物联网(IoT)是一个连接智能设备的网络，提供大量数据，但它也可能是一个安全噩梦。物联网(IoT)是一个包罗万象的术语，指的是越来越多的电子产品，这些电子产品不再是传统的计算设备，而是连接到互联网以发送数据、接收指令或两者兼而有之。许多东西都属于这一类：可以连接到互联网的“智能”传统电器，例如冰箱和灯泡；只能存在于互联网世界中的小工具，例如Alexa风格的数字助理；支持互联网的传感器正在改变工厂。医疗保健、交通、配送中心和农场。什么是物联网？物联网将互联网、数据处理和分析的力量带入了真实的物理对象世界。对于消费者而言，这意味着无需键盘和屏幕即可与全球信息网络进行交互；他们的许多日常用品和设备都可以在没有人为干预的情况下从这个网络中获取指令。在企业环境中，物联网可以为物理制造和分销带来与互联网长期以来为知识工作提供的相同效率。全球数百万（如果不是数十亿）嵌入式互联网连接传感器正在提供令人难以置信的丰富数据，企业可以利用这些数据收集有关其运营安全、跟踪资产和减少手动流程的数据。研究人员还可以使用物联网收集有关人们偏好和行为的数据，尽管这可能会对隐私和安全产生严重影响。物联网有多大？一言以蔽之：巨大。到2020年，物联网设备将超过500亿台，这些设备今年将产生4.4泽字节的数据。（一个泽字节是一万亿千兆字节。）相比之下，物联网设备在2013年仅产生了1000亿千兆字节。物联网市场的利润丰厚规模同样惊人；到2025年，该市场的价值预计将在1.6万亿美元至14.4万亿美元之间。物联网的历史连接设备和传感器无处不在的世界是科幻小说中最古老的比喻之一。卡内基梅隆大学于1970年连接到APRANET的自动售货机被称为第一台物联网设备。但物联网一词是英国技术专家凯文·阿什顿(KevinAshton)于1999年创造的。起初，技术落后于愿景。每一件连接到互联网的东西都需要一个处理器和一种与其他东西通信的方式（最好是无线的），这些因素带来的成本和功率要求使得物联网得以广泛部署。不切实际，至少在本世纪中叶摩尔定律被采用之前是这样。一个重要的里程碑是RFID标签的广泛采用，这是一种价格低廉、极简主义的转发器，可以贴在任何物体上，将其连接到更大的互联网世界。无处不在的Wi-Fi和4G使设计人员可以轻松地在任何地方进行无线连接。IPv6的推出意味着将数十亿个小工具连接到互联网不会耗尽IP地址的存储空间。物联网如何运作？物联网的基本元素是收集数据的设备。一般都是联网的设备，所以都有一个IP地址。它们的复杂性各不相同，从在工厂车间运送产品的自动驾驶汽车到监测建筑物温度的简单传感器。它们还包括个人设备，例如可以监测个人每天行走步数的健身追踪器。为了使数据有用，需要对其进行收集、处理、过滤和分析，每一项都可以通过多种方式完成。数据收集是通过将数据从设备传输到收集点来完成的。数据可以通过一系列技术和网络传输。数据可以通过互联网发送到具有存储和计算能力的数据中心或云，也可以分阶段传输，由中间设备在发送前聚合数据。数据处理可以在数据中心或云端进行，但有时这不是一种选择。对于关键设备，例如工业环境中的停机设备，从设备向远程数据中心发送数据的延迟太大。发送数据、处理数据、分析数据和返回指令（在管道爆裂前关闭阀门）的往返时间可能需要很长时间。这就是边缘计算发挥作用的地方，智能边缘设备可以在相对较短的物理距离内聚合数据、分析数据并在必要时做出响应，从而减少延迟。边缘设备还具有上行连接，用于发送要进一步处理和存储的数据。IoT设备示例本质上，任何可以收集有关物理世界的信息的东西都可以参与IoT生态系统。智能电器、RFID标签和工业传感器就是其中的几个例子。这些传感器可以监测一系列因素，包括工业系统中的温度和压力、机器中关键部件的状态、患者的生命体征、水和电的使用以及许多其他可能性。整厂机器人可以被认为是物联网设备，自动驾驶汽车可以被认为是在工业环境和仓库中移动产品的机器人。其他示例包括健身可穿戴设备和家庭安全系统。还有更多通用设备，例如RaspberryPi或Arduino，可让您构建自己的IoT端点。