CC BY
14Разработка универсального адаптера для решения проблемы совместимости в IoT
Канатьев Константин Николаевич
старший преподаватель, кафедра «Управление в спорте», Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского, basket-player@yandex.ru
Гасанов Гамзат Мурадович
студент бакалавриата, кафедра «Системное программирование», Московский технический университет связи и информатики, gasanovgamzat2337@gmail.com
Ахмедов Хамзат Маликович
студент бакалавриата, кафедра «Математическая кибернетика и информационные технологии», Московский технический университет связи и информатики, tadjik22805@gmail.com
Магомедов Абдулкадыр Магомедович
студент бакалавриата, кафедра «Корпоративные информационные системы», Московский технический университет связи и информатики, r1ght2thetopp@gmail.com
Малышев Иван Александрович
студент бакалавриата, кафедра «Сети связи и системы коммутации», Московский технический университет связи и информатики, lokkyspawn33@gmail.com
Использование панелей данных необходимо для обеспечения быстрого и точного принятия решений. Оперативное понимание необходимых параметров и их визуализация являются важными составляющими управления информационной безопасностью (ИБ). В этой статье описывается набор методов визуализации информационных панелей, основанных на глубоком понимании задач, возлагаемых на стандартизированные роли в области ИБ. Глубокое понимание этих ролей является неотъемлемым компонентом процесса создания инструмента визуализации приборной панели. Детальная визуализация увеличивает скорость реагирования на инцидент ИБ, а адаптация к конкретной роли позволяет более эргономично представлять данные. В работе приведена справочная информация: определение информационной панели в информационной безопасности, этапы создания информационных панелей. Представлены определение пользователей информационной панели данных, набор показателей эффективности, методы визуализации.
Ключевые слова: универсальный адаптер, устройство, ^Т, сеть, совместимость, данные, использование, протокол, стандарт, проблема.
Введение
Обзор темы IoT и ее быстрое развитие в последние годы
Совместимость является ключевой проблемой в развитии Интернета Вещей (Internet of Things, IoT), так как множество устройств и сетей, работающих на разных стандартах и протоколах, затрудняют их взаимодействие между собой и ограничивают возможности для использования IoT в различных областях. Это приводит к тому, что компании и организации сталкиваются с ограничениями в интеграции различных IoT систем и устройств, что затрудняет использование IoT для оптимизации своих операций и улучшения их эффективности. Например, если фермер хочет использовать IoT для управления своими полями, он может столкнуться с проблемой совместимости между различными системами автоматизации, что затруднит его работу и может снизить производительность. [1 ]
Проблема совместимости в IoT также является проблемой безопасности, так как небезопасные IoT устройства, несовместимые с другими системами, могут создавать уязвимости в сети. Безопасность является критическим фактором в IoT, поэтому необходимо принимать меры для обеспечения безопасности и защиты данных при использовании IoT устройств.
Для решения проблемы совместимости, необходимы новые стандарты и протоколы, которые обеспечат более эффективную и безопасную работу IoT устройств и сетей. В этой работе мы будем рассматривать существующие проблемы совместимости в IoT, анализировать существующие решения и методы, используемые для улучшения совместимости, и предлагать теоретическое решение, которое может быть использовано для улучшения совместимости IoT устройств и сетей. Мы также будем рассматривать технологии, которые могут быть использованы для реализации предложенного решения и оценить его потенциал и эффективность. [2]
Описание проблемы совместимости и ее важности для развития IoT
Проблема совместимости IoT устройств и сетей становится все более актуальной, поскольку IoT продолжает расширяться и проникать во все новые отрасли. Каждый год появляются новые устройства и технологии, которые приводят к еще большей фрагментации рынка IoT и увеличивают сложность интеграции различных систем и устройств. [3, 4]
Одним из примеров проблемы совместимости является ситуация, когда устройства разных производителей не могут взаимодействовать друг с другом, даже если они используют одинаковый стандарт связи. Это связано с тем, что производители обычно разрабатывают свои устройства исходя из своих собственных потребностей и интересов, в результате чего устройства, которые по-разному взаимодействуют со стандартами связи, не совместимы друг с другом. Это ограничивает возможности для интеграции IoT устройств в существующие системы и инфраструктуру.
