Internet of Things
Internet of Things IP-Netzwerke und das kommende Internet of Things Im Jahr 2020 soll es über 50 Milliarden vernetzte Geräte auf der Welt geben, immer mehr davon werden im Internet of Things (IoT) arbeiten. Das eröffnet neue Möglichkeiten für die Gebäudeautomation. Will man diese aber ökonomisch und sicher umsetzen, dann rückt das IP-Netzwerk als Rückgrat dieser Anwendungen in den Fokus. Bildquelle: [6] Das smarte Wohnen ist gekennzeichnet durch Sprachassistenten wie Alexa, durch Energymeter oder intelligente Lichtsteuerung wie Human Centric Lighting (HCL). Mit dem IoT werden dazu im gesamten Gebäude die relevanten Informationen erfasst, aufgearbeitet und im Netzwerk verfügbar gemacht. Etwa Taster und diverse Sensoren (Wärme, Licht, Alarmanlage, CO 2 etc.) oder auch der Energiezähler liefern ihre Zustandsinformationen an das Netzwerk, wo sie verarbeitet werden. Damit wird klar: Nur ein geeignetes, ja geradezu darauf zugeschnittenes Netzwerk ist die Voraussetzung für kommende IoT-Anwendungen. Schrittweise lässt sich dieses Ziel erreichen. Schritt 1: Analyse der Datennutzung Zunächst ist abzuklären bzw. festzulegen, wie die Datenübertragung erfolgen soll. Hierzu sind insbesondere folgende Fragen zu beantworten: • Wie viele Netzwerke gibt es im Gebäude? • Wie viele Teilnehmer greifen auf das Netzwerk/die Netzwerke zu? • Welche Datenübertragungsraten sind zu bewerkstelligen? • Welche Reichweite wird benötigt? • Welches Sicherheitsbedürfnis besteht? Die Antworten auf diese Fragen fallen häufig sehr spezifisch aus. Aus ihnen lässt sich jedoch die Grundstruktur der Netzwerklösung ableiten. Schritt 2: Prüfung der vorhandenen Infrastruktur Vieles spricht für IP-Netzwerke, das heißt die WLAN-Technik. Denn erstens sind diese Netzwerke besonders weit verbreitet und zweitens eignen sie sich optimal auch für IoT-Anwendungen. Denn die Funktechnik ist ein großes Plus beim Einbinden neuer Geräte. Hinzu kommt: Fast alle aktuellen smarten Geräte verfügen über eine IP-Schnittstelle. Und auch die Gateways zu anderen Systemen der Gebäudeautomation (z.B. KNX-Backbone, BACnet oder Zigbee-Netz) verfügen über IP-Schnittstellen. Wichtig: Verschiedene IP-Netzwerke sollte man konsequent voneinander trennen. Hat oder schafft man ein isoliertes Netz für die Gebäudeautomation, so können Fehler in anderen Netzwerken die Gebäudeautomation nicht beeinflussen, ebenso wie Störungen bei der Gebäudeautomation andere Netze nicht beeinträchtigen können. Schritt 3: Know-How Die neuartige Nutzung eines vorhandenen Netzwerks oder der wohl immer zu favorisierende Neuaufbau eines Gebäudeautomations-IP-Netzwerks erfordert entsprechendes Wissen. Hier dreht es sich beispielsweise um folgende Fragen: • Was bedeutet IPv6 und wie wird so ein Netzwerk aufgebaut? • Welche Protokolle sind am besten geeignet, um die geplanten Funktionen zu realisieren? • Wie kann das Netzwerk am besten installiert werden? • Wie ist durch Wartung die Funktionalität von IoT im Gebäude sicherzustellen? Etwa ist das Internet Protocol Version 6 (IPv6), früher auch Internet Protocol next Generation (IPng) genannt, ein standardisiertes Verfahren zur Übertragung von Daten insbesondere im Internet. IPv6 stellt als Protokoll der