Internet der Dinge


Das Internet der Dinge (IdD) (auch: „Allesnetz“;[1] englisch Internet of Things, Kurzform: IoT) ist ein Sammelbegriff für Technologien einer globalen Infrastruktur der Informationsgesellschaften, die es ermöglicht, physische und virtuelle Objekte miteinander zu vernetzen und sie durch Informations- und Kommunikationstechniken zusammenarbeiten zu lassen.[2][3]

Mit Technologien des „Internets der Dinge“ implementierte Funktionen erlauben die Interaktion zwischen Mensch und hierüber vernetzten beliebigen elektronischen Systemen sowie zwischen den Systemen an sich. Sie können darüber hinaus auch den Menschen bei seinen Tätigkeiten unterstützen. Die immer kleineren eingebetteten Computer sollen Menschen unterstützen, ohne abzulenken oder überhaupt aufzufallen. So werden z. B. miniaturisierte Computer, sogenannte Wearables, mit unterschiedlichen Sensoren direkt in Kleidungsstücke eingearbeitet.

In seinem Aufsatz von 1991 The Computer for the 21st Century[4] sprach Mark Weiser unter dem Begriff „Ubiquitous Computing“ zum ersten Mal von einer Vision, in der Objekte, die mit Sensoren ausgestattet sind, nahtlos in die Umgebung integriert sind. Dies würde dazu führen, dass der Mensch diese Objekte nicht mehr direkt wahrnehmen kann, sondern diese allgegenwärtig sind.

Das Internet der Dinge bezeichnet die Verknüpfung eindeutig identifizierbarer physischer Objekte (things) mit einer virtuellen Repräsentation in einer Internet-ähnlichen Struktur. Es besteht nicht mehr nur aus menschlichen Teilnehmern, sondern auch aus Dingen. Der Begriff „Internet of Things“ geht auf Kevin Ashton zurück, der ihn 1999 erstmals verwendete. Jedoch ist dies nicht schriftlich dokumentiert.[5] Bekannt wurde das Internet der Dinge durch die Aktivitäten der „Auto-ID Labs“.[6]

Die automatische Identifikation mittels RFID wird oft als Grundlage für das Internet der Dinge angesehen. Allerdings kann diese Technologie nur als ein Vorreiter für das Internet der Dinge gesehen werden, da eine Möglichkeit für die direkte Kommunikation über Internetprotokolle fehlt. Bauteile wie Sensoren und Aktoren erweitern die Funktionalität um die Erfassung von Zuständen bzw. die Ausführung von Aktionen. Erweiterte Definitionen zum Internet der Dinge betonen die Zugehörigkeit zum zukünftigen Internet (auch engl.: Future Internet)[7] sowie die Abgrenzung von verwandten Forschungsthemen.[8]

Inhaltsverzeichnis

Zielsetzung


Ziel des Internets der Dinge ist es, automatisch relevante Informationen aus der realen Welt zu erfassen, miteinander zu verknüpfen und im Netzwerk verfügbar zu machen. Dieser Informationsbedarf besteht, weil in der realen Welt Dinge einen bestimmten Zustand haben (z. B. „Luft ist kalt“, „Druckertoner ist voll“), dieser Zustand im Netzwerk jedoch nicht verfügbar ist. Ziel ist also, dass viele reale Dinge die eigenen Zustandsinformationen für die Weiterverarbeitung im Netzwerk zur Verfügung stellen. Das Netzwerk kann lokal, als VPN in sich geschlossen oder auch mit dem Internet über Firewalls verbunden sein. Solche Zustandsinformationen können Informationen über die aktuelle Nutzung, über Alterung, aber auch über besondere Umweltbedingungen an dem Ort des Teilnehmers sein. Solche Informationen können sowohl zur Verbesserung der Nutzbarkeit des Teilnehmers selbst ausgewertet werden (Früherkennung von Wartung oder Austausch etc.), als auch zur Verbesserung der Situation des umgebenden Bereiches (so kann z. B. die Reduktion des Energieaufwandes zur Heizung oder Kühlung an eine Vielzahl von Informationen im ganzen Raum gebunden werden, und so besser wirken als in der Regelinstallation, die mit einem einzelnen Sensor [an häufig ungeeigneter Stelle montiert] auskommen muss). In einem weiteren Schritt können digitale Services als Teil des IoT die Parametrierung von Geräten so erleichtern und verbessern, dass sie auch dort geschieht, wo sie heute aus Kostengründen nicht stattfindet. Wichtige Schritte zu diesem Ziel sind