Помимо технических ограничений, проблема совместимости также является проблемой безопасности. Небезопасные IoT устройства, несовместимые с другими системами, могут создавать уязвимости в сети. Например, небезопасный датчик, несовместимый с другими системами, может создать точку входа для кибератак на всю сеть. [5]
X X
о
го А с.
X
го m
о
2 О
м
CJ
fO
сч о cs
in
о ш m
X
3
<
m О X X
В связи с этим, решение проблемы совместимости является критической задачей для продвижения IoT на новый уровень. Необходимо разработать более эффективные стандарты и протоколы, которые обеспечат более безопасную и эффективную работу IoT устройств и сетей, а также снизят затраты на их разработку и внедрение.
Анализ проблемы совместимости в IoT и существующих решений
Одной из основных проблем совместимости IoT является разнообразие стандартов, протоколов и форматов данных, которые используются в IoT устройствах и сетях. Это затрудняет интеграцию устройств и взаимодействие между ними, что может приводить к сбоям и потере данных.
Кроме того, существует проблема совместимости между различными поколениями IoT устройств. Например, устройства, выпущенные раньше, могут использовать устаревшие стандарты и протоколы, что может затруднять их взаимодействие с новыми устройствами. [6]
Еще одной проблемой является ограниченная пропускная способность сетей IoT, что может приводить к задержкам и потере данных при передаче больших объемов данных между устройствами.
К вызовам, которые могут ограничивать развитие IoT в будущем, относятся: [7, 8]
1. Развитие новых стандартов и протоколов для улучшения совместимости между IoT устройствами и сетями.
2. Развитие инфраструктуры, которая позволит передавать и обрабатывать большие объемы данных в режиме реального времени.
3. Обеспечение безопасности IoT устройств и сетей, чтобы предотвратить несанкционированный доступ и кибе-ратаки.
4. Разработка более эффективных методов управления и мониторинга IoT устройств и сетей.
В области IoT существует множество различных стандартов и протоколов, которые используются для обмена данными между устройствами и сетями. Рассмотрим некоторые из них: [9]
1. MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) - это протокол передачи сообщений, который используется для межсетевого взаимодействия и обмена данными в реальном времени. MQTT является легковесным протоколом, который использует минимальное количество ресурсов, что позволяет использовать его на устройствах с ограниченными ресурсами.
2. CoAP (Constrained Application Protocol) - это протокол прикладного уровня, который используется для передачи данных между устройствами в ограниченных условиях сетевой связи. CoAP также является легковесным протоколом, который использует минимальное количество ресурсов, что позволяет использовать его на устройствах с ограниченными ресурсами.
3. ZigBee - это стандарт беспроводной сети, который используется для связи между устройствами IoT. ZigBee работает на частоте 2,4 ГГц и использует протокол IEEE 802.15.4 для связи между устройствами. Он предоставляет низкую скорость передачи данных, но имеет низкое энергопотребление, что позволяет использовать его на устройствах с ограниченными ресурсами.
4. LoRaWAN - это стандарт беспроводной сети, который используется для связи между устройствами IoT на больших расстояниях. Он использует низкую скорость передачи данных, но имеет большую дальность передачи и низкое энергопотребление.
5. Wi-Fi - это стандарт беспроводной связи, который используется для передачи данных между устройствами IoT и
сетями. Wi-Fi обеспечивает высокую скорость передачи данных, но требует больших ресурсов, что ограничивает его использование на устройствах с ограниченными ресурсами.
