ترجمه مقاله اینترنت اشیا: نظرسنجی در مورد امنیت چارچوب های IOT - نشریه الزویر

اینترنت اشیا (IoT) زندگی روزانه ما را در حوزه های مختلف از دستگاه های پوشیدنی گرفته تا سیستم های بزرگ صنعتی به شدت تحت تاثیر قرار داده است. در نتیجه طیف وسیعی از کاربردهای اینترنت اشیا با استفاده از ساختارهای مختلف اینترنت اشیا توسعه و اجرا شده است. ساختار اینترنت اشیا مجموعه ای از قوانین، پروتکل ها و استانداردهایی است که پیاده سازی کاربردهای اینترنت اشیا را ساده می کند. موفقیت این کاربردها اساساً به مشخصات فضای اقتصادی (اکوسیستم) ساختار اینترنت اشیا همرا با تاکید بر مکانیزم های امنیتی به کار گرفته شده در آن وابسته اس به طوری که مسائل مرتبط با امنیت و حریم خصوصی از اهمیت حیاتی برخوردار هستند. ما در این مقاله امنیت ساختارهای اصلی اینترن اشیا را که شامل 8 ساختار است مورد بررسی قرار می دهیم. برای هر ساختار مواردی چون معماری پیشنهادی، اصول توسعه برنامه های هوشمند شخص ثالث، سخت افزار سازگار و ویژگی های امنیتی را به طور آشکار توضیح می دهیم. مقایسه معماری های امنیتی نشان می دهد که استانداردهای یکسانی برای امن سازی ارتباطات به کار گرفته شده است در حالی که از روش های مختلفی برای فراهم کردن دیگر ویژگی های امنیتی استفاده شده است.

پیشینه
رشد بسیار سریع دستگاه های متصل به شبکه اینترنت از حسگرهای بسیار ساده گرفته تا سروهای ابری بسیار پیچیده، اینترنت اشیا را شکل می دهند که اشیا در این زمینه به طیف گسترده ای از اجسام (مانند لامپ های هوشمند، قفل های هوشمند، دوربین های مبتنی بر IP، ترموستات ها، دستگاه های الکترونیکی، ساعت های هشدار دهنده، ماشین های خودکار و موارد بسیار دیگر) اشاره دارد. شباهت بین تمامی اشیای اینترنت اشیا به قابلیت اتصال به شبکه اینترنت و تبادل داده مربوط می شود. این ویژگی اتصال به شبکه امکان کنترل راه دور اجسام را از طریق زیرساخت شبکه موجود فراهم می کند و منجر به یکپارچگی بیشتر با دنیای واقعی و دخالت کمتر انسانی می شود. اینترنت اشیا این اجسام را به کارگیری فناوری های مورد نظر همانند محاسبات فراگیری، قابلیت های ارتباطی، پروتکل های اینترنت و برنامه ها به اشیای هوشمند تبدیل می شوند. پروتکل ها به منظور شناسایی زبان گفاری دستگاه های اینترنت اشیا براساس فرمت پیام های تبادل شده مورد نیاز است و مرزهای صحیحی را انتخاب می کند که با عملکرد متفاوت هر یک از دستگاه ها سازگاری دارد. برنامه ها سطوح جزئیات و خصوصیات دستگاه اینترنت اشیا و میزان بزرگی داده های تولیدی برای اهداف تحلیلی را تعیین می کنند. همچنین آن ها محدوده کلی ساختار اینترنت اشیا را نشان می دهند که زنینه حوزه به کار گرفته شده را پوشش می دهند.

مفهوم اینترنت اشیا مستلزم شناسایی ساختاری است که فرآیندهای اجرا شده توسط عناصر مختلف اینترنت اشیا را هماهنگ و کنترل کند. این ساختار مجموعه ای از قوانین، پروتکل ها و مقرراتی است که روش پردازش داده ها و تبادل پیام ها بین تمامی طرفین موجود (مانند دستگاه های تعبیه شده، ابر و کاربران انتهایی) را سازمان دهی می کند. همچنین می بایست از پیاده سازی سطح بالای برنامه های اینترنت اشیا پشتیبانی کند و پیچیدگی پروتکل های زیرساخت را پنهان کند. روش های متعددی وجود دارد که برای ایجاد یک ساختار اینترنت اشیا براساس نیازمندی های کسب و کار مورد هدف قابل پیروی است [2].

هدف ما در این تحقیق ساختارهای اینترنت اشیا مبتنی بر روش ابر عمومی است چرا که آن ها به طور متداول مورد استفاده قرار می گیرند و به طور گسترده در بازار اینترنت اشیا در دسترس قرار دارند. بلوک های سازنده اصلی هر ساختار اینترنت اشیا مبتنی بر ابر شامل اشیای فیزیکی و پروتکل ها است. اشیای فیزیکی شامل این موارد است: (1) دستگاه های هوشمند همانند حسگرها، فعال کننده ها و غیره، (2) سرورها به عنوان یک پشتیبان ابری عمل می کنند و هاب ها/ گیت وی ها که برای مسیریابی، ذخیره سازی و دسترسی به بخش های مختلف داده مورد استفاده قرار می گیرند و (3) کاربران نهایی که توسط برنامه هایی نمایش داده می شوند که از آن ها برای دسترسی به داده ها و تعامل با دستگاه های اینترنت اشیا استفاده می کنند. پروتکل ها بر روی لایه های مختلفی اجرا می شوند و ارتباط انتها به انتها را فراهم می کنند. براساس آخرین اطلاعات موجود، هیچ گونه معماری استانداردی برای اینترنت اشیا وجود ندارد. برای سادگی کار یک ساختار پایه که یک معماری سه لایه [3] را در نظر می گیریم که شامل لایه های برنامه، شبکه و ادراک است. لایه ادراک به دستگاه های فیزیکی تعلق دارد که داده های مشابه را شناسایی کرده و می سنجد و سپس آن را برای اهداف حمل و نقل رقمی می کند. پروتکل های زیرساخت همانند ZigBee [4]، Z-Wave [5]، بلوتوث کم انرژی (BLE) [6]، WiFi و LTE-A [7] در لایه شبکه اجرا می شوند. لایه برنامه رابط کاربران انتهایی برای دسترسی به داده ها و صحبت با دستگاه های اینترنت اشیا خود هستند. این لایه از پروتکل های استانداردی چون پروتکل انتقال فرا متن (HTTP) [8]، پروتکل برنامه ثابت (CoAP) [9]، انتقال سنجش از راه دور صف پیام (MQTT) [10]، پروتکل پیام دهی و ارائه قابل توسعه (XMPP) [11]، پروتکل صف بندی پیشرفته پیام رسانی (AMQP) [12] و سرویس توزیع داده (DDS) [13] پشتیبانی می کند.