈髮W1970年與APRANET相連的一臺自動售貨機被稱為第一個物聯網設備。但是物聯網這個詞是由英國技術專家凱文·阿什頓(Kevin Ashton)在1999年創(chuàng)造的。

起初，技術落后于愿景。每個與互聯網相連的事物都需要一個處理器和一種與其他事物進行通信的方式(最好是無線方式)，而這些因素所帶來的成本和功耗要求使物聯網的廣泛推廣變得不切實際，至少在本世紀中期摩爾定律被采用之前是這樣的。

一個重要的里程碑是RFID標簽的廣泛采用，這是一種價格低廉、極簡的應答器，可以粘貼在任何物體上，將其連接到更大的互聯網世界。無所不在的Wi-Fi和4G使得設計師可以簡單地在任何地方進行無線連接。而IPv6的推出意味著，將數十億個小工具連接到互聯網不會耗盡IP地址的存儲。

物聯網是如何工作的?

物聯網的基本元素是收集數據的設備。一般來說，它們是聯網的設備，因此它們都有一個IP地址。它們的復雜程度多種多樣，從在工廠車間運送產品的自動駕駛汽車，到監(jiān)測建筑物溫度的簡單傳感器。它們還包括一些個人設備，比如可以監(jiān)控個人每天行走步數的健身追蹤器。為了使數據有用，需要對其進行收集、處理、過濾和分析，每種方法都可以通過多種方式進行處理。

數據的收集是通過將數據從設備傳輸到收集點來完成的。數據可以通過一系列技術和網絡進行傳輸。數據可以通過internet發(fā)送到具有存儲和計算能力的數據中心或云，也可以分階段傳輸，在發(fā)送數據之前由中間設備聚合數據。

數據處理可以在數據中心或云中進行，但有時這不是一個選項。對于關鍵設備(例如工業(yè)環(huán)境中的關閉設備)，將數據從設備發(fā)送到遠程數據中心的延遲太大。發(fā)送數據，處理數據，分析數據并返回指令(在管道破裂前關閉閥門)的往返時間可能會花費很長時間。在這種情況下，邊緣計算就可以發(fā)揮作用，在這種情況下，智能邊緣設備可以在相對較近的物理距離內聚合數據，分析數據并在必要時進行響應，從而減少延遲。邊緣設備還具有上游連接性，用于發(fā)送要進一步處理和存儲的數據。

物聯網設備示例

從本質上說，任何能夠收集一些關于物理世界的信息的東西都可以參與物聯網生態(tài)系統。智能家電、RFID標簽和工業(yè)傳感器就是幾個例子。這些傳感器可以監(jiān)測一系列因素，包括工業(yè)系統中的溫度和壓力、機器中關鍵部件的狀態(tài)、患者的生命體征、水和電的使用，以及許多其他可能性。

整個工廠機器人可以被視為IoT設備，自動駕駛汽車也可以被視為在工業(yè)環(huán)境和倉庫中移動產品的機器人。

其他示例包括健身可穿戴設備和家庭安全系統。還有更多通用設備，例如Raspberry Pi或Arduino，可讓您構建自己的IoT端點。即使您可能將智能手機視為一臺袖珍計算機，它也很可能以類似于IoT的方式將有關您的位置和行為的數據傳輸到后端服務。

設備管理

為了協同工作，需要對所有這些設備進行身份驗證、配置和監(jiān)視，并根據需要進行修補和更新。通常情況下，所有這些都發(fā)生在單個供應商的專有系統的上下文中，或者根本不發(fā)生，這更危險。但業(yè)界正開始向基于標準的設備管理模式過渡，該模式允許物聯網設備進行互操作，并將確保設備不會孤立。

物聯網通信標準和協議

當物聯網設備與其他設備對話時，它們可以使用各種各樣的通信標準和協議，許多都是為處理能力有限或電力不足的設備量身定制的。你肯定已經聽說過其中的一些設備，例如，有些設備使用Wi-Fi或藍牙，但更多的設備是專為物聯網世界而設計的。例如，ZigBee是一種用于低功耗、短距離通信的無線協議，而消息隊列遙測傳輸(MQTT)是一種用于由不可靠或易延遲網絡連接的設備的發(fā)布/訂閱消息傳遞協議。

