- 1. تاریخچه اینترنت اشیا
- 2. اینترنت اشیا چیست به زبان ساده
- 3. کاربردهای اینترنت اشیا
- 4. معماری اینترنت اشیا
- 5. پروتکل‌های اینترنت اشیا
- 6. مزایا و معایب IoT
- 7. سؤالات متداول
- 8. سخن پایانی
یکی از اصطلاحاتی که در سال‌های اخیر در حوزه اینترنت و فناوری اطلاعات مطرح شده و به صورت گسترده با ترکیب علوم و فناوری‌های مختلف در حال پیشرفت است، اینترنت اشیا و یا آی. او. تی است که مخفف عبارت لاتین Internet of Things می‌باشد. منظور از اینترنت اشیا، هر گونه راه‌اندازی، کنترل و مدیریت اشیا و دستگاه‌ها بر پایه اینترنت است. در این مقاله قصد دارید در مورد تعریف Internet of Things، کاربردهای آن و مزایا و معایب این فناوری توضیحاتی را ارائه دهیم.
تاریخچه اینترنت اشیا
از زمانی که تلگراف (اولین خط ثابت) در دهه‌های 1830 و 1840 توسعه یافت، ارتباطات مستقیم بین ماشین‌ها شکل گرفت. اولین انتقال صدای رادیویی که به عنوان "تلگراف بی‌سیم" نامیده می‌شود، در 3 ژوئن 1900 انجام شد و زیرساخت لازم برای توسعه اینترنت اشیا را فراهم کرد. اینترنت که خود جزء مهمی از اینترنت اشیا است، به عنوان بخشی از آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی آمریکا در سال 1962 شروع به کار کرد و در سال 1969 به ARPANET (شبکه آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته) تبدیل شد. در دهه 1980، ارائه‌دهندگان خدمات تجاری از استفاده عمومی از ARPANET حمایت کرده و باعث شدند که این فناوری به اینترنت مدرن امروزی تبدیل شود. ماهواره‌ها و خطوط ثابت، ارتباطات اولیه را برای بسیاری از تجهیزات مبتنی بر اینترنت اشیا فراهم می‌کنند.
ماهواره‌های موقعیت‌یاب جهانی (GPS) در اوایل سال 1993 با توسعه یک سیستم پایدار متشکل از 24 ماهواره توسط وزارت دفاع به واقعیت تبدیل شدند. این فناوری به سرعت توسط ماهواره‌های تجاری و خصوصی توسعه داده شده و IoT را بسیار کاربردی‌تر کرد. اینترنت اشیا، به عنوان یک مفهوم، تا سال 1999 به طور رسمی نام‌گذاری نشد، اما یکی از اولین نمونه‌های اینترنت اشیا مربوط به اوایل دهه 1980 است که در دانشگاه کارنگی ملون ساخته شد. برنامه نویسان محلی از طریق اینترنت به دستگاه یخچال متصل می‌شدند و قبل از سفر و یا خرید نوشیدنی، سرد بودن آن را بررسی می‌کردند. این موضوع اولین نمونه IoT در دنیای فناوری شناخته می‌شود.
اینترنت اشیا چیست به زبان ساده
اینترنت اشیا یا آی. او. تی، سیستمی متشکل از دستگاه‌های محاسباتی مرتبط، ماشین‌های مکانیکی و دیجیتال، اشیاء، حیوانات یا افراد است که با شناسه‌های منحصربه‌فرد (UID) و توانایی انتقال داده‌ها از طریق شبکه بدون نیاز به تعامل انسان با انسان و یا انسان با کامپیوتر، با هم در ارتباط هستند. تعریف لاتین اینترنت اشیا به صورت proposed Internet-like structure connecting everyday physical objects است که به معنی پیشنهاد ساختار مشابه اینترنت که اشیاء فیزیکی روزمره را به هم متصل می‌کند و هم‌زمان در حال تعامل هستند، می‌باشد. یک مؤلفه در اینترنت اشیا می‌تواند فردی با نمایشگر وضعیت قلب، یک حیوان با یک ترانسپوندر بیوچیپ، خودرویی دارای حسگرهای داخلی برای هشدار به راننده در صورت پایین آمدن فشار باد لاستیک یا هر چیز طبیعی یا مصنوعی دیگری باشد.
