skip to Main Content

iot-protokoll

Det massiva ekosystemet av anslutna enheter världen om har fått namnet “Internet of Things”, IoT, har växt i över två decennier. I vår omedelbara närhet har vi enheter runt om oss, kapabla till att samla in, skicka data till servrar och andra applikationer, ibland till och med enheter som lokalt behandlar och tolkar data. Som en följd av detta har IoT även banat vägen till nya standarder och protokoll.

Dataprotokoll för IoT som underlättar

IoT protokollen underlättar arbetet för alla världens system när det gäller att skicka data och information över nätet. Många av protokollen som i dagsläget används av IoT-system har varit protokoll vars målgrupp och ändamål till en början inte varit IoT, men som med tiden visat sig passa IoT väl och sedan använts av enhetstillverkare och applikationsutvecklare.

Säkerheten i fokus

Man beräknar att antalet IoT enheter kommer att uppnå 25 miljarder under 2020. I takt med att antalet anslutna enheter ökar behöver man även se över alla cyberhot. En av dessa är DDoS attacker som stadigt ökat med tiden, något som belyser faktumet att företag, kunder och andra intressenter behöver investera i kunskap och lösningar om protokoll och standarder som håller cyberhoten på avstånd.

IoT-enheter kan på många sätt ses som andra internet-anslutna enheter, men det som oftast skiljer enheterna åt är begränsningen av bandbredd, strömförsörjningsmöjligheter, täckningsområden och överföringsavstånd. En viktig tumregel är dock att överföring endast borde ske om kommunikationen sker säkert och krypterat. Dessa begränsningar har gett upphov till nya lösningar där nya enheter kan upptäckas automatiskt, data kan överföras och kommunikation kan ske sömlöst och säkert.

Typer av IoT protokoll

Vissa språk är osynliga, något som stämmer väl in på nätverksprotokoll. Dessa språk tillåter end-to-end kommunikation mellan två eller fler fysiska objekt, i vårt fall IoT enheter. Dessa protokoll och standarder kan grovt delas in i två kategorier: nätverksprotokoll likt HTTP, LoRaWan, Bluetooth, ZigBee och sedan dataprotokoll.Vi kommer i denna artikel att rikta in oss på de sistnämnda alltså dataprotokollen. I denna artikel går vi igenom en del av IoTs nyckeltermer med fokus på dess protokoll och standarder.

MQTT – Message Queuing Telemetry Transport

MQTT är ett protokoll för att samla enhetsdata och överföra detta till servrar (D2S). Använder TCP/IP. Eftersom en publish/subscribe modell används krävs en message broker.

MQTT IoT är ett protokoll för meddelanden utvecklad 1999 av Arlen Nipper (Arcom) och Andy Stanford-Clark (IBM). Protokollet används huvudsakligen inom IoT vid övervakande av avlägsna områden. MQTT samlar in data från en stor mängd enheter trots en låg bandbredd på nätverket, något som gör MQTT till en av de mest föredragna protokollen för IoT enheter.

Protokollet använder sig utav en publish/subscribe modell på ett väldigt effektivt sätt. Eftersom TCP används stödjer MQTT händelsebaserad meddelandehantering över trådlösa nätverk. Det finns två typer av enheter i ett MQTT nätverk: publishers och message brokers. En message broker hanterar så kallade subscription topics som anslutna enheter lyssnar efter. När publisher-enheter sänder ut ny data, taggad med en eller flera topics, vidarebefordrar message brokern denna information till de enheter som lyssnar efter taggade topics.

MQTT används väldigt ofta med enheter i system där ekonomin är i fokus, det vill säga enheter som kräver mindre ström och minne. Exempel på detta inkluderar brandlarm, fordonssensorer, smarta klockor och appar för textbaserade meddelanden. Protokollet är användbart för anslutning avlägsna områden där det finns krav på liten och kompakt kod eller där bandbredden är begränsad.

Mer om MQTT hittar du i denna guide

mqtt grundprincip

AMQP – Advanced Message Queuing Protocol

AMQP använder en publish/subscribe modell samt Point to Point, ett kösystem utvecklat för att anslutna servrar till varandra (S2S). Använder TCP/IP.

AMQP är ett protokoll på applikationsskiktet för meddelande-orienterade miljön som agerar mellanhand, oftast genom dirigering och kösystem. När ett meddelande har skickats från en server spårar protokollet varje meddelande för att säkerställa att det kommit fram säkert och till rätt mottagare. Protokollet är en öppen standard som även fått bifall som en internationell standard, något som reflekteras i att protokollet används inom bankindustrin.

Arbetskedjan i protokollet består av tre nödvändiga delar, nämligen Exchange, Message Queue och Binding. De tre delarna ger tillsammans ett säkert utbyte av meddelanden samt hjälper till i att upprätta relationen av ett meddelande med ett annat. Den första delen hämtar meddelanden och sätter in dem i köen. Den andra delen, Message Queue, lagrar meddelanden tills klienten bearbetat dem säkert. Det sista steget, Binding, markerar anslutningen mellan Exchange-komponenten och Message Queue-komponenten.

CoAP – Constrained Application Protocol (RFC 7252)

CoAP är utvecklat specifikt för IoT, använder sig av UDP och en request/response modell likt HTTP.

CoAP är ett protokoll på applikationsskiktet för enheter, exempelvis WSN noder, som har begränsningar i form av strömförsörjning och bandbredd. Protokollet används huvudsakligen inom automation, mobila enheter och mikrokontroller.

