Lektionsmål
Formålet med denne lektion er at introducere dig til nogle af de vigtigste kommunikationsprotokoller, der bruges i IoT, og at fremhæve vigtigheden af sikkerhed ved design og implementering af IoT-systemer.
Denne lektion giver et overblik over nøgleprotokoller i IoT såsom MQTT og RESTful APIs og lægger vægt på bedste sikkerhedspraksis, så du forstår, hvordan du beskytter dine enheder og data i en stadig mere forbundet verden.
Introduktion
Efterhånden som du får mere erfaring med IoT, vil du opdage, at kommunikation og sikkerhed bliver stadig vigtigere. Dit IoT-projekt er en del af et større økosystem, hvor enheder skal kunne kommunikere effektivt, pålideligt og sikkert. Uanset om du sender data mellem sensorer og cloud-servere eller styrer enheder eksternt, er det afgørende at vælge de rigtige kommunikationsprotokoller og sikre systemet.
Denne lektion vil introducere dig til nogle af de mest almindeligt anvendte protokoller i IoT og gennemgå grundlæggende sikkerhedsforanstaltninger, som bør implementeres for at beskytte dit system.
Liste over nødvendige komponenter:
 |
AHT10 Høj præcisions temperatur og fugtighedsmåler |
 |
TTGO T-Display ESP32 16MB med WiFi, Bluetooth og 1.1" farve LCD skærm |
 |
Dupont kabler 40 stk |
1. Introduktion til kommunikationsprotokoller i IoT
IoT-systemer er afhængige af kommunikationsprotokoller til at udveksle data mellem enheder, cloud-servere og brugergrænseflader. To af de mest udbredte protokoller i IoT er MQTT og RESTful APIs.
MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)
MQTT er en letvægtsbeskedprotokol designet til IoT-enheder. Den er optimeret til netværk med lav båndbredde og høj latenstid, hvilket gør den ideel til enheder med begrænsede ressourcer, som f.eks. din ESP32.
Publish/Subscribe-model: MQTT benytter en publish/subscribe-model, hvor enheder (kaldet klienter) enten publicerer data til specifikke emner (topics) eller abonnerer på emner for at modtage data. Denne model er effektiv og skalerbar – især i systemer med mange enheder, der skal kommunikere.
Eksempel: Forestil dig, at du har flere sensorer i forskellige rum. Hver sensor kan sende data til et emne som home/livingroom/temperature. Andre enheder eller en cloud-server kan abonnere på dette emne og modtage opdateringer i realtid – uden behov for konstant forespørgsel (polling).
Broker: MQTT kræver en central broker (f.eks. Mosquitto), som håndterer beskeddistributionen mellem enheder. Brokeren sikrer, at de data, der publiceres af én enhed, korrekt videresendes til alle abonnenter.
MQTT bruges ofte i smarte hjem, miljøovervågning og industrielle IoT-applikationer, fordi det er effektivt og bruger få ressourcer.
RESTful APIs (Representational State Transfer)
RESTful APIs er en mere traditionel tilgang til kommunikation i IoT-systemer, især for enheder, der interagerer med webtjenester.
Client/Server-model: I REST sender enheder (klienter) HTTP-anmodninger (GET, POST, PUT, DELETE) til en server, som derefter svarer med data eller handling. RESTful APIs er populære, fordi de er stateless og bruger den velkendte HTTP-protokol, som er let at implementere og understøttet bredt.
Eksempel: Til dit IoT-projekt kan du bruge en RESTful API til at sende data til en cloud-tjeneste eller hente information fra en webbaseret database. Din ESP32 kan f.eks. sende temperatur- og luftfugtighedsdata til en server, som gemmer dem og gør dem tilgængelige via et dashboard.
JSON-format: RESTful APIs bruger typisk JSON (JavaScript Object Notation) som dataformat, hvilket er letvægts og nemt at læse – både for mennesker og maskiner.
Selvom RESTful APIs er fleksible og kraftfulde, kræver de ofte mere båndbredde og ressourcer end MQTT, og er derfor ikke altid ideelle til lavenergi-IoT-enheder.
2. Vigtigheden af IoT-sikkerhed
Sikkerhed er afgørende i IoT, fordi tilsluttede enheder ofte har adgang til følsomme data og kontrol over fysiske systemer. Uden passende sikkerhedsforanstaltninger er IoT-enheder sårbare over for hacking, datalæk og uautoriseret styring.
Her er nogle grundlæggende sikkerhedspraksisser, du bør overveje, når du udvikler og implementerer IoT-systemer:
Sikker kommunikation
Det er vigtigt at sikre, at data, der sendes mellem enheder og servere, er krypteret, for at forhindre aflytning og uautoriseret adgang.
TLS/SSL-kryptering: Transport Layer Security (TLS) eller Secure Sockets Layer (SSL) bør bruges til at kryptere data, der overføres via internettet. Det gælder især for webservere og cloud-tjenester, hvor følsomme data som sensorværdier sendes. Brug altid HTTPS fremfor HTTP for at sikre, at kommunikationen er krypteret.
Autentifikation og autorisation
For at forhindre, at uautoriserede enheder får adgang til dit IoT-system, skal du implementere autentifikation og adgangskontrol.
Brugernavn og adgangskode: Sørg for, at dine enheder er beskyttet af stærke, unikke adgangskoder. Undgå at bruge fabriksindstillinger eller standardkoder, som nemt kan gættes.
API-nøgler og tokens: Til kommunikation med cloud-tjenester eller REST APIs bør API-nøgler bruges til at identificere og godkende enheder og brugere. Det sikrer, at kun godkendte enheder kan sende eller modtage data.
Enhedsfirmwaresikkerhed
Sikkerheden i dit IoT-system afhænger også af selve enhedernes software. Det er vigtigt, at enhederne kører sikker og opdateret firmware.
Regelmæssige firmwareopdateringer: Enheder bør opdateres regelmæssigt med sikkerhedsrettelser for at lukke kendte sårbarheder. Uopdateret firmware kan udnyttes af angribere.
Sikre bootloaders: Nogle IoT-systemer bruger sikre bootloaders, som kun tillader, at verificeret firmware installeres. Det forhindrer ondsindet kode i at blive installeret.
Netværkssikkerhed
Det er også vigtigt at sikre det netværk, som dine IoT-enheder er tilsluttet.
WiFi-sikkerhed: Brug WPA3 (eller mindst WPA2) kryptering på dit WiFi-netværk for at forhindre uautoriseret adgang. Sørg for, at netværkets adgangskode er stærk og udskiftes jævnligt.
Segmentering af netværk: Det er en god idé at adskille dine IoT-enheder fra dit primære netværk. Du kan f.eks. oprette et separat netværk kun til IoT-enheder. Det mindsker risikoen for, at en kompromitteret enhed kan give adgang til vigtige systemer på dit hovednetværk.
Konklusion
Efterhånden som du udvikler mere avancerede IoT-systemer, vil forståelsen af kommunikationsprotokoller og implementeringen af stærke sikkerhedsforanstaltninger blive stadig vigtigere.
Både MQTT og RESTful APIs tilbyder effektive måder, hvorpå dine enheder kan kommunikere – hver med sine fordele afhængigt af brugssituationen.
Lige så vigtigt er det at sikre dine enheder og data. Ved at bruge sikre kommunikationskanaler, kræve autentifikation, holde firmware opdateret og sikre dit netværk, kan du beskytte dit system mod en lang række potentielle trusler.
Denne lektion giver dig en grundlæggende forståelse for IoT-protokoller og sikkerhedsaspekter. Disse koncepter vil blive uvurderlige, efterhånden som du udvider dine projekter, tilføjer nye enheder og bevæger dig ind i mere komplekse og forbundne IoT-miljøer.