هر شیء که بتوان به آن آدرس آی پی (IP) اختصاص داد و قادر به انتقال داده‌ها از طریق شبکه باشد، یک مؤلفه اینترنت اشیا است، به همین دلیل به این فناوری، اینترنت آبجکت‌ها یا Internet of Objects هم گفته می‌شود. سازمان‌ها در صنایع مختلف به طور فزاینده‌ای از اینترنت اشیا برای بهبود عملکرد، درک بهتر مشتریان از ارائه خدمات، بهبود تصمیم‌گیری و افزایش ارزش کسب‌وکار استفاده می‌کنند.اکوسیستم اینترنت اشیا متشکل از دستگاه‌های هوشمند مبتنی بر وب است که از سیستم‌های تعبیه‌شده مانند پردازنده‌ها، حسگرها و سخت‌افزار ارتباطی برای جمع‌آوری، ارسال و عملیات بر روی داده‌هایی که از محیط خود به دست می‌آورند، استفاده می‌کنند.
دستگاه‌های اینترنت اشیا، داده‌های حسگرها را جمع‌آوری کرده و آن‌ها را با اتصال به دروازه اینترنت اشیا به اشتراک می‌گذارند. در این فناوری، داده‌ها یا به فضای ابری ارسال می‌شوند تا به صورت محلی تجزیه‌وتحلیل گردد یا به صورت لحظه‌ای مورد بررسی قرار می‌گیرد. گاهی اوقات این دستگاه‌ها با سایر دستگاه‌ها ارتباط برقرار می‌کنند و بر اساس اطلاعاتی که از یکدیگر می‌گیرند، عملیات مختلف را برنامه‌ریزی می‌کنند. دستگاه‌ها بیشتر عملیات را بدون دخالت انسان انجام می‌دهند، اگرچه افراد هم می‌توانند با دستگاه‌ها تعامل داشته باشند، به عنوان مثال برای راه‌اندازی، ارائه دستورالعمل‌ها یا دسترسی به داده‌ها، کاربر انسانی می‌تواند وارد عمل شود.
اتصال، شبکه و پروتکل‌های ارتباطی مورد استفاده این دستگاه‌ها تا حد زیادی به برنامه‌های خاص اینترنت اشیا بستگی دارد. اینترنت اشیا همچنین می‌تواند از هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشینی برای آسان‌تر و پویاتر کردن فرآیند جمع‌آوری داده‌ها استفاده کند.
کاربردهای اینترنت اشیا
کاربردهای متعددی از اینترنت اشیا در دنیای واقعی وجود دارد؛ از اینترنت اشیاء عمومی و اینترنت اشیاء سازمانی گرفته تا اینترنت اشیاء تولیدی و صنعتی (IoT). از جمله کاربردهای اینترنت اشیاء عمومی می‌توان به صنایع خودرو، مخابرات و انرژی اشاره کرد. برای مثال، در بخش مصرف‌کننده، خانه‌های هوشمند مجهز به ترموستات هوشمند، لوازم گرمایش، روشنایی و وسایل الکترونیکی هوشمند می‌توانند از راه دور از طریق کامپیوتر و تلفن‌های هوشمند کنترل شوند. دستگاه‌های پوششی دارای حسگرها و نرم‌افزارها می‌توانند داده‌های کاربر را جمع‌آوری و تجزیه‌وتحلیل کنند و پیام‌هایی را درباره کاربران به سایر فناوری‌ها ارسال نمایند تا زندگی افراد را راحت‌تر کنند.
در بخش مراقبت‌های بهداشتی، اینترنت اشیا در پزشکی مزایای بسیاری را ارائه می‌دهد، از جمله توانایی نظارت دقیق‌تر بیماران با استفاده از تجزیه‌وتحلیل داده‌های مربوط به سلامت فردی. همچنین بیمارستان‌ها اغلب از سیستم‌های اینترنت اشیا برای اجرای وظایفی مانند مدیریت موجودی داروها و ابزار پزشکی استفاده می‌کنند. در بخش خانگی نیز برای مثال، ساختمان‌های هوشمند می‌توانند با استفاده از حسگرهایی که تعداد ساکنان یک اتاق را تشخیص می‌دهند، هزینه‌های انرژی را کاهش دهند. به عنوان مثال دمای خانه می‌تواند به طور خودکار تنظیم شود؛ مثلاً روشن کردن تهویه مطبوع در صورتی که حسگرها تشخیص دهند ظرفیت اتاق پر است.
در بخش کشاورزی، سیستم‌های کشاورزی هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا می‌توانند به نظارت فاکتورهایی مانند نور، دما، رطوبت هوا و رطوبت خاک مزارع با استفاده از حسگرهای متصل کمک کنند. اینترنت اشیا همچنین در خودکارسازی سیستم‌های آبیاری نقش مؤثری دارد. در یک شهر هوشمند، حسگرها و سیستم‌های مبتنی بر IoT، مانند چراغ‌های هوشمند خیابان و کنتورهای هوشمند، می‌توانند به کاهش ترافیک، صرفه‌جویی در انرژی، آسان‌تر شدن نظارت بر محیط شهری و رفع نگرانی‌های محیطی و بهبود بهداشت کمک کنند.
