عنوان مدل مرجع اینترنت اشیاء (3)
نوع منبع مقاله
گروه اینترنت اشیاء
تاریخ انتشار ۱۲ / ۰۴ / ۱۳۹۵
خلاصه مدل مرجع اینترنت اشیاء اولین قدم مهم به سمت استاندارد سازی مفهوم و واژگان پیرامون اینترنت اشیاء است. مدل مرجع IoT مجموعه ای از قابلیت های مورد نیاز و همچنین نگرانی هایی که می بایست قبل از بکارگیری دستاوردهای آن در حوزه کسب و کار به آنها توجه شود را مشخص کرده است . در این بخش به بررسی چهار سطح دیگر از مدل مرجع اینترنت اشیاء خواهیم پرداخت.

در بخش اول  با  مدل مرجع اینترنت اشیاء ارایه شده توسط شرکت سیسکو با مشارکت شرکت های IBM و Intel آشنا شدیم . در بخش دوم با تمرکز بر روی این مدل به کلیات وظایف و قابلیت های  سه سطح آن ( سطح اول ، سطح دوم ، سطح سوم ) اشاره گردید . در این بخش با سایر سطوح مدل مرجع اینترنت اشیاء آشنا خواهیم شد . 
 
سطح چهارم : انباشت داده  ( ذخیره سازی )
 سیستم های شبکه ای با هدف انتقال مطمئن داده ایجاد شده اند . از این منظر می توان اطلاعات را داده در حال حرکت در نظر گرفت  که می بایست با ضریب اطمینان بالا از نقطه ای به نقطه دیگر انتقال یابند  . تا قبل از سطح  چهارم ، داده در طول شبکه و بر اساس اندازه و ساختار تعیین شده توسط دستگاه های تولید کننده داده جابجا می شود .  مدل ، رویداد محور است  یعنی همزمان با تولید داده ، داده منتقل می شود.
همانگونه که قبلا اشاره گردید ، دستگاه های موجود در سطح اول مدل مرجع اینترنت اشیاء دارای قابلیت های محاسباتی و یا پردازشی نمی باشند . این وضعیت در سطح دوم مدل مرجع تا حدودی تغییر می کند و امکان انجام برخی فعالیت های محاسباتی نظیر ترجمه پروتکل ها  یا تدوین و تنظیم قواعد امنیتی شبکه در قالب برخی برنامه ها وجود دارد . همزمان با حرکت به سمت سطوح بالاتر ، امکان انجام پردازش های بیشتری فراهم می گردد . به عنوان نمونه با رسیدن به سطح سوم ، امکان انجام پردازش هایی نظیر بازرسی بسته فراهم می گردد .
اکثر برنامه ها نمی توانند و یا نیاز ندارند که داده را با سرعت شبکه کابلی پردازش نمایند . برنامه ها در مواجه با داده آنها را داده در حال حرکت تلقی نمی کنند بلکه به آنها به منزله داده هایی نگاه می کنند که در حال استراحت و یا تغییرناپذیر در حافظه و یا بر روی دیسک می باشند. منظور از تغییر ناپذیر این است که امکان تغییر آنها توسط منبع تولید کننده داده وجود ندارد و داده تولید شده با ذخیره بر روی یک رسانه ذخیره سازی در انتظار پردازش توسط برنامه های بالادستی گذر ایام می کند . با این نگرش می توان به این تعریف کلی در خصوص سطح چهارم مدل مرجع اینترنت اشیاء اشاره کرد که در این سطح ، داده در حال حرکت به داده در استراحت تبدیل می شود . سطح چهارم مسئولیت تعیین تکلیف موارد زیر را برعهده دارد :
  • اگر داده مورد علاقه سطوح بالاتر باشد : سطح چهارم بگونه ای پیکربندی می گردد تا با انجام پردازش های لازم بتواند نیازهای یک سطح بالاتر را تامین نماید .
  •  اگر نیاز به ذخیره داده باشد : داده می بایست بر روی دیسک ذخیره گردد و یا برای استفاده کوتاه مدت در حافظه ذخیره شود .
  •  نوع فضای ذخیره سازی مورد نیاز : از چه گزینه ای می بایست جهت ذخیره داده استفاده کرد؟ یک سیستم فایل ، سیستم کلان داده و یا بانک اطلاعاتی رابطه ای
  • اگر نیاز به سازماندهی صحیح داده باشد : آیا داده برای ذخیره بر روی سیستم ذخیره سازی مورد نیاز بطور مناسب سازماندهی شده است ؟
  • اگر نیاز به ترکیب مجدد و یا محاسبه مجدد داده باشد: ممکن است لازم باشد تا داده با اطلاعات ذخیره شده قبلی ترکیب ، تجمیع و یا مجددا محاسبه گردد . برخی از این داده ها ممکن است  ریشه در منابع غیر از اینترنت اشیاء داشته  باشند .
پس از ضبط و قرار دادن داده در وضعیت استراحت توسط سطح چهارم ، امکان دستیابی به داده توسط برنامه ها به صورت غیربلادرنگ فراهم می گردد و برنامه ها می توانند در زمان نیاز به داده دستیابی داشته باشند . بطور خلاصه در خصوص وظیفه سطح چهارم می توان گفت که در این سطح داده مبتنی بر رویداد را به پردازش مبتنی بر query تبدیل می گردد . این یک مرحله حیاتی در ایجاد پل بین تفاوت های دنیای شبکه های بلادرنگ و دنیای برنامه های غیر بلادرنگ است .شکل 1 ، مهمترین فعالیت هایی که در سطح 4 انجام می شود را نشان می دهد .


