Smart device per smart city: una panoramica

I dispositivi intelligenti sono una parte necessaria delle città intelligenti. Consentono la raccolta, la trasmissione e la gestione efficiente ed efficace dei dati. I dispositivi intelligenti possono includere qualsiasi cosa, dai sensori alle fotocamere, ai beacon Bluetooth. Consentono l’automazione delle attività e la raccolta di dati che possono essere utilizzati per migliorare il funzionamento di una città. Consentono inoltre alle città di integrare la tecnologia IoT (Internet of Things) nelle loro strutture.

Cosa sono i dispositivi intelligenti?

I dispositivi intelligenti sono piccole macchine connesse a Internet che in genere utilizzano una qualche forma di rete wireless per renderle mobili. Possono essere usati per ogni genere di cose, ma di solito rientrano in una di queste categorie: sensori ambientali come misuratori di umidità del suolo e monitor della qualità dell’aria; telecamere di sicurezza; o dispositivi personali che monitorano la salute, la posizione o altri fattori dell’utente. I dati raccolti dai dispositivi intelligenti spesso devono essere trasmessi in qualche modo dopo che sono stati raccolti. Se il dispositivo è troppo grande per l’alimentazione della batteria, la trasmissione cablata è un’opzione. In caso contrario, esistono molti tipi di reti wireless in grado di trasmettere dati su lunghe distanze con pochissima potenza e ad alta velocità. Il tipo più comune di dispositivo intelligente è un sensore ambientale, ma molte città utilizzano anche telecamere di sicurezza.

Oltre ai dispositivi stessi, una città può utilizzare la tecnologia IoT che rende disponibili le informazioni provenienti da tali dispositivi tramite Internet. Ciò consente connessioni remote tra utenti e sensori, nonché sistemi di gestione basati su software in grado di monitorare tutti i sensori in un sistema senza l’intervento umano. Affinché questi sistemi funzionino, potrebbero richiedere tecnologie aggiuntive come servizi di localizzazione o reti su larga scala in grado di trasmettere dati su lunghe distanze. Un’infrastruttura di rete su larga scala è importante per raccogliere dati da un numero molto elevato di dispositivi e consegnarli a un database centrale a cui possono accedere chiunque disponga di una connessione Internet. La gestione di questo tipo di sistema è complicata e richiede una grande quantità di pianificazione e investimenti per la creazione.

Cos’è una città intelligente?

Una smart city è una città che utilizza la tecnologia per migliorare l’efficienza delle proprie funzioni. Questo può includere quasi tutto, dai sistemi di gestione del traffico agli impianti di purificazione dell’acqua, ma ci sono molti punti in comune tra diversi tipi di città intelligenti: accesso remoto, automazione, strumenti di analisi e visualizzazione dei dati e uso di dispositivi IoT e reti su larga scala per i dispositivi integrazione. Dal momento che queste tecnologie possono essere costose, di solito ci vuole tempo prima che si diffondano in una città. La chiave è che la funzionalità migliorata promessa da questo tipo di tecnologia alla fine supera il costo iniziale fintanto che continua a fornire vantaggi nel tempo. Affinché queste tecnologie funzionino in modo efficiente, devono essere gestite da un sistema centrale. Questo tipo di sistema è spesso chiamato piattaforma di gestione della città.

L’Internet delle cose (IoT) è un termine generico per l’uso di varie tecnologie per integrare uno o più tipi di dispositivi intelligenti in quello che generalmente pensiamo come un dispositivo “intelligente”. Questi possono includere sensori ambientali, telecamere di sicurezza, beacon Bluetooth e altre macchine abilitate al wireless che raccolgono dati da una o più fonti, quindi li trasmettono in modalità wireless o tramite reti cablate. La chiave è connettere questi dispositivi in modo tale che possano condividere le informazioni con altri dispositivi e sistemi IoT senza sacrificare la loro funzionalità individuale. Ad esempio: un semaforo abilitato all’IoT avrebbe i propri sensori integrati nella sua struttura per rilevare quando è sicuro cambiare, ma se quel semaforo è integrato anche in un sistema più grande con Internet, il suo stato può inviare avvisi ad altri dispositivi IoT come gli smartphone.

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Che cos’è una piattaforma di gestione della città intelligente?

