什么是物聯(lián)網(wǎng)？物聯(lián)網(wǎng)的解釋

物聯(lián)網(wǎng)(IoT)是一個由提供豐富數(shù)據(jù)的互聯(lián)智能設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)，但它也可能是一個安全噩夢。

物聯(lián)網(wǎng)(IoT)是一個包羅萬象的術(shù)語，指的是越來越多的電子產(chǎn)品，它們不是傳統(tǒng)的計算設(shè)備，而是連接到互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)送數(shù)據(jù)、接收指令或兩者兼而有之。

很多東西都屬于這一范疇：可以聯(lián)網(wǎng)的“智能”傳統(tǒng)家電，比如冰箱和燈泡;只能在支持Internet的世界中存在的小工具，例如Alexa風(fēng)格的數(shù)字助理; 支持互聯(lián)網(wǎng)的傳感器正在改變工廠，醫(yī)療保健，運輸，配送中心和農(nóng)場。

什么是物聯(lián)網(wǎng)?

物聯(lián)網(wǎng)將互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和分析的力量帶到真實的物理對象世界。對消費者來說，這意味著不用鍵盤和屏幕作為媒介，就可以與全球信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互動;他們的許多日常物品和設(shè)備都可以在不需人工干預(yù)的情況下從該網(wǎng)絡(luò)獲取指令。

在企業(yè)環(huán)境中，物聯(lián)網(wǎng)可以為實體制造和分銷帶來與互聯(lián)網(wǎng)長期以來為知識工作所提供的相同的效率。世界各地數(shù)以百萬計甚至數(shù)十億計的嵌入式互聯(lián)網(wǎng)傳感器正在提供極其豐富的數(shù)據(jù)，企業(yè)可以利用這些數(shù)據(jù)來收集有關(guān)其運營安全性的數(shù)據(jù)、跟蹤資產(chǎn)并減少人工操作過程。研究人員還可以使用物聯(lián)網(wǎng)收集人們的偏好和行為的數(shù)據(jù)，盡管這可能對隱私和安全性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

物聯(lián)網(wǎng)有多大?

一言以蔽之：巨大。到2020年，有超過500億個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，這些設(shè)備今年將產(chǎn)生4.4 zettabytes的數(shù)據(jù)。(一zettabyte就是一萬億GB)相比之下，2013年物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備僅產(chǎn)生了1000億GB。物聯(lián)網(wǎng)市場的盈利規(guī)模同樣驚人;預(yù)計2025年的市場價值在1.6萬億到14.4萬億美元之間。

物聯(lián)網(wǎng)的歷史

無所不在的連接設(shè)備和傳感器的世界是科幻小說中最古老的比喻之一?？突仿〈髮W(xué)1970年與APRANET相連的一臺自動售貨機被稱為第一個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。但是物聯(lián)網(wǎng)這個詞是由英國技術(shù)專家凱文·阿什頓(Kevin Ashton)在1999年創(chuàng)造的。

起初，技術(shù)落后于愿景。每個與互聯(lián)網(wǎng)相連的事物都需要一個處理器和一種與其他事物進(jìn)行通信的方式(最好是無線方式)，而這些因素所帶來的成本和功耗要求使物聯(lián)網(wǎng)的廣泛推廣變得不切實際，至少在本世紀(jì)中期摩爾定律被采用之前是這樣的。

一個重要的里程碑是RFID標(biāo)簽的廣泛采用，這是一種價格低廉、極簡的應(yīng)答器，可以粘貼在任何物體上，將其連接到更大的互聯(lián)網(wǎng)世界。無所不在的Wi-Fi和4G使得設(shè)計師可以簡單地在任何地方進(jìn)行無線連接。而IPv6的推出意味著，將數(shù)十億個小工具連接到互聯(lián)網(wǎng)不會耗盡IP地址的存儲。

物聯(lián)網(wǎng)是如何工作的?

物聯(lián)網(wǎng)的基本元素是收集數(shù)據(jù)的設(shè)備。一般來說，它們是聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，因此它們都有一個IP地址。它們的復(fù)雜程度多種多樣，從在工廠車間運送產(chǎn)品的自動駕駛汽車，到監(jiān)測建筑物溫度的簡單傳感器。它們還包括一些個人設(shè)備，比如可以監(jiān)控個人每天行走步數(shù)的健身追蹤器。為了使數(shù)據(jù)有用，需要對其進(jìn)行收集、處理、過濾和分析，每種方法都可以通過多種方式進(jìn)行處理。