سطح چهارم مدل مرجع اینترنت اشیاء
شکل 1 : سطح چهارم مدل مرجع اینترنت اشیاء

سطح پنجم : چکیدگی داده  ( تجمیع و دستیابی )
سیستم های اینترنت اشیاء می بایست قابلیت بزرگ تر شدن در ابعاد مختلفی را دارا باشند از یک سازمان محلی گرفته تا یک سازمان با کلاس کار جهانی . همچنین لازم است اینگونه سیستم ها قابلیت حمایت از سیستم های ذخیره سازی مختلفی را دارا باشند تا بتوان داده دستگاه های اینترنت اشیاء و داده سیستم های قدیمی سازمانی  نظیر  ERP , HRMS و CRM را ذخیره کرد. وظایف سطح پنجم مدل مرجع اینترنت اشیاء ، تمرکز بر روی تفسیر داده و فضای ذخیره سازی آن با هدف تسهیل در پیاده سازی و بهبود عملکرد سیستم ها است . 
علی رغم این که دستگاه های متعددی درگیر تولید داده می باشند ، ولی به دلایل مختلفی نمی توان داده های تولیدی را در یک فضای ذخیره سازی یکسان ذخیره کرد:
  • ممکن است حجم داده به اندازه ای باشد که نتوان آنها را در یک مکان ذخیره کرد.
  • انتقال و یا جابجایی داده درون یک بانک اطلاعاتی ممکن است نیازمند توان پردازشی بسیار زیادی باشد . از این رو می بایست  فرآیند بازیابی داده از فرآیند تولید داده  جدا گردد . امروزه با بکارگیری بانک های اطلاعاتی OLTP ( برگرفته شده از  online transaction processing  ) و انبار داده  این کار محقق می گردد .
  •  دستگاه ها ممکن است از لحاظ جغرافیایی جدا از هم باشند و پردازش به صورت محلی بهبنه سازی گردد.
  • سطوح  3  و 4 ممکن است جریان مستمر داده خام را از داده یی که بیانگر یک رویداد می باشد ، تفکیک نمایند . در چنین مواردی ، برای ذخیره سازی جریانی از داده خام ممکن است از یک سیستم کلان داده نظیر هدوپ استفاده شود و برای ذخیره سازی داده مرتبط با یک رویداد ، از یک سیستم  مدیریت بانک اطلاعاتی رابطه ای RDBMS که قادر به اجرای query با سرعت بیش تری است ، استفاده گردد .
  • ممکن است به نوع های مختلفی از پردازش داده نیاز باشد .
به توجه به دلایل فوق ، سطح چکیدگی داده می بایست قادر به پردازش موارد مختلفی باشد :
  • تلفیق چندین قالب داده از چندین منبع
  •  تضمین انسجام معانی داده در بین تمامی منابع
  • تایید کامل بودن داده جهت استفاده توسط برنامه های سطوح بالاتر
  • تجمیع و ادغام داده در یک مکان (با ETL ، یا ELT و یا تکثیر داده ) یا ارایه دستیابی به چندین مکان ذخیره سازی از طریق بصری سازی داده
  • حفاظت داده با احراز هویت و مجوزهای مناسب
  • normalizing یا denormalizing و ایندکسینگ داده برای دستیابی سریع به داده
شکل 2 وظایف سطح  چکیدگی داده را نشان می دهد .

 سطح پنجم مدل مرجع اینترنت اشیاء
شکل 2 : سطح پنجم مدل مرجع اینترنت اشیاء

سطح ششم :  برنامه ها (گزارش، تجزیه و تحلیل، کنترل)
سطح ششم ، سطح برنامه است . جایی که تفسیر اطلاعات انجام  می شود . نرم افزار در این سطح با سطح 5 و data at rest تعامل برقرار می کند ،  بنابراین به سرعتی در حد سرعت شبکه نیاز نخواهد بود . مدل مرجع اینترنت اشیاء در خصوص ماهیت یک برنامه سکوت می کند و خود را درگیر این موضوع نکرده است . چراکه برنامه ها می توانند طیف بسیار گسترده ای را شامل شوند که به عوامل مختلفی نظیر وضعیت بازار ، ماهیت داده دستگاه ها و نیازهای کسب و کار بستگی دارد . مثلا برخی برنامه ها بر روی مانیتورینگ داده دستگاه ها تمرکز می نمایند ، برخی دیگر بر روی کنترل دستگاه ها تمرکز دارند و برخی دیگر  داده دستگاه ها و داده غیر دستگاه ها را ترکیب خواهند کرد. پیاده سازی برنامه های کنترل و مانیتورینگ ، مستلزم بکارگیری معماری و الگوهای مختلف برنامه نویسی است که اشاره به آنها خارج از بحث مدل مرجع اینترنت اشیاء است . شکل 3 ، کارکرد سطح ششم مدل مرجع اینترنت اشیاء را نشان می دهد .

