اینترنت اشیا چیست؟ + تاریخچه، مزایا و معایب اینترنت اشیا

اینترنت اشیا (IoT) در واقع سیستمی است که رایانه‌ها، ماشین‌های مکانیکی و دیجیتال، حیوانات و افراد با هویت‌های مشخص را به هم مرتبط می‌سازد. این سیستم همچنین امکان تبادل اطلاعات در فضای اینترنت را بدون دخالت انسان ممکن می‌کند.

مقدمه اینترنت اشیا

مفهوم اشیا در IoT می‌تواند بسیار گسترده باشد، برای مثال انسان زنده‌ای که ضربان قلبش به وسیله تراشه‌ای کنترل می‌شود، مزرعه‌ای که حیوانات آن از فرستنده‌های بیوچیپ بهره می‌برند، خودرویی که هنگام کم شدن فشار باد لاستیک‌ها به راننده هشدار می‌دهد و یا هر پدیده طبیعی یا مصنوعی دیگری که بتوان پروتکل‌های اینترنت را بر روی آن پیاده کرد و با آنان به تبادل داده پرداخت، می‌توانند جزئی از IoT باشند. همچنین سازمان‌های مختلف و مرتبط با صنایع گوناگون می‌توانند با استفاده از اینترنت در اشیا به‌طور فزاینده‌ای بهره‌وری را افزایش داده و بتوانند به مشتریان حوزه خود به بهترین نحوه ممکن خدمات رسانی کنند، که این موضوع باعث تصمیم‌گیری‌های مؤثرتر و رشد ارزش آن کسب وکار خواهد شد.

تاریخچه اینترنت اشیا چیست؟

کوین اشتون، بنیان گذار مرکز Auto-ID در موسسه فناوری ماساچوست (MIT)، برای اولین بار در ارائه ای که در سال 1999 به اینترنت اشیا اشاره کرد. اشتون ارائه خود را “اینترنت برای اشیا” نامید و پس از آن عناوین مرتبطی در حوزه اینترنت در آن سال چاپ شد، مانند: کتاب نیل گرشنفلد، پروفسور MIT ، وقتی چیزها شروع به فکر می‌کنند .

اینترنت اشیا از همگرایی فناوری‌های بی سیم، سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی (MEMSes) و خدمات خرد اینترنتی ایجاد شده است. این همگرایی باعث از بین رفتن مرزهای میان فناوری عملیاتی (OT) و فناوری اطلاعاتی (IT) شده است. اگرچه اشتون برای اولین بار به اینترنت مربوط به اشیا اشاره کرد، اما ایده دستگاه‌های متصل به هم از دهه 1970 وجود داشت. به عنوان مثال، اولین دستگاه اینترنتی یعنی دستگاه کک، در دانشگاه کارنگی ملون در اوایل دهه 1980 ایجاد شد. در این دستگاه کاربران می‌توانستند با استفاده از وب وضعیت دستگاه را بررسی کرده و تعیین کنند که نوشیدنی آن‌ها به چه میزان سرد شود.

• اینترنت اشیا از ارتباط M2M تکامل پیدا کرده است، یعنی ماشین‌هایی که از طریق شبکه بدون تعامل انسان به یکدیگر متصل می شوند. M2M به اتصال یک دستگاه به فضای ابری، مدیریت آن و جمع آوری اطلاعات اشاره دارد.
• اینترنت اشیا یک شبکه حسگر شامل میلیاردها دستگاه هوشمند است که افراد، سیستم ها و برنامه‌های مختلف را به منظور جمع‌آوری و به اشتراک گذاری داده‌ها به یکدیگر متصل می‌کند. M2M به عنوان پایه و اساس این پروژه، امکان برقراری ارتباط در IoT را توضیح می‌دهد.
• اینترنت اشیا همچنین بر مبنای توسعه طبیعی کنترل نظارتی و جمع آوری داده‌ها (SCADA) است. سیستم های SCADA شامل اجزای سخت افزاری و نرم افزاری هستند. سخت افزار داده‌ها را در رایانه‌ای که نرم افزار SCADA بر روی آن نصب شده است جمع آوری و تغذیه می‌کند‌، سپس در آنجا پردازش شده و پاسخی به موقع ارائه می‌شود. تکامل SCADA به گونه ای است که سیستم های نسل آخر آن به اولین نسل‌های IoT تبدیل شدند.

با این حال، مفهوم اکوسیستم اینترنت اشیا تا اواسط سال 2010 خیلی مورد توجه نبود تا اینکه دولت چین گفت که IoT را در اولویت برنامه استراتژیک پنج ساله خود قرار خواهد داد.