Vermittlungsschicht (Schicht 3 des OSI-Modells) eine über Teilnetze hinweg gültige 128-Bit-Adressierung der beteiligten Netzwerkelemente (Rechner oder Router) her. Die Teilnetze können so mit verschiedenen Protokollen unterer Schichten betrieben werden. Im Internet soll das IPv6 die Version 4 vollständig ablösen, da es eine deutlich größere Zahl möglicher Adressen bietet, während die bei IPv4 zu erschöpfen drohen. Mit IPv6 hingegen können Milliarden von Geräten einer Kommunikationsadresse zugewiesen werden, denn es steht ein Adressierungsbereich zur Verfügung, mit dem eine schier unvorstellbare Anzahl an Adressen adressiert werden kann, nämlich eine 39-stellige. Zur Überwachung und Analyse der Datenströme stehen Freeware-Tools zur Verfügung. Sie zeichnen den kompletten Netzwerkverkehr auf und analysieren die Datenpakete. Somit lassen sich nicht nur Informationen über die Nutzdaten einsehen werden, sondern man kann auch Details (etwa Ursprungsadresse, Hop Count oder Port) erkennen. Und verfügt man über den passenden Schlüssel (Key), so gelingen selbst Entschlüsselungen. In [1] werden folgende Tipps gegeben und näher erläutert: 1. Einrichtung eines IoT-Gateways 2. Bereitstellung von Netzwerkkapazität und Bandbreite 3. Vorbereitung des Netzwerks auf die Analyse großer Datenmengen 4. Vorbereitung des Netzwerks auf die Speicherung großer Datenmengen 5. Upgrade auf IPv6, um die Vielzahl neuer Geräte optimal zu unterstützen 6. IoT-gerechte Absicherung des Netzwerks 7. Die Netzwerküberwachung für das IoT einrichten Was ist ein IP-Netzwerk? IP steht für Internet Protocol. IP-Netze nutzen dieses sowie die Datenpaketvermittlung. Sie bestehen aus Teilnetzen, die über Router oder Switches an das eigentliche Backbone-Netz angeschlossen werden, das die Kommunikationsinfrastruktur darstellt. In unserer Darstellung ist dies das IoT. IP-Netzwerke find äußerst flexibel: So lässt sich ihre Dienstgüte (Quality of Service, QoS) dem Anwendungszweck anpassen und über die IP- Konvergenz lassen sich unterschiedliche Kommunikationsformen und Dienste zusammenführen. Daher werden IP-Netzwerke zunehmend auch bei zeitkritischen und Echtzeitanwendungen als Backbone eingesetzt. Das klassische IP-Netz wandelt sich hin zu einem All-IP-Netz mit einem umfassenden IP-Dienstangebot. Dies ist eine optimale Voraussetzung für die Nutzung des IoT. 18 Haus und Elektronik 3/2019
Internet of Things Schritt 4: Sicherheit schafften In [2] heißt es ganz zu Recht: „Wir alle müssen verstehen, dass wir uns an einem kritischen Wendepunkt im Übergang zu einer digitalen Wirtschaft befinden. Wenn wir nicht überdenken, wie Sicherheit in dieser neuen Welt aussehen sollte, kann das weitreichende Folgen haben.“ Und wer hat nicht schon von Sicherheitsrisiken im Zusammenhang mit IoT gehört oder gelesen? Drei Punkte tragen dazu bei, einen hohen Schutz des Netzwerks zu gewährleisten: • Risikoanalyse • Geräte- und Protokollprüfungen • Durchsetzung der IoT-Richtlinien Aspekte, die man gemäß [2] im Auge behalten sollte: 1. Kontrollieren Sie den Netzwerkzugriff. 2. Gehen Sie davon aus, dass Sie gehackt werden. 3. Segmentieren Sie Ihr Netzwerk auf intelligente Weise. 