ΙΚΕΕ / Αριστοτελειο Πανεπιστημιο Θεσσαλονικης - Βιβλιοθήκη


 Τίτλος: Πύλη διαδικτύου αντικειμένων: Σχεδιασμός & υλοποίηση
 An Internet of Things (IoT) gate: Design and implementation
 Συγγραφέας:  Ρούσης Δημήτριος Αθανασίου
 Τίτλος  Προγράμματος: Μεταπτυχιακό Πληροφορικής
 Κατεύθυνση/Κλάδος/Ειδίκευση: Επικοινωνιακά Συστήματα και Τεχνολογίες
 Σχολή/Τμήμα: Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης,
 Σχολή Θετικών Επιστημών, Τμήμα Πληροφορικής
 Γλώσσα: Ελληνικά
 Ημ/νία έκδοσης: 2017
 Περίληψη: Σκοπός: Η ανάλυση σε επίπεδο υλικού και λογισμικού, της διαδικασίας μελέτης,  σχεδίασης, ανάπτυξης και υλοποίησης μιας υβριδικής Πύλης Διαδικτύου Αντικειμένων  (Internet of Things Gateway) η οποία διαθέτει και πλήρη λειτουργικότητα IP Router. –  Μέθοδοι: Οι αποφάσεις κάθε σταδίου ελήφθησαν βάσει πέντε κεντρικών αξόνων: α)  Την προστασία της δημόσιας υγείας και του περιβάλλοντος, υπακούοντας σε  κοινοτικές οδηγίες όπως η RoHs, β) Τη συμβατότητα λειτουργίας με νοσοκομειακά και  βιομηχανικά περιβάλλοντα, γ) Την επίτευξη της απ’ άκρου εις άκρον ασφάλειας (και  των έξι θεμελιωδών αρχών αυτής), ώστε να προστατεύεται το απόρρητο των  ευαίσθητων δεδομένων, δ) Την προσαρμοστικότητα σε μελλοντικές μεταβολές/  απαιτήσεις, και ε) Την υψηλή διαθεσιμότητα. Χρησιμοποιήθηκαν όργανα μέτρησης και  λογισμικά, τεχνολογίας αιχμής. Για την επαλήθευση του συνολικού αποτελέσματος  αναπτύχθηκε ειδικό Πρωτόκολλο Ελέγχου Ορθής Λειτουργίας. Επίσης  χρησιμοποιήθηκε η συσκευή Simplelink SensorTag της Texas Instruments, η οποία  ενσωματώνει δέκα διαφορετικά είδη αισθητήρων. –Αποτελέσματα: Η κωδική  ονομασία της τελικής λειτουργικής συσκευής που προέκυψε, είναι: “IoT Router  NGW200”. Πυρήνα της συσκευής αποτελεί ο μικροεπεξεργαστής SAMA5D36 με  συχνότητα λειτουργίας τα 536 MHz. Η συσκευή περιλαμβάνει ένα σύνολο ασύρματων  διεπαφών, όπως WiFi, Bluetooth Low Energy, ZigBEE, 3G/GPRS και LoRa, αλλά και  ενσύρματων, όπως Ethernet, USB, CAN, RS232, RS485/422, και I2C, που παρέχουν  τη δυνατότητα ταυτόχρονης προσάρτησης εκατοντάδων IoT συσκευών (πχ: sensors,  actuators). Επιπλέον, έχει ενσωματωθεί FPGA chip το οποίο μπορεί να επεκτείνει και  να αναπροσαρμόζει τη συνδεσιμότητα της συσκευής ανάλογα με τις εκάστοτε  απαιτήσεις. Επιτρέποντας έτσι, ακόμη και υλοποίηση ολόκληρου SoC με CPU και  περιφερειακά όπως: μετατροπές ADC, προσθήκη CPU, οδήγηση οθονών μέσω LVDS  κ.α. Η κατανάλωση ενέργειας της συσκευής είναι πολύ χαμηλή και παρέχεται  δυνατότητα τροφοδότησής της ακόμη και με μπαταρία. Η ασφάλεια της συσκευής  υλοποιείται ως μια αλυσίδα εμπιστοσύνης, της οποίας ο πρώτος κρίκος (ρίζα  εμπιστοσύνης) είναι η περιοχή TEE (Trusted Execution Environment) του  επεξεργαστή, ενώ ακολουθούν: το ασφαλές λογισμικό εκ-κίνησης τριών σταδίων, το  λειτουργικό σύστημα, και οι εφαρμογές. Καθένας εξ’ αυτών των κρίκων λογισμικού  εκτελείται μόνο εφόσον έχει πιστοποιηθεί από τον προηγούμενό του. Η διανομή  OpenWRT Linux που είναι το λειτουργικό σύστημα του IoT Router NGW200, αποτελεί  ένα εξαιρετικά ευέλικτο περιβάλλον διαχείρισης πακέτων εφαρμογών. Η  παραμετροποίηση του OpenWRT επιτυγχάνεται εύκολα, τόσο μέσω γραμμής εντολών,  όσο και μέσω Web Interface. Οι προ-εγκατεστημένες εφαρμογές ασφάλειας, όπως το  Firewall και ο SSH daemon, θωρακίζουν τη δικτύωση της συσκευής, κάνοντας δυνατή  την απομακρυσμένη διαχείρισή της. Τέλος, υπάρχει δυνατότητα ανάπτυξης νέων  εφαρμογών και firmware, μέσω ενός ολοκληρωμένου περιβάλλοντος ανάπτυξης  λογισμικού που περιλαμβάνει SDKs, IDEs, Cross Compilers, Software και Hardware  Debuggers. Τα δεδομένα που προκύπτουν από τις ενσύρματες και ασύρματες  διεπαφές του IoT Router NGW200, μπορεί να αποθηκεύονται τοπικά σε SD card, USB  stick κ.α., ή να προωθούνται στο IoT Cloud για αρχειοθέτηση, επεξεργασία και  απεικόνιση, ώστε να είναι διαθέσιμα απ’ οπουδήποτε χρησιμοποιώντας έναν απλό  φυλλομετρητή. –Συμπεράσματα: Ο ρόλος του IoT Gateway αποτελεί σημείο κλειδί  στο Διαδίκτυο των Αντικειμένων. Ως ο ενδιάμεσος κρίκος του τοπικού δικτύου των  Αντικειμένων και του Internet, πρέπει να είναι πάντα διαθέσιμος, και αδιάτρητος σε  επιθέσεις υπονόμευσης της ασφάλειάς του και των κόμβων/αντικειμένων που συνδέει.
 Επιβλέπων: Κονοφάος, Νικόλαος, καθ.
 Λέξεις Κλειδιά: Field Programmable Gate Array chip, Ολοκληρωμένο κύκλωμα FPGA, Internet of  Things (IoT) Gateway and Linux IP Router, Ηλεκτρονική Πλακέτα Τυπωμένου  Κυκλώματος, Πύλη Διαδικτύου Αντικειμένων και Δρομολογητής, Printed Circuit Board  (PCB)
 Σχετικά αρχεία: Πλήρες κείμενο: PDF Αρχείο