В январе 2016 года небезызвестная компания Gartner опубликовала прогноз для IoT на 2017-2018 годы. Собственно говоря, поскольку речь идет о ближайших двух годах, то это и не прогноз даже, а наши реалии. В настоящее время Top 10 IoT Technologies for 2017 and 2018 (G00296351) доступен на сайте ComputerWeelkly.com.

Я предлагаю посмотреть на основные идеи этого отчета-прогноза. Заглавная картинка содержит перечень десяти основных технологий (их также можно было бы назвать проблемами) для IoT от Gartner.

1. IoT Security

Вроде бы все понятно с информационной безопасностью: взрывной рост количества подключенных устройств (20+ миллиардов к 2020 году) по определению приводит к росту уязвимостей.

Однако, в этой области для IoT есть интересные тенденции. Например, нет упоминаний о функциональной безопасности (в смысле safety, а не security). Значит ли это, что разработчиков и пользователей IoT не интересует корректное и безопасное для здоровья людей функционирование устройств? Скорее всего, мы видим процесс слияния safety и security в единое мета-свойство. Для IoT именно от реализации функций security зависит, получит ли злоумышленник доступ к данным (классическая информационная безопасность) либо к управляющим функциям физическими устройствами (классическая функциональная безопасность). Поэтому функциональная безопасность не рассматривается как отдельное свойство, а рассматриваются различные типы угроз и атак. В тоже время, существенная часть функций IoT связана с обеспечением информационной безопасности, например, шифрование данных или аутентификация.

В то же время надо помнить, что между safety и security могут существовать определенные противоречия. Классический пример: в помещении произошел пожар, что делать? С точки зрения safety (спасение людей и имущества) дверь в помещение должна быть открыта, а с точки зрения security (ограничение доступа к хранимой в помещении информации) дверь должна быть закрыта. Как разрешается это противоречие? Путем расстановки приоритетов (например, жизнь людей – безусловная ценность) либо путем оптимизации (например, что ценней, имущество, которое можно спасти, либо информация, которая может попасть не в те руки и которую надо защитить).

Очевидно, и в сфере IoT разработчики и пользователи будет решать задачи оптимизации рисков компрометирования данных (security) и физического ущерба (safety).

2. IoT Analytics

Вызовы в области анализа данных IoT связаны с увеличение объема данных и с необходимостью учета в них данных реалий физического мира.

Типовой подход в области big data, как правило, связан со сбором и сохранением данных, и только этого выполняется их анализ. В области IoT многие данные должны анализироваться «на лету» с использованием распределенной обработки и с учетом конфиденциальности информации.

3. IoT Device (Thing) Management

Данный пункт связан с увеличением размерности эксплуатируемых технических систем. Сервисы с масштабами в миллионы подключенных устройств требуют новых алгоритмов обслуживания. Оптимизация целесообразна с точки зрения распределения сервисов обслуживания между облачной и терминальной частью.

4. Low-Power, Short-Range IoT Networks

Энергопотребление устройств критически влияет на стоимость инсталляции и обслуживания. Под сетью типа short range понимается радиус действия в десятки и сотни метров, то есть, речь идет, в первую очередь, о беспроводных технологиях, которые используются устройствами. В предлагаемых решениях энергия извлекается из всех возможных источников, например, от стационарных wifi передатчиков. Здесь же возникают такие вопросы, как сопряжение в единую сеть различных протоколов, а также электромагнитная совместимость.

5. IoT Processors

Существует ряд типовых функций, которые должны реализовываться в вычислениях для IoT, например, шифрование данных, энергосберегание и т.д. Это приводит к развитию и имплементации типовых вычислительных ядер.

С точки зрения разрядности Gartner предсказывает доминирование 8-разрядных процессоров до 2021 года, после чего победит 32-разрядная линейка, а 16-разрядные процессоры в IoT не будут доминировать никогда.

6. IoT Operating Systems

Встроенные «легковесные» системы для IoT будут и далее развиваться. Уже существует несколько решений, для которых надо всего лишь от 5 до 50 килобайт памяти (например, Contiki, TinyOS, RIOT, Yottos). Вопрос оптимизации состоит в выборе между снижением используемых аппаратных ресурсов и предоставляемыми возможностями среды разработки ПО.

