Умные устройства для умных городов: обзор

Умные устройства являются необходимой частью умных городов. Они обеспечивают эффективный сбор, передачу и управление данными. Интеллектуальные устройства могут включать в себя что угодно, от датчиков до камер и Bluetooth-маяков. Они позволяют автоматизировать задачи и собирать данные, которые можно использовать для улучшения функционирования города. Они также позволяют городам интегрировать технологии IoT (Интернет вещей) в свои структуры.

Что такое умные устройства?

Смарт-устройства — это небольшие подключенные к Интернету машины, которые обычно используют ту или иную форму беспроводной сети, чтобы сделать их мобильными. Их можно использовать для самых разных целей, но обычно они подпадают под одну из следующих категорий: датчики окружающей среды, такие как измерители влажности почвы и мониторы качества воздуха; камеры наблюдения; или персональные устройства, которые следят за здоровьем, местоположением или другими факторами пользователя. Данные, которые собирают интеллектуальные устройства, часто необходимо каким-то образом передать после того, как они были собраны. Если устройство слишком велико для питания от батареи, можно использовать проводную передачу. Если нет, то существует множество типов беспроводных сетей, которые могут передавать данные на большие расстояния с очень небольшой мощностью и на высоких скоростях. Наиболее распространенным типом смарт-устройства является датчик окружающей среды, но во многих городах также используются камеры видеонаблюдения.

В дополнение к самим устройствам город может использовать технологию IoT, которая делает информацию с этих устройств доступной через Интернет. Это обеспечивает удаленное подключение между пользователями и датчиками, а также программные системы управления, которые могут контролировать все датчики в системе без участия человека. Для работы этих систем могут потребоваться дополнительные технологии, такие как службы определения местоположения или крупномасштабные сети, способные передавать данные на большие расстояния. Крупномасштабная сетевая инфраструктура важна для сбора данных с очень большого количества устройств и доставки их в центральную базу данных, где к ним может получить доступ любой человек, имеющий подключение к Интернету. Управление такой системой сложно и требует большого планирования и инвестиций для создания.

Что такое умный город?

Умный город — это город, который использует технологии для повышения эффективности своих функций. Это может включать в себя практически все, от систем управления дорожным движением до водоочистных сооружений, но между различными типами умных городов есть много общего: удаленный доступ, автоматизация, инструменты анализа и визуализации данных, а также использование устройств IoT и крупномасштабных сетей для устройств. интеграция. Поскольку эти технологии могут быть дорогими, обычно требуется время, чтобы они распространились по городу. Ключевым моментом является то, что улучшенная функциональность, обещанная этим типом технологии, в конечном итоге перевешивает первоначальную стоимость, если она продолжает приносить пользу с течением времени. Чтобы эти технологии работали эффективно, ими должна управлять центральная система. Этот тип системы часто называют платформой управления городом.

Интернет вещей (IoT) — это общий термин для использования различных технологий для интеграции одного или нескольких видов интеллектуальных устройств в то, что мы обычно называем «интеллектуальным» устройством. Это могут быть датчики окружающей среды, камеры слежения, Bluetooth-маяки и другие устройства с поддержкой беспроводной связи, которые собирают данные из одного или нескольких источников, а затем передают их по беспроводной или проводной сети. Ключевым моментом является подключение этих устройств таким образом, чтобы они могли обмениваться информацией с другими устройствами и системами IoT, не жертвуя своей индивидуальной функциональностью. Например: светофор с поддержкой IoT будет иметь свои собственные датчики, встроенные в его структуру для определения того, когда его безопасно менять, но если этот светофор также интегрирован в более крупную систему с Интернетом, то его статус может отправлять предупреждения на другие устройства IoT. например смартфоны.

Лучшие курсы для умного города

Что такое платформа управления умным городом?