Каждый стандарт и протокол имеет свои достоинства и недостатки, и выбор конкретного стандарта или протокола зависит от конкретных требований проекта. Например, для устройств с ограниченными ресурсами могут использоваться легковесные протоколы, такие как MQTT и CoAP, в то время как для устройств, требующих высокого уровня безопасности, могут использоваться более сложные протоколы, такие как HTTPS и TLS. Также, при выборе решения для улучшения совместимости, необходимо учитывать такие факторы, как скорость передачи данных, степень защиты данных, гибкость конфигурации и масштабируемость системы.
Для улучшения совместимости IoT устройств и сетей существуют различные решения и методы. Рассмотрим некоторые из них: [10]
1. Использование протоколов и стандартов с открытым исходным кодом - это может существенно упростить процесс интеграции и взаимодействия между IoT устройствами и сетями, так как они используют общие стандарты и протоколы, доступные для всех.
2. Программные методы улучшения совместимости, такие как использование мостов и переводчиков - это позволяет установить связь между устройствами, работающими на разных стандартах и протоколах, и обеспечить перевод данных в формат, понятный для других устройств.
3. Аппаратные методы улучшения совместимости, такие как использование универсальных адаптеров и интерфейсов -это позволяет установить связь между устройствами, работающими на разных стандартах и протоколах, путем использования универсальных адаптеров и интерфейсов, которые могут обеспечить совместимость между различными устройствами.
4. Использование облачных технологий - это позволяет управлять и мониторить устройства и сети IoT с использованием облачных сервисов, которые могут обеспечить совместимость между различными устройствами и сетями, а также обеспечить безопасность и доступность данных.
5. Разработка единого стандарта для IoT - это может упростить процесс взаимодействия между устройствами и сетями IoT и обеспечить их совместимость.
Каждый подход имеет свои преимущества и недостатки, и выбор конкретного подхода зависит от конкретных требований проекта. В целом, совместимость является одной из ключевых проблем в области IoT, и ее решение является критической задачей для продвижения IoT на новый уровень.
Разработка универсального адаптера
Разработка универсального адаптера для улучшения совместимости в IoT является перспективным и эффективным решением проблемы совместимости между устройствами и сетями, работающими на различных стандартах и протоколах. В зависимости от требований проекта, разработка универсального адаптера может представлять собой аппаратное или программное решение.
Аппаратный адаптер может быть создан в виде отдельного устройства, которое будет работать как посредник между несовместимыми устройствами и сетями. Такой адаптер может использовать универсальные адаптеры и интерфейсы для обеспечения взаимодействия между различными устройствами и сетями. В свою очередь, программный адаптер может быть реализован в виде программного обеспечения, которое будет установлено на устройствах, работающих на разных стандартах и протоколах, и будет обеспечивать их взаимодействие.
Для разработки универсального адаптера могут использоваться различные технологии, такие как IoT Gateway, которые могут обеспечить взаимодействие между устройствами и сетями, работающими на разных стандартах и протоколах. Другой возможный подход - использование технологии виртуализации, которая позволяет создавать виртуальные экземпляры устройств и сетей, работающих на разных стандартах и протоколах, и обеспечивать их взаимодействие.
Оценка эффективности и потенциала разработки универсального адаптера зависит от конкретных условий и требований проекта. Важным аспектом является выбор методов перевода данных, таких как преобразование данных в унифицированный формат или перевод данных в реальном времени с использованием алгоритмов машинного обучения. Кроме того, необходимо учитывать безопасность и защиту данных в процессе перевода и обмена информацией.
Однако, для эффективной работы универсального адаптера может потребоваться установка дополнительного оборудования и программного обеспечения, что может привести к дополнительным затратам на внедрение и сопровождение.