尽管您可能将智能手机视为袖珍电脑，但它很可能会以类似物联网的方式将有关您的位置和行为的数据传输到后端服务。设备管理要求对所有这些设备进行身份验证、配置和监控，以便协同工作、根据需要进行修补和更新。通常情况下，所有这些都发生在单个供应商的专有系统的上下文中，或者根本没有。但该行业正开始过渡到基于标准的设备管理模型，该模型允许IoT设备进行互操作，并确保设备不会孤立。IoT通信标准和协议当IoT设备与其他设备通信时，它们可以使用各种各样的通信标准和协议，其中许多是为处理能力有限或功率不足的设备量身定制的。您肯定听说过其中一些设备，例如一些使用Wi-Fi或蓝牙，但还有更多是专门为物联网世界设计的。例如，ZigBee是一种用于低功耗、短距离通信的无线协议，而消息队列遥测传输(MQTT)是一种发布/订阅消息传递协议，适用于通过不可靠或容易延迟的网络连接的设备。物联网还将受益于即将推出的蜂窝网络5G标准的更高速度和带宽，尽管其使用将落后于普通手机。物联网、边缘计算和云大量数据迅速涌入许多物联网系统催生了一种新的技术类别——边缘计算，它由放置在物联网设备附近的设备组成，负责处理来自这些设备的数据流。这些机器处理数据，只将相关材料发送回更集中的系统进行分析。例如，想象一个由数十个物联网安全摄像头组成的网络。边缘计算系统可以分析传入的视频，并且仅在其中一个摄像头检测到移动时才向SoC发出警报，而不是用同步的实时视频流轰炸建筑物的安全运营中心(SoC)。数据处理后会去哪里？它可能会进入您的集中式数据中心，但通常最终会出现在云端。云计算的弹性特性非常适合数据可能间歇性或异步传入的物联网场景。许多云计算巨头，包括谷歌、微软和亚马逊，都提供物联网服务。物联网平台云巨头试图出售的不仅仅是一个存储传感器收集的数据的地方。它们提供完整的物联网平台，将许多功能结合在一起以协调构成物联网系统的元素。本质上，物联网平台充当中间件，将物联网设备和边缘网关与用于处理物联网数据的应用程序连接起来。也就是说，每个平台供应商似乎对物联网平台的定义略有不同，可以更好地与竞争对手保持距离。物联网和数据如前所述，所有这些物联网设备收集的数据都通过边缘网关汇集并发送到平台进行处理。在许多情况下，这些数据是首次部署物联网的原因。通过从现实世界中的传感器收集信息，组织可以实时做出灵活的决策。例如，甲骨文设想了一个场景，鼓励主题公园的人们下载提供有关公园信息的应用程序。同时，该应用程序将GPS脉冲信号发送回公园管理部门，帮助预测排队等候时间。有了这些信息，公园可以采取短期行动（例如，通过增加员工来增加某些景点的容量）以及长期行动（通过了解哪些游乐设施在公园最受欢迎和最不受欢迎）。.这些决定可以在没有人为干预的情况下做出。例如，从化工厂管道中的压力传感器收集的数据可以通过边缘设备中的软件进行分析，以检测管道破裂的威胁，并且该信息可以触发信号以关闭阀门以避免泄漏。IoT和大数据分析的主题公园示例很容易理解，但与许多现实世界的IoT数据收集操作相比，它是小菜一碟。许多大数据操作使用从物联网设备获得的信息并与其他数据点相关联，以深入了解人类行为。例如，Birst提供一项服务，将从联网咖啡机收集的咖啡冲泡信息与社交媒体帖子相匹配，以查看客户是否在网上谈论咖啡品牌。在最近另一个备受瞩目的例子中，X-Mode发布了一张基于位置数据的地图，该地图跟踪了2020年3月在劳德代尔堡举行的春假派对的参加者，即使冠状病毒在美国的流行加速，也显示了所有这些人最终去了哪里美国。这张地图令人震惊，不仅因为它显示了病毒的潜在传播，还因为它显示了物联网设备可以多近地跟踪我们。物联网数据和人工智能物联网设备能够收集的数据量远远超过任何人可以有效处理的数据量，当然也不是实时处理的。我们已经看到需要边缘计算设备来理解来自物联网端点的原始数据。还需要检测和处理可能完全错误的数据。许多物联网提供商正在提供机器学习和人工智能功能，以使收集的数据更有意义。