اینترنت اشیا چگونه کار می‌کند؟

اکوسیستمی که اینترنت حوزه اشیا از آن پشتیبانی خواهد کرد باید شامل دستگاه‌هایی باشد که به اینترنت دسترسی کامل دارند، طبیعتاً در این دستگاه‌ها قطعات هوشمندی مانند پردازنده‌ها، سنسور‌ها و سخت‌افزارهایی به منظور ارتباط با سیستم مرکزی تعبیه شده است. از این ابزارها به منظور جمع‌آوری و ارسال داده‌هایی استفاده می‌شود که از محیط اطراف به دست آمده است.

دستگاه‌هایی که از اینترنت اشیا استفاده می‌کنند، اطلاعاتی را که به وسیله سنسورها به‌دست می‌آید به درگاه‌های مخصوصی در این بستر ارسال می‌کنند و یا این اطلاعات خام را در اختیار دستگاه‌های آنالیزگر غیر متمرکز قرار می‌دهند. گاهی اوقات نیز ارتباط میان دستگاه‌های مختلف برقرار شده و اطلاعاتی میان آن‌ها رد و بدل می‌شود. بیشتر این کارها بدون نیاز به دخالت انسان صورت می‌گیرد، گرچه افراد می‌توانند دستورات و تنظیماتی را برای دستگاه‌ها تعریف کنند.
پروتکل‌های مربوط به اتصال، شبکه و ارتباطات که در دستگاه‌های متصل به این نوع اینترنت استفاده می‌شود تا حد زیادی به برنامه‌هایی که برای IoT تعریف شده است بستگی دارد. IoT همچنین می‌تواند از نوعی هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی استفاده کند. این موضوع باعث سهولت بیشتری در زمینه جمع‌آوری اطلاعات و پردازش آن‌ها خواهد شد.

چرا اینترنت اشیا مهم است؟

اینترنت برای اشیا به انسان‌ها کمک می‌کند که هوشمندانه تر زندگی کنند، تا جایی که کنترل کاملی بر همه‌ی ابعاد زندگی خود داشته باشند. IOT علاوه بر ارائه دستگاه‌های هوشمند برای خودکارسازی خانه‌ها، برای کسب و کارها نیز ضروری است. این پروژه به صورت لحظه ای به نحوه عملکرد سیستم‌های خود در مشاغل می‌پردازد، و بینشی همه جانبه در خصوص عملکرد ماشین‌ها و زنجیره تامین و عملیات لجستیک ارائه می دهد.

IoT شرکت‌ها را قادر می‌سازد تا فرآیندها را خودکار کرده و هزینه کار را کاهش دهند. همچنین ضایعات را کاهش داده و خدمات را بهبود می‌بخشد، همچنین هزینه تولید و تحویل کالا کمتر می شود و ضمنا شفافیت بیشتری در معاملات مشتری ارائه می‌دهد. به این ترتیب، اینترنت برای اشیا یکی از مهم ترین فناوری‌های زندگی روزمره است و روزبه‌روز مشاغل بیشتری به پتانسیل این پروژه برای رقابتی نگه داشتن محصولات خود پی می‌برند.

مزایای اینترنت اشیا برای سازمان‌ها چیست؟

IoT برای سازمان‌ها مزایای متعددی را به همراه دارد. بعضی از این مزایا مخصوص استفاده‌های صنعتی هستند و برخی در صنایع مختلف قابل اجرا هستند. مزایای پروژه IoT کسب وکارها را قادر می‌سازد که:

• پروسه کسب وکار خود را رصد کنند
• ارتباط با مشتریان را بهبود بخشند
• در هزینه و زمان صرفه‌جویی کنند
• بهره‌وری کارکنان خود را افزایش دهند
• خود را با مدل‌های تجاری را تطبیق داده و ادغام کنند
• تصمیمات کاری بهتری بگیرند
• ثروت بیشتری تولید کنند

اینترنت اشیا شرکت‌های مختلف را تشویق می‌کند که در راه‌های کسب و کار خود بازنگری کنند. همچنین ابزار لازم جهت بهبود استراتژی مربوط به کسب وکار را در اختیار آنان قرار می‌دهد. به طور کلی، اینترنت اشیا در بنگاه‌های تولیدی و حوزه حمل و نقل در زمینه استفاده از حسگرها و سایر دستگاه‌ها، بیشترین استفاده را دارد. با این حال، این تکنولوژی اخیرا موارد استفاده‌ای را برای سازمان‌های مربوط به کشاورزی، زیرساخت‌ها و صنایع اتوماسیون خانگی پیدا کرده است که باعث حرکت برخی از سازمان‌ها به سمت تحول دیجیتال شده است.