Платформа управления умным городом (SCMP) — это программный веб-портал, который собирает и анализирует данные из всех компонентов умного города для предоставления полезной информации. Это означает проектирование и создание новых технологий, чтобы они могли общаться и работать вместе, и требует сильной централизованной координации между этими различными элементами, чтобы поддерживать их эффективность и безопасность. При правильной реализации SCMP может выполнять такие функции, как аналитика в реальном времени, инструменты оптимизации, средства визуализации, системы оповещения, возможности планирования, автоматизация рабочих процессов, обмен данными с другими системами и многое другое.

Как служба определения местоположения может улучшить умные города?

Службу определения местоположения можно использовать для отслеживания точного местоположения любых устройств «умного города», которые могут передавать свои географические координаты по беспроводной или проводной сети. Это становится все более распространенной возможностью для устройств IoT, поэтому решение о том, как вы хотите ее использовать, является одной из первых вещей, которые вам нужно выяснить перед проектированием вашей системы. Существует много разных способов, которыми такая информация может быть полезна: упрощение навигации, предоставление предупреждений в режиме реального времени, использование датчиков окружающей среды в качестве средства сдерживания преступности, отслеживание использования воды в таких областях, как парки и озера, где нет прямого финансового воздействия. трата ресурсов (например, бассейнов и фонтанов) и т. д. Ключевым моментом в службе определения местоположения является то, что она должна быть быстрой и точной, что означает большую координацию с другими системами.

Одним из ключевых факторов умных городов является интеграция

Слово «интеграция» в этом контексте относится к процессу отправки данных из одной системы в другую или из одного набора устройств в другой. Различные типы доступных IoT-устройств имеют разные возможности и варианты использования, но если они способны обмениваться данными по беспроводной или проводной сети, вы можете без особых проблем подключить их к SCMP. В случае службы определения местоположения только те части вашей системы умного города, которым требуются географические координаты в реальном времени, нуждаются в интеграции с API службы определения местоположения, чтобы она не стала узким местом для всей системы. Большинство интернет-совместимых устройств «умного города» уже настроены с базовыми возможностями подключения, необходимыми им для отправки данных по сети, поэтому вам не придется иметь дело с какой-либо сложной переадресацией портов или другими сложными сетевыми задачами.

Как защитить SCMP?

Всеобъемлющий SCMP будет включать в себя ряд функций, которые могут помочь защитить вашу систему, в то же время обеспечивая обмен полезной информацией. Многие устройства IoT подключены к сетям IPv4 или IPv6, которые очень сложно защитить от неавторизованных пользователей, поскольку их IP-адреса могут измениться в любое время, но это также означает, что нет определенного центрального места, где безопасность всей вашей системы зависит от остаток средств. Лучший способ использовать такое динамическое распределение адресов — это использовать централизованный сервер аутентификации (обычно на основе LDAP) плюс безопасные протоколы связи, такие как HTTPS и SSH, и это еще более важно, если принять во внимание все типы устройств. ваша система умного города может включать в себя.

Что такое беспроводная сенсорная сеть?

Сети беспроводных датчиков (WSN) можно использовать для таких приложений, как мониторинг окружающей среды, где необходимо собрать много данных из нескольких разных мест или ситуаций, а затем отправить по беспроводной сети через небольшие датчики IoT, которым не требуется какое-либо прямое подключение к Интернету. Например: датчики, определяющие температуру окружающей среды, утечки газа, уровень влажности, качество воздуха и т. д. Устройства такого типа часто питаются от батарей, что означает, что они лучше всего подходят для установки в отдаленных районах, где невозможно прокладывать к ним кабель питания каждые несколько месяцев, и их можно без особых усилий интегрировать с SCMP. трудность, если программное обеспечение датчиков допускает простой экспорт данных в таких местах, как формат CSV.

Как построить платформу управления умным городом?