7. Low-Power Wide-Area Networks

Рыночными требованиями для таких сетей являются:

— скорость передачи в десятки килобит в секунду;
— покрытие масштаба страны;
— скок службы батареи для устройств от 10 лет и выше;
— стоимость терминального устройства (device layer) до 5 долларов США;
— поддержка нескольких тысяч устройств, подключенных к базовой станции.
—
Примером доступного на рынке решения в этой области является NarrowBand IoT (NB-IoT), ожидается дальнейшее развитие технологий.

8. Event Stream Processing

Данная проблема тесно связана с уже рассмотренной IoT Analytics в части обработки событий. Технология здесь развивается в сторону создания DSCP (Distributed Stream Computing Platforms) в виде множества распределенных вычислительных узлов для обработки событий, как специфических типов big data. В настоящий момент на рынке доступны, например, Apache Spark, Google Cloud Dataflow, IBM InfoSphere Streams и другие технологии.

9. IoT Platforms

Доступные платформы существуют, тем не менее, ожидается их дальнейшее развитие.

10. IoT Standards and Ecosystems

Референсная (типовая) архитектура для IoT (IoT-RA) находится в состоянии становления, об этом можно прочесть в статье «Стандарты архитектуры для Internet of Things».

Проблема состоит в наличии индустриальных альянсов, разрабатывающих стандарты в смежных областях, требования которых зачастую перекрываются и противоречат друг другу (так называемая «война стандартов»).

Выводы

Сегодня рынок IoT характеризуется быстрым развитие и, как следствие, незрелостью, которая проявляется в быстром появлении (иногда, исчезновении) новых игроков. Переносимость между платформами пока отсутствует, и это повышает риски внедрения крупномасштабных решений.

Такая ситуация характерна для технических решений в области платформ, сетевых технологий, операционных систем, процессорных архитектур, специализированных под IoT. Стандартизация в области IoT также «бурлит».

С точки зрения человеческих ресурсов на рынке труда в области IoT формируется устойчивый разрыв между спросом и предложением. Такая ситуация, с одной стороны, требует инвестиций компаний в обучение сотрудников. С другой стороны, заинтересованные IT-специалисты могут воспользоваться данной ситуацией при выборе своей специализации, инвестируя в себя.

В области научных исследований (Research and Development, R&D) существующие вызовы позволяют прагматично формировать портфель научно-технических проектов, от масштабной исследовательской программы до отдельных направлений.

В области информационной и функциональной безопасности происходит смена парадигм, к которой необходимо быть готовым. На сегодняшний день в области IoT информационная безопасность (security), по сути, поглотила функциональную безопасность (safety). Тем не менее, важно помнить, что многие концептуальные положения (например, оценивание рисков, анализ надежности, управление жизненным циклом) исторически пришли в security из safety. Следовательно, обеспечение безопасности для IoT должно включать не только информационную составляющую, но и обеспечение группы свойств RAMS (Reliability-Availability-Safety-Maintainability), именуемых также Dependability.

В ближайшее время ожидается формирование рынка сертификации и лицензирования платформ и приложений на базе IoT, важных для безопасности (safety and security critical).
Обращаясь к вдохновившему на статью отчету Top 10 IoT Technologies for 2017 and 2018 (G00296351), хочу отметить, что, на мой взгляд, структурирование проблем для IoT выполнено не самым удачным образом, поскольку некоторые из направлений (технологий) достаточно близки друг другу. В заключении представлен авторский взгляд на данный вопрос (см. Mind Map ниже).



На самом деле, в области технологий для IoT имеются три базовые проблемы, между которыми существуют тесные связи:

— обеспечение информационной безопасности (IoT Security);
— масштабирование возрастающего объема технических устройств и данных (IoT Scalability);
— непосредственной развитие технологий с учетом первоочередного требования к снижению энергопотребления (IoT Technical Solutions and Low-Power Consumption).

Остальные частные технологические направления так или иначе тяготеют к решению одной из трех базовых проблем.

Считаю важным сказать, что данная статья не является прямым переводом Top 10 IoT Technologies for 2017 and 2018 (G00296351), а содержит лишь основные тезисы данного отчета Gartner с авторским изложением мыслей «на тему». Для получение более полной картины, конечно, было бы полезно посмотреть первоисточник.