Una piattaforma di gestione delle città intelligenti (SCMP) è un portale software basato sul Web che aggrega e analizza i dati di tutti i componenti delle città intelligenti al fine di fornire informazioni utili. Ciò significa progettare e creare nuove tecnologie in modo che possano comunicare e lavorare insieme, e richiede un forte coordinamento centrale tra questi diversi elementi per mantenerli efficienti e sicuri. Se implementato correttamente, un SCMP può fare cose come fornire analisi in tempo reale, strumenti di ottimizzazione, strumenti di visualizzazione, sistemi di avviso, capacità di pianificazione, automazione del flusso di lavoro, condivisione dei dati con altri sistemi e altro ancora.

In che modo un servizio di localizzazione può migliorare le città intelligenti?

Un servizio di localizzazione può essere utilizzato per tracciare la posizione precisa di qualsiasi dispositivo smart city che ha la capacità di trasmettere le proprie coordinate geografiche in modalità wireless o tramite reti cablate. Questa è una funzionalità sempre più comune per i dispositivi IoT, quindi decidere come utilizzarla è una delle prime cose che devi capire prima di progettare il tuo sistema. Ci sono molti modi in cui questo tipo di informazioni potrebbe essere utile: semplificare la navigazione, fornire avvisi in tempo reale, utilizzare sensori ambientali come deterrente per la criminalità, monitorare l’utilizzo dell’acqua in aree come parchi e laghi dove non c’è un impatto finanziario diretto da spreco di risorse (es. piscine e fontane), ecc. La cosa fondamentale di un servizio di localizzazione è che deve essere veloce e preciso, il che significa una grande coordinazione con altri sistemi.

Uno dei fattori chiave delle città intelligenti è l’integrazione

La parola “integrazione” in questo contesto si riferisce al processo di invio di dati da un sistema a un altro o da un insieme di dispositivi a un altro. I diversi tipi di dispositivi IoT disponibili hanno tutti capacità e casi d’uso diversi, ma purché siano in grado di scambiare dati in modalità wireless o tramite reti cablate, puoi connetterli al tuo SCMP senza troppi problemi. Nel caso di un servizio di localizzazione, solo le parti del tuo sistema smart city che richiedono coordinate geografiche in tempo reale necessitano dell’integrazione con un’API dei servizi di localizzazione in modo che non diventi un collo di bottiglia per l’intero sistema. La maggior parte dei dispositivi smart city compatibili con Internet sono già configurati con la connettività di base necessaria per inviare dati sulle reti, quindi non dovrai affrontare complicati port forwarding o altre attività di rete avanzate.

Come proteggere l’SCMP?

Un SCMP completo includerà una serie di funzionalità che possono aiutare a proteggere il tuo sistema consentendo allo stesso tempo un utile scambio di informazioni. Molti dispositivi IoT sono collegati in rete su reti IPv4 o IPv6 che sono molto difficili da proteggere da utenti non autorizzati perché i loro indirizzi IP possono cambiare in qualsiasi momento, ma ciò significa anche che non esiste una posizione centrale particolare in cui la sicurezza dell’intero sistema si blocca nel bilancia. Il modo migliore per utilizzare questo tipo di allocazione dinamica degli indirizzi è utilizzare un server di autenticazione centralizzato (solitamente basato su LDAP) più protocolli di comunicazione sicuri come HTTPS e SSH, e questo è ancora più importante quando si prendono in considerazione tutti i diversi tipi di dispositivi il tuo sistema di smart city potrebbe includere.

Che cos’è una rete di sensori wireless?

Le reti di sensori wireless (WSN) possono essere utilizzate per applicazioni come il monitoraggio ambientale in cui è necessario raccogliere molti dati da diversi luoghi o situazioni, quindi inviarli in modalità wireless tramite piccoli sensori IoT che non richiedono alcun tipo di connessione diretta a Internet. Ad esempio: sensori che rilevano temperatura ambiente, fughe di gas, livelli di umidità, qualità dell’aria, ecc. Questi tipi di dispositivi sono spesso alimentati a batteria, il che significa che sono più adatti per l’installazione in aree remote dove non è possibile far passare un cavo di alimentazione ogni pochi mesi e possono essere integrati con un SCMP senza troppi difficoltà se il software nei sensori consente una semplice esportazione dei dati in luoghi come il formato CSV.

Come costruire una piattaforma di gestione della città intelligente?