معماری اینترنت اشیا
با توجه به ماهیت در حال تکامل دستگاه‌های اینترنت اشیا و تنوع گسترده حسگرها، هیچ معماری واحدی برای پروژه‌های اینترنت اشیا وجود ندارد. با این حال، برخی از بلوک‌های ساختاری معمولاً در اکثر پروژه‌های اینترنت اشیا مورد استفاده قرار می‌گیرد. در پیاده‌سازی یک فناوری IoT می‌بایست در اولین قدم معماری مقیاس‌پذیر و قابل توسعه را طراحی کرد. ساختار و حجم داده‌های جمع‌آوری شده در این فناوری با گذر زمان تغییر می‌کند، بنابراین به پلتفرمی نیاز خواهد بود که در طول زمان این حجم بالای داده‌ها را پشتیبانی کند.
همچنین قابلیت اطمینان سیستم از اهمیت بالایی برخوردار است. خرابی یک سیستم اینترنت اشیا می‌تواند به مختل شدن یک فرآیند و حتی پایان کار یک صنعت منتهی شود. در نهایت، به سیستمی نیاز دارید که به اندازه کافی انعطاف‌پذیر باشد تا خود را با تغییرات سریع و مکرر تطبیق دهد. همان‌طور که معماری اینترنت اشیا تکامل می‌یابد یا نیازهای کسب‌وکار تغییر می‌کند، سیستم می‌بایست به سرعت خود را با بازیابی کند.
در هر سیستم IoT، لایه‌های اصلی همیشه ثابت هستند. از زمانی که اولین تحقیق در مورد اینترنت اشیا انجام شد، معماری سه لایه مدل غالب برای کاربردهای اینترنت اشیا بوده است. این سه لایه عبارت‌اند از Perception (یا Devices)، شبکه و Application.
- Perception: سنسورها روی این لایه قرار دارند و داده‌ها از این بخش اندازه‌گیری می‌شوند. داده‌ها را می‌توان از هر تعداد حسگر در دستگاه متصل جمع‌آوری کرد. عملگرها که بر روی محیط خود عمل می‌کنند نیز در این لایه از معماری IoT قرار دارند.
- شبکه: لایه شبکه تعیین می‌کند که چگونه حجم زیادی از داده‌ها در سراسر سیستم حرکت کنند. این لایه دستگاه‌های مختلف را به هم متصل کرده و داده‌ها را به سرویس‌های back-end مناسب ارسال می‌کند.
- Application: لایه برنامه یا Application همان چیزی است که کاربران می‌بینند. این لایه می‌تواند برنامه‌ای برای کنترل یک دستگاه در یک خانه هوشمند یا یک سیستم مانیتورینگ باشد که وضعیت دستگاه‌هایی را که بخشی از یک سیستم هستند نشان می‌دهد.
پروتکل‌های اینترنت اشیا
اینترنت اشیا ناهمگن است، به این معنی که انواع دستگاه‌ها، پروتکل‌ها و برنامه‌های هوشمند در یک سیستم اینترنت اشیا معمولی دخیل هستند. پروژه‌های مختلف و موارد استفاده به انواع دستگاه‌ها و پروتکل‌های متفاوتی نیاز دارند. به عنوان مثال، یک شبکه اینترنت اشیا که برای جمع‌آوری داده‌های آب و هوا در یک منطقه استفاده شده است، به انواع مختلفی از حسگرها و تعداد زیادی از آن‌ها نیاز دارد. با وجود این تعداد سنسور، دستگاه‌ها باید سبک و کم‌مصرف باشند، در غیر این صورت انرژی مورد نیاز برای انتقال داده‌ها بسیار زیاد خواهد بود. در چنین مثالی، توان مصرفی کم اولویت اصلی است و پس از آن امنیت و سرعت انتقال داده‌ها قرار می‌گیرند.
پروتکل‌های لایه برنامه شامل موارد زیر هستند:
- پروتکل پیام‌رسانی قابل توسعه (XMPP)
- انتقال تله‌متری صف پیام (MQTT)
- پروتکل برنامه محدود (CoAP)
- پروتکل دسترسی به اشیاء ساده (SOAP)
- پروتکل انتقال ابرمتن (HTTP)
در حالت ایده‌آل، هر پروتکل در لایه Application باید بتواند با هر پروتکل دیگری ارتباط برقرار کند. پروتکل‌های لایه شبکه، که به دستگاه‌های موجود در شبکه اینترنت اشیا اجازه می‌دهد با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، می‌توانند شامل موارد زیر باشند:
- بلوتوث
- شبکه محلی کابلی
- وای فای
- زیگبی
- شبکه‌های تلفن همراه (4G یا 5G) و غیره.
