物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 與云計算的集成越來越重要，普適計算世界的趨勢是提高生產(chǎn)力、降低成本和改進工作安全協(xié)議。
什么是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關？
物聯(lián)網(wǎng)實施中的計算和通信網(wǎng)關在將預處理后的過濾數(shù)據(jù)路由到云平臺方面起著決定性的作用。但是這些物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關是由什么組成的呢？IoT 網(wǎng)關包括處理器、RAM、支持的無線連接、安全模型、操作系統(tǒng)以及 I/O、GPIO、外形尺寸等技術特性。這樣，網(wǎng)關作為路由器運行，使集中式流量管理變得容易控制和分析。然而，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關的一些重要特性包括可擴展性、連接性、主動參與、人工智能和分析/感知。
物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議
物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)關是使用數(shù)百種協(xié)議的主要基礎設施。物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議有助于建立從設備到設備或設備到云的通信網(wǎng)關，確保連接的物聯(lián)網(wǎng)設備之間的安全數(shù)據(jù)交換。物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議主要分為應用（AMQP、MQTT、CoAP）、傳輸（UDP、TCP）、網(wǎng)絡（6LoWPAN、IP）、數(shù)據(jù)鏈路（LPWAN、IEEE 802.15.4 MAC）、物理層（IEEE 802.15.4 MAC、NFC、RFID、BLE、以太網(wǎng)）。
通信網(wǎng)關
這些協(xié)議分層工作以實現(xiàn)人與設備之間的通信。四種廣泛使用的物聯(lián)網(wǎng)通信模型是請求-響應模型、發(fā)布者-訂閱者模型、推拉模型和獨占對模型。這些通信模型的使用主要取決于通信的目的。例如，客戶端使用請求-響應模型來發(fā)出服務器響應的請求。然而，所有通信系統(tǒng)的目標都是相同的。但數(shù)據(jù)的保留和對請求的響應處理方式不同。
物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關及其應用
基于這些通信模型，物聯(lián)網(wǎng)設備適用于現(xiàn)實世界的實例，將事物轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄苁澜?。最明顯的實時物聯(lián)網(wǎng)應用是智能家居、互聯(lián)健康、可穿戴設備、汽車、酒店和農(nóng)業(yè)，它們使用人工智能作為核心元素。同樣，網(wǎng)關使用低功耗藍牙、ZigBee、蜂窩網(wǎng)絡、WiFi、射頻識別 (RFID)、LoRa 等短無線傳輸，然后鏈接到 MQTT 等標準協(xié)議。
REST、CoAP、MQTT 和其他基于 IPv6 或 IPv4 的使用 JSON 負載的標準協(xié)議確保了它與市場上幾乎所有平臺的兼容性。最常見的物聯(lián)網(wǎng)傳感器是低級 RFID 標簽，從商店商品到倉庫設備再到護照，再到夜間進入辦公室的“安全”徽章，無處不在。
此外，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關設計人員也不能忽視物聯(lián)網(wǎng)傳感器或執(zhí)行器與標準接口的連接。盡管通過標準接口收集數(shù)據(jù)，但來自物聯(lián)網(wǎng)設備的數(shù)據(jù)直接存儲在云端；因此數(shù)據(jù)記錄很重要。
物聯(lián)網(wǎng)政策
在 2018 年通過通用數(shù)據(jù)保護條例 (GDPR) 之后，一些帶注釋的隱私政策結(jié)構(gòu)化和形式化是作為可用隱私政策 (UPP) 項目一部分的 OPP-115 數(shù)據(jù)集、APP-350 數(shù)據(jù)集、MAPS 數(shù)據(jù)集——一個APP-350 在 Google Play 中的擴展等。隨著時間的推移，隱私政策已被修改以改進其功能和元素的使用。2021 年，引入了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)集隱私政策。然而，該政策未被亞馬遜、沃爾瑪、谷歌和其他物聯(lián)網(wǎng)設備制造商實施，特別是針對智能設備。
相反，截至 2021 年 6 月，美國還沒有類似 GDPR 的國家物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡安全框架或全面的聯(lián)邦法律來規(guī)范個人信息的收集和使用。
生長
據(jù) Statista 稱，全球物聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)量預計將以 14% 的速度增長三倍，從 2022 年的 144 億躍升至 2030 年的 290 億以上。中國的物聯(lián)網(wǎng)設備連接數(shù)量最多，即約 50 億臺設備。到 2030 年，全球物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)收入預計將超過 1 萬億美元。
