โดยทั่วไปอุปกรณ์ Consumer IoT จะเปิดใช้งานการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตได้อย่างไร


15

เท่าที่ฉันรู้มี 2 วิธีทั่วไปสำหรับเปิดใช้งานการเข้าถึงระยะไกล (อินเทอร์เน็ตไม่ใช่ LAN) เพื่อเข้าถึงอุปกรณ์ IoT:

  1. ผ่านเซิร์ฟเวอร์ที่อุปกรณ์ทำการสำรวจเป็นระยะ (เช่นMQTT )
  2. การเข้าถึงระยะไกลโดยตรง

ฉันสมมติว่าวิธีที่สองไม่ได้ส่งตรงโดยทั่วไปอุปกรณ์ผู้บริโภคนั่งอยู่หลังเราเตอร์ที่บ้าน

คำถามของฉันคือ: ประมาณว่าอุปกรณ์ IoT ที่ขายในปัจจุบันใช้วิธีการใดวิธีการหนึ่งต่อไปนี้เพื่อเชื่อมต่อกับอุปกรณ์เหล่านั้นจากระยะไกล :

  1. ผ่านเซิร์ฟเวอร์ (อุปกรณ์สำรวจเซิร์ฟเวอร์)
  2. การเข้าถึงระยะไกลโดยตรงที่ต้องการกำหนดค่าเราเตอร์ในบ้านด้วยตนเองเพื่อเปิดใช้งานการส่งต่อพอร์ต (หรือวิธีอื่นที่ทำให้อุปกรณ์)
  3. เข้าถึงโดยตรงจากระยะไกลโดยที่อุปกรณ์กำหนดค่าเราเตอร์โดยอัตโนมัติผ่าน UPnPหรือโปรโตคอลอื่น ๆ
  4. เข้าถึงโดยตรงจากระยะไกลโดยใช้ที่อยู่ IPv6 คงที่ของอุปกรณ์ซึ่งไม่จำเป็นต้องติดตั้งเราเตอร์
  5. วิธีอื่น ๆ

คำถามของฉันเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ IoT สำหรับผู้บริโภคเช่นหลอดไฟสวิตช์ไฟกุญแจเครื่องวัดอุณหภูมิ ฯลฯ จากผู้ผลิตที่เชื่อถือได้ซึ่งขายวันนี้และติดตั้งในบ้าน

ปรับปรุง:

พบคำตอบนี้โดย@ Aurora0001ถึงคำตอบอื่นในไซต์นี้เกี่ยวกับการเจาะรูเพื่อเปิดใช้งานการสื่อสารโดยตรงระหว่างอุปกรณ์ 2 เครื่องที่อยู่ในเครือข่ายภายในที่แตกต่างกัน (เช่นหลังเราเตอร์ที่บ้าน) โซลูชันนี้ต้องการเซิร์ฟเวอร์ แต่สำหรับการจับมือเริ่มต้นเท่านั้น

ฉันเดาว่าจะเพิ่มตัวเลือกอื่น ...


คำถามที่น่าสนใจ ฉันไม่แน่ใจว่าจะมีสถิติที่หาได้ง่ายหรือไม่เพื่อหาเปอร์เซ็นต์ - คุณต้องการสิ่งเหล่านี้โดยเฉพาะหรือคุณแค่พยายามทำความเข้าใจกับวิธีการทั่วไปที่มีอยู่บ้าง?
Aurora0001

5
นอกจากนี้ MQTT ไม่ได้ทำการสำรวจความคิดเห็นมันเปิดการเชื่อมต่อแบบถาวรกับโบรกเกอร์และโบรกเกอร์ก็จะส่งข้อความกลับมาที่ลิงค์นั้น
hardillb

1
ฉันเดาว่า 99% ของการติดตั้งในปีนี้จะใช้ (1) แต่ไม่มีอะไรที่จะพิสูจน์การเดาได้
Sean Houlihane

2
@Mawg ค้นหาที่อยู่แบบย้อนกลับ การเข้าถึงอุปกรณ์ในบ้านจากที่ทำงาน
Sean Houlihane