數(shù)據(jù)的收集是通過將數(shù)據(jù)從設(shè)備傳輸?shù)绞占c來完成的。數(shù)據(jù)可以通過一系列技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。數(shù)據(jù)可以通過internet發(fā)送到具有存儲和計算能力的數(shù)據(jù)中心或云，也可以分階段傳輸，在發(fā)送數(shù)據(jù)之前由中間設(shè)備聚合數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)處理可以在數(shù)據(jù)中心或云中進(jìn)行，但有時這不是一個選項。對于關(guān)鍵設(shè)備(例如工業(yè)環(huán)境中的關(guān)閉設(shè)備)，將數(shù)據(jù)從設(shè)備發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心的延遲太大。發(fā)送數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)并返回指令(在管道破裂前關(guān)閉閥門)的往返時間可能會花費很長時間。在這種情況下，邊緣計算就可以發(fā)揮作用，在這種情況下，智能邊緣設(shè)備可以在相對較近的物理距離內(nèi)聚合數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)并在必要時進(jìn)行響應(yīng)，從而減少延遲。邊緣設(shè)備還具有上游連接性，用于發(fā)送要進(jìn)一步處理和存儲的數(shù)據(jù)。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備示例

從本質(zhì)上說，任何能夠收集一些關(guān)于物理世界的信息的東西都可以參與物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。智能家電、RFID標(biāo)簽和工業(yè)傳感器就是幾個例子。這些傳感器可以監(jiān)測一系列因素，包括工業(yè)系統(tǒng)中的溫度和壓力、機器中關(guān)鍵部件的狀態(tài)、患者的生命體征、水和電的使用，以及許多其他可能性。

整個工廠機器人可以被視為IoT設(shè)備，自動駕駛汽車也可以被視為在工業(yè)環(huán)境和倉庫中移動產(chǎn)品的機器人。

其他示例包括健身可穿戴設(shè)備和家庭安全系統(tǒng)。還有更多通用設(shè)備，例如Raspberry Pi或Arduino，可讓您構(gòu)建自己的IoT端點。即使您可能將智能手機視為一臺袖珍計算機，它也很可能以類似于IoT的方式將有關(guān)您的位置和行為的數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶蠖朔?wù)。

設(shè)備管理

為了協(xié)同工作，需要對所有這些設(shè)備進(jìn)行身份驗證、配置和監(jiān)視，并根據(jù)需要進(jìn)行修補和更新。通常情況下，所有這些都發(fā)生在單個供應(yīng)商的專有系統(tǒng)的上下文中，或者根本不發(fā)生，這更危險。但業(yè)界正開始向基于標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備管理模式過渡，該模式允許物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行互操作，并將確保設(shè)備不會孤立。

物聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議

當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與其他設(shè)備對話時，它們可以使用各種各樣的通信標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，許多都是為處理能力有限或電力不足的設(shè)備量身定制的。你肯定已經(jīng)聽說過其中的一些設(shè)備，例如，有些設(shè)備使用Wi-Fi或藍(lán)牙，但更多的設(shè)備是專為物聯(lián)網(wǎng)世界而設(shè)計的。例如，ZigBee是一種用于低功耗、短距離通信的無線協(xié)議，而消息隊列遙測傳輸(MQTT)是一種用于由不可靠或易延遲網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備的發(fā)布/訂閱消息傳遞協(xié)議。

即將到來的蜂窩網(wǎng)絡(luò)5G標(biāo)準(zhǔn)的速度和帶寬的提高也將使物聯(lián)網(wǎng)受益，盡管其使用量將落后于普通手機。

物聯(lián)網(wǎng)，邊緣計算和云

對于許多物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)來說，大量數(shù)據(jù)快速涌入，這催生了一個新的技術(shù)類別——邊緣計算(edge computing)，它由放置在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備附近的設(shè)備組成，負(fù)責(zé)處理來自這些設(shè)備的數(shù)據(jù)流。這些機器處理這些數(shù)據(jù)，只把相關(guān)的資料送回一個更集中的系統(tǒng)進(jìn)行分析。例如，想象一個由數(shù)十個物聯(lián)網(wǎng)安全攝像頭組成的網(wǎng)絡(luò)。邊緣計算系統(tǒng)可以分析傳入的視頻，只有當(dāng)其中一個攝像頭檢測到移動時才向SoC發(fā)出警報，而不是用同步的實時視頻流轟擊大樓的安全操作中心(SoC)。

數(shù)據(jù)一旦處理后會去哪里?它可能會轉(zhuǎn)到您的集中式數(shù)據(jù)中心，但更多情況是最終會存儲在云中。

云計算的彈性特性非常適合物聯(lián)網(wǎng)場景，在這些場景中，數(shù)據(jù)可能會間歇性或異步傳入。許多云計算巨頭，包括谷歌、微軟和亞馬遜，都提供物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