باز هم در یک سیستم IoT ایده‌آل، هر یک از این پروتکل‌ها باید با هر پروتکل دیگری در این لایه سازگار باشد.
مزایا و معایب IoT
برخی از مزایای اینترنت اشیا شامل موارد زیر است:
- امکان دسترسی به اطلاعات از هر نقطه و در هر زمان در هر دستگاه
- بهبود ارتباط بین دستگاه‌های الکترونیکی متصل
- انتقال بسته‌های داده از طریق شبکه متصل و صرفه‌جویی در زمان و هزینه
- خودکار سازی وظایف، کمک به بهبود کیفیت خدمات کسب‌وکار و کاهش نیاز به مداخله انسانی
برخی از معایب اینترنت اشیا شامل موارد زیر است:
- با افزایش تعداد دستگاه‌های متصل و به اشتراک‌گذاری اطلاعات بیشتر بین دستگاه‌ها، احتمال سرقت اطلاعات محرمانه توسط هکرها نیز افزایش می‌یابد.
- شرکت‌ها ممکن است در نهایت مجبور شوند با تعداد زیادی، شاید حتی میلیون‌ها دستگاه اینترنت اشیا دست‌وپنجه نرم کنند و جمع‌آوری و مدیریت داده‌ها از همه آن دستگاه‌ها چالش‌برانگیز خواهد بود.
- اگر اشکالی در سیستم وجود داشته باشد، این احتمال وجود دارد که هر دستگاه متصل در شبکه نیز دچار خرابی شود.
- از آنجایی که هیچ استاندارد بین‌المللی سازگاری برای IoT وجود ندارد، ارتباط دستگاه‌های سازنده‌های مختلف با یکدیگر دشوار است.
سؤالات متداول
آینده اینترنت اشیا چگونه است؟
گستره کاربردهای بالقوه اینترنت اشیا تنها بر اساس تخیل انسان محدود شده است و بسیاری از کاربردهای این فناوری هنوز در مرحله ایده پردازی هستند. تجزیه‌وتحلیل علمی در سال 2018 روی بیش از 640 سیستم اینترنت اشیا به رهبری مجمع جهانی اقتصاد با همکاری شرکت تحقیقاتی IoT Analytics، نشان داد که 84 درصد از فناوری‌های اینترنت اشیا موجود به اهداف توسعه پایدار سازمان ملل می‌پردازند یا قدرت پیشبرد آن را دارند. این‌ها فناوری‌ها شامل ترویج استفاده کارآمدتر از منابع طبیعی، ساختن شهرهای هوشمند و توسعه جایگزین‌های انرژی پاک و مقرون‌به‌صرفه است. جاده‌های هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا که به خودروهای خودران مجهز می‌شوند، می‌توانند ایمنی راننده را بهبود بخشیده و جریان ترافیک را بهینه کنند و به طور بالقوه میانگین زمان رفت‌وآمد را تا 30 دقیقه کاهش دهند. زمان پاسخگویی اضطراری نیز می‌تواند به میزان قابل‌توجهی کاهش یابد.
ریسک استفاده از اینترنت اشیا در چیست؟
با وجود تمام مزایا، فناوری‌های اینترنت اشیا نیز می‌توانند مورد سوءاستفاده قرار گیرند و خطراتی شامل مسائل امنیتی و حریم خصوصی، جرائم سایبری، دخالت در محل کار، خانه یا مکان‌های عمومی را به وجود آورند.
آیا اینترنت اشیا از نظر امنیتی و حریم خصوصی مشکل‌آفرین است؟
اینترنت اشیا میلیاردها دستگاه را به اینترنت متصل می‌کند و به معنی استفاده از میلیاردها نقطه داده است که همه آن‌ها باید ایمن باشند. با توجه به سطح گسترده این فناوری، امنیت اینترنت اشیا و حریم خصوصی به عنوان نگرانی‌های اصلی ذکر شده است.
در سال 2016، یکی از شدیدترین حملات اخیر اینترنت اشیا Mirai بود، بات نتی که به ارائه‌دهنده سرور Dyn نفوذ کرد و بسیاری از وب‌سایت‌ها را برای مدت زمان طولانی در یکی از بزرگ‌ترین حملات انکار سرویس (DDoS) از بین برد. مهاجمان با بهره‌برداری از دستگاه‌های IoT با امنیت ضعیف به شبکه دسترسی پیدا کردند.