1
@Perspectivus ทำไมไม่มีค่าใช้จ่ายจริงในซ็อกเก็ตเปิดมันส่งแพ็คเก็ตที่มีชีวิตน้อยมาก (เพื่อให้นายหน้ารู้ว่ามันยังอยู่ที่นั่น) ในอัตราที่กำหนดได้ซึ่งตราบใดที่มันสั้นกว่า 15 นาที TCP หมดเวลาซ็อกเก็ต ควรเปิดกว้างตลอดเวลา
hardillb

คำตอบ:


12

ฉันคิดว่าคุณจะพบเปอร์เซ็นต์ "# 5, อื่น ๆ " ค่อนข้างสูงเนื่องจากรายการขาดหนึ่งในสถาปัตยกรรม IoT สำหรับผู้บริโภคทั่วไป: การสื่อสารทางอ้อมผ่านเกตเวย์ภายในบ้าน

วิธีการอื่น ๆ ที่คุณอธิบายมีข้อเสียในบ้าน: พวกเขายากที่จะกำหนดค่าพวกเขาไม่ปลอดภัยหรือใช้ทรัพยากรเซิร์ฟเวอร์ที่มีราคาแพงจำนวนมาก เกตเวย์ในบ้านหลีกเลี่ยงปัญหาเหล่านี้สำหรับอุปกรณ์แต่ละชิ้นโดยเปิดเผยอุปกรณ์เพียงเครื่องเดียวกับอินเทอร์เน็ต

เกตเวย์ทั่วไปมีจุดประสงค์หลายประการ ก่อนอื่นมันเป็นโปรโตคอลบริดจ์ อุปกรณ์ไร้สายใช้โปรโตคอลการสื่อสารแบบเปิดและเป็นกรรมสิทธิ์รวมถึง Z-Wave, Zigbee, ทุ่มเท 900 MHz RF, ทุ่มเท 433 MHz RF, แสงอินฟราเรด, บลูทู ธ , BLE, ANT +, Crestron ฯลฯ เหล่านี้แก้ปัญหาเฉพาะทุกประเภท, เช่นราคาต่ออุปกรณ์, อายุการใช้งานแบตเตอรี่, เครือข่ายตาข่ายที่กำหนดค่าตัวเอง, เวลาตอบสนองที่รวดเร็ว, การสื่อสารที่ไม่ปลอดภัย, การกำหนดค่าอย่างง่ายโดยใช้ที่เก็บข้อมูลน้อยที่สุดเป็นต้นวิธีนี้อุปกรณ์ IoT ของผู้บริโภคส่วนใหญ่ไม่ได้ใช้ เฟรมขนาดเล็กเพื่อรักษาอายุแบตเตอรี่ เกตเวย์จะแปลงโปรโตคอลที่เป็นกรรมสิทธิ์ให้เป็นสิ่งที่สามารถเคลื่อนย้ายและทำงานร่วมกับเครือข่ายที่ใช้ IP ได้มากกว่า

นอกจากนี้เกตเวย์ในบ้านเป็นสถานที่ที่ดีในการจัดเก็บกฎของระบบ หากคุณกำลังเปิดใช้งานกฎเช่น "ถ้าคุณเปิดไฟที่ด้านบนของบันไดให้เปิดไฟทางเข้ายกเว้นไฟห้องครัวเปิดอยู่" คุณสามารถวางกฎไว้ในสวิตช์ไฟส่วนกลางได้ เว็บเซิร์ฟเวอร์หรือเกตเวย์ การวางกฎในสวิตช์ไฟแต่ละอันทำให้การกำหนดค่าที่เปราะบางซึ่งยากต่อการติดตั้งเปลี่ยนแปลงหรือจัดการ การเรียกใช้กฎในเซิร์ฟเวอร์ส่วนกลางทำให้เกิดความล่าช้าเนื่องจากข้อความจะต้องได้รับการแปลเป็น TCP เข้ารหัสเข้ารหัสส่งผ่านอินเทอร์เน็ตการดำเนินการจะต้องได้รับการถอดรหัสและการแปลกลับไป Zigbee เกตเวย์ช่วยให้ผู้ขายสามารถแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้ด้วยการจัดการจุดเดียวในการสำรองและกู้คืนและตัวประมวลผลในเครื่องเพื่อเรียกใช้กฎอย่างรวดเร็ว