 
  سطح ششم مدل مرجع اینترنت اشیاء   
شکل 3 : سطح ششم مدل مرجع اینترنت اشیاء   

سطح هفتم :  فرآیندها و تعامل  (شامل افراد و فرآیندهای کسب و کار)
در اینترنت اشیاء ، افراد و فرآیندها نیز درگیر کار می شوند . در سطح 7 مظهر این درگیری و تعامل را می توان مشاهده کرد . اطلاعات تولید شده توسط سیستم ها می بایست منجر به یک اقدام و یا واکنش مناسب  گردند در غیر این صورت دارای ارزش اندکی خواهند بود .برای اقدام و واکنش مناسب ، نیازمند افراد و فرآیندها می باشیم . برنامه ها با اجرای منطق کسب و کار ، قدرت را به انسان هدیه می کنند و افراد  با توجه به نیازهای مختص به خود از برنامه ها و داده های مرتبط استفاده می نمایند . اغلب ، چندین فرد از برنامه مشابهی برای محدوده ای از اهداف مختلف استفاده می نمایند . بنابراین ، هدف برنامه نیست ، هدف تقویت و قدرتمند کردن افراد برای انجام کارهایشان است . برنامه های سطح ششم به کاربران کسب و کار داده صحیح را در زمان مناسب ارایه می نمایند تا آنها بتواند اقدامات درستی را انجام دهند . اکثر اقدامات در یک حوزه کاری نیازمند بکارگیری چندین فرد است ، بنابراین می بایست افراد قادر به ارتباط و تعامل با یکدیگر باشند . تعامل و همکاری نیازمند دنبال نمودن مراحل مختلفی است و معمولا فراتر از چندین برنامه است . به همین دلیل است که سطح هفتم ، در یک سطح بالاتر نسبت به برنامه نشان داده می شود .
شکل 4 ، کارکرد سطح هفتم مدل مرجع اینترنت اشیاء را نشان می دهد .

 
  سطح هفتم مدل مرجع اینترنت اشیاء   
شکل 4 : سطح هفتم مدل مرجع اینترنت اشیاء   

پس از آشنایی با کلیات هفت سطح مدل مرجع اینترنت اشیاء بد نیست اشاره ای  هر چند اندک به مقوله بسیار مهم امنیت در اینترنت اشیاء نیز داشته باشیم .

امنیت در اینترنت اشیاء
امنیت اینترنت اشیاء و تمرکز بر روی هر یک از سطوح هفت گانه و همچنین مبادله داده بین سطوح ، مستلزم صرف زمان بسیار زیادی است . در این مطلب صرفا به این نکته مهم اشاره می گردد که سنجش امنیت می بایست :
  •  ایمن سازی هر دستگاه و یا سیستم را انجام دهد .
  • امنیت را برای تمامی فرآیندها در هر یک از سطوح ارایه نماید
  • ایمن سازی انتقال داده و تعامل بین هر سطح را تامین نماید .
شکل 5 ، جایگاه امنیت در مدل مرجع اینترنت اشیاء را نشان می دهد .امنیت می بایست بر تمامی مدل حاکم باشد .
 
  امنیت در اینترنت اشیاء   
شکل 5 :  امنیت در اینترنت اشیاء   
 
خلاصه
در طی سه مطلب سعی گردید  ضمن معرفی مدل مرجع اینترنت اشیاء با کلیات وظایف هر یک از سطوح هفت گانه آن آشنا شویم . مدل مرجع IoT اولین قدم تعیین کننده به سمت استاندارد سازی مفهوم و واژگان پیرامون اینترنت اشیاء است . از دستگاه های فیزیکی و کنترل کنندگان در سطح یک گرفته  تا تعامل  و فرآیندها در سطح هفتم .  مدل مرجع IoT  مجموعه ای از قابلیت های مورد نیاز و همچنین نگرانی هایی که می بایست قبل از بکارگیری  دستاوردهای آن در حوزه کسب و کار به آنها توجه شود را مشخص کرده است . 
 
منابع  :

Bil Dry and Hazim Dahir. People, Processes, Services, and Things:Using Services Innovation to Enable the Internet of Everything. Business Expert Press, LLC, 2015
www.cisco.com
www.iotwf.com