Одной из наиболее важных частей проектирования платформы управления умным городом является то, как вы хотите ее контролировать и поддерживать после того, как все ваши различные системы будут запущены и запущены. Большинство задач, которые необходимо выполнить (например, обновление системного программного обеспечения), должны выполняться автоматически, но даже если все работает гладко, должен быть по крайней мере один человек, чья основная ответственность заключается в том, чтобы убедиться, что все в порядке с какой-либо частью вашего общего SCMP. . Существует множество вариантов такого рода информационной безопасности, поэтому лучше изучить, что лучше всего подходит для конкретной ситуации: права доступа пользователя, удаленный доступ и т. д.

Интеграция с существующими системами является еще одним важным ключевым фактором.

Даже если в вашем умном городе еще нет какой-либо информационной системы, интегрировать SCMP с существующим оборудованием и другими специализированными устройствами должно быть относительно легко из-за ограниченного объема многих приложений IoT. Например: интеллектуальные уличные фонари должны быть совместимы с большинством других автоматизированных систем освещения, поэтому, если есть интерфейс, который позволяет экспортировать/импортировать географические координаты, вам не потребуется никакого специального проектирования или программирования, чтобы заставить их работать вместе. Точно так же, как ваш SCMP не нужно создавать с нуля каждый раз, когда кто-то устанавливает новую инфраструктуру умного города (поскольку общие протоколы данных, такие как MQTT, могут соединять разные системы), каждое отдельное устройство IoT может быть интегрировано в одну или несколько ваших существующих программных систем. смотря что собирает.

Аппаратная совместимость в приложении «умный город» на основе IoT

Это одно из основных преимуществ приложений «умный город» на основе IoT — если у вас есть подходящая аппаратная система, теоретически она должна прослужить много лет, прежде чем потребуется обновление или замена, при этом она будет совместима с любыми новыми или модернизированными компонентами вашего общего SCMP. . Обычно это экономит деньги на ранних этапах разработки, но при этом обеспечивает гибкость, если вы хотите расширить свою сеть, добавляя новые устройства позже. Например: почти все мобильные телефоны основаны на общих протоколах связи, что означает, что аппаратное обеспечение будет работать независимо от того, используете ли вы программное обеспечение iOS от Apple или операционную систему Android от Google. Конечно, это не всегда так, потому что существует серьезный компромисс между наличием большого количества стандартизированных устройств и возможностью настроить систему умного города в соответствии со всеми вашими уникальными требованиями, но, как правило, дешевле, когда все работает вместе. из коробки.

Все больше о безопасности в умных городах для кибермира

Само собой разумеется, что безопасность является одним из наиболее важных факторов в любой программе «умный город»: поскольку все больше данных из разных частей города становится доступным в Интернете, это также означает, что у хакеров из-за пределов сети появляется больше потенциальных точек доступа. . Те же типы уязвимостей IoT, которые могут повлиять на сети меньшего масштаба, существуют и в сетях большего масштаба, поскольку они часто основаны на аналогичных технологиях, однако это не означает, что каждый отдельный аспект SCMP должен быть абсолютно герметичным. Это просто означает, что вам нужно тщательно продумывать меры безопасности на всех этапах вашего проекта, а затем возвращаться и обновлять отдельные части по мере обнаружения новых уязвимостей или изменения фактора риска.

Большинство систем «умного города» в настоящее время полагаются на незашифрованные протоколы данных, такие как MQTT, которые упрощают хакерам получение паролей пользователей с помощью специально созданных пакетов информации, которые могут обманом заставить устройства IoT раскрыть конфиденциальные сведения об их конфигурациях или типах данных, которые они передают. . Хотя это, скорее всего, произойдет во время атаки «человек посередине», когда хакер перехватывает сигнал определенного устройства, прежде чем передать его обратно по назначению, ему не обязательно физически проникать в вашу сеть, чтобы получить это. вид информации. Они могут просто отслеживать трафик на разных физических каналах, а затем использовать эти данные для подбора (или перебора) паролей или криптографических ключей, как только им удастся получить достаточно сведений о сети о том, как вы можете их реализовать.