Abgrenzung


Das Internet der Dinge unterscheidet sich vom Konzept der ‚Selbststeuerung logistischer Prozesse‘.[9] Selbststeuernde Objekte benötigen nicht zwangsläufig Internet-ähnliche vernetzte Strukturen. Dennoch lassen sich Synergien herstellen, sodass zumindest in der Forschung beide Konzepte gerne verknüpft werden.[10] Weiterhin gibt es Überschneidungen mit Themenfeldern wie Ubiquitous Computing, Pervasive Computing, Industrie 4.0, kognitiven Systemen, dem Internet Protocol, Kommunikationstechnologien, cyber-physischen Systemen, eingebetteten Systemen, Web2.0-Anwendungen, dem Internet (der Menschen) und dem „Intranet“ bzw. „Extranet der Dinge“.[11] Gegenüber den dedizierten Netzwerken der Automationstechnik, welche sich an der für die Lösung der Aufgabe minimalen Ausrüstung orientiert, verfolgt das Konzept des Internets der Dinge den Ansatz, Information so breit wie möglich zur Verfügung zu stellen, damit die Nutzung dieser Information auch für Lösungen jenseits der heute definierten Zielsetzung möglich wird.

Technologie


Sollen lediglich Informationen von den physischen Repräsentationen der Akteure im Netzwerk abgerufen werden, reicht eine Identifikation beispielsweise mittels RFID oder QR-Code aus. Ein zentrales System kann so die für den Nutzer relevanten Daten aufgearbeitet zur Verfügung stellen, wie es beispielsweise bei der Paketverfolgung im Internet der Fall ist.

Sollen die Akteure allerdings auch selbst Informationen verarbeiten (beispielsweise bei einem Messsystem für Umweltwerte innerhalb einer Stadt), müssen sie mit datenverarbeitender Hardware ausgerüstet werden. Die Anforderungen an solche Hardware sind hohe Zuverlässigkeit und damit einhergehend ein geringer Wartungsaufwand, da eine hohe Ausfallrate Wartungsarbeiten an sehr vielen Geräten, die mitunter räumlich weit auseinander liegen oder schwer zu erreichen sind, nötig macht. Zusätzlich sollte der Energieverbrauch sehr niedrig sein, da die Hardware meistens rund um die Uhr läuft. Ebenfalls müssen die Anschaffungskosten gering sein, um möglichst viele physische Entitäten ausrüsten zu können. Integrierte Lösungen wie zum Beispiel ein System-on-a-Chip erfüllen diese Anforderungen.

Softwareseitig sollte ein Betriebssystem mit einem extrem niedrigen Speicherverbrauch verwendet werden, das einen Netzwerkstack zur Kommunikation zur Verfügung stellt. Projekte wie Contiki bieten diese Vorteile und sind auf vielen handelsüblichen Mikrocontrollerarchitekturen lauffähig.[12]

Weitere IoT Betriebssysteme sind:

Heute vorhandene Technologievarianten für den IoT-Anschluss eines Geräts unterteilen sich in Hardware-Komponenten (wie COM Controller-Chip oder Smart Modules), Protokoll-Stacks (u. a. für Basisprotokolle des Internets sowie IoT-spezifische Middleware) und Cloud-basierte IoT-Plattformen zur Bildung virtueller Gerätenetze.[19]

Energieverbrauch

Die Internationale Energieagentur ermittelte in einer Studie, dass Geräte aus dem Bereich des Internets der Dinge 2013 rund 616 Terawattstunden (TWh) an Energie verbraucht hätten, von denen etwa 400 TWh verschwendet worden seien. Die Steuersysteme mit ihrer permanenten Internetverbindung würden demnach selbst die Energie verbrauchen, die sie zuvor durch intelligentes Energiemanagement eingespart hätten.[20]

Datenerfassung und Datenschutz


Da die „Dinge“ Daten erfassen, speichern und untereinander austauschen, sammeln sie auch Daten über ihre Nutzer und Anwender. Diese können interessant für Wirtschaftsunternehmen, Staaten oder Organisationen sein, sodass sie einen Zugriff darauf anstreben könnten. Deren Interessen stimmen jedoch oft nicht mit denen der Nutzer überein. Daher ist die Wahrung der Souveränität über das Persönlichkeits- oder Kundenprofil der Nutzer ein entscheidendes Anliegen des Datenschutzes.[21]

Sicherheitsmaßnahmen


Die Sicherungsmechanismen im Umfeld des Internets der Dinge sind keineswegs exklusive Mechanismen, die nur in diesem Bereich vorzufinden sind. Es handelt sich eher um die Anwendung verschiedener Maßnahmen auf der Software- und Netzwerkebene, um Informationssicherheit zu gewährleisten.[22] Die Schutzmaßnahmen können Zugriffe von außen auf die eingebundenen Geräte verhindern.