物聯(lián)網(wǎng)平臺

云計算巨頭們試圖出售的不僅僅是一個存放傳感器收集到的數(shù)據(jù)的地方。他們提供完整的物聯(lián)網(wǎng)平臺，將許多功能捆綁在一起，以協(xié)調(diào)構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的要素。本質(zhì)上，物聯(lián)網(wǎng)平臺充當(dāng)中間件，將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和邊緣網(wǎng)關(guān)與用于處理物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序連接起來。也就是說，每個平臺供應(yīng)商似乎對物聯(lián)網(wǎng)平臺的定義略有不同，這樣可以更好地將自己與競爭對手拉開距離。

物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)

如前所述，所有這些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備收集的數(shù)據(jù)通過邊緣網(wǎng)關(guān)匯集，并發(fā)送到平臺進(jìn)行處理。在許多情況下，這些數(shù)據(jù)是物聯(lián)網(wǎng)最初部署的原因。通過從現(xiàn)實世界中的傳感器收集信息，組織可以實時做出靈活的決策。

例如，甲骨文(Oracle)設(shè)想了這樣一個場景：主題公園的人們被鼓勵下載一個提供公園信息的應(yīng)用程序。同時，該應(yīng)用程序?qū)PS ping發(fā)送回公園管理部門，幫助預(yù)測排隊等候的時間。有了這些信息，公園可以在短期內(nèi)采取行動(例如，通過增加工作人員來增加一些景點的容量)，也可以在長期內(nèi)采取行動(通過了解哪些游樂設(shè)施在公園最受歡迎，哪些最不受歡迎)。

這些決定可以在沒有人工干預(yù)的情況下做出。例如，從化工廠管道中的壓力傳感器收集到的數(shù)據(jù)可以通過邊緣設(shè)備中的軟件進(jìn)行分析，從而發(fā)現(xiàn)管道破裂的威脅，并且該信息可以觸發(fā)信號關(guān)閉閥門以避免泄漏。

物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)分析

主題公園的例子很容易讓你理解，但與現(xiàn)實世界的許多物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集操作相比，這只是小菜一碟。許多大數(shù)據(jù)操作使用從物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中獲取的信息，并與其他數(shù)據(jù)點相關(guān)聯(lián)，以洞察人類行為。例如Birst提供的一項服務(wù)，它將從聯(lián)網(wǎng)的咖啡機收集的咖啡沖泡信息與社交媒體上的帖子相匹配，看看顧客是否在網(wǎng)上談?wù)摽Х绕放啤?/p>

最近另一個引人注目的例子是X-Mode發(fā)布了一張地圖，該地圖基于追蹤2020年3月在勞德代爾堡春假參加派對的人的位置數(shù)據(jù)，盡管冠狀病毒在美國的流行正在加速，顯示了所有這些人最終在美國各地的去向。這張地圖令人震驚，不僅因為它顯示了病毒的潛在傳播，還因為它顯示了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以跟蹤我們的緊密程度。

物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和人工智能

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠收集的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于任何人類能夠以有效的方式處理的數(shù)據(jù)量，而且肯定不是實時的。我們已經(jīng)看到，需要邊緣計算設(shè)備來理解來自物聯(lián)網(wǎng)端點的原始數(shù)據(jù)。還需要檢測和處理可能完全錯誤的數(shù)據(jù)。

許多物聯(lián)網(wǎng)提供商正在提供機器學(xué)習(xí)和人工智能功能，以使收集的數(shù)據(jù)更有意義。例如，獲得IBM大獎的Watson平臺可以在IoT數(shù)據(jù)集上進(jìn)行訓(xùn)練，從而在預(yù)測性維護領(lǐng)域產(chǎn)生有用的結(jié)果，分析無人機數(shù)據(jù)，以區(qū)分對橋梁的輕微損壞和需要注意的裂縫。同時，Arm正在開發(fā)可在IoT端點自身提供AI功能的低功耗芯片。

物聯(lián)網(wǎng)與商務(wù)

物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)用途包括跟蹤客戶、庫存和重要組件的狀態(tài)。物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)改變了四個行業(yè)：

石油和天然氣：與人工干預(yù)相比，使用物聯(lián)網(wǎng)傳感器可以更好地監(jiān)控偏遠(yuǎn)的鉆井地點

農(nóng)業(yè)：從物聯(lián)網(wǎng)傳感器獲得的關(guān)于農(nóng)田作物生長的數(shù)據(jù)可用于提高產(chǎn)量

暖通空調(diào)：制造商可以監(jiān)控全國各地的氣候控制系統(tǒng)

實體零售：當(dāng)顧客在商店的某些地方徘徊時，可以在其手機上為客戶提供優(yōu)惠

一般來說，企業(yè)正在尋找能夠在以下四個領(lǐng)域提供幫助的物聯(lián)網(wǎng)解決方案：能源使用、資產(chǎn)跟蹤、安全性和客戶體驗。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

