معماری اینترنت اشیا

معماری اینترنت اشیا

معماری اینترنت اشیا: همان طور که در مقاله قبلی بیان شد؛ اینترنت اشیاء (IOT) مجموعه ی از اشیاء، سرویس ها، افراد و دستگاه هایی است که می توانند به صورت پیوسته با هم در ارتباط باشند و داده ها و اطلاعات خود را به اشتراک بگذارند. در  اینترنت اشیا ، هر لایه توسط عملکرد و دستگاه های مورد استفاده در آن لایه، تعریف می شود. با توجه به تحقیق های انجام شده،  اینترنت اشیا به طور عمده در سه لایه به عنوان لایه های ادراک، شبکه و برنامه عمل می کند و هر لایه دارای مسائل امنیتی مرتبط با خود است. شکل 1 معماری سه لایه اینترنت اشیا را با توجه به دستگاه ها و فن آوری های موجود هر لایه نشان می دهد.

شکل 1-معماری اینترنت اشیا

لایه ادارک

لایه ادراک (Perception Layer) در معماری اینترنت اشیا به عنوان لایه “سنسورها”  شناخته شده و هدف آن به دست آوردن داده های محیطی از طریق  سنسورها و محرک ها می باشد. این لایه، پایین ترین لایه در معماری اینترنت اشیا است که اطلاعات را شناسایی ، جمع آوری و پردازش می کند و سپس آن را به لایه شبکه انتقال می دهد. دستگاه های سنجش بسیاری برای جمع آوری اطلاعات از اشیا مانند محرک ها، برچسب های RFID ، حسگرهای هوشمند، دستگاه های سنجش پوشیدنی و …وجود دارند.

در برخی موارد، حسگرها ممکن است دارای درجه ای از حافظه بوده که آنها را قادر می سازد مقدار معینی از اندازه گیری را ثبت کنند. یک سنسور می تواند یک خاصیت فیزیکی را اندازه گیری کرده و آن را تبدیل به سیگنال کند. سنسورها با توجه به هدف منحصر به فرد خود (سنسورهای محیطی، حسگرهای بدن، سنسورهای لوازم خانگی و حسگرهای متری وسیله نقلیه و …) گروه بندی می شوند.

بسیاری از این دستگاه ها موجود در این لایه، ذخیره سازی و شناسایی اطلاعات (مانند برچسب های RFID)، جمع آوری اطلاعات (مانند سنسورها) و پردازش اطلاعات (به عنوان مثال پردازنده های تعبیه شده) را فراهم می کنند.

لایه شبکه

لایه بعدی در معماری اینترنت اشیا، لایه شبکه (Network Layer) است. لایه شبکه، عملکرد مسیریابی داده ها ، انتقال به مراکز و دستگاه های مختلف IOT را از طریق اینترنت انجام می دهد. این لایه، مغز معماری اینترنت اشیا است. در این لایه ، پلتفرم های رایانش ابری، دروازه های اینترنت، ابزارهای سوئیچینگ و مسیریابی با استفاده از برخی از فن آوری های اخیر مانند WiFi ، LTE ، بلوتوث ، 3G ، Zigbee و غیره. کار می کنند. لازم به ذکر است که در این لایه  همچنین تشخیص و تصحیح خطا، کنترل پیام های مربوط به مسیریابی و انتشار و اشتراک هم انجام می­ گردد.

دروازه های شبکه به عنوان واسطه بین گره های مختلف IOT با جمع کردن، فیلتر کردن، و انتقال داده ها به/از حسگرهای مختلف عمل می­ کنند. پیکربندی این شبکه ها می تواند به صورت یک مدل خصوصی، عمومی یا ترکیبی باشد و برای پشتیبانی از الزامات ارتباطی برای تأخیر، پهنای باند یا امنیت ساخته شوند. لایه شبکه در قالب شبکه محلی (LAN) می‌تواند شامل اترنت، WiFi و BLE  و در قالب شبکه جهانی (WAN) می‌تواند شامل Sigfox و LoRa باشد. به طور کلی این لایه از معماری اینترنت اشیا، مسئول اتصال به سایر وسایل هوشمند، دستگاه های شبکه و سرورها است و برای انتقال و پردازش داده های سنسور استفاده می شود.

لایه برنامه

لایه برنامه (Application Layer) به عنوان بالاترین لایه معماری اینترنت اشیا در نظر گرفته شده که در این لایه صحت، یکپارچگی و محرمانه بودن داده ها تضمین می گردد. در این لایه، هدف اینترنت اشیا (ایجاد یک محیط هوشمند) حاصل می شود. در واقع لایه برنامه خدماتی مبتنی بر نیازهای مربوط به کاربر ارائه می دهد.

این لایه شامل برنامه اینترنت اشیا بوده که وظیفه تحویل انواع مختلف خدمات خاص برنامه ها به کاربران مختلف در اینترنت اشیا  را به عهده دارد. این برنامه ها می توانند از بخش های مختلف صنعت مانند تولید، محیط زیست، مراقبت های بهداشتی، غذا و دارو  باشند.

با توجه به آنچه که بیان شد در شکل 2 ساختار  کلی اینترنت اشیا را مشاهده می کنید.

شکل 2- ساختار اینترنت اشیا