即將到來的蜂窩網絡5G標準的速度和帶寬的提高也將使物聯網受益，盡管其使用量將落后于普通手機。

物聯網，邊緣計算和云

對于許多物聯網系統來說，大量數據快速涌入，這催生了一個新的技術類別——邊緣計算(edge computing)，它由放置在物聯網設備附近的設備組成，負責處理來自這些設備的數據流。這些機器處理這些數據，只把相關的資料送回一個更集中的系統進行分析。例如，想象一個由數十個物聯網安全攝像頭組成的網絡。邊緣計算系統可以分析傳入的視頻，只有當其中一個攝像頭檢測到移動時才向SoC發(fā)出警報，而不是用同步的實時視頻流轟擊大樓的安全操作中心(SoC)。

數據一旦處理后會去哪里?它可能會轉到您的集中式數據中心，但更多情況是最終會存儲在云中。

云計算的彈性特性非常適合物聯網場景，在這些場景中，數據可能會間歇性或異步傳入。許多云計算巨頭，包括谷歌、微軟和亞馬遜，都提供物聯網服務。

物聯網平臺

云計算巨頭們試圖出售的不僅僅是一個存放傳感器收集到的數據的地方。他們提供完整的物聯網平臺，將許多功能捆綁在一起，以協調構成物聯網系統的要素。本質上，物聯網平臺充當中間件，將物聯網設備和邊緣網關與用于處理物聯網數據的應用程序連接起來。也就是說，每個平臺供應商似乎對物聯網平臺的定義略有不同，這樣可以更好地將自己與競爭對手拉開距離。

物聯網和數據

如前所述，所有這些物聯網設備收集的數據通過邊緣網關匯集，并發(fā)送到平臺進行處理。在許多情況下，這些數據是物聯網最初部署的原因。通過從現實世界中的傳感器收集信息，組織可以實時做出靈活的決策。

例如，甲骨文(Oracle)設想了這樣一個場景：主題公園的人們被鼓勵下載一個提供公園信息的應用程序。同時，該應用程序將GPS ping發(fā)送回公園管理部門，幫助預測排隊等候的時間。有了這些信息，公園可以在短期內采取行動(例如，通過增加工作人員來增加一些景點的容量)，也可以在長期內采取行動(通過了解哪些游樂設施在公園最受歡迎，哪些最不受歡迎)。

這些決定可以在沒有人工干預的情況下做出。例如，從化工廠管道中的壓力傳感器收集到的數據可以通過邊緣設備中的軟件進行分析，從而發(fā)現管道破裂的威脅，并且該信息可以觸發(fā)信號關閉閥門以避免泄漏。

物聯網和大數據分析

主題公園的例子很容易讓你理解，但與現實世界的許多物聯網數據收集操作相比，這只是小菜一碟。許多大數據操作使用從物聯網設備中獲取的信息，并與其他數據點相關聯，以洞察人類行為。例如Birst提供的一項服務，它將從聯網的咖啡機收集的咖啡沖泡信息與社交媒體上的帖子相匹配，看看顧客是否在網上談論咖啡品牌。

最近另一個引人注目的例子是X-Mode發(fā)布了一張地圖，該地圖基于追蹤2020年3月在勞德代爾堡春假參加派對的人的位置數據，盡管冠狀病毒在美國的流行正在加速，顯示了所有這些人最終在美國各地的去向。這張地圖令人震驚，不僅因為它顯示了病毒的潛在傳播，還因為它顯示了物聯網設備可以跟蹤我們的緊密程度。

物聯網數據和人工智能

物聯網設備能夠收集的數據量遠遠大于任何人類能夠以有效的方式處理的數據量，而且肯定不是實時的。我們已經看到，需要邊緣計算設備來理解來自物聯網端點的原始數據。還需要檢測和處理可能完全錯誤的數據。

許多物聯網提供商正在提供機器學習和人工智能功能，以使收集的數據更有意義。例如，獲得IBM大獎的Watson平臺可以在IoT數據集上進行訓練，從而在預測性維護領域產生有用的結果，分析無人機數據，以區(qū)分對橋梁的輕微損壞和需要注意的裂縫。同時，Arm正在開發(fā)可在IoT端點自身提供AI功能的低功耗芯片。

物聯網與商務

物聯網的業(yè)務用途包括跟蹤客戶、庫存和重要組件的狀態(tài)。物聯網已經改變了四個行業(yè)：

• 石油和天然氣：與人工干預相比，使用物聯網傳感器可以更好地監(jiān)控偏遠的鉆井地點
• 農業(yè)：從物聯網傳感器獲得的關于農田作物生長的數據可用于提高產量
• 暖通空調：制造商可以監(jiān)控全國各地的氣候控制系統
• 實體零售：當顧客在商店的某些地方徘徊時，可以在其手機上為客戶提供優(yōu)惠

