بررسی پروتکل‌های ارتباطی اینترنت اشیاء در سال 2021 (ZigBee, NFC و…) – قسمت اول

در حال حاضر دستگاه‌های اینترنت اشیاء بسیار زیادی در اطراف ما وجود دارند و هر روز هم به تعداد آن ها افزوده می‌شود. از تجهیزات شهر هوشمند، مثل دوربین‌های کنترل ترافیک گرفته تا سنسورهای داخل یک گلخانه، همگی در حال اندازه‌گیری و ارسال اطلاعات هستند. برای اینکه این دستگاه‌ها به‌خوبی کار کنند، باید از پروتکل‌های اینترنت اشیاء مناسب و بهینه‌ای استفاده کنند.

طبق آمار Statista، تا پایان سال 2018، حدود 22 میلیارد دستگاه متصل به اینترنت اشیا در سراسر جهان مورداستفاده قرار گرفت. همچنین پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد که تعداد دستگاه‌های اینترنت اشیا تا سال 2030 به حدود 50 میلیارد دستگاه در سراسر جهان برسد! این به این معنی است که فرصت‌های شغلی بسیار زیادی در این حوزه وجود دارد و همچنین متخصصان برای افزایش امنیت در این حوزه باید تلاش بیشتری را انجام دهند.

در این مقاله قصد داریم تا تعدادی از بهترین و پرکاربردترین پروتکل‌های مورداستفاده در دستگاه‌های اینترنت اشیا در سال 2021 را با همدیگر مقایسه کنیم. در ابتدا مروری بر امنیت تبادل اطلاعات در اینترنت اشیاء خواهیم داشت.

امنیت در اینترنت اشیاء

آیا می‌دانستید دستگاه‌های هوشمندی که با اینترنت اشیاء کار می‌کنند، بیشتر در برابر تهدیدها آسیب‌پذیر هستند و برای به‌حداقل‌رساندن حفره‌های امنیتی، مهم است که از یک پروتکل مناسب برای انتقال اطلاعات استفاده کنید؟
پروتکل‌های ارتباطی، شیوه ارتباط بین دستگاه‌ها (یا سرور) را مشخص می‌کند و وظیفه تضمین انتقال درست اطلاعات و همین‌طور تأمین امنیت را دارند. (دقت داشته باشید که این پروتکل‌ها صرفاً محدود به اینترنت اشیاء نیستند و کاربردهای دیگری هم دارند.)

چرا پروتکل اینترنت اشیاء اهمیت دارد؟

فرض کنید شما چندین دستگاه مختلف اینترنت اشیا دارید که هرکدام از شرکت‌های مختلف هستند و به روش‌های مختلفی برنامه‌ریزی‌شده‌اند. برای اینکه همه این دستگاه‌ها بتوانند با همدیگر ارتباط برقرار کنند، نیازمند یک بستر و زبان مشترک هستند. پروتکل‌های اینترنت اشیاء بسیاری از این مشکلات را برای شما حل می‌کند و امتیازات بسیار زیادی را برای شما فراهم می‌کنند، از جمله:

کیفیت و اعتبار بالا

فناوری‌های ارتباطی که از استانداردها پیروی می‌کنند، کیفیت خوبی داشته و استحکام بالایی را در برابر تداخل دارند. علاوه بر این، انتقال مطمئن ابر داده‌ها از حسگرهای اینترنت اشیا را تضمین می‌کند.

انعطاف‌پذیری و نوآوری

پروتکل‌های استاندارد، انعطاف‌پذیر بوده و به‌راحتی می‌توان آن ها را برنامه‌نویسی کرد. این باعث می‌شود تا دستگاه‌های مختلفی که ساخت شرکت‌های مختلف هستند، به‌راحتی با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. خطر اینکه یکی از تولیدکنندگان دستگاه را قفل کند نیز کمتر خواهد بود.

مقیاس‌پذیری جهانی

یکی از ویژگی‌هایی که محصول شما را متمایز می‌کند، قابلیت اجرا در تمام دنیا می‌باشد. هر کشوری دارای قوانین و مقررات رادیویی مختص خود می‌باشد. دستگاه شما بهتر است به‌گونه‌ای طراحی شود که استانداردهای جهانی را رعایت کند، همچنین کمترین پیچیدگی را برای نصب داشته باشد. پروتکلی که انتخاب می‌کنید، تأثیر مستقیم بر هزینه محصول نهایی و ویژگی‌های آن خواهد داشت.

