ابر اینترنت اشیا چیست و چه کاربردی دارد؟

سرویس‌های ابر اینترنت اشیا (IoT Cloud services) ترکیبی از دو فناوری بسیار کارآمد، یعنی اینترنت اشیا (IoT) و رایانش ابری است. ترکیبی که دسترسی، مقیاس‌پذیری و هوشمندی را در مدیریت داده‌های حجیم و بلادرنگ دستگاه‌های متصل به اینترنت، ارتقا داده‌است. در این راهنما، می‌بینید که فناوری اینترنت اشیا چگونه با اتصال دستگاه‌ها به یکدیگر و پردازش داده‌ها در زمان واقعی، شیوه تعامل ما را با دنیای دیجیتال و فیزیکی متحول می‌کند. این مقاله از بخش آموزش شبکه در سایت پارس‌پک دنبال کنید تا با معماری، مزایا و معایب این فناوری آشنا شده و دنیای اینترنت اشیا را از زاویه‌ای جدید ببینید.

ابر اینترنت اشیا چیست؟

اینترنت اشیا یا IoT (Internet of Things) شبکه‌ای از دستگاه‌های فیزیکی، وسایل نقلیه، لوازم خانگی و سایر مواردی است که حسگرها، نرم افزارها و اتصال شبکه در آن‌ها تعبیه شده‌است. یک فناوری که این اشیا را قادر به اتصال و تبادل داده می‌کند.
ابر اینترنت اشیا (IoT Cloud) یک پلتفرم مبتنی بر رایانش ابری است که به طور خاص برای اتصال، مدیریت، پردازش و تحلیل و ذخیره‌سازی داده‌های تولیدشده توسط این دستگاه‌ها و اپلیکیشن‌ها طراحی شده‌است.
این پلتفرم امکان مدیریت دستگاه‌های متصل، تحلیل داده‌های بلادرنگ (Real-time Data) و اجرای الگوریتم‌های پیشرفته، مانند یادگیری ماشین (Machine Learning) و هوش مصنوعی (Artificial Intelligence) را فراهم می‌کند. وجه تمایز آن نیز انجام این امور در فضای ابری است و نه در سرورهای محلی یا در مراکز داده سنتی.

سرویس‌های ابر اینترنت اشیا ترکیبی از فناوری‌های اینترنت اشیا و رایانش ابری است و به دستگاه‌های متصل به اینترنت اجازه می‌دهد که داده‌ها را به‌صورت بلادرنگ جمع‌آوری، پردازش و ذخیره کند. مهم‌ترین نقاط قوت ابر اینترنت اشیا، بهبود کارایی، کاهش هزینه‌ها، مقیاس‌پذیری بالا، و تسهیل تحلیل داده‌های عظیم است که می‌تواند در صنایع مختلف مانند بهداشت، حمل‌ونقل، شهرهای هوشمند و… تحولات شگرفی ایجاد کند.

معماری ابر اینترنت اشیا

پلتفرم‌های ابر اینترنت اشیا دارای معماری چند لایه‌ای است که هر لایه وظایف مشخصی در جمع‌آوری، انتقال، پردازش و ارائه داده‌ها دارد. این لایه‌ها عبارت است از:

• لایه ادراک (Perception Layer) – حسگرها و دستگاه‌ها
• لایه شبکه (Network Layer) – انتقال داده‌ها
• لایه پردازش (Processing Layer) – رایانش ابری و لبه‌ای
• لایه کاربرد (Application Layer) – خدمات و داشبوردها
• لایه کسب‌وکار (Business Layer)

در ادامه با سازوکار هر یک از آن‌ها آشنا می‌شوید.

۱. لایه ادراک (Perception Layer)

لایه ادراک (Perception Layer) در سرویس‌های ابر اینترنت اشیا، را می‌توان اساس کار اینترنت اشیا دانست. لایه‌ای که شامل حسگرها، محرک‌ها و عملگرهایی است و داده‌ها را از منابع خارجی دریافت و پردازش می‌کند. حسگرها اطلاعاتی مانند دما، رطوبت، نور و حرکت را اندازه‌گیری کرده و عملگرها نیز اقدامات لازم را بر اساس این داده‌ها انجام می‌دهد. در واقع اطلاعات خامی که در این لایه از محیط فیزیکی وارد سیستم می‌شود، در لایه‌های بالاتر تجزیه‌و‌تحلیل می‌شود.
بدون وجود این لایه از معماری اینترنت اشیا مبتنی بر ابر، در عمل داده‌ای برای ادامه کارایی این سیستم‌ها وجود نخواهد داشت. برای مثال، یخچال‌های صنعتی یک فروشگاه زنجیره‌ای را تصور کنید که به کمک اینترنت اشیا، دمای داخل آن‌ها به‌صورت مداوم رصد می‌شود. حسگرهای دمایی داخل این یخچال‌ها، در لایه ادراک، دما را اندازه‌گیری می‌کند.

۲. لایه شبکه (Network Layer)

مسئولیت لایه شبکه (Network Layer) انتقال داده‌های جمع‌آوری‌شده از لایه ادراک به سیستم‌های پردازشی است. این ارتباط می‌تواند در بستر فناوری‌هایی مانند وای‌فای (Wi-Fi) ، بلوتوث (Bluetooth)، UTMS، ارتباطات 3G/4G/5G و سایر پروتکل‌های ارتباطی شکل بگیرد. به همین دلیل به این لایه، لایه انتقال (Transport Layer) یا لایه دستگاه (Device Layer) هم گفته می‌شود.
این لایه در واقع به داده‌های دیجیتالی اجازه می‌دهد که بین بخش‌های مختلف ساختار اینترنت اشیا (IoT) حرکت کند. برای ارتقای امنیت این تبادل نیز از کلیدهای نامتقارن (Asymmetric keys) و از کلید خصوصی (Private Key) و کلید عمومی (Public Key) برای رمزگذاری و رمزگشایی استفاده می‌کند.
در مثال یخچال‌های صنعتی، حسگرهای دما در لایه شبکه، داده‌‌ها را به یک دروازه (Gateway) محلی ارسال می‌کند. سپس این دروازه داده‌ها را از طریق شبکه‌های سلولی یا اینترنت، به سرورهای ابری منتقل می‌کند.​

۳. لایه پردازش (Processing Layer)

به لایه پردازش (Processing Layer)، لایه میان‌‌افزار (Middleware Layer) هم گفته می‌شود. لایه‌ای که داده‌های دریافت‌شده در آن پردازش، تحلیل و ذخیره‌سازی شده و بعضی تصمیم‌گیری‌های لازم را نیز درباره نتایج تحلیل‌ها انجام می‌دهد.
پردازش در این لایه می‌تواند به‌صورت رایانش ابری (Cloud Computing) یا در نزدیکی منبع داده و به‌صورت لبه‌ای (Edge Computing) انجام شود. البته می‌تواند ترکیبی از این دو روش هم باشد که به آن پردازش ترکیبی یا هیبرید (Hybrid Processing) گفته می‌شود.
دقت کنید که پردازش داده‌ها در اینترنت اشیای غیرابری، به‌صورت محلی (Local) انجام می‌شود. اما در پلتفرم‌های ابر اینترنت اشیا، این فرایند در دیتاسنتر (Datacenter) راه دور شکل می‌گیرد.
برای مثال، سرورهای ابری داده‌های دمایی یخچال‌های صنعتی را دریافت کرده و آن‌ها را برای تشخیص هرگونه ناهنجاری (مانند افزایش غیرعادی دما) تحلیل می‌کند. این ناهنجاری‌ها بر اساس الگوریتم‌ها یا قوانین ازپیش‌تعیین‌شده شناسایی می‌شود.

۴. لایه کاربرد (Application Layer)

کاربران نهایی در لایه کاربرد (Application Layer) سرویس‌های ابر اینترنت اشیا، با این سیستم تعامل دارند. روش ارتباط آن‌ها نیز یک رابط کاربری مانند داشبورد مدیریتی، اپلیکیشن‌، وب‌سایت‌ یا… است. این رابط‌ها اطلاعات را به‌صورت قابل فهم به کاربران نمایش می‌دهد.
اگر در لایه پردازش مشکلی شناسایی شود، سیستم هشدارهای لازم را بر اساس تنظیمات قبلی (مثلاً از طریق ارسال پیامک، فعال‌سازی آژیر، روشن و خاموش کردن سیستم یا…) ایجاد می‌کند.
به‌عنوان مثال، مدیران فروشگاه می‌توانند از طریق یک داشبورد در اپلیکیشن موبایل دمای تمام یخچال‌ها را در زمان واقعی (Real Time) مشاهده کنند و در صورت بروز مشکل، اقدامات لازم را انجام دهند.​

۵. لایه کسب‌وکار (Business Layer)

موفقیت سیستم‌های اینترنت اشیا، تنها به فناوری‌های به‌‎کار‎‌رفته در آن‌ها وابسته نیست؛ بلکه نحوه تحویل و ارائه آن‌ها به مشتریان نیز کاملاً تعیین‌کننده است. در لایه کسب‌وکار (Business Layer)، اموری مانند ساخت فلوچارت، تجزیه‌و‌تحلیل نتایج، چگونگی بهبود دستگاه و… انجام می‌شود.
در مورد یخچال‌های صنعتی، مدیریت ارشد فروشگاه با تحلیل داده‌های تاریخی دما و عملکرد یخچال‌ها، می‌تواند الگوهای مصرف انرژی را شناسایی کند. پس ازآن نیز تصمیماتی را برای بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش هزینه‌ها اتخاذ می‌کند.​
موفقیت سیستم‌های اینترنت اشیا، تنها به فناوری‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری به‌کاررفته در آن‌ها محدود نمی‌شود؛ بلکه نحوه طراحی مدل کسب‌وکار، تحویل خدمات و تعامل با کاربران نهایی نیز نقش تعیین‌کننده‌ای دارد.
در لایه کسب‌وکار (Business Layer)، اقداماتی مانند طراحی فلوچارت‌های تصمیم‌گیری، تحلیل نتایج حاصل از داده‌های جمع‌آوری‌شده و ارائه راهکارهایی برای بهینه‌سازی عملکرد صورت می‌گیرد.
به‌عنوان مثال، در سیستم پایش دمای یخچال‌های صنعتی، مدیریت ارشد سازمان با تحلیل داده‌های تاریخی عملکرد یخچال‌ها، می‌تواند الگوهای مصرف انرژی را شناسایی کرده و بر اساس آن، تصمیماتی جهت بهینه‌سازی مصرف، کاهش هزینه‌های عملیاتی و افزایش طول عمر تجهیزات اتخاذ کند.

اینترنت اشیا چگونه کار می‌کند؟

عملکرد اینترنت اشیا مبتنی بر ابر (IoT Cloud) شامل چند مرحله کلی است که می‌توان آن‌ها را به‌صورت زیر خلاصه کرد:

• جمع‌آوری داده‌ها (Data Collection): دستگاه‌های مجهز به حسگرها، اطلاعات محیطی مانند دما، رطوبت، نور و حرکت را ثبت می‌کند.
• انتقال داده‌ها (Data Transmission): داده‌های جمع‌آوری‌شده از طریق شبکه‌های ارتباطی، به سرورهای مرکزی یا فضای ابری (در اینترنت اشیای مبتنی بر ابر) ارسال می‌شود.
• پردازش و تحلیل داده‌ها (Data Processing and Analysis): داده‌های دریافتی در سرورها یا فضای ابری پردازش و تحلیل می‌شود تا الگوها شناسایی و اطلاعات مفید استخراج شود.
• واکنش و اجرا (Action and Execution): بر اساس تحلیل‌های قبلی، بعد از تحلیل داده‌ها، اگر شرایط ویژه‌ای تشخیص داده شود، سیستم به‌صورت خودکار فرمان‌هایی را مانند روشن کردن تهویه یا آژیر هشدار، به دستگاه‌های مربوطه ارسال می‌کند تا اقدام لازم انجام شود.
• نمایش و کنترل از راه دور (Remote Monitoring and Control): کاربران از طریق اپلیکیشن‌های موبایل یا داشبوردهای وب، وضعیت دستگاه‌ها را مشاهده کرده و در صورت نیاز تنظیمات را تغییر می‌دهند.

کاربرد ابر اینترنت اشیا

اینترنت اشیا و رایانش ابری، دو فناوری مکمل است که ترکیب آن‌ها زیرساختی توانمند و مقیاس‌پذیر را برای مدیریت و تحلیل داده‌های حاصل از دستگاه‌های متصل به اینترنت فراهم می‌کند. رایانش ابری به‌عنوان ستون فقرات سیستم‌های IoT، امکان ذخیره‌سازی، پردازش، تحلیل و دسترسی بلادرنگ به داده‌ها را مهیا کرده‌است.
دستگاه‌های اینترنت اشیا روزانه حجم بسیار زیادی از داده‌ها را تولید می‌کند. این داده‌ها می‌تواند در فضای ابری ذخیره و مدیریت شود؛ جایی که انعطاف‌پذیری، مقیاس‌پذیری بالا و هزینه پایین از مهم‌ترین مزایای آن به شمار می‌رود.
در واقع، رایانش ابری با امکان محاسبات ابری و فضای ذخیره‌سازی در بستر اینترنت، یکی از عناصر کلیدی در توسعه و اجرای سامانه‌های اینترنت اشیا است. سازمان‌ها می‌توانند داده‌های خود را در سرورهای ابری نگهداری کرده و از هر مکان و در هر زمانی به آن‌ها دسترسی داشته باشند. قابلیتی که ارتباط مداوم دستگاه‌ها را تضمین کرده و انتقال بلادرنگ اطلاعات را ممکن می‌سازد.
علاوه‌براین، توسعه‌دهندگان می‌توانند بدون نیاز به زیرساخت سخت‌افزاری گسترده، سیستم‌های IoT را طراحی و پیاده‌سازی کنند. یک سرویس ابری اینترنت اشیا، خدمات مدیریت‌شده‌ای را برای انواع پایگاه‌ داده، الگوریتم‌های یادگیری ماشین و تحلیل داده‌ها فراهم می‌کند.

نمونه‌هایی از اینترنت اشیاء IOT

اینترنت اشیا در حوزه‌های مختلف از کاربردهای خانگی تا صنعتی، شهری و… کاربرد دارد. در ادامه با بعضی از ملموس‌ترین و پرکاربردترین نمونه‌های این فناوری آشنا می‌شوید.

خودروهای متصل (Connected Cars)

خودروهای متصل با استفاده از فناوری اینترنت اشیا، امکاناتی مانند سیستم‌های اطلاعات و سرگرمی (Infotainment System)، ناوبری پیشرفته، ارتباط با سایر وسایل نقلیه و زیرساخت‌ها و… را به تجربه رانندگی اضافه می‌کند. از جمله این امکانات، می‌توان به سیستم‌های اطلاعات و سرگرمی «Uconnect» در خودروهای جیپ، امکان مسیریابی صوتی، ارسال پیام و تماس‌های تلفنی اشاره کرد.

خانه‌های هوشمند (Smart Homes)

سرویس‌های ابر اینترنت اشیا در طراحی خانه‌های هوشمند، به کنترل و مدیریت دستگاه‌های خانگی متصل به اینترنت کمک می‌کند. دستگاه‌هایی که شامل ترموستات‌های هوشمند، سیستم‌های روشنایی، انواع قفل‌ در، دوربین‌های امنیتی و… است. برای مثال، ترموستات هوشمندی مانند «Google Nest» با ردیابی و تحلیل رفتار ساکنان، دمای منزل را به‌صورت خودکار تنظیم کرده و مصرف انرژی را بهینه می‌کند. ​

شهرهای هوشمند (Smart Cities)

خدمات شهری به‌لطف دستگاه‌های اینترنت اشیا و جمع‌آوری و انتقال داده‌های بلادرنگ، پیشرفت چشمگیری خواهد داشت. از جمله کاربردهای این فناوری در خدمات شهری می‌توان به مدیریت ترافیک، پارکینگ هوشمند، مدیریت پسماند و نظارت بر کیفیت هوا اشاره کرد. برای مثال، در آمستردام (Amsterdam)، نصب کنتورهای هوشمند در منازل به شهروندان کمک کرده که مصرف انرژی خود را رصد کرده و ردپای کربنی خود را کاهش دهند. ​

ساختمان‌های هوشمند (Smart Buildings)

کنترل خودکار روشنایی، تهویه مطبوع، امنیت و مدیریت انرژی، از مهم‌ترین نمودهای IoT در طراحی ساختمان‌های هوشمند است. کاربردهایی که کارایی را افزایش و هزینه‌ها را کاهش می‌دهد. برای نمونه، حسگرها می‌تواند روشنایی و دمای محیط را بر اساس حضور افراد تنظیم کرده و مصرف انرژی را کاهش دهد. ​

مزایای ابر اینترنت اشیا

فضای ابری اینترنت اشیا، با تلفیق دو فناوری پیشرفته، مزایایی را به همراه دارد که آن‌ها را می‌توان اینگونه خلاصه کرد:

• بهبود عملکرد: در رایانش ابری می‌توان داده‌های حجیم تولیدشده توسط دستگاه‌های IoT را تحلیل کرد. به‌این‌ترتیب و بر اساس تحلیل‌های بلادرنگ، تصمیم‌ها نیز سریع‌تر و هوشمندانه‌تر اتخاذ می‌شود. قابلیت انجام هم‌زمان چندین وظیفه مشابه نیز نقشی کلیدی در بهبود عملکرد سیستم‌ها دارد.
• کاهش هزینه‌ها: استفاده از زیرساخت‌های ابری نیاز به سرمایه‌گذاری‌های سنگین را در تأمین و نگهداری سخت‌افزار، به‌مراتب کاهش می‌دهد.
• افزایش کارایی: یکپارچه‌سازی دستگاه‌های IoT با رایانش ابری، فرایندهای کسب‌وکار را بهبود بخشیده و کارایی عملیاتی را افزایش می‌دهد. دسترسی آسان به داده‌ها و امکان تحلیل آن‌ها در زمان واقعی، بهره‌وری سازمان‌ها یا امور مختلف را ارتقا می‌دهد.

معایب ابر اینترنت اشیا

سرویس‌های ابر اینترنت اشیا با محدودیت‌ها و نقاط ضعفی همراه است که از کارآمدی آن در بعضی صنایع کم می‌کند؛ از جمله:
امنیت و حریم خصوصی: زیرساخت‌های مبتنی بر ابر، به‌دلیل ماهیت اشتراک‌گذاری داده و ارتباطات بی‌سیم، در معرض تهدیدات امنیتی (مانند نفوذ، شنود داده‌ها و حملات DoS) قرار دارد. ضمن این که حجم بالای داده‌های حساس (به‌ویژه در حوزه سلامت، حمل‌ونقل یا خانه‌های هوشمند) گاهی می‌تواند در زمینه حریم خصوصی نگران‌کننده باشد. این امر زمانی که داده‌ها بدون رمزنگاری مناسب یا سیاست‌های کنترلی سطح بالا منتقل شود، حساسیت بیشتری پیدا می‌کند.
وابستگی به اینترنت: سیستم‌های ابر اینترنت اشیا، مستلزم اتصال پایدار و مداوم اینترنت است؛ بنابراین، در صورت قطع یا اختلال در اینترنت، دستگاه‌ها نمی‌توانند داده‌ها را به سرورهای ابری ارسال یا پاسخ‌های تحلیلی را دریافت کند. موضوعی که می‌تواند باعث اختلال در عملکردهای حیاتی مانند سیستم‌های هشدار، نظارت بلادرنگ یا کنترل صنعتی شود.
هزینه‌های بالا: راه‌اندازی یک سیستم جامع IoT Cloud معمولاً نیازمند سرمایه‌گذاری اولیه در خرید حسگرها، دستگاه‌های ارتباطی، بستر ابری و امنیت داده است. به‌علاوه، هزینه‌های عملیاتی (مانند اشتراک خدمات ابری، پهنای باند بالا، ذخیره‌سازی و تحلیل داده‌ها) نیز در بلندمدت ممکن است بالا باشد. این هزینه‌ها برای بسیاری از کسب‌وکارهای کوچک، مانعی جدی در مسیر پذیرش این فناوری است.

امنیت IOT

افزایش تعداد دستگاه‌های متصل به اینترنت، حفاظت از داده‌ها را به یکی از چالش‌های جدی دنیای فناوری تبدیل کرده‌است. نکته مهم اینجا است که این دستگاه‌ها اغلب به دلیل کاربردشان، داده‌های حساس و حیاتی (مانند اطلاعات شخصی، موقعیت مکانی یا داده‌های سلامت) را جمع‌آوری و ذخیره می‌کند. در نتیجه هرگونه ضعف امنیتی در این سیستم‌ها می‌تواند منجر به نفوذ سایبری، سرقت اطلاعات یا اختلال در عملکرد سیستم شود.
در نگاهی دقیق‌تر، داده‌های ارسالی بین حسگرها، دستگاه‌ها و بسترهای ابری معمولاً در بستر شبکه‌های عمومی یا بی‌سیم منتقل می‌شود. استفاده نکردن از رمزنگاری، احراز هویت قوی یا سیاست‌های کنترل دسترسی، این اطلاعات ممکن است در معرض حملات میان‌افزاری (Man-in-the-Middle)، بدافزار (Malicious Software)، باج‌افزار (Ransomware) یا حملات DoS قرار بگیرد.
برای مقابله با این تهدیدات، باید از اقدامات امنیتی جامعی استفاده کرد؛ از جمله:

• رمزنگاری انتها‌به‌انتها (End-to-End Encryption) برای داده‌های در حال تبادل و ذخیره‌شده
• احراز هویت چندعاملی (Multi-Factor Authentication) برای دسترسی به دستگاه‌ها و پلتفرم‌ها
• به‌روزرسانی‌های منظم Firmware و Patchهای امنیتی
• سیستم‌های تشخیص نفوذ (IDS) و فایروال‌های مبتنی بر اینترنت اشیا (IoT firewall)
• جداسازی شبکه (Network Segmentation) برای کنترل سطح حمله

​ مقایسه پلتفرم‌های ابر اینترنت اشیا

برای انتخاب بهترین پلتفرم ابر اینترنت اشیا، سه انتخاب اصلی دارید:

• Amazon Web Services (AWS)
• Microsoft Azure
• Google Cloud Platform (GCP)

مقایسه این پلفترم‌ها را می‌‍توانید در جدول زیر ببینید.

خدمات	Amazon Web Services (AWS)	Microsoft Azure	Google Cloud Platform (GCP)
سطح امنیت	بالا با قابلیت استفاده از ابزارهای امنیتی AWS	پشتیبانی قوی از پردازش لبه‌ای با Azure IoT Edge	پشتیبانی از پردازش لبه‌ای با قابلیت‌های محدود
مقیاس‌پذیری	بسیار بالا با قابلیت پشتیبانی از میلیاردها دستگاه	مقیاس‌پذیری خوب برای تعداد زیاد دستگاه	محدودتر (به دلیل توقف سرویس IoT Core)
یکپارچگی با سایر خدمات	یکپارچگی عالی با سایر خدمات AWS (مانند Lambda و S3)	یکپارچگی عالی با محصولات مایکروسافت (مانند Office 365)	یکپارچگی با ابزارهای تحلیل داده (مانند BigQuery و TensorFlow)
معایب	پیچیدگی در راه‌اندازی برای افراد مبتدی	وابستگی به اکوسیستم مایکروسافت و پیچیدگی در بعضی خدمات	توقف سرویس IoT Core و محدودیت در مقیاس‌پذیری

هزینه ابر اینترنت اشیا

ترکیب رایانش ابری و اینترنت اشیا، هزینه‌های زیرساخت اولیه را کاهش می‌دهد. اما هزینه‌های باقی‌مانده را می‌توان به بخش‌های زیر تقسیم کرد:

• هزینه پردازش: این هزینه‌ها به منابع محاسباتی مورد نیاز برای پردازش داده‌های تولیدشده توسط دستگاه‌های اینترنت اشیا تعلق دارد. البته با پردازش ابری، می‌توان به منابع محاسباتی مقیاس‌پذیری دسترسی داشت که به کاهش هزینه‌ها و افزایش کارایی کمک می‌کند.​
• هزینه ذخیره‌سازی: دستگاه‌های شبکه عظیم اینترنت اشیا، حجم زیادی از داده‌ها را تولید می‌کند که باید ذخیره شود. در این بخش نیز استفاده از ذخیره‌سازی ابری، باعث افزایش مقیاس‌پذیری و کاهش هزینه‌ها می‌شود.
• هزینه مدیریت: هزینه‌ای که به‌ مدیریت و نظارت بر دستگاه‌ها و داده‌ها اشاره دارد.

نقش رایانش ابری در IoT

دستگاه‌های شبکه اینترنت اشیا حجم زیادی از داده‌ها را تولید می‌کند که برای رقم زدن کاربرد نهایی، به پردازش و تحلیل نیاز دارد. رایانش ابری منابع محاسباتی لازم را ارائه داده و ذخیره‌سازی مقیاس‌پذیر این داده‌ها را میسر می‌کند.
علاوه‌براین، تولیدکنندگان و کاربران با سرویس‌های ابر اینترنت اشیا می‌توانند از هر مکانی به داده‌های جمع‌آوری‌شده دسترسی داشته و آن‌ها را مدیریت کنند. این ویژگی کمک زیادی به نظارت و کنترل سیستم‌های Internet of Things می‌کند.

نقش پردازش لبه‌ای (Edge Computing)

در سرویس‌های ابر اینترنت اشیا داده‌ها می‌تواند در نزدیکی منبع تولیدشان (مانند دستگاه‌های اینترنت اشیا یا حسگرها) پردازش شود. به این روش، پردازش لبه‌ای گفته می‎‎‌شود. این روش نیاز به انتقال داده‌ها به مراکز داده (Datacenter) متمرکز را کاهش داده و با مزایای زیر نیز همراه است:

• کاهش بار ابر (Cloud Offloading): با پردازش داده‌ها در لبه شبکه، نیاز کمتری به ارسال حجم بالای داده‌ها به سرورهای ابری وجود دارد. این موضوع باعث کاهش مصرف پهنای باند و کاهش هزینه‌های مرتبط با انتقال داده می‌شود. ضمن این که با پردازش محلی، فشار کمتری به منابع ابری تحمیل می‌شود.​
• پردازش سریع‌تر داده‌ها: در این روش پردازش، تأخیر (Latency) به‌شدت کاهش می‌یابد. این ویژگی برای برنامه‌هایی که به واکنش سریع نیاز دارد (مانند خودروهای خودران یا سیستم‌های نظارت ویدیویی) تعیین‌کننده است.

ابزارهای Cloud IoT

در توسعه و مدیریت پروژه‌های اینترنت اشیا ابزارها و پلتفرم‌های متعددی پیش رویتان است که مهم‌ترین آن‌ها شامل موارد زیر است:

• Zetta: یک فریم‌ورک منبع‌باز (Opensource Framework) برای توسعه APIهای RESTful که به طور خاص برای دستگاه‌های IoT طراحی شده‌است.
• Arduino: یک پلتفرم منبع‌باز برای توسعه سخت‌افزار و نرم‌افزار که توسعه‌دهندگان با تخته‌های توسعه «Arduino» می‌توانند سنسورها و عملگرها را به میکروکنترلرها متصل کرده و برنامه‌نویسی کنند.​
• Node-RED: یک ابزار توسعه جریان کاری که بر پایه مرورگر وب عمل می‌کند و برای اتصال دستگاه‌های IoT و سرویس‌های آنلاین طراحی شده‌است. توسعه‌دهندگان می‌توانند با یک رابط گرافیکی، جریان‌های داده را بین دستگاه‌ها و سرویس‌ها تعریف کنند.​
• Flutter: کیت توسعه نرم‌افزار (SDK) منبع‌باز که توسط گوگل توسعه داده شده و برای ساخت اپلیکیشن‌های موبایلی با رابط کاربری پیشرفته و عملکرد بالا کاربرد دارد. در پروژه‌های IoT نیز می‌تواند برای توسعه اپلیکیشن‌هایی که به دستگاه‌های این شبکه متصل است، استفاده شود.
• Mainspring: یک پلتفرم منبع‌باز برای توسعه و مدیریت برنامه‌های IoT و شامل ابزارهایی برای مدیریت داده، امنیت و ارتباطات است.​
• ThingsBoard: پلتفرمی منبع‌باز برای مدیریت دستگاه‌های IoT با داشبوردهای سفارشی، قوانین پردازش داده و قابلیت‌های یکپارچگی با سیستم‌های دیگر.
• Kinoma: یک پلتفرم توسعه دستگاه‌های اینترنت اشیا که ابزارهایی را برای توسعه نرم‌افزار، امنیت و مدیریت دستگاه‌ها ارائه داده‌است.
• Kaa: پلتفرم منبع‌باز برای توسعه و مدیریت راه‌حل‌های IoT که امکاناتی مانند مدیریت دستگاه، جمع‌آوری داده، تجزیه‌وتحلیل و یکپارچگی با سیستم‌های دیگر را ارائه می‌دهد.

استانداردهای ابر اینترنت اشیا

در سرویس‌های ابر اینترنت اشیا استانداردهایی وجود دارد که ارتباطات مؤثر و امن بین دستگاه‌ها و سیستم‌های ابری را به حداکثر می‌رساند. بعضی از این استانداردها عبارت است از:

• MQTT) Message Queuing Telemetry Transport): یک پروتکل پیام‌رسانی سبک و کارآمد که برای ارتباط بین دستگاه‌های اینترنت اشیا و سیستم‌های ابری طراحی شده‌است. پروتکلی که به‌خصوص برای شبکه‌هایی با پهنای باند محدود و شرایط با تأخیر بالا مناسب است.

• CoAP) Constrained Application Protocol): پروتکلی برای دستگاه‌های محدود که بر پایه UDP) User Datagram Protocol) ساخته شده‌‎است. این پروتکل برای شبکه‌هایی با منابع محدود و شرایط با تأخیر کم مناسب است. CoAP از مدل RESTful مشابه HTTP پشتیبانی می‌کند و برای دستگاه‌هایی با توان پردازشی و حافظه محدود مناسب است.
• HTTP) HyperText Transfer Protocol / Secure): ​پروتکلی برای انتقال مستندات متنی و داده‌ها در وب است. در IoT هم برای ارتباط بین دستگاه‌ها و سرورها استفاده می‌شود؛ اما به دلیل سربار بالای هدرها و نیاز به اتصال مداوم، ممکن است برای دستگاه‌های با منابع محدود مناسب نباشد. البته برای امنیت بیشتر، می‌توان از نسخه امن آن یعنی HTTPS استفاده کرد که با رمزنگاری داده‌ها همراه است.
• LoRaWAN (Long Range Wide Area Network): یک پروتکل ارتباطی بی‌سیم برای شبکه‌های گسترده با برد طولانی و مصرف انرژی کم که برای ارتباط بین دستگاه‌های IoT در فواصل طولانی با مصرف انرژی پایین طراحی شده‌است. این استاندارد در زمینه کاربرد IoT cloud در کشاورزی و شهرهای هوشمند نقش به‌سزایی دارد.

جمع‌بندی

سرویس‌های ابر اینترنت اشیا فقط یک فناوری نیست؛ بلکه دریچه‌ای به دنیای هوشمند آینده است. از خودروهایی که تصمیم می‌گیرد تا خانه‌هایی که با سبک زندگی ساکنین هماهنگ می‌شود و… . این فناوری امکان پردازش حجم بالای داده‌ها را به‌‌صورت آنی و بدون نیاز به سخت‌افزار پیچیده فراهم می‌کند. شیوه‌ای که ترکیبی از بهبود کارایی، کاهش هزینه‌ها و افزایش دقت در تصمیم‌گیری‌ها است.

سؤالات متداول

ابر اینترنت اشیا چیست؟

ابر اینترنت اشیا استفاده از خدمات رایانش ابری برای ذخیره‌سازی، پردازش و مدیریت داده‌های دستگاه‌هایی است که به اینترنت متصل است.

چرا در اینترنت اشیا از رایانش ابری استفاده می‌شود؟

رایانش ابری به دلیل مقیاس‌پذیری و انعطاف‌پذیری بالا و هزینه پایین، می‌تواند داده‌ها را به‌صورت آنی و بدون نیاز به زیرساخت‌های فیزیکی پیچیده، ذخیره و تحلیل کند.

آیا داده‌های حساس در ابر اینترنت اشیا ایمن است؟

این داده‌ها در معرض خطراتی مانند حملات سایبری، دسترسی غیرمجاز و نقض حریم خصوصی قرار دارد؛ اما با استفاده از پروتکل‌های امنیتی (مانند رمزنگاری داده‌ها و احراز هویت قوی) می‌توان این خطرات را کاهش داد.

امنیت داده‌ها در سرویس‌های ابر اینترنت اشیا چگونه تأمین می‌شود؟

با روش‌هایی مانند رمزنگاری، احراز هویت چندعاملی، فایروال‌های پیشرفته، استفاده از پروتکل‌های امنیتی خاص (مانند TLS و SSL) برای محافظت از داده‌ها در حین انتقال و ذخیره‌سازی و… .

تفاوت رایانش ابری و پردازش لبه‌ای در اینترنت اشیا چیست؟

رایانش ابری داده‌ها را در سرورهای دوردست پردازش می‌کند؛ اما پردازش لبه‌ای، داده‌ها را نزدیک به منبع آن (مثلاً دستگاه‌ها یا حسگرها) پردازش می‌کند.