IIoT是物聯(lián)網(wǎng)的一個特定子集，由交通、能源和工業(yè)部門的機械連接傳感器和儀器組成。IIoT包括物聯(lián)網(wǎng)市場中一些最成熟的領(lǐng)域。IIoT設(shè)備的使用壽命通常比大多數(shù)IoT終端要長，其中一些服務(wù)期長達(dá)10年或更長時間，因此可能會使用傳統(tǒng)的專有協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，從而難以遷移到現(xiàn)代平臺。

消費物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)入消費者領(lǐng)域是最近的事，但普通人更容易看到。聯(lián)網(wǎng)設(shè)備包括可跟蹤我們運動的健身穿戴設(shè)備，以及聯(lián)網(wǎng)溫度計?；蛟S最突出的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品類別是家庭助理，比如Amazon Alexa或Google Home。

智能家居

消費者可以連接到所謂的智能家居產(chǎn)品，從而提供氣候和照明控制以及安全服務(wù)。 其中最受歡迎的產(chǎn)品是亞馬遜的Ring攝像頭和Google Nest智能恒溫器，該攝像頭可以將您的房屋與當(dāng)?shù)貓?zhí)法部門連接起來。 今年，智能家居市場預(yù)計將增長到近600億美元。

物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市

智慧城市有望改變公民個人與城市環(huán)境互動的方式。智慧城市技術(shù)仍處于萌芽狀態(tài)，但從理論上講，它將最終幫助管理交通，公共交通，公用事業(yè)，安全等等。但由于這里的風(fēng)險如此之高，在廣泛采用之前，必須改進(jìn)安全性。

安全和漏洞

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在安全方面名聲不佳。個人電腦和智能手機是“通用”電腦，設(shè)計壽命長達(dá)數(shù)年，操作系統(tǒng)復(fù)雜，用戶友好，內(nèi)置了自動補丁和安全功能。

相比之下，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常是帶有精簡操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備。它們是為單獨的任務(wù)和最少的人工交互而設(shè)計的，不能打補丁、監(jiān)視或更新。由于許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備最終運行的是帶有各種可用網(wǎng)絡(luò)端口的Linux版本，它們成為黑客的誘人目標(biāo)。也許沒有什么比Mirai僵尸網(wǎng)絡(luò)更能證明這一點了，它是由一個青少年通過遠(yuǎn)程登錄進(jìn)入家庭安全攝像頭和嬰兒監(jiān)視器而創(chuàng)建的，這些攝像頭和嬰兒監(jiān)視器具有容易猜到的默認(rèn)密碼，并最終發(fā)起了歷史上大的DDoS攻擊之一。

雖然這種情況有所改善，但事實是，物聯(lián)網(wǎng)總體上仍不安全。企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)客戶可以努力提高其物聯(lián)網(wǎng)安全性，但供應(yīng)商需要使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備更安全，更容易保持安全，如果他們將在該領(lǐng)域工作一段時間。

隱私和物聯(lián)網(wǎng)

沒有人希望黑客窺探私有數(shù)據(jù)。 但是，如果是出售小工具的公司正在從事間諜活動呢? 以家庭數(shù)字助理為例。Recode對Amazon和Google從連接設(shè)備上了解一個人的情況進(jìn)行了很好的分析。當(dāng)你開燈或關(guān)燈的時候，你可能不會那么擔(dān)心亞馬遜知道，但是記住，每一點信息都會進(jìn)入一個數(shù)據(jù)湖，可以幫助公司為您的生活提供一個令人驚訝的完整畫面。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備跟蹤用戶位置的能力是一個特別的隱私問題。例如，考慮一下假期攜帶冠狀病毒回家的可能性。從理論上講，位置數(shù)據(jù)是匿名的，但《紐約時報》(The New York Times)發(fā)布了一份詳盡的報告，展示了如何利用這些數(shù)據(jù)來追蹤個人的活動，這些人可能會被識別出姓名。另一起事件使操作安全性陷入困境：斯特拉瓦(Strava)熱圖顯示了全球Fitbit用戶的流行運行路線，意外泄露了幾個美國秘密軍事基地。

接下來是什么?

當(dāng)今描述物聯(lián)網(wǎng)的好方式也許是在其尷尬的少年時代：足夠重要，而且每天都在增長，但在許多方面仍不成熟。 在短期內(nèi)，我們有望看到更高的安全性，邊緣計算技術(shù)方面的更多創(chuàng)新以及IT與OT之間的更多協(xié)作。

即將發(fā)生什么?隨著第一代物聯(lián)網(wǎng)項目(大多來自規(guī)模較小的專業(yè)公司)的過時，我們可能會看到新項目的推出更多地由谷歌或亞馬遜等行業(yè)巨頭主導(dǎo)，基于更開放的標(biāo)準(zhǔn)。大型移動運營商也可能獲得立足點。也許物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將變得無所不在，無線網(wǎng)絡(luò)基本上可以被視為一個巨大的傳感器。這將是一項令人興奮的技術(shù)。

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