اینترنت اشیا می‌تواند باعث سهولت کار کشاورزان در بخش کشاورزی شود. حسگرها می‌توانند اطلاعات مربوط به بارندگی، رطوبت، دما، محتوای خاک و سایر عوامل را جمع آوری کنند. نظارت بر عملیات زیرساخت‌ها نیز موضوعی است که IoT می‌تواند به آن کمک کند. به عنوان مثال، می‌توان از حسگرها برای نظارت بر رویدادها یا تغییرات در سازه‌ها، پل‌ها و سایر زیرساخت‌ها استفاده کرد. این امر مزایایی مانند صرفه جویی در هزینه و زمان، بهبود کیفیت زندگی و مصرف کمتر کاغذ را به همراه دارد.
اتوماسیون خانگی می‌تواند از اینترنت اشیا برای نظارت و دستکاری سیستم‌های مکانیکی و الکتریکی در یک ساختمان استفاده کند. در مقیاس وسیع تر، شهرهای هوشمند می‌توانند به شهروندان در کاهش ضایعات و مصرف انرژی کمک کنند.

همانطور که دیدید این پروژه همه صنایع از جمله مشاغل مربوط به مراقبت‌های بهداشتی، صنایع مالی، خرده فروشی و تولید را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

مزایا و معایب اینترنت اشیا

برخی از فواید این پروژه عبارتند از:

• امکان دسترسی به اطلاعات از هر نقطه و در هر زمانی
• بهبود ارتباط بین دستگاه‌های الکترونیکی متصل به سیستم
• انتقال سریع اطلاعات از طریق شبکه متصل و صرفه جویی در هزینه و زمان

برخی از معایب این پروژه عبارتند از:

• با افزایش تعداد دستگاه‌های متصل و به اشتراک گذاری اطلاعات بیشتر بین دستگاه‌ها، احتمال سرقت اطلاعات محرمانه توسط هکر نیز افزایش می‌یابد.
• ممکن است شرکت‌ها در نهایت مجبور به مقابله با تعداد زیادی، شاید میلیون‌ها دستگاه مجهز به اینترنت اشیا شوند. جمع آوری و مدیریت داده‌ها از همه این دستگاه چالش برانگیز خواهد بود.
• اگر اشکالی در سیستم وجود داشته باشد، احتمالاً همه دستگاه‌های متصل دچار مشکل شوند.
• از آنجا که هیچ استاندارد بین المللی جامعی برای IoT وجود ندارد، برقراری ارتباط بین دستگاه‌های مختلف دشوار است.

استانداردها و چارچوب‌های اینترنت اشیا

موارد زیر از معدود استاندارهایی است که به تازگی در این حوزه وضع شده‌اند:

• IPv6 یک شبکه کم مصرف مخصوص شبکه‌های وایرلس شخصی است که به عنوان نوعی استندارد باز توسط گروه کاری مهندسی اینترنت (IETF) تعریف شده است. این استاندارد (6LoWPAN) مجوز برقراری ارتباط اینترنتی با هر موج رادیویی کم قدرتی مانند 804.15.4، بلوتوث انرژی پایین (BLE) و Z_Wave (که برای اتوماسیون منزل به کار می‌رود) را صادر می‌کند.
• ZigBee نوعی شبکه وایرلس کم قدرت با دامنه پایین گردش اطلاعات است که بیشتر در امور صنعتی استفاده می‌شود. این سیستم بر مبنای استاندارد 802.15.4 موسسه مهندسان الکتریک و الکترونیک (IEEE) ساخته شده است. Zigbee همچنین توانسته زبانی جهانی به نام Dotdot را برای اینترنت اشیا بسازد که امکان عملکرد اشیا هوشمند را در محیطی امن ممکن می‌سازد.
• LiteOS نیز سیستم عاملی مشابه یونیکس است که برای شبکه وایرلس و سنسور‌ها طراحی شده است. این سیستم از گوشی‌های همراه هوشمند، اکسسوری‌های هوشمند، برنامه‌های هوشمند، خانه‌های هوشمند و موتورهای هوشمند پشتیبانی می‌کند. OS همچنین به عنوان یک پلتفرم برای توسعه دستگاه‌های هوشمند به کار گرفته می‌شود.
• OneM2M نوعی لایه برای خدماتی میان ماشینی است که می‌تواند به صورت نرم افزاری و سخت افزاری مورد استفاده قرار گیرد. واحد استانداردسازی جهانی، OneM2M، برای توسعه استانداردهای قابل استفاده مجدد ایجاد شد تا برنامه‌های IoT بتوانند بایکدیگر ارتباط برقرار کنند.
• سرویس توزیع داده‌ها (DDS) که به وسیله گروه مدیریت اشیا (OMG) توسعه یافته است، نوعی استاندارد آنلاین و مقیاس پذیر برای IoT است که عملکرد مناسب ارتباطات حوزه M2M را ممکن می‌سازد.
• پروتکل صف بندی پیام پیشرفته (AMQP) نوعی استاندارد منبع باز برای پیام‌های منتقل شده در شبکه کابلی است. این استاندارد پیام‌های رمزگذاری شده و قابل تبادل بین سازمان‌ها و برنامه‌ها را فعال می‌کند. این پروتکل در پیام رسانی میان کلاینت-سرور و مدیریت دستگاه‌های IoT استفاده می‌شود.
• پروتکل کاربرد محدود (CoAP) پروتکلی است که توسط IETF طراحی شده است که مشخص می کند که دستگاه‌های کم مصرف و محدود چگونه می‌توانند در اینترنت اشیا کار کنند.
• شبکه وسیع برد بلند (LoRaWAN) پروتکلی است که برای WAN طراحی شده است و شبکه‌های عظیم را پشتیبانی می‌کند. برای مثال شهرهای هوشمند که شامل میلیون‌ها دستگاه کم‌مصرف هستند توسط این استاندارد پشتیبانی می‌شوند.

برخی از چهارچوب‌های اینترنت برای اشیا عبارتند از:

• سرویس وب آمازون (AWS) یک پلتفرم رایانش ابری برای IoT است که توسط آمازون منتشر شده است. این چارچوب به شکلی طراحی شده که دستگاه‌های هوشمند بتوانند به راحتی به وسیله AWS به سایر دستگاه‌ها متصل شده و به طور ایمن ارتباط برقرار کنند.
• بازوی Mbed پلتفرمی برای توسعه اپلیکیشن‌های سرویس IoT است. هدف از این ابزار این است که با ادغام ابزارها و خدماتMbed ، یک محیط مقیاس پذیر، متصل و امن برای دستگاه‌های IoT فراهم کند.
• مایکروسافت آزور (Azure) پلتفرمی شامل مجموعه ای از خدمات است که کاربران را قادر می‌سازد تا با دستگاه‌های اینترنت اشیاء خود ارتباط برقرار کرده و داده‌ها را دریافت کنند. همچنین کاربران می‌توانند عملیات مختلفی را بر روی داده‌ها انجام دهند، برای مثال تجزیه و تحلیل چند بعدی و به کار گیری نتایج آن در راهی که باعث بهبود کسب وکار شود.
• Google’s Brillo/Weave بستری برای پیاده سازی سریع برنامه‌های IoT است. این پلتفرم از دو بخش اصلی تشکیل شده است: Brillo که یک سیستم عامل مبتنی بر Android برای توسعه دستگاه‌های کم مصرف است. Weave که یک پروتکل ارتباطی IoT است که به عنوان زبان ارتباطی بین دستگاه و فضای ابری عمل می‌کند.
• Calvin که یک پلتفرم منبع باز است که توسط اریکسون منتشر شده است. این پلتفرم برای ساختمان‌ها و مدیریت برنامه‌های توزیع شده طراحی شده است و امکان برقراری ارتباط میان آن‌ها را ممکن می‌سازد. Calvin شامل چهارچوب توسعه‌ای برای توسعه دهندگان اپلیکیشن‌ها است. همچنین این پلتفرم یک محیط اجرایی را برای مدیریت برنامه‌ها ارائه می‌دهد.

مصرف کنندگان و پروژه اپلیکیشن‌های اینترنت اشیا

برنامه های کاربردی بی‌شماری از اینترنت اشیا در دنیای واقعی وجود دارد، از IoT مصرف کننده و IoT سازمانی گرفته تا IoT تولیدی و صنعتی (IIoT). برنامه‌های کاربردی این پروژه حوزه‌های متعددی از جمله خودرو، مخابرات و انرژی را شامل می‌شوند. به عنوان مثال، در بخش مصرف کننده، خانه‌های هوشمند مجهز به ترموستات و لوازم هوشمند هستند. در این خانه‌ها گرمایش، روشنایی و وسایل الکترونیکی از راه دور و از طریق رایانه و تلفن‌های هوشمند قابل کنترل هستند.