Оценка рисков и эффективности универсального адаптера
Таблица 1 Оценка потенциальных рисков
Риск/уязвимость Описание Вероятность возникновения Потенциальные последствия Рекомендации по устранению
Несанкционированный доступ Возможность доступа к данным и устройствам без разрешения Средняя Компрометация конфиденциальной информации, потеря данных Введение системы авторизации и аутентификации, использование шифрования
Неустранимая уязвимость Уязвимость, которую невозможно устранить Низкая Неопределенные Проведение регулярных тестов на проникнове-ние,обновление и обслуживание системы безопасности
Атака на сеть Попытка взлома сети и устройств, связанных с универсальным адаптером Высокая Потеря данных, компрометация кон-фиденци-альной информации, угроза безопасности Использование средств обнаружения и предотвращения взлома, ограничение доступа к устройствам и сетям
Неправильная настройка Неправильная настройка универсального адаптера или других устройств и сетей, что может привести к утечке данных или некорректной работе Средняя Неопределенные Введение инструкций по установке и настройке, обучение пользователей
ности данных. Для предотвращения этих рисков рекомендуется использовать шифрование данных, контроль доступа и аутентификацию пользователей, а также регулярно проверять наличие уязвимостей и устанавливать обновления программного обеспечения.
Кроме того, таблица указывает на риск нарушения конфиденциальности данных и несанкционированного доступа к системе. Для предотвращения этих рисков рекомендуется использовать средства мониторинга и аудита доступа, а также установку дополнительных фильтров для блокировки вредоносного трафика.
В целом, таблица подчеркивает важность принятия мер безопасности при использовании универсального адаптера в ЬТ, и показывает, что использование данного решения может потенциально столкнуться с определенными угрозами безопасности и защиты данных. Поэтому при разработке и использовании универсального адаптера необходимо уделять большое внимание вопросам безопасности и защиты данных, чтобы обеспечить надежную и безопасную работу системы.
Таблица 2
Оценка эффективности и потенциала универсального адаптера в
и уязвимостей универсального адап-и защиты данных
различных сценариях использования
Сценарий использования Преимущества использования универсального адаптер Выгоды от использования универсального адаптера
Управление умным домом Обеспечение совместимости между различными устройствами и сетями, автоматизация процессов управления домом, возможность централизованного контроля Удобство управления умным домом, экономия времени и ресурсов, повышение уровня безопасности
Мониторинг состояния промышленного оборудования Обеспечение совместимости между различными устройствами и сетями, централизованный мониторинг состояния оборудования, быстрое обнаружение и решение проблем Сокращение времени простоя оборудования, уменьшение риска аварийных ситуаций, снижение затрат на обслуживание
Контроль процессов в сельском хозяйстве Обеспечение совместимости между различными устройствами и сетями, автоматизация процессов управления, повышение эффективности и качества производства Увеличение производительности, снижение затрат на производство, улучшение контроля за процессами
Транспортная логистика Обеспечение совместимости между различными устройствами и сетями, оптимизация процессов логистики, улучшение управления и контроля за грузами Снижение затрат на логистику, повышение эффективности и скорости доставки, уменьшение риска потери и повреждения грузов
Здравоохранение Обеспечение совместимости между различными устройствами и сетями, улучшение мониторинга состояния пациентов, повышение точности диагностики и лечения Увеличение эффективности здравоохранения, улучшение качества жизни пациентов, снижение затрат на медицинское обслуживание
Данная таблица позволяет проанализировать потенциальные риски и уязвимости универсального адаптера в области безопасности и защиты данных. Она выделяет наиболее значимые риски и уязвимости, которые могут возникнуть при использовании универсального адаптера, и предлагает меры по их предотвращению или минимизации.
Из таблицы следует, что наибольшие риски связаны с возможностью несанкционированного доступа к данным, а также с угрозой внедрения вредоносного кода и нарушением целост-
Анализ результатов таблицы показал, что универсальный адаптер имеет потенциал для использования в различных сценариях ЬТ, таких как управление умным домом, мониторинг состояния промышленного оборудования, контроль процессов в сельском хозяйстве и других областях. В частности, в управлении умным домом универсальный адаптер может обеспечить интеграцию и совместимость различных устройств, таких как освещение, кондиционеры, системы безопасности, а также управление ими через единую платформу. В мониторинге состояния промышленного оборудования универсальный адаптер может обеспечить взаимодействие между различными устройствами, сенсорами и системами мониторинга и управления, что позволит сократить время реакции на возможные сбои и повысить эффективность работы. В сельском хозяйстве универсальный адаптер может использоваться для контроля влажности, температуры, уровня воды и других параметров, а
X X
о
го А с.