Eine generelle Schutzmaßnahme ist zum Beispiel die Wahl eines sicheren Passworts. Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik empfiehlt die UPnP-Funktion bei Routern zu deaktivieren, um zu verhindern, dass Geräte im Rahmen von Botnets für Denial-of-Service-Attacken missbraucht werden können.[23]

Um Zugriffe von außerhalb zu verhindern, gibt es verschiedene Möglichkeiten, zum Beispiel den offenen Standard Trusted Network Connect und Mutual Authentication:

Kritik


Besonders im Bereich der Botnetze und smarten Autos stößt das Internet der Dinge auf Kritik. Ein aktueller IoT-Report in der führenden Cloud-Security zeigt auf, dass vor allem unautorisierte Geräte von Mitarbeitern die Sicherheit in einem Betrieb gefährden können. Zu solchen Geräten zählen digitale Heimassistenten, TV-Set-Top-Boxen, IP-Kameras, Smart-Home-Geräte, Smart-TVs, Smart-Watches und Multimedia-Systeme in Fahrzeugen.

Ebenso ist bekannt, dass im Fokus der Malware-Familien besonders die USA, Großbritannien, Russland, die Niederlande und Malaysia bedroht sind. Folglich müssen sich die IT-Abteilungen in Betrieben zum einen dieser bestehenden Gefahr bewusst werden und derartige Geräte folglich in ein separates Netz verlagern oder ein Web-Gateway in Betracht ziehen, um Zugriffe auf externe Netzwerke zu beschränken. Zu den typischen ersten Sicherheitsmaßnahmen ist die Änderung der standardisierten Anmeldedaten und die Anwendung regelmäßiger Sicherheits- und Firmware-Updates zu nennen.[24]

Beispiele


In der Anwendung reicht oft der Einsatz weniger technischer Komponenten und Funktionen im Internet der Dinge aus.[25]

In beiden Beispielen erfolgen eine eindeutige Identifikation und die Verknüpfung zu einer entsprechenden Internetseite, außerdem ist jeweils die menschliche Interaktion notwendig. Das Internet der Dinge soll jedoch ebenso die direkte rechnergestützte Informationsverarbeitung ermöglichen. Komplexere Anwendungen beinhalten zusätzlich Internet-basierte Verzeichnisdienste sowie die Wahlmöglichkeit zwischen unterschiedlichen Diensten.

Forschung


Die Forschung zum Thema wird seit Jahren von verschiedenen Einrichtungen betrieben. Dabei ist eine stetige thematische Erweiterung der ursprünglichen Vision der Auto-ID Labs[28] zu beobachten. Auf europäischer[29] und deutscher Ebene[30] wurde und wird eine Vielzahl von Forschungsprojekten zum Internet der Dinge gefördert, unter anderem auch zur Verknüpfung von physischen Objekten mit digitalen Gedächtnissen.

