Современная электроника №4/2021

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 20 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2021 для определённого сегмента. Напри- мер, такое бытовое оборудование, как системы отопления и климат-контро- ля, холодильники, кухонное оборудова- ние, имеют один тип интеллектуальных сенсоров. В системах видеонаблюде- ния, телевизорах, охранных сигна- лизациях используются другие слож- ные автоматизированные датчики. Для управления освещением, замка- ми, шторами и другими аналогичны- ми устройствами используются про- стейшие датчики с микропотреблением электроэнергии. Для управления эти- ми устройствами можно задействовать различные типы контроллеров. На рисунке 3 показана схема проекта «Умного дома» с иерархической топо- логией контроля оборудования. Сенсорные сети в этом проекте раз- делены на три класса в зависимости от назначения и технических воз- можностей: нижний, средний и выс- ший. Интеллектуальный сенсор выс- шего уровня предназначен для выхода через точку доступа (AP) в сеть Интер- нет, а также для управления сенсора- ми среднего уровня. Интеллектуальные сенсоры среднего уровня управля- ют простейшими датчиками нижнего уровня. Сенсоры среднего класса вза- имодействуют только с ближайшими датчиками низшего и высшего классов и не имеют выхода во внешние сети. Датчик низшего класса общается только с ближайшим к нему сенсором среднего класса. Все сенсоры оснаще- ны уникальными ключами, представ- ляющим собой чип, который нельзя физически скопировать. Сеансы свя- зи предполагают предварительную вза- имную аутентификацию сенсоров и согласование ключей. Таким образом, указанная схема является безопасной и эффективной по сравнению с другими методами с одним центральным управ- ляющим микрокомпьютером. Авторы этой работы считают, что предложен- ная ими схема соответствует требова- ниям, предъявляемым к нейронным эхо-сетям (ESN, echo state networks) [11], и может быть использована в сме- шанных сетях. Нейронные сети ESN позволяют интегрировать в проектах «Умного дома» новые технологии IoT, напри- мер автономное управление сенсо- рами и исполнительными устрой- ствами, киберфизические системы и мобильные узлы. В сетях подобного рода можно отказаться от мощного центрального процессора, поскольку в киберфизических системах (cyber- physical system) [12] вычислительные ресурсы распределены по всей физи- ческой системе. При этом вычисли- тельные мощности распределяются по сети в иерархическом порядке в зависимости от назначения и слож- ности сенсоров. Развитие подобных экосистем, основанных на ESN-сетях, позволит подключать к проектам «Умного дома» отдельными блоками оборудование конкретного назначе- ния, например блоки оборудования безопасности, кухонного оборудова- ния, садово-огородный блок и другие подобные комплексные наборы обо- рудования. С развитием IoT-технологий пропор- ционально увеличивается вероятность угроз безопасности. Поскольку совре- менный «Умный дом» представляет собой сложный программно-аппарат- ный комплекс с большой базой данных, он в принципе уязвим для различного рода злонамеренных попыток взлома систем безопасности, которые могут причинить серьёзный ущерб и даже угрожать жизни людей, находящихся в доме. Возможны несколько основных потенциальных вариантов утечки данных на следующих этапах переда- чи информации: «устройство–устрой- ство» (интеллектуальный сенсор), «устройство–координатор», «коорди- натор–шлюз», «устройство–контрол- лер для локальной сети», «контрол- лер поставщика услуг IoT и сервисные службы Интернет». Системы безопас- ности современных проектов «Умно- го дома» должны обеспечивать надёжную защиту на каждом из пере- численных этапов передачи инфор- мации. Основные хакерские техно- логии взлома систем IoT достаточно хорошо известны: Exploits, Password Attacks, IoT Worms, Unpatched Devices, Legacy Protocol, Cryptojacking и другие [13]. Методы борьбы с этими технологи- ями подробно описаны [14–17]. Поэто- му в этой статье не будет детально рас- смотрен этот вопрос. Поскольку все проекты «Умного дома» предусматривают выход в гло- бальные внешние сети, перенасыщен- ные различными вирусами, проблемы безопасности, связанные с Интернет, также крайне важны для этого направ- ления IoT. Даже опытные пользователи, не говоря уже о детях и пожилых людях, могут кликнуть на ссылку, которая запу- стит механизм заражения вирусами систем, управляющих оборудованием дома. Поэтому необходимо обеспечить комплексную локальную и облачную защиту от заражения вирусами и сете- вых атак. Проект «Умный дом с подключением по протоколу IP» Отмеченные ранее глобальные про- блемы, связанные с индустрией «Умно- го дома», признают все ведущие миро- вые производители, поставщики и интеграторы электроники. Заметный отрыв трёх лидеров рын- ка от потенциальных конкурентов для Amazon, Google и Apple создаёт опре- делённое преимущество. Однако для остальных компаний и для индустрии «Умного дома» в целом такая ситуация является крайне неприятной. Опреде- лённые нарекания, связанные с допол- Рис. 3. Схема проекта «Умного дома» с иерархической топологией контроля оборудования [10]