X
го m
о
ю
2 О
м
CJ
fO
сч о cs
in
о ш m
X
3
<
m О X X
также для автоматического управления системами полива и питания растений.
Таким образом, универсальный адаптер имеет потенциал для улучшения совместимости и повышения эффективности в различных сферах IoT, что может привести к значительным преимуществам и выгодам для пользователей. Однако, при выборе конкретного сценария использования универсального адаптера, необходимо учитывать его специфические особенности и требования, а также провести тщательный анализ эффективности и экономической целесообразности внедрения данного решения.
Результаты и обсуждение
Оценка рисков и эффективности универсального адаптера в различных сценариях использования, а также оценка потенциальных рисков и уязвимостей универсального адаптера в области безопасности и защиты данных, позволяют сделать вывод, что универсальный адаптер может стать эффективным и гибким решением проблемы совместимости в IoT.
Сравнение предложенного решения с существующими методами и решениями показывает, что универсальный адаптер может обеспечить наиболее точное взаимодействие между устройствами и сетями, работающими на разных стандартах и протоколах, в сравнении с использованием стандартов с открытым исходным кодом, программных методов улучшения совместимости и облачных технологий.
Однако, для успешной работы универсального адаптера может потребоваться большая вычислительная мощность и объем памяти, что может привести к увеличению затрат на разработку и производство адаптера. Кроме того, существуют потенциальные проблемы с обеспечением безопасности и конфиденциальности данных при использовании универсального адаптера.
Тем не менее, разработка универсального адаптера может представлять значительные потенциальные преимущества и выгоды при внедрении. Универсальный адаптер может упростить и ускорить процесс взаимодействия между устройствами и сетями IoT, что может улучшить производительность системы и повысить качество обслуживания пользователей. Кроме того, универсальный адаптер может снизить затраты на разработку и производство IoT устройств, так как он позволяет использовать более дешевые и доступные устройства, не зависящие от конкретных стандартов и протоколов. Поэтому, разработка универсального адаптера может стать перспективным решением для проблемы совместимости в IoT, при условии тщательной оценки рисков и потенциальных уязвимостей, а также принятия соответствующих мер безопасности.
Заключение
В данной статье рассмотрена проблема совместимости в IoT и предложена разработка универсального адаптера как возможное решение данной проблемы. Были представлены 2 таблицы, которые помогают оценить риски и уязвимости универсального адаптера в области безопасности и защиты данных, а также оценить потенциальные преимущества и выгоды при использовании универсального адаптера в различных сценариях.
Сравнение универсального адаптера с существующими методами и решениями показало его потенциальную эффективность в обеспечении более точного и гибкого взаимодействия между устройствами и сетями IoT, работающими на разных стандартах и протоколах. Несмотря на возможные ограничения и проблемы, такие как высокая вычислительная мощность и необходимость обеспечения безопасности данных, универсальный адаптер представляет значительные потенциальные преимущества и выгоды, такие как упрощение процесса взаимодействия, улучшение производительности системы и снижение затрат на разработку и производство IoT устройств.
Дальнейшие исследования и разработки в области универсального адаптера могут привести к дополнительным улучшениям и оптимизации его работы, что поможет расширить возможности и потенциал IoT систем в целом. Литература
1. Акулич, Маргарита Интернет вещей и маркетинг / Маргарита Акулич. - М.: Издательские решения, 2015. - 186 с.
2. Сэмюэл, Грингард Интернет вещей. Будущее уже здесь / Грингард Сэмюэл. - М.: Альпина Паблишер, 2017. - 758 с.