ความปลอดภัยเป็นปัญหาใหญ่: อุปกรณ์ IoT ต้องมีราคาถูกและโปรเซสเซอร์ราคาถูกไม่มีซีพียูและที่เก็บข้อมูลขนาดใหญ่สำหรับฟังก์ชั่นการเข้ารหัสที่ปลอดภัย ไม่ต้องพูดถึงความปรารถนาที่จะหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายมหาศาลในการพัฒนาโปรโตคอลที่เข้ารหัสอย่างปลอดภัย ดังนั้นพวกเขาจึงใช้การรักษาความปลอดภัยที่อ่อนแอ (ราคาถูก) ในอุปกรณ์ของผู้บริโภคหรือไม่มีความปลอดภัยเลย พวกเขาทำสิ่งนี้โดยการสื่อสารภายในช่วงที่ จำกัด เท่านั้นพวกเขาต้องไปถึงประตูในบ้าน ด้วยวิธีนี้เกตเวย์จะจัดการการสื่อสารที่ไม่ปลอดภัยภายในเครื่องและมีเพียงหนึ่งอุปกรณ์เท่านั้นที่ต้องการกำลังการประมวลผลและที่เก็บข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการสื่อสารกับคลาวด์ผ่าน TLS

ในที่สุดเกตเวย์สามารถให้จุดเชื่อมต่อระหว่างมนุษย์กับอุปกรณ์ได้อย่างสะดวก เกตเวย์ส่วนใหญ่จะเปิดเผยเว็บอินเตอร์เฟสเพื่อให้สามารถกำหนดค่าบนพื้นฐานของ GUI ได้ ลองนึกภาพการพยายามรหัสมอร์สกำหนดรหัสผ่าน WiFi 12 ตัวอักษรลงในอุปกรณ์โดยใช้เพียงปุ่มเดียวและ LED หนึ่งอัน ลองจินตนาการดูว่าพนักงานให้ความช่วยเหลือทางโทรศัพท์ของ บริษัท ของคุณพูดคุยกับลูกค้าแต่ละรายผ่านกระบวนการนั้น

น่าเสียดายที่สิ่งนี้ยังไม่ตอบคำถามของคุณโดยตรง แต่ฉันคาดว่าสถาปัตยกรรมเกตเวย์จะเป็นวิธีที่ผู้ใช้ทั่วไปนิยมใช้อุปกรณ์เชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตมากที่สุด

แก้ไข: ในการตอบสนองต่อความคิดเห็นของคุณเกี่ยวกับเกตเวย์ในบ้านที่ใช้สำหรับอุปกรณ์ IoT มีหลายประเภทพื้นฐาน: วัตถุประสงค์เดียวโดยเฉพาะวัตถุประสงค์อเนกประสงค์อเนกประสงค์และวัตถุประสงค์ทั่วไป นอกเหนือจากอินเทอร์เฟซด้านล่างแล้วพวกเขาทั้งหมดมีอินเทอร์เฟซ Ethernet หรือ WiFi เพื่อเชื่อมข้อความไปยังและจากเครือข่าย IP

เกตเวย์จุดประสงค์เดียวโดยเฉพาะจะพูดกับอุปกรณ์ของผู้ผลิตเฉพาะเท่านั้น ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดอาจเป็นดองเกิล USB ที่รับข้อมูลจากอุปกรณ์เดียวเช่นดองเกิล Fitbit ตัวอย่างอื่น ๆ ได้แก่ สะพาน Philips Hue (ซึ่งสื่อสารกับหลอดไฟ Philips Hue เท่านั้น); Liftmaster MyQ Gateway (ซึ่งสื่อสารกับ Liftmaster, Chamberlain หรือ Openers ประตูโรงรถเท่านั้น); หรือ Harmony Hub (ซึ่งสื่อสารกับ Logitech Harmony รีโมทและกะพริบ IR ไปยังส่วนประกอบโฮมเธียเตอร์ต่างๆ)