SCMP часто используют географические координаты, такие как долгота и широта, как способ идентификации конкретных местоположений в пределах городов (например, домов, предприятий, достопримечательностей), но существуют определенные виды атак, которые могут использоваться против этих устройств в зависимости от того, какая технология используется для их защиты. начальные конфигурации. Это означает, что злоумышленники, обладающие некоторыми техническими знаниями, теоретически могут получить доступ к вашей системе или нарушить ее работу, если их цель находится между определенными точками или если их передача сигнала происходит за пределами минимальных или максимальных границ определенной области. В этом случае может быть особенно важно регулярно обновлять свои устройства IoT, если их программное обеспечение не основано на модели с открытым исходным кодом, которая позволяет быстро исправлять уязвимости.

Множество преимуществ для умных городов

Одним из самых больших преимуществ любого проекта умного города является то, что он может предоставить удобную платформу для демонстрации того, как можно анализировать, фильтровать и интерпретировать различные виды данных в режиме реального времени. Это означает, что города могут использовать эти системы для получения полезной информации об экономических тенденциях или изменении демографических показателей населения через мобильные приложения, веб-порталы и другие каналы связи, не полагаясь на традиционные методы, такие как переписи населения, которые становятся все более устаревшими и дорогими. В большинстве случаев SCMP собирают данные из низкоуровневых сетей ИКТ на уровне улиц, но они также могут взаимодействовать с множеством других видов информации об окружающей их среде, включая то, как используются городские услуги, где люди ходят. или вождение в определенное время и даже какие товары доставляются в конкретный район и из него.

В отличие от других сетей IoT, которые существуют уже несколько десятилетий, умные города должны иметь возможность непрерывно отслеживать изменения в своей городской среде в рамках повседневных операций. Это означает, что вы должны быть готовы постоянно обновлять свой SCMP по мере появления новых технологий в течение его срока службы. В некоторых случаях это будет означать обновление программного обеспечения каждые пару лет, а также может потребоваться замена оборудования, если ваши существующие устройства IoT не могут достаточно быстро адаптироваться к новым видам атак, таким как глушение или спуфинг. Хотя такая гибкость может показаться дорогостоящей на ранних этапах проекта умного города, она может снизить общие затраты, связанные с нарушениями безопасности и простоями инфраструктуры в дальнейшем.

Стандартизация является ключевым моментом для умных городов кибермира

SCMP, вероятно, являются одними из самых сложных сетей IoT, за безопасность которых вам когда-либо приходилось отвечать, но они также имеют много общего с другими типами муниципальных систем по своей сути, в том числе то, как они собирают, обрабатывают и обмениваются данными с использованием датчиков, которые полагаются на протоколы беспроводной связи для передачи информации туда и обратно между различными устройствами. По этой причине важно, чтобы вы максимально точно следовали отраслевым стандартам на каждом этапе вашего проекта, чтобы подобные уязвимости не были введены в вашу систему (или, что еще хуже, введены, а затем использованы) другими сторонами в той же поставке или дистрибутиве. цепь.

Подобно многим типам SCMP, системы умного города, такие как управление дорожным движением и визуализация данных, могут использоваться для различных коммерческих и промышленных целей — в зависимости от того, какие виды лицензий вам необходимо получить, прежде чем они будут установлены в общественных местах. Например: если вы планируете определять маршруты общественного транспорта в городской среде с помощью датчиков Bluetooth, использующих нелицензированные частоты, особенно важно, чтобы эти устройства были разработаны с учетом требований безопасности, чтобы на пути прохождения сигнала не было несанкционированных точек доступа. Разрешение кому-либо вмешиваться в бесплатные беспроводные сети может подвергнуть ваш город ненужным юридическим рискам, а также создать уязвимости, которыми могут воспользоваться злоумышленники.