• دستگاه‌های پوشیدنی با حسگرها و نرم افزار می‌توانند اطلاعات کاربران را جمع آوری و تجزیه و تحلیل کرده و پیام‌هایی را به صورت هوشمند به سایر دستگاه‌ها ارسال کرده تا زندگی کاربران راحت تر و راحت تر شود. برای مثال وقتی کاربر گرمش می‌شود سنسور روی ساعت باعث روشن شدن کولر خواهد شد.
• از این وسایل همچنین برای حفظ ایمنی و سلامت عمومی کاربران نیز استفاده می شود. به عنوان مثال، در مواقع اضطراری فرد را به نزدیک‌ترین بیمارستان‌ها راهنمایی می‌کنند یا با ردیابی علائم حیاتی کارگران ساختمانی یا آتش نشانان در مکان‌های خطرناک، جان آن‌ها را نجات می‌دهند.
• در مراقبت‌های بهداشتی، اینترنت برای اشیا مزایای بسیاری را ارائه می‌دهد، از جمله توانایی نظارت دقیق تر بر بیماران با استفاده از تجزیه و تحلیل داده‌های موجود. بیمارستان‌ها اغلب از سیستم‌های IoT برای تکمیل وظایفی مانند مدیریت موجودی داروها و ابزار پزشکی استفاده می‌کنند.
• به عنوان مثال، ساختمان‌های هوشمند می‌توانند هزینه انرژی را با استفاده از حسگرهایی که تعداد سرنشینان یک اتاق را تشخیص می‌دهند، کاهش دهند. درجه حرارت می‌تواند به طور خودکار تنظیم شود. به عنوان مثال، روشن کردن کولر در صورتی که سنسورها تشخیص دهند که اتاق کنفرانس پر است یا اگر همه افراد به خانه رفته باشند کولر را خاموش کند.
• در کشاورزی، سیستم‌های کشاورزی هوشمند مبتنی بر IoT می‌توانند به عنوان مثال، نور، دما، رطوبت و رطوبت خاک مزارع را با استفاده از حسگرهای متصل کنترل کنند. اینترنت اشیا همچنین در خودکارسازی سیستم‌های آبیاری موثر است.
• در یک شهر هوشمند، حسگرها و استقرار IoT، مانند چراغ‌های خیابانی هوشمند و کنتورهای هوشمند، می‌توانند باعث کاهش ترافیک، صرفه جویی در مصرف انرژی، نظارت و رفع نگرانی‌های زیست محیطی و بهبود بهداشت شهری شوند.

مسائل امنیتی و حریم خصوصی اینترنت اشیا

اینترنت اشیا میلیاردها دستگاه را به اینترنت متصل می‌کند و شامل استفاده از میلیاردها نقطه داده است که همه آنها باید ایمن شوند. به دلیل گسترش سطح حمله، امنیت IoT و حریم خصوصی در این بستر به عنوان نگرانی های اصلی مدنظر سازندگان است. در سال 2016، یکی از بدنام‌ترین حملات اینترنت حوزه اشیاء به نام Mirai اتفاق افتاد، مهاجمان توانستند با سوء استفاده از دستگاه‌های متصل به IoT که از امنیت کافی برخوردار نبودند، به شبکه دسترسی پیدا کنند و با انجام حملات Ddos توانستند شبکه را از دسترس خارج کنند.

از آنجا که دستگاه‌ها در این بستر به هم متصل هستند، تنها کاری که یک هکر باید انجام دهد این است که از یک نقطه ضعف برای دستکاری همه داده‌ها سوء استفاده کرده و آن‌ها را برای دیگران غیر قابل استفاده کند. به روز رسانی دستگاه‌ها می‌تواند تا حد زیادی جلوی این حملات را بگیرد.

حفظ حریم خصوصی یکی دیگر از نگرانی‌های مهم کاربران اینترنت اشیا است. به عنوان مثال، شرکت‌هایی که دستگاه‌های IoT را تولید و توزیع می‌کنند، می‌توانند از این دستگاه‌ها برای به دست آوردن و فروش اطلاعات شخصی کاربران استفاده کنند. علاوه بر نشت اطلاعات شخصی، پروژه اینترنت برای اشیا می‌تواند برای زیرساخت‌های حیاتی مانند برق، حمل و نقل و خدمات مالی، خطری بالقوه است.