Una delle parti più importanti della progettazione di una piattaforma di gestione della città intelligente è il modo in cui si desidera monitorarla e mantenerla una volta che tutti i diversi sistemi sono operativi. La maggior parte delle attività che devono essere eseguite (come l’aggiornamento del software di sistema) dovrebbero essere eseguite automaticamente, ma anche quando tutto funziona correttamente, è necessario che ci sia almeno una persona la cui responsabilità principale sia assicurarsi che nulla vada storto con qualsiasi parte del tuo SCMP complessivo . Esistono molte opzioni per questo tipo di sicurezza delle informazioni, quindi è meglio fare qualche ricerca su ciò che è meglio per una particolare situazione: autorizzazioni utente, accesso remoto, ecc.

L’integrazione con i sistemi esistenti è un altro fattore chiave importante

Anche se non disponi già di alcun tipo di sistema informativo in esecuzione nella tua città intelligente, dovrebbe essere relativamente facile integrare un SCMP con apparecchiature esistenti e altri dispositivi specializzati a causa della portata limitata di molte applicazioni IoT. Ad esempio: i lampioni intelligenti dovrebbero essere compatibili con la maggior parte degli altri sistemi di illuminazione automatizzati, quindi finché c’è un’interfaccia che consente l’esportazione/importazione di coordinate geografiche, non dovresti aver bisogno di alcuna progettazione o programmazione personalizzata per farli funzionare insieme. Proprio come il tuo SCMP non ha bisogno di essere costruito da zero ogni volta che qualcuno installa una nuova infrastruttura di smart city (perché protocolli dati comuni come MQTT possono connettere sistemi diversi), ogni singolo dispositivo IoT può essere integrato in uno o più dei tuoi sistemi software esistenti a seconda di cosa raccoglie.

Compatibilità hardware nelle applicazioni per città intelligenti basate su IoT

Questo è uno dei principali vantaggi delle applicazioni per città intelligenti basate su IoT: una volta che si dispone di un sistema hardware adatto, dovrebbe teoricamente durare per molti anni prima di richiedere un aggiornamento o una sostituzione, pur essendo compatibile con qualsiasi componente nuovo o aggiornato nell’SCMP generale . Questo di solito consente di risparmiare denaro durante le prime fasi di sviluppo pur consentendo flessibilità se si desidera espandere la rete aggiungendo nuovi dispositivi in seguito. Ad esempio: i telefoni cellulari sono quasi tutti basati su protocolli di comunicazione comuni, il che significa che l’hardware funzionerà sia che utilizzi il software iOS di Apple o il sistema operativo Android di Google. Ovviamente non è sempre così perché c’è un grande compromesso tra avere molti dispositivi standardizzati ed essere in grado di personalizzare il tuo sistema di smart city per soddisfare tutti i tuoi requisiti unici, ma generalmente è meno costoso far funzionare tutto insieme fuori dalla scatola.

Sempre di più sulla sicurezza nelle città intelligenti per la cyberpace

Va da sé che la sicurezza è uno dei fattori più importanti in qualsiasi programma di città intelligente: poiché più dati da diverse parti di una città diventano disponibili online, significa anche che ci sono più potenziali punti di accesso per gli hacker esterni alla rete . Gli stessi tipi di vulnerabilità IoT che possono interessare reti su scala più piccola esistono anche su scale più grandi poiché sono spesso basate su tecnologie simili, tuttavia ciò non significa che ogni singolo aspetto di un SCMP debba essere assolutamente ermetico. Significa solo che devi considerare attentamente le misure di sicurezza in tutte le fasi del tuo progetto, quindi tornare indietro e aggiornare le singole parti quando vengono scoperte nuove vulnerabilità o cambia il fattore di rischio.

La maggior parte dei sistemi di smart city attualmente si basa su protocolli di dati non crittografati come MQTT, il che rende più facile per gli hacker ottenere le password degli utenti utilizzando pacchetti di informazioni appositamente predisposti che possono indurre i dispositivi IoT a rivelare dettagli sensibili sulle loro configurazioni o sul tipo di dati che stanno trasmettendo . Anche se è molto probabile che ciò accada durante un attacco man-in-the-middle, in cui un hacker intercetta il segnale di un dispositivo specifico prima di ritrasmetterlo alla destinazione prevista, non è necessario che si infiltri fisicamente nella rete per ottenerlo tipo di informazioni. Possono semplicemente monitorare il traffico su diversi canali fisici e quindi utilizzare quei dati per indovinare (o forza bruta) password o chiavi crittografiche una volta che sono riusciti a ottenere dettagli di rete sufficienti su come implementarli.

