اینترنت اشیا (Internet of Things) یا IoT، شبکه‌ای از اشیا فیزیکی (“چیزها”) است که با حسگرها، نرم‌افزارها و سایر فناوری‌ها جاسازی شده‌اند تا از طریق اینترنت با دستگاه‌ها و سیستم‌های دیگر متصل و تبادل داده کنند.      

       این اشیاء می‌توانند از وسایل خانگی ساده گرفته تا ابزارهای صنعتی پیچیده باشند. به زبان ساده، IoT امکان می‌دهد تا اشیاء فیزیکی بتوانند داده‌ها را جمع‌آوری، ارسال و دریافت کنند و به طور خودکار با یکدیگر یا با سیستم‌های

       مرکزی ارتباط برقرار کنند. این ارتباط بدون نیاز به دخالت انسان یا با حداقل دخالت انجام می‌شود.

 

       a) کاربردها:

       کاربردهای IoT بسیار گسترده و در حال گسترش است. برخی از مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

• • خانه‌های هوشمند: کنترل روشنایی، دما، امنیت، وسایل خانگی و سایر جنبه‌های خانه از طریق اینترنت.

• • شهر هوشمند: مدیریت ترافیک، روشنایی خیابان‌ها، جمع‌آوری زباله، نظارت بر کیفیت هوا و سایر خدمات شهری به صورت هوشمند.

• • بهداشت و درمان: نظارت از راه دور بر وضعیت سلامتی بیماران، ارائه خدمات پزشکی از راه دور، مدیریت دارو و تجهیزات پزشکی.

• • کشاورزی هوشمند: نظارت بر شرایط آب و هوایی، آبیاری خودکار، مدیریت آفات و بیماری‌ها، ردیابی دام و محصولات کشاورزی.

• • صنعت: اتوماسیون فرآیندهای تولید، نظارت بر عملکرد ماشین‌آلات، پیش‌بینی خرابی‌ها، مدیریت زنجیره تامین.

• • حمل و نقل: ردیابی وسایل نقلیه، مدیریت ترافیک، بهبود ایمنی، کاهش مصرف سوخت.

• • خرده فروشی: مدیریت موجودی، بهبود تجربه مشتری، ارائه تبلیغات هدفمند.
  • انرژی: مدیریت مصرف انرژی، بهینه‌سازی تولید و توزیع برق، نظارت بر شبکه‌های انرژی.

     b) انواع:

      IoT را می‌توان بر اساس معیارهای مختلفی دسته‌بندی کرد:

• • بر اساس نوع شبکه:
    
    • • شبکه‌های محلی (LAN): اتصال دستگاه‌ها در یک منطقه محدود مانند خانه یا دفتر.
    • • شبکه‌های گسترده (WAN): اتصال دستگاه‌ها در مناطق جغرافیایی گسترده.

• • بر اساس کاربرد:
    
    • • مصرف‌کننده: خانه‌های هوشمند، پوشیدنی‌ها، خودروهای هوشمند.
    • • تجاری: خرده فروشی، حمل و نقل، کشاورزی.
    • • صنعتی: تولید، انرژی، معدن.

• • بر اساس پروتکل ارتباطی:
    
    • • Wi-Fi: برای اتصال دستگاه‌ها به شبکه‌های بی‌سیم.
    • • Bluetooth: برای اتصال دستگاه‌ها در فواصل کوتاه.
    • • Zigbee: برای شبکه‌های بی‌سیم کم مصرف.
    • • Cellular (4G, 5G): برای اتصال دستگاه‌ها به شبکه‌های تلفن همراه.

• • بر اساس معماری:
    
    • • مرکزی (Centralized): داده‌ها در یک سرور مرکزی پردازش می‌شوند.
    • • غیرمتمرکز (Decentralized): پردازش داده‌ها در لبه شبکه انجام می‌شود (Edge Computing).

       به طور کلی، یک سیستم IoT از چهار جزء اصلی تشکیل شده است:

1. 1. دستگاه‌ها (Things): اشیاء فیزیکی که به حسگرها، نرم‌افزارها و سایر فناوری‌ها مجهز شده‌اند تا داده‌ها را جمع‌آوری و ارسال کنند.

1. 1. اتصال (Connectivity): شبکه‌ای که دستگاه‌ها را به پلتفرم IoT متصل می‌کند. این اتصال می‌تواند از طریق Wi-Fi، Bluetooth، Zigbee، Cellular یا سایر فناوری‌های بی‌سیم یا سیمی برقرار شود.

1. 1. پلتفرم IoT: نرم‌افزاری که داده‌ها را از دستگاه‌ها دریافت، پردازش، تجزیه و تحلیل و مدیریت می‌کند.

1. 1. برنامه‌های کاربردی: نرم‌افزارهایی که از داده‌های IoT برای ارائه خدمات و ایجاد ارزش افزوده استفاده می‌کنند.