Siehe auch


Literatur


Weblinks


Einzelnachweise


  1. Wissenschaftliche Dienste des dt. Bundestages: Aktueller Begriff: Industrie 4.0. (PDF; 237kB) 26. September 2016, abgerufen am 7. Oktober 2016.
  2. Internationale Fernmeldeunion: ITU-T Y.4000/Y.2060 (06/2012), Overview of the Internet of things, abgerufen am 29. Juli 2017.
  3. ITU Recommendation Y.2060 (06/12)
  4. Mark Weiser: The Computer for the 21st Century. (PDF) Abgerufen am 17. Januar 2017.
  5. Kevin Ashton: That „Internet of Things“ Thing. In: RFID Journal. 22. Juli 2009, gesichtet am 8. April 2011.
  6. F. Mattern, Ch. Flörkemeier: Vom Internet der Computer zum Internet der Dinge (PDF; 868 kB). In: Informatik-Spektrum. Vol. 33, No. 2, S. 107–121, April 2010, gesichtet am 28. November 2013.
  7. CERP-IOT: Internet of Things Strategic Research Roadmap. 15. September 2009 (Memento vom 27. Februar 2012 im Internet Archive) (PDF-Datei; 850 kB).
  8. D. Uckelmann, M. Harrison, F. Michahelles: An Architectural Approach towards the Future Internet of Things. In: D. Uckelmann, M. Harrison, F. Michahelles (Hrsg.): Architecting the Internet of Things. Springer, Berlin 2011, gesichtet am 8. April 2011.
  9. Selbststeuerung in der Logistik (PDF; 665 kB) Abgerufen am 24. November 2013.
  10. D. Uckelmann, M.-A. Isenberg, M. Teucke, H. Halfar, B. Scholz-Reiter: Autonomous Control and the Internet of Things: Increasing Robustness, Scalability and Agility in Logistic Networks. In: D. C. Ranasinghe, Q. Z. Sheng, S. Zeadally (Hrsg.): Unique Radio Innovation for the 21st Century: Building Scalable and Global RFID Networks. Springer; Berlin 2010, S. 163–181.
  11. D. Uckelmann, M. Harrison, F. Michahelles: An Architectural Approach towards the Future Internet of Things. In: D. Uckelmann, M. Harrison, F. Michahelles (Hrsg.): Architecting the Internet of Things. Springer, Berlin 2011. Auf Springer.com (englisch), abgerufen am 8. April 2011.
  12. Webseite des Contiki-Projekts, ein Betriebssystem für das Internet der Dinge: http://www.contiki-os.org/#about
  13. Windows 10 IoT. Abgerufen am 19. Mai 2021.
  14. Android Things. Abgerufen am 19. Mai 2021 (englisch).
  15. Free open source IoT OS and development tools from Arm | Mbed. Abgerufen am 26. Oktober 2020.
  16. Zephyr Project. Abgerufen am 26. Oktober 2020 (amerikanisches Englisch).
  17. TinyOS Home Page. Abgerufen am 26. Oktober 2020.
  18. RIOT – The friendly Operating System for the Internet of Things. Abgerufen am 26. Oktober 2020.
  19. Technikstudie: Anbindung eigener Geräte und Systeme an das Internet of Things (IOT) – Verfügbare Technologien und Produkte für die Entwicklung. Abgerufen am 3. Juni 2018.
  20. Studie: Internet of Things frisst zunehmend Energie. Heise.de vom 7. Juli 2014, gesichtet am 7. Juli 2014
  21. Badische-zeitung.de, 24. Februar 2015, „Thomas Steiner und unseren Agenturen“: Was Fernseher und Auto über unsere Daten verraten
  22. Sicherheit für IoT - IT-Security im Internet der Dinge. 13. August 2018, abgerufen am 19. Mai 2021.
  23. Der Bot im Babyfon. Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik vom 24. Oktober 2016, abgerufen am 27. Oktober 2016
  24. Infopoint Security, Munich Germany: Zscaler IoT-Report zeigt gefährlichen Anstieg von unautorisierten Geräten am Arbeitsplatz. 26. Februar 2020, abgerufen am 28. Februar 2020.
  25. F. Mattern, Ch. Flörkemeier: Vom Internet der Computer zum Internet der Dinge (PDF; 868 kB). Informatik-Spektrum, Vol. 33, No. 2, S. 107–121, April 2010, gesichtet am 28. November 2013.
  26. Kein Problem mit deutschem Verbot für Amazons WLAN-Bestellknopf In: horizont.net. Abgerufen am 22. Januar 2019
  27. Carbosense 4D: Landesweite CO2-Datenanalyse. In: empa.ch. 7. Dezember 2017, abgerufen am 12. Januar 2019.
  28. http://www.autoidlabs.org/, gesichtet am 8. April 2011.
  29. Webseite des IoT European Research Cluster, http://www.internet-of-things-research.eu/partners.htm, gesichtet am 8. April 2011.
  30. Internet der Dinge – Vernetzte Lebens- und Arbeitswelten. Webseite des BMWi-Technologieprogramms, gesichtet am 8. April 2011.









Kategorien: Internet der Dinge




Stand der Informationen: 07.06.2021 05:37:32 CEST

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