3. Зараменских, Е. П. Интернет вещей. Исследования и область применнения / Е.П. Зараменских, И.Е. Артемьев. - М.: ИНФРА-М, 2016. - 188 с.
4. Зараменских, Е.П. Интернет вещей. Исследования и область применения. Монография / Е.П. Зараменских. - М.: ИНФРА-М, 2017. - 572 с.
5. Карачев О. Интернет вещей: что это и с чем его едят // Ch^za. 201б. URL: http://chezasite.com/news/chto-takoe-internet-veshei-82180.html (дата обращения: 14.04.16).
6. Ким Е.О., Шин А.А. Интернет вещей: перспективы применения // Вестник Челябинского государственного университета. 2019. № 12 (432). С. 209-214.
7. Ли П. Архитектура интернета вещей: пер. с англ. М.: ДМК-Пресс, 2019. 454 с.
8. Интернет вещей [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Ин-тернет_вещей (дата обращения: 28.03.2023).
9. Компьютерные сети: принципы, технологии, протоколы: учебник / под ред. В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. СПб.: Питер, 2020. 944 с.
10. 8 книг по компьютерным сетям [Электронный ресурс] // Proglib: сайт о программировании и IT. URL: https://proglib.io/p/network-books (дата обращения: 28.03.2023)
Development of a universal adapter to solve the compatibility problem in IoT Kanatev K.N., Gasanov G.M., Akhmedov Kh.M., Magomedov A.M., Malyshev I.A.
Moscow Technical University of Communications and Informatics
JEL classification: C10, C50, C60, C61, C80, C87, C90_
The use of data panels is necessary to ensure fast and accurate decision-making. Operational understanding of the necessary parameters and their visualization are important components of information security management (IS). This article describes a set of visualization methods for dashboards based on a deep understanding of the tasks assigned to standardized roles in the field of information security. A deep understanding of these roles is an integral component of the process of creating a dashboard visualization tool. Detailed visualization increases the speed of response to an information security incident, and adaptation to a specific role allows you to present data more ergonomically. The work provides background information: the definition of the information panel in information security, the stages of creating information panels. The definition of users of the data dashboard, a set of performance indicators, visualization methods are presented. Keywords: universal adapter, device, IoT, network, compatibility, data, usage,
protocol, standard, problem. References
1. Akulich, Margarita Internet of things and marketing / Margarita Akulich. - M.:
Publishing solutions, 2015. - 186 p.
2. Samuel, Greengard Internet of Things. The Future is Here / Samuel Gringard. - M.:
Alpina Publisher, 2017. - 758 p.
3. Zaramenskikh, E. P. Internet of things. Research and scope / E.P. Zaramenskikh,
I.E. Artemiev. - M.: INFRA-M, 2016. - 188 p.
4. Zaramenskikh, E.P. Internet of things. Research and scope. Monograph / E.P.
Zaramensky. - M.: INFRA-M, 2017. - 572 p.
5. Karachev O. Internet of things: what it is and what it is eaten with // Ch§za. 2016.
URL: http://chezasite.com/news/chto-takoe-internet-veshei-82180.html
(accessed 04/14/16).
6. Kim E.O., Shin A.A. Internet of things: prospects for application // Bulletin of the
Chelyabinsk State University. 2019. No. 12 (432). pp. 209-214.
7. Lee P. Architecture of the Internet of things: per. from English. M.: DMK-Press,
2019. 454 p.
8. Internet of things [Electronic resource] // Wikipedia: free encyclopedia. URL:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Internet of Things (date of access: 03/28/2023).
9. Computer networks: principles, technologies, protocols: textbook / ed. V.G. Olifer,
N.A. Olifer. St. Petersburg: Piter, 2020. 944 p.
10. 8 books on computer networks [Electronic resource] // Proglib: a site about
programming and IT. URL: https://proglib.io/p/network-books (Accessed: 03/28/2023)