از آنجایی که دستگاه‌های اینترنت اشیا به یکدیگر متصل هستند، تنها کاری که یک هکر باید انجام دهد این است که از آسیب‌پذیری یک دستگاه سوءاستفاده کرده و آن را غیرقابل استفاده کند. سازندگانی که دستگاه‌های خود را به طور مرتب به‌روزرسانی نمی‌کنند، معمولاً بیشتر در معرض حملات هکرها قرار دارند.
علاوه بر این، دستگاه‌های متصل اغلب از کاربران می‌خواهند که اطلاعات شخصی خود را مانند نام، سن، آدرس، شماره تلفن و حتی حساب‌های رسانه‌های اجتماعی وارد کنند که یک راه نفوذ عالی برای هکرها است.
هکرها تنها تهدید برای اینترنت اشیا نیستند. حفظ حریم خصوصی یکی دیگر از نگرانی‌های اصلی کاربران اینترنت اشیا است. برای مثال، شرکت‌هایی که دستگاه‌های IoT مصرف‌کننده را تولید و توزیع می‌کنند، می‌توانند از این دستگاه‌ها برای دستیابی و فروش اطلاعات شخصی کاربران استفاده کنند.
فراتر از افشای اطلاعات شخصی، اینترنت اشیا برای زیرساخت‌های حیاتی از جمله برق، حمل‌ونقل و خدمات مالی خطراتی را به همراه دارد.
پیش‌نیازهای استفاده از IoT چیست؟
دستگاه‌های اینترنت اشیا باید بتوانند از طریق اتصال سیمی یا بی‌سیم به اینترنت متصل شوند. اتصال برای اینترنت اشیا (IoT) ضروری است، زیرا به دستگاه‌های IoT اجازه می‌دهد با یکدیگر و با یک سرور مرکزی یا پلتفرم ابری ارتباط برقرار کنند.
فناوری‌ها و پروتکل‌های مختلف از جمله Wi-Fi، بلوتوث و شبکه‌های سلولی اتصال اینترنت را در دستگاه‌های IoT امکان‌پذیر می‌سازند. انتخاب فناوری به عواملی مانند موقعیت مکانی دستگاه، مصرف برق و سرعت مورد نیاز انتقال داده بستگی دارد.
به عنوان مثال، یک سیستم آبیاری هوشمند واقع در یک مزرعه در مکانی دور احتمالاً از یک شبکه سلولی برای اتصال به اینترنت استفاده می‌کند، زیرا به شبکه Wi-Fi دسترسی ندارد.
دستگاه‌های اینترنت اشیا باید حسگرهایی داشته باشند که بتوانند داده‌هایی مانند دما، رطوبت، حرکت، صدا و غیره را از محیط اطراف خود جمع‌آوری کنند. سپس از این داده‌ها برای اجرای عملیات یا ارائه اطلاعات به کاربر استفاده می‌شود.
سنسورها را می‌توان در دستگاه ادغام کرد یا از طریق ابزارهای خارجی مانند ماژول حسگر یا هاب هوشمند متصل نمود.
به عنوان مثال، یک سیستم آبیاری هوشمند ممکن است از داده‌های حسگرهای آب و هوا برای تعیین مقدار بهینه آب برای استفاده در یک زمین چمن استفاده کند، یا یک دوربین امنیتی هوشمند از تشخیص چهره برای تعیین اینکه آیا شخصی که وارد خانه می‌شود، کاربر مجاز است یا خیر، استفاده می‌کند.
دستگاه‌های اینترنت اشیا باید بتوانند داده‌هایی را که جمع‌آوری می‌کنند پردازش و تجزیه‌وتحلیل کرده و بر اساس آن تصمیم بگیرند. این کار را می‌توان از طریق نرم‌افزار آنبورد یا با ارسال داده‌ها به سرور مرکزی برای پردازش انجام داد، بنابراین هوش یک نیاز ضروری برای اینترنت اشیا (IoT) است.
سخن پایانی
به طور کلی، آنچه در به‌کارگیری تکنیک اینترنت اشیا بسیار مهم است، آگاهی از الزامات کسب‌وکار و همچنین مزایا و معایب پروتکل‌های ارائه شده و توانایی انتخاب مناسب‌ترین موارد است. در این مقاله در مورد اینترنت اشیا و مزایا و معایب آن توضیحاتی را ارائه کردیم. همچنین کاربردها و پروتکل‌های مورد استفاده در این فناوری را توضیح دادیم.
نظرات کاربران