Точно так же, как вам нужно убедиться, что ваши SCMP используют модель с открытым исходным кодом, также важно, чтобы вы думали о безопасности с общесистемной точки зрения при внедрении новых типов устройств в общедоступные места, включая любые данные, которые распределяются между различными сетями ИКТ или хранятся в облачном хранилище. Поскольку устройства IoT, как правило, полагаются на сторонние библиотеки и платформы, которые не всегда могут быть обновлены последними обновлениями программного обеспечения для данного города, вам необходимо убедиться, что такие зависимости были созданы с нуля или тщательно протестированы перед их использованием в умном городе. проекты.

Хотя большинство муниципалитетов десятилетиями полагаются на проводные сети, они быстро переходят на беспроводные технологии из-за более низкой стоимости и простоты установки: современный SCMP, такой как интеллектуальная транспортная система, может отправлять и получать миллионы пакетов данных каждый день, вот почему очень важно, чтобы такие системы разрабатывались с учетом требований безопасности с самого начала.

Когда дело доходит до защиты SCMP, основанных на беспроводных технологиях, вам следует знать о трех основных компонентах: интерференция, глушение и спуфинг. Вы можете думать о помехах как о нежелательном сигнальном шуме или потере данных, вызванных двумя или более источниками, борющимися за эфирное время через одно и то же оборудование, в то время как глушение — это любая преднамеренная попытка помешать другому устройству получать сигналы либо с помощью грубой силы (подавление сигнала с помощью шума) или путем блокировки частотного диапазона, используемого этим другим устройством. Спуфинг — это форма кражи личных данных, которая происходит, когда злоумышленники пытаются отправить пакеты с другого устройства, выдающего себя за надежный источник. Все три типа атак потенциально могут привести к раскрытию или манипулированию конфиденциальной информацией, и, в зависимости от полосы частот, используемой вашими SCMP, такие нарушения безопасности могут остаться незамеченными людьми, ответственными за обслуживание системы.

Хотя некоторые виды помех можно смягчить с помощью надлежащего управления протоколом (особенно если они вызваны естественными элементами, такими как солнечные вспышки), вы должны начать думать о глушении и спуфинге как о двух основных областях, в которых стандарты безопасности IoT все еще догоняют отраслевые потребности. . Общей темой для всех беспроводных систем является то, что им требуется разрешение на работу на определенных частотах в разрешенных диапазонах, а это означает, что атаку глушения можно обнаружить, проверив соседние частоты на наличие чрезмерного шума. Атаки спуфинга немного сложнее обнаружить, поскольку они требуют от исследователей выяснить, пришел ли тот или иной пакет из авторизованного источника или нет, что практически невозможно, если попытка спуфинга была успешной.

Поскольку муниципалитеты продолжают вкладывать средства в SCMP, предназначенные для общественного использования, важно помнить об этих видах атак при проектировании оборудования и системной интеграции. как они здесь борются с такими угрозами, как глушение и спуфинг), другие прямо не назвали защиту беспроводной сети в числе своих основных задач, несмотря на несколько инцидентов, связанных с физическими атаками на локальную инфраструктуру ИКТ. Как и любой другой вид чувствительной сети, SCMP используют комбинацию проводных и беспроводных методов передачи данных, что означает, что системные администраторы должны убедиться, что их стандарты учитывают все типы обнаруживаемых помех в заданных полосах частот.

Хотя основным источником таких атак по-прежнему являются хакеры, ищущие личную информацию или данные о точках интереса, нет никаких причин, по которым другие злоумышленники не могли бы атаковать различные виды критически важной инфраструктуры, если они не созданы с учетом безопасности. в виду с нуля. Учитывая сумму денег, которую муниципалитеты инвестировали в общедоступный Wi-Fi за последнее десятилетие, важно, чтобы вы защищали свои SCMP от атак, думая о защите беспроводной сети изнутри.

Готовы разрабатывать вместе с нами решения для умного города? Связаться с нами!