E-book details

Inżynieria systemów internetu rzeczy. Zagadnienia bezpieczeństwa i komunikacji

Inżynieria systemów internetu rzeczy. Zagadnienia bezpieczeństwa i komunikacji

Jacek Wytrębowicz, Paweł Radziszewski, Krzysztof Cabaj

Ebook

Celem publikacji jest przedstawienie zagadnień inżynierskich związanych z bezpieczeństwem i komunikacją w systemach IoT (Internet of Things), w tym w systemach WoT (Web of Things), przy czym termin WoT oznacza koncepcję budowy systemu informatycznego wykorzystującego protokół HTTP i powiązane z nim techniki. We wstępie omówiono komponenty wchodzące w skład systemów IoT, architekturę ich połączeń i wewnętrzną architekturę urządzenia IoT, będącego minikomputerem zespolonym z wybraną rzeczą, środowiskiem, zwierzęciem czy nawet z człowiekiem, terminologię definiowaną w różnych modelach referencyjnych systemów IoT, problemy konstrukcyjne wynikające ze specyfiki tych systemów i zagadnienia badawcze inspirowane tymi problemami.
 
W rozdziale o bezpieczeństwie zawarto wprowadzenie podstawowych pojęć i skrótową prezentację rozwiązań stosowanych w tradycyjnych sieciach komputerowych. Uwypuklono zagrożenia specyficzne dla systemów IoT i techniki bezpieczeństwa dedykowane komponentom o ograniczonych zasobach obliczeniowych. Zaprezentowano także techniki bezpieczeństwa mogące znaleźć zastosowanie w budowie systemów WoT. Opis technik komunikacyjnych podzielono na trzy kolejne rozdziały poświęcone zagadnieniom warstwy aplikacji (identyfikacja urządzeń IoT, technologie WWW i protokoły wymiany wiadomości stosowane do budowy systemów IoT), warstwy sieci (protokół Internet w wersji szóstej – IPv6, protokół routingu) i warstwy łącza danych według modelu OSI/ISO (standardy sieci radiowych wykorzystywane do komunikacji między urządzeniami IoT i służące do podłączania tych urządzeń do internetu).
Książka jest przeznaczona dla studentów i inżynierów zainteresowanych problematyką projektowania i implementowania systemów internetu rzeczy, a potencjalni odbiorcy powinni mieć podstawowe wykształcenie informatyczne i znajomość sieci komputerowych. Wiedza zawarta w opracowaniu pomoże czytelnikowi dokonywać właściwych wyborów projektowych z olbrzymiej liczby możliwych technik i standardów, pozwoli budować bezpieczne systemy i skróci czas potrzebny na prace koncepcyjne związane z budową nowych lub rozbudową istniejących systemów IoT.

Słowo wstępne 7

Słownik pojęć i wykaz akronimów 11

1. Czym jest internet rzeczy? 21

1.1. Architektury rozwiązań internetu rzeczy 24

1.2. Modele referencyjne 29

1.2.1. Model ITU-T 29

1.2.2. Model 8 warstwowy 30

1.2.3. Model W3C 32

1.2.4. Model IIC 34

1.3. Problemy konstrukcyjne 34

1.4. Problemy badawcze 38

1.5. Podsumowanie 40

2. Bezpieczeństwo systemów komunikujących się 43

2.1. Zagrożenia dotyczące systemów IoT 43

2.2. Podstawowe usługi bezpieczeństwa 46

2.2.1. Poufność 46

2.2.2. Integralność 48

2.2.3. Uwierzytelnienie 49

2.2.4. PKI i sieci zaufania 50

2.3. Mechanizmy bezpieczeństwa w stosie protokołów 53

2.3.1. SSL/TLS 53

2.3.2. SSH 55

2.3.3. IPsec 57

2.3.4. Mechanizmy bezpieczeństwa w warstwie łącza danych 58

2.4. Mechanizmy bezpieczeństwa dla usług i aplikacji WWW 59

2.4.1. Security Assertion Markup Language (SAML) 60

2.4.2. OAuth 61

2.4.3. OpenID Connect (OIDC) 63

2.5. Wyzwania bezpieczeństwa IoT 64

2.6. Podsumowanie – bezpieczeństwo systemów IoT 69

3. Komunikacja na poziomie aplikacji 71

3.1. Terminologia 72

3.2. Identyfikacja rzeczy i urządzeń IoT 72

3.2.1. RFID i EPC . 73

3.2.2. Identyfikatory definiowane przez IEEE 75

3.2.3. UUID 76

3.2.4. Klucze kryptograficzne i HIP 77

3.2.5. Przesłanki do budowy systemów identyfikacji 78

3.3. Technologie WWW 78

3.3.1. Wykrywanie udostępnianych zasobów 80

3.3.2. REST 81

3.3.3. WebSocket 84

3.3.4. Języki specyfikacji danych i API WWW dla WoT 85

3.3.5. Specyfikacje semantyczne dla systemów IoT 92

3.4. Dedykowane protokoły wymiany wiadomości 95

3.4.1. CoAP 96

3.4.2. MQTT 99

3.4.3. STOMP 102

3.4.4. XMPP 103

3.4.5. WAMP 104

3.4.6. AMQP 105

3.4.7. DDS 107

3.4.8. OPC UA 109

3.4.9. Wybór protokołów wymiany wiadomości 110

3.5. Podsumowanie – komunikacja na poziomie aplikacji 111

4. Warstwy transportu i sieci 113

4.1. Protokoły transportu 113

4.2. Warstwa sieci . 115

4.2.1. IPv6 115

4.2.2. Routing 119

4.2.3. Wykrywanie i autokonfiguracja interfejsów sieciowych 121

4.3. Podsumowanie – warstwa transportu i sieci 125

5. Sieci bezprzewodowe 127

5.1. Podstawy komunikacji radiowej 127

5.1.1. Zakres częstotliwości 127

5.1.2. Organizacja kanałów radiowych 128

5.1.3. Energochłonność komunikacji 131

5.2. Standardy komunikacji 132

5.2.1. Bluetooth 132

5.2.2. IEEE 802.15.4 137

5.2.3. ZigBee 140

5.2.4. 6LowPAN 142

5.2.5. Thread 143

5.2.6. Inne standardy komunikacji na małe odległości 146

5.2.7. Inne standardy komunikacji na duże odległości 149

5.3. Podsumowanie – sieci bezprzewodowe 155

6. Słowo na zakończenie 157

Literatura 159

 

  • Title: Inżynieria systemów internetu rzeczy. Zagadnienia bezpieczeństwa i komunikacji
  • Author: Jacek Wytrębowicz, Paweł Radziszewski, Krzysztof Cabaj
  • ISBN: 978-83-815-6150-1, 9788381561501
  • Date of issue: 2022-06-13
  • Format: Ebook
  • Item ID: e_1yee
  • Publisher: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej