12+
Архитектура интернета вещей
Покупка
Новинка
Тематика:
Интернет
Издательство:
ДМК Пресс
Автор:
Ли Перри
Перевод:
Райтман М. А.
Год издания: 2020
Кол-во страниц: 455
Возрастное ограничение: 12+
Дополнительно
Вид издания:
Практическое пособие
Уровень образования:
Дополнительное профессиональное образование
ISBN: 978-5-97060-784-8
Артикул: 714194.03.99
Доступ онлайн
990 ₽
В корзину
Книга посвящена всем аспектам использования интернета вещей с примерами его применения в различных сферах, включая промышленность, умные города, транспортную систему и здравоохранение. Это наиболее подробное руководство в данной области на русском языке, которое рекомендуется всем отраслевым специалистам Ассоциацией интернета вещей в России. Вы получите полное представление об экосфере интернета вещей, различных технологиях и альтернативах, а также сможете рассмотреть IoT-архитектуру со всех ракурсов. Издание будет полезно для архитекторов и проектировщиков информационных систем, технических специалистов и менеджеров по технологиям.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- Среднее профессиональное образование
- 08.02.16: Монтаж, наладка и эксплуатация системы "Умный дом"
- ВО - Бакалавриат
- 09.03.02: Информационные системы и технологии
- 09.03.03: Прикладная информатика
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Перри Ли Архитектура интернета вещей
Perry Lea Internet of Things for Architects Architecting IoT solutions by implementing sensors, communication infrastructure, edge computing, analytics, and security BIRMINGHAM - MUMBAI
Перри Ли Архитектура интернета вещей Разработка архитектуры систем интернета вещей с применением датчиков, информационно-коммуникационной инфраструктуры, граничных вычислений, анализа и защиты данных Москва, 2020
УДК 004.738, 004.62 ББК 32.973 Л55 Ли П. Л55 Архитектура интернета вещей / пер. с анг. М. А. Райтмана. – М.: ДМК Пресс, 2020. – 454 с.: ил. ISBN 978-5-97060-784-8 Книга посвящена всем аспектам использования интернета вещей с примерами его применения в различных сферах, включая промышленность, умные города, транспортную систему и здравоохранение. Это наиболее подробное руководство в данной области на русском языке, которое рекомендуется всем отраслевым специалистам Ассоциацией интернета вещей в России. Вы получите полное представление об экосфере интернета вещей, различных технологиях и альтернативах, а также сможете рассмотреть IoT-архитектуру со всех ракурсов. Издание будет полезно для архитекторов и проектировщиков информационных систем, технических специалистов и менеджеров по технологиям. УДК 004.738, 004.62 ББК 32.973 Authorized Russian translation of the English edition of Internet of Things for Architects ISBN 781788470599 © 2018 Packt Publishing. This translation is published and sold by permission of Packt Publishing, which owns or controls all rights to publish and sell the same. Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. ISBN 978-1-78847-059-9 (анг.) Copyright © 2018 Packt Publishing ISBN 978-5-97060-784-8 (рус.) © Оформление, издание, перевод, ДМК Пресс, 2020
Содержание Об авторе............................................................................................................13 О рецензенте.....................................................................................................14 Предисловие.....................................................................................................15 Глава 1. История интернета вещей..........................................................21 История развития интернета вещей....................................................................25 Перспективы развития интернета вещей...........................................................26 Индустрия и производство...............................................................................30 Потребитель.......................................................................................................31 Розничная торговля, финансы и маркетинг....................................................31 Медицина...........................................................................................................32 Транспортировка и логистика..........................................................................33 Сельское хозяйство и окружающая среда........................................................34 Энергетика.........................................................................................................35 Умный город......................................................................................................36 Правительство и армия.....................................................................................37 Заключение............................................................................................................38 Глава 2. Архитектура и ключевые модули интернета вещей.......39 Экосистема интернета вещей...............................................................................40 Интернет вещей против межмашинного взаимодействия............................41 Полезность сети и законы Меткалфа и Бекстрома.........................................42 Архитектура интернета вещей.........................................................................44 Роль архитектора...............................................................................................46 Часть 1. Датчики и питание..................................................................................46 Часть 2. Передача данных.....................................................................................47 Часть 3. Интернет-маршрутизация и протоколы................................................48 Часть 4. Туманные и граничные вычисления, аналитика и машинное обучение.................................................................................................................49 Часть 5. Угроза и безопасность в интернете вещей............................................50 Заключение............................................................................................................50 Глава 3. Датчики, оконечные точки и системы питания.................51 Сенсорные устройства..........................................................................................52 Термопары и температурные датчики............................................................52 Эффект Холла и датчики тока...........................................................................55
6 Содержание Фотоэлектрические датчики............................................................................56 Датчики PIR.......................................................................................................57 LiDAR и активные датчики...............................................................................58 Датчики MEMS...................................................................................................60 Интеллектуальные оконечные точки IoT............................................................64 Видеосистема....................................................................................................65 Слияние датчиков.................................................................................................67 Устройства ввода...................................................................................................68 Устройства вывода............................................................................................68 Функциональные примеры (все вместе).............................................................69 Функциональный пример – TI SensorTag CC2650...........................................69 Между датчиком и контроллером....................................................................71 Источники энергии и управление питанием......................................................73 Управление питанием.......................................................................................73 Воспроизводство электроэнергии...................................................................74 Хранилище энергии..........................................................................................80 Заключение............................................................................................................85 Глава 4. Теория коммуникации и информации..................................86 Теория коммуникации..........................................................................................87 Радиочастотная энергия и теоретический диапазон.....................................87 Радиочастотная интерференция......................................................................91 Теория информации.............................................................................................93 Пределы битрейта и теорема Шеннона-Хартли..............................................93 Частота битовых ошибок .................................................................................97 Узкополосная и широкополосная связь.........................................................100 Радиоспектр.........................................................................................................102 Управляющая структура.................................................................................103 Заключение..........................................................................................................106 Глава 5. Беспроводная персональная сеть (WPAN) не на основе IP...............................................................................................107 Стандарты беспроводной персональной локальной сети................................108 Стандарты 802.15.............................................................................................108 Bluetooth..........................................................................................................109 IEEE 802.15.4....................................................................................................143 Zigbee...............................................................................................................151 Z-Wave..............................................................................................................160 Заключение..........................................................................................................166 Глава 6. WPAN и WLAN на базе IP...........................................................167 Протокол интернета и протокол управления передачей.................................167 Роль протокола IP в интернете вещей...........................................................168
Содержание 7 WPAN с IP – 6LoWPAN.........................................................................................170 Топология 6LoWPAN........................................................................................171 Стек протокола 6LoWPAN...............................................................................173 Адресация и маршрутизация в mesh-сети....................................................174 Сжатие и фрагментация заголовка................................................................176 Обнаружение соседей.....................................................................................178 Безопасность 6LoWPAN...................................................................................179 WPAN с IP – Thread..............................................................................................180 Архитектура и топология Thread...................................................................180 Стек протокола Thread....................................................................................182 Маршрутизация Thread...................................................................................182 Адресация Thread............................................................................................183 Обнаружение соседа........................................................................................184 Протоколы IEEE 802.11 и WLAN.........................................................................184 Обзор и сравнение протоколов IEEE 802.11..................................................185 Архитектура IEEE 802.11.................................................................................188 Распределение спектра IEEE 802.11...............................................................189 Методы модуляции и кодирования IEEE 802.11...........................................191 IEEE 802.11 MIMO............................................................................................195 Структура пакета IEEE 802.11.........................................................................199 Работа IEEE 802.11...........................................................................................201 Безопасность IEEE 802.11................................................................................203 Протокол IEEE 802.11ac...................................................................................204 Транспорт-к-транспорту IEEE 802.11p...........................................................205 Протокол IEEE 802.11ah..................................................................................208 Заключение..........................................................................................................213 Глава 7. Системы и протоколы дальней связи (ГВС).......................215 Функциональная совместимость устройств сотовой связи.............................215 Стандарты и модель управления...................................................................217 Технологии доступа сотовой связи................................................................220 Категории абонентского оборудования 3GPP...............................................222 Распределение спектра и полос частот в 4G LTE...........................................223 Топология и архитектура сети 4G LTE............................................................227 Стек протоколов сети E-UTRAN 4G LTE.........................................................232 Географические области 4G LTE, потоки данных и процедуры передачи обслуживания.................................................................................233 Структура пакета 4G LTE.................................................................................236 Категории 0, 1, M1 и NB-IoT............................................................................237 5G......................................................................................................................243 LoRa и LoRaWAN..................................................................................................247 Физический уровень LoRa..............................................................................248 Уровень MAC LoRaWAN...................................................................................250
8 Содержание Топология LoRaWAN........................................................................................252 Краткое описание LoRaWAN...........................................................................252 Sigfox....................................................................................................................254 Физический уровень Sigfox............................................................................254 Уровень MAC Sigfox.........................................................................................256 Стек протокола Sigfox.....................................................................................257 Топология Sigfox..............................................................................................258 Заключение..........................................................................................................259 Глава 8. Маршрутизаторы и шлюзы......................................................262 Функции маршрутизации...................................................................................262 Функции шлюза...............................................................................................263 Маршрутизация...............................................................................................263 Отказоустойчивость и внеполосное управление..........................................267 VLAN.................................................................................................................268 VPN...................................................................................................................269 Управление скоростью трафика и QoS..........................................................271 Функции безопасности...................................................................................273 Метрики и аналитика......................................................................................275 Обработка на краю..........................................................................................275 Программное сетевое взаимодействие.............................................................276 Архитектура SDN.............................................................................................277 Традиционное межсетевое взаимодействие.................................................279 Преимущества SDN.........................................................................................280 Заключение..........................................................................................................281 Глава 9. IoT-протоколы передачи данных от граничного устройства в облако.....................................................................................282 Протоколы............................................................................................................282 MQTT................................................................................................................284 Издание-подписка MQTT...............................................................................285 Детали архитектуры MQTT.............................................................................287 Структура пакета MQTT..................................................................................290 Форматы соединений MQTT..........................................................................290 Рабочий пример MQTT...................................................................................293 MQTT-SN..............................................................................................................295 Архитектура и топология MQTT-SN...............................................................296 Прозрачные и собирающие шлюзы...............................................................297 Широковещательное вещание и обнаружение шлюза.................................297 Различия между MQTT и MQTT-SN................................................................297 Ограниченный прикладной протокол...............................................................298 Детали архитектуры CoAP..............................................................................299 Форматы сообщений CoAP.............................................................................302