Gli SCMP utilizzano spesso le coordinate geografiche come longitudini e latitudini per identificare luoghi particolari all’interno delle città (ad esempio case, aziende, punti di riferimento), ma ci sono alcuni tipi di attacchi che possono essere utilizzati contro questi dispositivi a seconda della tecnologia utilizzata per il loro configurazioni iniziali. Ciò significa che gli aggressori con una certa conoscenza tecnica potrebbero teoricamente accedere o interrompere il sistema se il loro obiettivo si trova tra determinati punti o se la trasmissione del segnale proviene dall’esterno dei limiti minimi o massimi di una determinata area. In questo caso, potrebbe essere particolarmente importante aggiornare regolarmente i tuoi dispositivi IoT se il loro software non è basato su un modello open source che ti consente di correggere rapidamente le vulnerabilità.

Tanti vantaggi per le città intelligenti

Uno dei maggiori vantaggi di qualsiasi progetto di città intelligente è che può fornire una piattaforma conveniente per mostrare come diversi tipi di dati possono essere analizzati, filtrati e interpretati in tempo reale. Ciò significa che le città possono utilizzare questi sistemi per ottenere informazioni utili sulle tendenze economiche o sui cambiamenti demografici della popolazione attraverso app mobili, portali web e altri canali di comunicazione senza dover fare affidamento su metodi tradizionali come i sondaggi censuari che sono sempre più obsoleti e costosi. Nella maggior parte dei casi, gli SCMP raccolgono dati da reti ICT di basso livello a livello stradale, ma hanno anche la capacità di interfacciarsi con una varietà di altri tipi di informazioni sull’ambiente circostante, incluso il modo in cui vengono utilizzati i servizi cittadini, dove le persone camminano o guidando a una determinata ora e anche quali tipi di merci vengono spedite dentro e fuori una determinata area.

A differenza di altre reti IoT che esistono da decenni, le città intelligenti devono essere in grado di monitorare continuamente i cambiamenti nel loro ambiente urbano come parte delle operazioni quotidiane. Ciò significa che devi essere preparato ad aggiornare costantemente il tuo SCMP man mano che nuove tecnologie diventano disponibili nel corso della sua vita. In alcuni casi ciò significherà aggiornamenti software ogni due anni, mentre potrebbe anche richiedere la sostituzione dell’hardware se i dispositivi IoT esistenti non possono adattarsi abbastanza rapidamente a nuovi tipi di attacchi come il jamming o lo spoofing. Sebbene questo tipo di flessibilità possa sembrare costoso durante le prime fasi di un progetto di città intelligente, ha il potenziale per ridurre i costi complessivi associati alle violazioni della sicurezza e ai tempi di inattività dell’infrastruttura in un secondo momento.

La standardizzazione è un punto cruciale per le città intelligenti di cyberpeace

Gli SCMP sono probabilmente alcune delle reti IoT più complicate di cui sarai mai responsabile per la protezione, ma hanno anche molto in comune con altri tipi di sistemi municipali al loro interno, incluso il modo in cui raccolgono, elaborano e condividono i dati utilizzando sensori su cui si basano protocolli di comunicazione wireless per trasmettere informazioni avanti e indietro tra dispositivi diversi. Per questo motivo, è importante seguire gli standard del settore il più fedelmente possibile durante ogni fase del progetto in modo che vulnerabilità simili non vengano introdotte nel sistema (o peggio, introdotte e poi sfruttate) da altre parti della stessa fornitura o distribuzione catena.

Simile a molti tipi di SCMP, i sistemi di città intelligenti come la gestione del traffico e la visualizzazione dei dati possono essere utilizzati per una varietà di scopi commerciali e industriali, a seconda del tipo di licenza che è necessario ottenere prima che vengano installati negli spazi pubblici. Ad esempio: se prevedi di identificare i modelli di transito all’interno del tuo ambiente urbano tramite sensori Bluetooth che si basano su frequenze senza licenza, è particolarmente importante che questi dispositivi siano progettati pensando alla sicurezza in modo che non vi siano punti di accesso non autorizzati lungo i percorsi del segnale. Consentire a chiunque di interferire con reti wireless gratuite potrebbe esporre la tua città a rischi legali inutili, creando allo stesso tempo vulnerabilità che potrebbero essere sfruttate da parti malintenzionate.