انواع پروتکل‌های اینترنت اشیاء

دستگاه‌های اینترنت اشیاء معمولاً ضعیف هستند و تنها برای جمع آوری اطلاعات محیطی طراحی شده‌اند. این اطلاعات باید به یک کامپیوتر قوی‌تر برای پردازش و ذخیره سازی ارسال گردند. پروتکل‌های اینترنت اشیاء به دو دسته شبکه محور و داده محور (IoT Network Protocols و IoT Data Protocols) تقسیم بندی می‌شوند که در ادامه آن‌ها را بررسی خواهیم کرد.

IoT Network Protocols

پروتکل‌های اینترنت اشیا که مبتنی بر شبکه هستند، امکان ارتباط داده در محدوده شبکه را فراهم می‌کنند تا دستگاه‌های ضعیف و متوسط بتوانند به دستگاه‌های قوی‌تر متصل شوند.
‌HTTP، LoRaWAN، bluetooth و zigbee برخی از پروتکل‌های محبوب شبکه اینترنت اشیا هستند. شبکه‌ها خود به دو نوع تقسیم می‌شوند:

شبکه‌های IP دار و غیر IP

معمولاً دستگاه‌ها یا در شبکه‌ای قرار می‌گیرند که به آن‌ها یک IP اختصاص داده می‌شود (IP networks)، و یا در شبکه‌ای هستند که نیازی به IP ندارند (Non-IP networks). اتصال از طریق شبکه‌های IP دار (مثل WIFI) پیچیده‌تر است و نیازمند حافظه و قدرت بالاتری در دستگاه‌های اینترنت اشیا است. اما در عوض، محدودیتی از لحاظ فاصله ندارند و همین که درون شبکه باشند، اطلاعات را به‌راحتی ارسال می‌کنند. شبکه‌های غیر IP مانند بلوتوث، حافظه و قدرت کمتری نیاز دارند، اما محدوده و برد کمتری برای ارسال دارند.

IoT Data Protocols

پروتکل‌های داده اینترنت اشیا برای اتصال دستگاه‌های اینترنت اشیا با توان کم طراحی شده‌اند. بدون هیچ گونه اتصال به اینترنت، آنها می‌توانند ارتباط سخت افزار با سخت افزار ارائه دهند. اتصال به پروتکل‌های داده IoT را می‌توان از طریق شبکه سیمی یا سلولی نیز انجام داد.
‌MQTT، CoAP، AMQP و XMPP برخی از پروتکل‌های داده IoT محبوب هستند.

پروتکل‌های ارتباطی در اتوماسیون صنعتی و مصرفی

پروتکل‌های مورد نیاز برای اتوماسیون را می‌توان از دید مصرفی و صنعتی تقسیم بندی کرد. هر پروتکل ویژگی‌ها و قابلیت‌های متمایزی برای کاربرد خاص خودش دارد.

اکثر سیستم‌های اتوماسیون صنعتی از سیستم اسکادا استفاده می‌کنند.

سامانه سرپرستی و گردآوری داده یا اسکادا (SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition) یک سیستم کنترلی است که از رایانه‌ها، ارتباط داده شبکه‌ای و رابط کاربری گرافیکی استفاده می‌کند تا فرآیندهای نظارتی را مدیریت کند. اما برای ارتباط برقرار کردن با ماشین‌آلات از دیگر وسایل جانبی از قبیل پی‌ال‌سی یا کنترل‌کننده‌های پی‌آی‌دی گسسته استفاده می‌کند. ارتباط با این پروتکل‌ها معمولاً اختصاصی و غیر متن باز بوده و تعامل زیادی ندارند. بنابراین استفاده از MODBUS TCP که یک استاندارد باز است و برای برخی از سیستم‌های اتوماسیون و کنترل از راه دور استفاده می‌شود، توصیه می‌شود.

در قسمت بعد، 10 تا از بهترین پروتکل های ارتباطی اینترنت اشیاء در سال 2021 را بررسی خواهیم کرد.

با ما همراه باشید و با دیدگاه‌های خود، به بهبود این مطلب کمک کنید!