一般來說，企業(yè)正在尋找能夠在以下四個領域提供幫助的物聯網解決方案：能源使用、資產跟蹤、安全性和客戶體驗。

工業(yè)物聯網

IIoT是物聯網的一個特定子集，由交通、能源和工業(yè)部門的機械連接傳感器和儀器組成。IIoT包括物聯網市場中一些最成熟的領域。IIoT設備的使用壽命通常比大多數IoT終端要長，其中一些服務期長達10年或更長時間，因此可能會使用傳統的專有協議和標準，從而難以遷移到現代平臺。

消費物聯網

物聯網設備進入消費者領域是最近的事，但普通人更容易看到。聯網設備包括可跟蹤我們運動的健身穿戴設備，以及聯網溫度計。或許最突出的物聯網產品類別是家庭助理，比如Amazon Alexa或Google Home。

智能家居

消費者可以連接到所謂的智能家居產品，從而提供氣候和照明控制以及安全服務。 其中最受歡迎的產品是亞馬遜的Ring攝像頭和Google Nest智能恒溫器，該攝像頭可以將您的房屋與當地執(zhí)法部門連接起來。 今年，智能家居市場預計將增長到近600億美元。

物聯網與智慧城市

智慧城市有望改變公民個人與城市環(huán)境互動的方式。智慧城市技術仍處于萌芽狀態(tài)，但從理論上講，它將最終幫助管理交通，公共交通，公用事業(yè)，安全等等。但由于這里的風險如此之高，在廣泛采用之前，必須改進安全性。

安全和漏洞

物聯網設備在安全方面名聲不佳。個人電腦和智能手機是“通用”電腦，設計壽命長達數年，操作系統復雜，用戶友好，內置了自動補丁和安全功能。

相比之下，物聯網設備通常是帶有精簡操作系統的基礎設備。它們是為單獨的任務和最少的人工交互而設計的，不能打補丁、監(jiān)視或更新。由于許多物聯網設備最終運行的是帶有各種可用網絡端口的Linux版本，它們成為黑客的誘人目標。也許沒有什么比Mirai僵尸網絡更能證明這一點了，它是由一個青少年通過遠程登錄進入家庭安全攝像頭和嬰兒監(jiān)視器而創(chuàng)建的，這些攝像頭和嬰兒監(jiān)視器具有容易猜到的默認密碼，并最終發(fā)起了歷史上最大的DDoS攻擊之一。

雖然這種情況有所改善，但事實是，物聯網總體上仍不安全。企業(yè)物聯網客戶可以努力提高其物聯網安全性，但供應商需要使物聯網設備更安全，更容易保持安全，如果他們將在該領域工作一段時間。

隱私和物聯網

沒有人希望黑客窺探私有數據。 但是，如果是出售小工具的公司正在從事間諜活動呢? 以家庭數字助理為例。Recode對Amazon和Google從連接設備上了解一個人的情況進行了很好的分析。當你開燈或關燈的時候，你可能不會那么擔心亞馬遜知道，但是記住，每一點信息都會進入一個數據湖，可以幫助公司為您的生活提供一個令人驚訝的完整畫面。

物聯網設備跟蹤用戶位置的能力是一個特別的隱私問題。例如，考慮一下假期攜帶冠狀病毒回家的可能性。從理論上講，位置數據是匿名的，但《紐約時報》(The New York Times)發(fā)布了一份詳盡的報告，展示了如何利用這些數據來追蹤個人的活動，這些人可能會被識別出姓名。另一起事件使操作安全性陷入困境：斯特拉瓦(Strava)熱圖顯示了全球Fitbit用戶的流行運行路線，意外泄露了幾個美國秘密軍事基地。

接下來是什么?

當今描述物聯網的最佳方式也許是在其尷尬的少年時代：足夠重要，而且每天都在增長，但在許多方面仍不成熟。 在短期內，我們有望看到更高的安全性，邊緣計算技術方面的更多創(chuàng)新以及IT與OT之間的更多協作。

即將發(fā)生什么?隨著第一代物聯網項目(大多來自規(guī)模較小的專業(yè)公司)的過時，我們可能會看到新項目的推出更多地由谷歌或亞馬遜等行業(yè)巨頭主導，基于更開放的標準。大型移動運營商也可能獲得立足點。也許物聯網設備將變得無所不在，無線網絡基本上可以被視為一個巨大的傳感器。這將是一項令人興奮的技術。