Allo stesso modo in cui devi assicurarti che i tuoi SCMP utilizzino un modello open source, è anche importante pensare alla sicurezza da una prospettiva a livello di sistema quando si implementano nuovi tipi di dispositivi negli spazi pubblici, inclusi i dati che vengono condivisi tra diverse reti ICT o archiviati in cloud storage. Poiché i dispositivi IoT tendono a fare affidamento su librerie e framework di terze parti che potrebbero non essere sempre aggiornati con gli ultimi aggiornamenti software di una determinata città, dovrai assicurarti che questo tipo di dipendenze sia stato creato da zero o testato a fondo prima del loro utilizzo nella città intelligente progetti.

Sebbene la maggior parte dei comuni faccia affidamento da decenni su reti cablate, si stanno rapidamente spostando verso le tecnologie wireless grazie ai costi inferiori e all’installazione più semplice: un moderno SCMP come un sistema di trasporto intelligente potrebbe inviare e ricevere milioni di pacchetti di dati ogni giorno, motivo per cui è così importante che questi tipi di sistemi siano progettati pensando alla sicurezza da zero.

Quando si tratta di proteggere gli SCMP che si basano su tecnologie wireless, ci sono tre componenti principali che dovresti conoscere: interferenza, jamming e spoofing. Puoi pensare all’interferenza come al rumore del segnale indesiderato o alla perdita di dati causata da due o più sorgenti che combattono per il tempo di trasmissione sullo stesso componente hardware, mentre il jamming è qualsiasi tentativo intenzionale di impedire a un altro dispositivo di ricevere segnali attraverso la forza bruta (sopraffacendo il segnale con rumore) o bloccando la gamma di frequenza utilizzata da quell’altro dispositivo. Lo spoofing è una forma di furto di identità che si verifica quando soggetti malintenzionati tentano di inviare pacchetti da un altro dispositivo fingendo di essere una fonte attendibile. Tutti e tre i tipi di attacchi potrebbero potenzialmente comportare l’esposizione o la manipolazione di informazioni sensibili e, a seconda della banda di frequenza utilizzata dai tuoi SCMP, è possibile che questo tipo di violazioni della sicurezza passi inosservato alle persone responsabili della manutenzione del sistema.

Mentre alcuni tipi di interferenza possono essere mitigati con un’adeguata gestione del protocollo (soprattutto se causati da elementi naturali come i brillamenti solari), dovresti iniziare a pensare al jamming e allo spoofing come due aree principali in cui gli standard di sicurezza dell’IoT stanno ancora recuperando terreno con le esigenze del settore . Un tema comune a tutti i sistemi wireless è che hanno bisogno dell’autorizzazione per operare su frequenze specifiche all’interno delle bande consentite, il che significa che un attacco di disturbo può essere rilevato osservando le frequenze vicine per il rumore eccessivo. Gli attacchi di spoofing sono un po’ più complicati da rilevare poiché richiedono ai ricercatori di capire se un determinato pacchetto provenga da una fonte autorizzata o meno, cosa che è quasi impossibile se il tentativo di spoofing ha avuto successo.

Poiché i comuni continuano a investire in SCMP progettati per uso pubblico, è importante che tengano a mente questo tipo di attacchi durante la progettazione hardware e l’integrazione dei sistemi: mentre aziende come Cisco costruiscono da anni strumenti di sicurezza a radiofrequenza nelle loro piattaforme IoT (vedi come stanno affrontando minacce come il jamming e lo spoofing qui), altri non hanno esplicitamente elencato la protezione della rete wireless tra le loro preoccupazioni principali, nonostante diversi incidenti che coinvolgono attacchi fisici alle infrastrutture ICT locali. Come qualsiasi altro tipo di rete sensibile, gli SCMP si basano su una combinazione di metodi cablati e wireless per la trasmissione dei dati, il che significa che gli amministratori di sistema dovranno assicurarsi che i loro standard tengano conto di tutti i tipi di interferenze rilevabili all’interno di determinate bande di frequenza.

Sebbene la principale fonte di questo tipo di attacchi sia ancora attribuita agli hacker che cercano informazioni personali o dati sui punti di interesse, non c’è motivo per cui altri aggressori non possano perseguire diversi tipi di infrastrutture critiche se non sono costruite con sicurezza in mente da zero. Data la quantità di denaro che i comuni hanno investito nel WiFi pubblico negli ultimi dieci anni, è importante proteggere i tuoi SCMP dagli attacchi pensando alla protezione della rete wireless dall’interno verso l’esterno.

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