      مثال:

      فرض کنید یک سیستم آبیاری هوشمند برای یک مزرعه داریم. این سیستم شامل حسگرهایی است که رطوبت خاک، دما و میزان بارندگی را اندازه‌گیری می‌کنند. این حسگرها از طریق یک شبکه بی‌سیم (مثلاً Zigbee) به یک پلتفرم         IoT متصل می‌شوند. پلتفرم IoT داده‌ها را پردازش می‌کند و بر اساس آن تصمیم می‌گیرد که چه زمانی و چه مقدار آب برای آبیاری لازم است. سپس، پلتفرم IoT دستورات لازم را به شیرهای آب ارسال می‌کند تا به طور خودکار آبیاری               انجام شود. کشاورز می‌تواند از طریق یک برنامه کاربردی موبایل، وضعیت مزرعه و عملکرد سیستم آبیاری را نظارت کند.

 

 

 

 

      d)اجزای کلیدی یک سیستم IoT:

• • حسگرها (Sensors): دستگاه‌هایی که اطلاعات فیزیکی محیط را جمع‌آوری می‌کنند (مانند دما، رطوبت، فشار، حرکت، نور و غیره).

• • میکروکنترلرها (Microcontrollers): پردازنده‌های کوچکی که داده‌ها را از حسگرها دریافت و پردازش می‌کنند و دستورات لازم را به سایر اجزا ارسال می‌کنند.

• • ماژول‌های ارتباطی (Communication Modules): دستگاه‌هایی که امکان اتصال دستگاه IoT به اینترنت یا سایر شبکه‌ها را فراهم می‌کنند (مانند Wi-Fi، Bluetooth، Zigbee، Cellular و غیره).

• • باتری‌ها (Batteries): منبع تغذیه دستگاه‌های IoT.

• • سیستم عامل (Operating System): نرم‌افزاری که عملکرد دستگاه IoT را کنترل می‌کند.

• • پروتکل‌های ارتباطی (Communication Protocols): مجموعه‌ای از قوانین و استانداردها که نحوه تبادل داده‌ها بین دستگاه‌ها و سیستم‌ها را تعیین می‌کند (مانند MQTT، CoAP، HTTP و غیره).

• • پلتفرم IoT (IoT Platform): نرم‌افزاری که داده‌ها را از دستگاه‌ها دریافت، پردازش، تجزیه و تحلیل و مدیریت می‌کند.

• • برنامه‌های کاربردی (Applications): نرم‌افزارهایی که از داده‌های IoT برای ارائه خدمات و ایجاد ارزش افزوده استفاده می‌کنند.

• • MQTT (Message Queuing Telemetry Transport): یک پروتکل پیام‌رسانی سبک و کارآمد که برای انتقال داده‌ها بین دستگاه‌ها و سرورها استفاده می‌شود.

• • CoAP (Constrained Application Protocol): یک پروتکل وب سبک که برای دستگاه‌های IoT با منابع محدود طراحی شده است.

• • HTTP (Hypertext Transfer Protocol): یک پروتکل وب استاندارد که برای انتقال داده‌ها بین مرورگرها و سرورها استفاده می‌شود.

• • AMQP (Advanced Message Queuing Protocol): یک پروتکل پیام‌رسانی پیشرفته که برای برنامه‌های کاربردی سازمانی استفاده می‌شود.

• • LoRaWAN (Long Range Wide Area Network): یک پروتکل ارتباطی بی‌سیم کم مصرف که برای اتصال دستگاه‌ها در فواصل طولانی استفاده می‌شود.

 

• • معماری سه لایه: شامل لایه‌های دستگاه، شبکه و برنامه کاربردی.

• • معماری پنج لایه: شامل لایه‌های حسگر، شبکه، پردازش، برنامه کاربردی و کسب و کار.

• • معماری لبه (Edge Computing): پردازش داده‌ها در لبه شبکه (نزدیک به دستگاه‌ها) به جای ارسال آن‌ها به یک سرور مرکزی.

• • آسیب‌پذیری دستگاه‌ها: بسیاری از دستگاه‌های IoT از نظر امنیتی ضعیف هستند و به راحتی می‌توانند مورد حمله قرار گیرند.

• • حملات DDoS: هکرها می‌توانند از شبکه‌های IoT برای انجام حملات DDoS (Distributed Denial of Service) استفاده کنند.

• • سرقت اطلاعات: هکرها می‌توانند اطلاعات شخصی و حساس کاربران را از دستگاه‌های IoT سرقت کنند.

• • جاسوسی: هکرها می‌توانند از دستگاه‌های IoT برای جاسوسی از کاربران استفاده کنند.

      h) راهکارهای امنیتی IoT:

• • رمزنگاری: استفاده از رمزنگاری برای محافظت از داده‌ها در برابر دسترسی غیرمجاز.

• • احراز هویت: اطمینان از اینکه فقط کاربران و دستگاه‌های مجاز می‌توانند به سیستم IoT دسترسی داشته باشند.

• • به‌روزرسانی‌های امنیتی: به‌روزرسانی منظم نرم‌افزار و سیستم عامل دستگاه‌های IoT برای رفع آسیب‌پذیری‌های امنیتی.

• • دیواره‌های آتش (Firewalls): استفاده از دیواره‌های آتش برای محافظت از شبکه‌های IoT در برابر حملات سایبری.

• • سیستم‌های تشخیص نفوذ (Intrusion Detection Systems): استفاده از سیستم‌های تشخیص نفوذ برای شناسایی و جلوگیری از حملات سایبری.