例如，IBM屡获殊荣的Watson平台可以在IoT数据集上进行训练，以在预测性维护领域产生有用的结果，分析无人机数据以区分桥梁的轻微损坏和需要注意的裂缝。与此同时，Arm正在开发低功耗芯片，可以在物联网端点本身提供人工智能功能。IoT和商业IoT商业用途包括跟踪客户、库存和关键组件的状态。物联网已经改变了四个行业：石油和天然气：与人工干预相比，使用物联网传感器可以更好地监控远程钻井现场农业：从物联网传感器获得的有关田间作物生长的数据可用于提高产量HVAC：制造商可以监控气候控制全国各地的系统实体零售：可以在顾客浏览商店的某些部分时通过手机向他们提供优惠物联网解决方案可以提供帮助：能源使用、资产跟踪、安全和客户体验。工业物联网(IIoT)是物联网的一个特定子集，由交通、能源和工业部门中机械连接的传感器和仪器组成。IIoT包括物联网市场中一些最成熟的领域。IIoT设备的使用寿命通常比大多数IoT端点更长，有些设备的使用寿命为10年或更长时间，因此可能会使用遗留的专有协议和标准，这使得向现代平台的迁移变得困难。消费者物联网物联网设备进入消费者领域的时间相对较晚，但对普通人来说更为明显。连接的设备范围从跟踪我们运动的健身可穿戴设备到连接的温度计。也许最突出的物联网产品类别是家庭助理，例如AmazonAlexa或GoogleHome。智能家居消费者可以连接到提供气候和照明控制以及安全服务的所谓智能家居产品。最受欢迎的产品包括亚马逊的环形摄像头，它可以将你的家与当地执法部门联系起来，以及谷歌Nest智能恒温器。今年，智能家居市场预计将增长到近600亿美元。物联网和智慧城市智慧城市有望改变公民个人与城市环境互动的方式。智能城市技术仍处于起步阶段，但理论上它最终将有助于管理交通、公共交通、公用事业、安全等。但是因为这里的风险如此之高，所以在广泛采用之前必须提高安全性。安全和漏洞物联网设备在安全方面名声不佳。PC和智能手机是“通用”计算机，设计寿命长达数年，具有复杂、用户友好的操作系统以及内置的自动修补和安全功能。相比之下，物联网设备通常是具有精简操作系统的基本设备。它们专为个人任务而设计，人机交互最少，无法修补、监控或更新。由于许多物联网设备最终运行的是具有各种可用网络端口的Linux版本，因此它们成为黑客的诱人目标。也许这在Mirai僵尸网络中表现得最为明显，该僵尸网络由一名青少年使用易于猜测的默认密码远程登录家庭安全摄像头和婴儿监视器创建，并最终发起了历史上最大的DDoS攻击之一。虽然这种情况有所改善，但现实是物联网总体上仍然不安全。企业物联网客户可以努力提高他们的物联网安全性，但供应商需要让物联网设备更安全，如果他们要在现场使用一段时间的话，更容易保证安全。隐私和物联网没有人希望黑客窥探私人数据。但是，如果销售该小工具的公司正在从事间谍活动怎么办？以家庭数字助理为例。Recode很好地分析了亚马逊和谷歌通过联网设备了解的人的情况。你可能不会太担心亚马逊知道你什么时候开灯或关灯，但请记住，每一点信息都会进入数据湖，这可以帮助公司提供令人惊讶的完整生活图景。物联网设备跟踪用户位置的能力是一个特殊的隐私问题。例如，考虑假期带着冠状病毒回家的可能性。理论上，位置数据是匿名的，但《纽约时报》（纽约时报）发布了一份详尽的报告，展示了如何使用它来跟踪可能通过姓名识别的个人的活动。另一起事件将运营安全置于危险之中：一张显示全球Fitbit用户流行跑步路线的Strava热图意外泄露了几个美国秘密军事基地。下一步是什么？也许描述当今物联网的最佳方式是在其尴尬的青少年时期：足够重要并且每天都在成长，但在许多方面仍然不成熟。在短期内，我们可以期待看到更高的安全性、边缘计算技术的更多创新以及IT和OT之间的更多协作。将要发生什么？随着第一代物联网项目（主要来自较小的专业公司）变得过时，我们可能会看到更多由行业巨头（如谷歌或亚马逊）基于更开放的标准发起的新项目。大型移动运营商也可能站稳脚跟。也许物联网设备会变得无处不在，无线网络基本上可以被认为是一个巨大的传感器。这将是一项令人兴奋的技术。