ตัวอย่างของฮับอเนกประสงค์ที่ทุ่มเทคือฮับ SmartThings ของซัมซุง SmartThings ขายอุปกรณ์ระบบอัตโนมัติภายในบ้านที่หลากหลาย แต่พวกเขาพูดเฉพาะโปรโตคอล SmartThings ฮับ ​​SmartThings ยังสามารถสื่อสารกับอุปกรณ์ควบคุมอื่น ๆ ผ่านทาง IP และมีการรวม IFTTT ดั้งเดิม

เกตเวย์วัตถุประสงค์ทั่วไปอาจมีส่วนประกอบที่เป็นกรรมสิทธิ์ แต่มักจะรองรับหลายอินเตอร์เฟสและสามารถทำหน้าที่เป็นอินเทอร์เฟซหลักบ้านอัจฉริยะ ตัวอย่าง ได้แก่ Wink Hub (ซึ่งสื่อสารกับ Zigbee, Z-Wave, Lutron และอุปกรณ์ Kidde RF) Vera Edge (ซึ่งสื่อสารกับอุปกรณ์ Z-Wave และ Insteon และขยายเพื่อสื่อสารกับอุปกรณ์ภายนอก)

ในที่สุดก็มีความพยายามอย่างมากในโอเพนซอร์สในโดเมนบ้านอัตโนมัติทั่วไปรวมถึง Domoticz และ OpenHAB นี่คือโปรแกรมซอฟต์แวร์ที่รองรับการสื่อสารกับอุปกรณ์ IoT ผ่านอุปกรณ์บริดจ์เฉพาะ (เช่นดองเกิล Z-Wave USB หรือวิทยุ Zigbee) ใช้กฎและนำเสนอความสามารถในการรวมที่กว้างขวางเช่น IFTTT, MQTT และอื่น ๆ


ขอบคุณจอห์น คุณสามารถให้การอ้างอิงถึงบทความทั่วไปเกี่ยวกับหรือตัวอย่างเฉพาะของเกตเวย์ในบ้านดังกล่าวได้หรือไม่?
Perspectivus

8

ผลิตภัณฑ์อุปโภคบริโภคแทบทั้งหมดที่ทำงานด้วยวิธีนี้จะต้องใช้เซิร์ฟเวอร์ภายนอกเพื่อเป็นสื่อกลางในการส่งข้อความจากอุปกรณ์ภายนอกไปยังอุปกรณ์เฉพาะในบ้าน แม้ในกรณีที่เห็นได้ชัดที่สุดของการเปิดเผยพอร์ต 22 บน Raspberry Pi ของคุณคุณยัง (โดยทั่วไป) ต้องการบริการ DNS แบบไดนามิก

  1. อุปกรณ์เริ่มต้นและรักษาการเชื่อมต่อถาวรกับเซิร์ฟเวอร์ ไม่ต้องมีการกำหนดค่าเราเตอร์หากเราเตอร์ให้การเข้าถึงเว็บ https

สำหรับวิธีอื่นทั้งหมดอุปกรณ์โทรศัพท์มือถือระยะไกลจะต้องสามารถค้นหาอุปกรณ์ในบ้านได้ บางครั้งโปรโตคอลแบบ Peer to Peer จะใช้การส่งต่อพอร์ตเนื่องจากมีความปรารถนาที่จะหลีกเลี่ยงสถาปัตยกรรมไคลเอนต์ - เซิร์ฟเวอร์

เป็นไปได้ว่าระบบจะเปิดพอร์ตขาเข้าโดยใช้ UPnP แต่สิ่งนี้ไม่จำเป็นสำหรับแอปพลิเคชัน IoT สิ่งนี้อาจนำไปใช้กับแอปพลิเคชันการเล่นเกมแบบดั้งเดิม แต่กระจุยทันทีที่มีมากกว่าหนึ่งโหนดที่ปรากฏบน IP สาธารณะเดียว

แม้ว่า IPv6 จะช่วยให้อุปกรณ์เชื่อมโยงได้ แต่เครือข่ายจำนวนมากไม่รองรับ IPv6 ตั้งแต่ต้นจนจบ เซิร์ฟเวอร์มีความจำเป็นโดยไม่คำนึงถึงการจัดหาการอัปเดตเฟิร์มแวร์ (เว้นแต่ว่าอุปกรณ์นั้นล้าสมัยก่อนที่จะขาย)

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.