Содержание 9 Пример использования CoAP.........................................................................306 Другие протоколы...............................................................................................307 STOMP..............................................................................................................307 AMQP................................................................................................................308 Сводка и сравнение протоколов....................................................................310 Заключение..........................................................................................................311 Глава 10. Топология облачных и туманных вычислений.............312 Модель облачных сервисов.................................................................................313 NaaS..................................................................................................................314 SaaS...................................................................................................................314 PaaS...................................................................................................................315 IaaS...................................................................................................................315 Публичное, частное и гибридное облако...........................................................315 Частное облако................................................................................................316 Публичное облако............................................................................................316 Гибридное облако............................................................................................316 Облачная архитектура OpenStack......................................................................317 Keystone – управление идентификацией и обслуживанием............................319 Glance – сервис изображений.........................................................................319 Вычисления Nova............................................................................................319 Swift – хранение объектов..............................................................................321 Neutron – сетевые сервисы.............................................................................321 Cinder – блочное хранилище..........................................................................322 Horizon.............................................................................................................322 Heat – гармоническое сочетание (опция)......................................................323 Ceilometer – телеметрия (опция)....................................................................323 Ограничения облачных архитектур для IoT......................................................323 Эффект задержки............................................................................................324 Туманные вычисления........................................................................................327 Философия Hadoop для туманных вычислений............................................327 Сравнение туманных, граничных и облачных вычислений........................327 Архитектура OpenFog RA................................................................................328 Amazon Greengrass и лямбда-функции..........................................................334 Туманные топологии......................................................................................336 Заключение..........................................................................................................340 Глава 11. Анализ данных и машинное обучение в облачных и туманных платформах...................................................342 Простой анализ данных в интернете вещей.....................................................343 Верхний уровень облачной архитектуры......................................................346 Система правил...............................................................................................347 Потребление информации: потоки, обработка и озера данных..................350
10 Содержание Обработка сложных событий.........................................................................353 Lamda-архитектура.........................................................................................354 Промышленное применение..........................................................................355 Машинное обучение в интернете вещей...........................................................355 Модели машинного обучения........................................................................361 Классификация................................................................................................362 Регрессия..........................................................................................................363 Случайный лес.................................................................................................364 Байесовские модели........................................................................................365 Сверточные нейронные сети..........................................................................368 Рекуррентные нейронные сети......................................................................376 Обучение и получение логических выводов в интернете вещей................382 Анализ данных в IoT и сравнение/оценка методов машинного обучения..........................................................................................................383 Заключение..........................................................................................................385 Глава 12. Безопасность интернета вещей...........................................386 Общеупотребительные понятия кибербезопасности.......................................387 Термины, связанные с атакой........................................................................387 Термины, связанные с защитой.....................................................................389 Анатомия кибератак на IoT-устройства............................................................391 Mirai..................................................................................................................392 Stuxnet..............................................................................................................394 Цепная реакция...............................................................................................395 Физическая и аппаратная безопасность............................................................397 Корень доверия................................................................................................397 Управление ключами и модули TPM.............................................................398 Адресное пространство в процессоре и памяти...........................................399 Безопасность хранения данных.....................................................................399 Физическая безопасность...............................................................................400 Криптография......................................................................................................402 Симметричная криптография........................................................................403 Асимметричная криптография......................................................................405 Криптографический хеш (аутентификация и цифровая подпись).............410 Инфраструктура открытого ключа.................................................................411 Сетевой стек: протокол защиты транспортного уровня..............................412 Программно-определяемый периметр.............................................................413 Архитектура программно-определяемого периметра.................................413 Блокчейн и криптовалюта в интернете вещей.................................................416 Bitcoin (блокчейн)............................................................................................417 IOTA (направленный ациклический граф)....................................................421 Правовое регулирование....................................................................................423 Законопроект об улучшении безопасности интернета вещей (август, 2017)....................................................................................................423
Похожие Показать весь список
Доступ онлайн
990 ₽
В корзину