Protokollet är byggt ovanpå UDP, ett alternativt transport protokoll till TCP. Protokollet använder sig av HTTP och följer även RESTful arkitekturen: en populär programmeringsparadigm som tillåter klienter att se, uppdatera, skapa och radera resurser lagrade på servrar. CoAP möjliggör REST gränssnitt mellan IoT enheter och servrar på ett sömlöst sätt.

Med hjälp av UDP och EXL (Efficient XML Interchange) blir implementationerna inte så tung vilket sparar bandbredd, utrymme och responstid. CoAP använder även HTTP flitigt: klienter kan skicka begäran till servrar som i sin tur skickar ett svar tillbaka i form av HTTP, vilket förenklar integrationen till webben samtidigt som protokollet uppnår de specialiserade kraven på bland annat stöd för multicast och extremt låg overhead. Ytterligare fördelar inkluderar låg tolkningskomplexitet, stöd för URI och content-type samt enkel caching baserat på maxålder.

WebSocket

Websocket använder sig av TCP och tillåter dubbelriktad kommunikation

WebSocket är ett protokoll för enkla anslutningar genom TCP mellan en klient och en server, med en inledande handskakning genom HTTP. Eftersom anslutningen är full-duplex (dubbelriktad) blir det möjligt för både klienten och servern att skicka data från vardera sida, något som står i kontrast till alternativ likt HTTP. Anslutningen blir således snabbare och mer långlivad. WebSockets ger stora fördelar till händelsebaserade webbapplikationer som använder sig av synkronisering och uppdateringar i realtid. Enheter kan till exempel skicka lägesrapporter till servrar som i sin tur svarar med instruktioner eller mjukvaruuppdateringar.

DDS – Data Distribution Service

DDS används för kommunikation mellan enheter, D2D, med höga prestanda och hög utbyggbarhet.

DDS kan installeras i system med kod-, bandbredds- och strömbegränsade enheter men även i molnet. DDS använder sig inte av de tidigare nämnda message brokers utan använder istället multicasting för att tillhandahålla hög QoS till applikationer.

Protokollet delas huvudsakligen in i två skikt: DCPS (Data-Centric Publish-Subscribe) och DLRL (Data-Local Reconstruction Layer). Det förstnämnda skiktet har som uppgift att leverera information till lyssnare, medan det sistnämnda har som uppgift att förse interface till DCPS funktionalitet.

LWM2M – Lightweight M2M

LWM2M är ett protokoll och en systemstandard i Open Mobile Alliance. Protokollet är till för hantering av IoT enheter, något som görs möjligt då den väver ihop DTLS, CoAP, Block, Observe, SenML och Resource Directory till ett enda enhetsserver-interface.

Protokollet ger en modern, kostnadseffektiv lösning med arkitekturprinciper som fungerar väl över trådlösa anslutningar. Fjärrhantering av enheter sker bland annat med att förse dessa med säkerhetsuppgifter, mjukvaruuppdateringar, anslutningshantering (exempelvis för WiFi och cellulära anslutningar), diagnostik och felsökning.

Protokollet utvecklades även med låg ström- och datakonsumtion i åtanke, något som svarar på den växande efterfrågan av lösningar på marknaden vars enheter är begränsade sett till processorkraft och lagringskapacitet.
Arkitekturen av LWM2M stödjer fyra logiska interfaces:

– Bootstrapping interface: detta interface möjliggör “headless” enhetshantering, vilket betyder att en enhet kan konfigureras till sin tjänst eller uppgift utan att behöva konfigurera den i förhand i fabriken, något som reducerar kostnaden markant och optimerar time-to-market för produkten eller tjänsten.

– Client registration interface: detta interface informerar servern om klientens närvaro och lista på den funktionalitet som stöds. Interfacet möjliggör även firmware och mjukvaruuppdateringar “over-the-air”.

– Interface för enhetshantering och aktivering av tjänst: förser leverantören med åtkomst till instanser av objekt och resurser för att kunna ändra inställningar och parametrar.

– Interface för informationsrapporter: genom publish/subscribe samspelet kan användaren hämta ut felrapporter när enheten eller tjänsten inte längre fungerar. Användaren kan även skicka förfrågan om enhetsstatus, antingen schemalagda eller vid misstanke om avbrott i uppkopplingen.

Thread – för IPv6-baserade nätverk

Thread är en av de IoT protokoll som utvecklats på senare tid i ett projekt utan vinstintressen, baserat på 6LowPAN. Protokollet utvecklades för att på ett direkt men säkert sätt ansluta produkter runt om i hemmet till internet och till molnet.

Thread-nätverk är lätta att installera, extremt säkra, skalbara till hundratals enheter och designat för att köra på strömsnåla och kostnadseffektiva IEEE 802.15.4 enheter.

Protokollet kan hantera ungefär 250 noder, alla med krypterad kommunikation och autentisering. Frekvensen som används är 2,4GHz (ISM) och kan täcka avstånd mellan 10-30m.

IoT-protokoll framtiden

IoT har möjligheterna att fullständigt ändra vårt moderna samhälle, därför är det viktigt att vi gör en avvägning mellan säkerhet och sparsamhet med resurser för att hålla nere strömförbrukning och krav på processorer. Om du vill veta mer om möjligheterna med IoT, kanske rent av prata om något projekt, hör av dig till oss!

Induos logo
Induo AB
08-659 43 00

www.induo.com
[email protected]

Mer information:

Fyll i formuläret nedan med namn, e-post och kanske ett meddelande så hör vi av oss så snart vi kan, tack!

* Genom att skicka in formuläret samtycker du att vi lagrar dina uppgifter för att hjälpa dig med din förfrågan.

Läs mer om:

Leverantörer
Produkter

Socialt:

Följ oss i sociala medier:

linkedinfacebooktwitteryoutube

Back To Top
×Close search
Sök