4. Die Antwort auf Komplexität lautet Einfachheit. Auf den meisten neuen IoT-Geräten lassen sich keine Sicherheits-Clients installieren. Daher gilt es, risikobehaftete Daten herauszufiltern, bevor sie überhaupt ins Netzwerk gelangen. Durch eine interne Segmentierung gelingt es, eine Sicherheitsverletzung auf einen kleinen Bereich des Netzwerks zu beschränken. Außerdem lassen sich Infizierungsversuche Begriffe Internet/IoT Browser benutzerfreundliches Programm, mit dem sich die Nutzer Webseiten im Internet anschauen können HTML Hypertext Markup Language (Auszeichnungssprache für verknüpften Text), der wichtigste Auszeichnungsstandard im Internet, Voraussetzung für die Programmierung und das Design von Webinhalten, entgegen anderslautenden Behauptungen an sich keine Programmiersprache IaaS Infrastructure as a Service, ein Service des Cloud-Computing für die bedarfsabhängige Bereitstellung virtueller Infrastrukturkomponenten durch einen IT-Dienstleister, einem Cloud-Provider. Der Anwender kann über breitbandige Netze auf diese virtuellen Services zugreifen und rechnet nach der tatsächlichen Nutzung ab. IDoT Identity of Things, gewissermaßen die IP-Adresse der Devices im IoT Router Gerät, das erhaltene Daten an andere Geräte weiterleitet oder verteilt. Es gibt mehrere Typen von Routern. Der Router regelt den kompletten Verkehr, sodass der Computer weitestgehend geschützt bleibt. Für das Internet ist ein Computer gar nicht richtig sichtbar. Zusammenspiel von IP-Netzwerken und dem gemeinsam genutzten (shared) Netzwerk für zwei Anwender/ Konsumenten in einem Mehrfamilienobjekt (Heimvernetzung – Bericht 1/2017 private_networks) anderer Bereiche erkennen. Optimale Sicherheitslösungen sind dynamisch skalierbare und einfach bereitzustellende Tools, die reibungslos zusammenwirken, also Informationen über Bedrohungen über die gesamte verteilte Umgebung hinweg austauschen und Reaktionen auf eine Bedrohung gemeinsam koordinieren. FS Verwendete und weiterführende Quellen [1] Thomas Timmermann: 7 Tipps, wie Sie Ihr Netzwerk für das Internet der Dinge vorbereiten, in IoT in der Praxis, www.industry-of-things.de/7-tippswie-sie-ihr-netzwerk-fuer-das-internet-der-dinge-vorbereiten-a-709008/ [2] Christian Vogt: Herausforderung Internet of Things, Wie Sie Ihr Netzwerk für die IoT-Revolution rüsten, www.ip- insider.de/wie-sie-ihr-netzwerk-fuer- die-iot-revolution-ruesten-a-559648/ [3] IP-Netzwerke als Fundament des Internet of Things (IoT), Dial-Newsletter 18. Juni 2018, www.dial.de/de/ article/ip-netzwerke-als-fundamentdes-internet-of-things-iot/ [4] Seminarangebote z.B. zur Netzwerktechnik: www.sbdt.dial.de [5] www.telekom.com/de/medien/ medieninformationen/detail/iot-building-monitoring-and-analytics-fuergebaeudesteuerung-543986 [6] SmartLiving2Market, Sachstandsbericht zur Marktentwicklung in der intelligenten Heimvernetzung ◄ Zitiert „Das Internet der Dinge und smarte Steuerungen verändern grundlegend die Art, wie Gebäude bewirtschaftet werden. Dies betrifft Bürogebäude, Flughäfen, Einkaufszentren ebenso wie Krankenhäuser und Verwaltungen. Digital erfasste Daten geben ein genaueres Verständnis von Gewohnheiten der Mitarbeiter, Objektnutzung und Kostentreibern.“ Ingo Hofacker, verantwortlich für das IoT-Geschäft in der Deutschen Telekom Haus und Elektronik 3/2019 19