物聯(lián)網(wǎng)連接的增長值得關注；盡管它很受歡迎，但這種大規(guī)模的數(shù)據(jù)收集和處理技術給我們帶來了許多挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)安全、隱私、容量和復雜性是物聯(lián)網(wǎng)世界需要解決的核心問題，這是通過采用大數(shù)據(jù)提出的。此外，此類設備生成的數(shù)據(jù)是非結(jié)構(gòu)化且復雜的，并且提供的數(shù)據(jù)集視角有限。
挑戰(zhàn)
除了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關數(shù)據(jù)流之外，安全性是最主要的問題之一，因為所有云連接中的加密協(xié)議對于上傳數(shù)據(jù)的完整性和避免遠程基礎設施設置中的網(wǎng)絡安全威脅至關重要。此外，由于云平臺的集中特性，物聯(lián)網(wǎng)應用程序面臨的大量問題包括處理每一位數(shù)據(jù)、存儲、帶寬問題、高延遲和網(wǎng)絡擁塞。
物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關在不同領域有多種實現(xiàn)方式，例如物聯(lián)網(wǎng)設備之間的通信轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)過濾。物聯(lián)網(wǎng)提高了計算過程的效率，使個人能夠做出更明智、更明智的決策。此外，云上收集的數(shù)據(jù)直接流動通過取代不必要的和個性化的預測性維護措施降低了維護成本。
除了隱私問題外，物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)關缺乏其他智能設備的更新功能。然而，物聯(lián)網(wǎng)設備在家庭和專業(yè)環(huán)境中實施和采用智能生活方面具有革命性意義。不幸的是，一些與不可靠的防火墻和其他安全問題有關的被忽視的物聯(lián)網(wǎng)威脅使數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆迫菀资艿綈阂廛浖墓?，并存在勒索的可能性?/p>
物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關在廣泛的工業(yè)運營中采用緩慢的原因之一是其數(shù)據(jù)收集過程非常寶貴。由于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關實時監(jiān)控和管理遠程系統(tǒng)具有優(yōu)勢、劣勢和需要解決的挑戰(zhàn)。
因此，成功集成的一些物聯(lián)網(wǎng)安全挑戰(zhàn)是未加密的數(shù)據(jù)存儲、不安全的財務信息、容易訪問物理財產(chǎn)、弱密碼和身份驗證過程，以及僵尸網(wǎng)絡和惡意物聯(lián)網(wǎng)設備。盡管如此，數(shù)據(jù)生產(chǎn)量正在以最快的速度增長。2019 年產(chǎn)生的絕對數(shù)據(jù)量約為 18.3 ZB，預計到 2025 年將增長73.1 ZB。
物聯(lián)網(wǎng)提供什么好處？
除了物聯(lián)網(wǎng)技術帶來的挑戰(zhàn)之外，我們不能破壞它提供的潛在好處。麥肯錫報告稱，物聯(lián)網(wǎng)約 40% 的潛在好處是通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)之間的互操作性獲得的。連接設備、聯(lián)網(wǎng)和交換數(shù)據(jù)都是功能性物聯(lián)網(wǎng)不可或缺的組成部分。因此，每個物聯(lián)網(wǎng)供應商都必須立即準備好網(wǎng)絡以進行集成?？紤]到物聯(lián)網(wǎng)設備的可持續(xù)性，全球一些領先企業(yè)已經(jīng)投資采用物聯(lián)網(wǎng)來降低成本和能源消耗。
例如，根據(jù) Gartner 的報告，谷歌的運營利用物聯(lián)網(wǎng)和機器學習技術來監(jiān)控數(shù)據(jù)中心的溫度和其他指標。該數(shù)據(jù)的跟蹤報告顯示，物聯(lián)網(wǎng)和機器學習的使用為谷歌提供了三倍半的計算能力，隨后能源使用減少了 15%，冷卻費用減少了 40%。
為了可持續(xù)發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)傳感器用于監(jiān)測、跟蹤和減少碳排放。據(jù)預測，到 2030 年，智能能源將減少 85% 的碳排放量。盡管物聯(lián)網(wǎng)的實施率相對較低，但許多組織已將運營成本削減 4-5%。
一些公司已經(jīng)在農(nóng)業(yè)、能源生產(chǎn)、供應、制造、建筑、醫(yī)療保健等領域轉(zhuǎn)變了他們的商業(yè)模式。例如空中客車公司的未來工廠、卡特彼勒的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)先驅(qū)、庫卡的互聯(lián)機器人、ABB 的智能機器人等。
最后的想法
由于人工智能通過啟用網(wǎng)絡和設備釋放了真正的物聯(lián)網(wǎng)潛力，因此物聯(lián)網(wǎng)更有可能成為幫助世界從過去改善生活的決定中吸取教訓并將保留數(shù)據(jù)隱私作為主要問題的優(yōu)先事項的一個非常重要的元素。此外，物聯(lián)網(wǎng)計算和通信網(wǎng)關的進一步技術進步可能會提高工業(yè)績效和決策能力。
