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物联网架构层和设计更改以解决数据泛滥问题

2019-08-30 09:29:10分类:行业资讯584

  由于物联网将新的架构层和拓扑结构推进到组织中,数字领域的发展已经进入了高速发展阶段。物联网架构层和拓扑处于不断变化的状态,而技术的进步和发展将对物联网的扩展与增长产生巨大影响。

  未来的物联网将会像电话、电视、汽车、电脑、视频游戏、手机一样迅速发展和普及。当然根据其定义,电脑、视频游戏设备以及手机如今已成为物联网的一部分。物联网甚至纳入了一些常用设备,如手表、恒温器、摄像头、门锁、建筑物内的插座和开关。

  研究报告表明,到明年年底,物联网的设备数量将接近400亿台。这些物联网设备大部分都绑定到云端。物联网设备的数量每年增长数十亿台,但现有的云平台或额外服务器的数量仅以不到1%的速度增长。这是一个严重的数字流量问题。

  物联网扩散不仅创造了前所未有的数字流量和所有相关问题;它创造了全新的安全问题类别,因为将攻击面提高了一个数量级。这种增长增加了在数据到达云端之前清理和验证数据的需求。物联网的扩展为需要机器学习和企业防火墙之外的人工智能的新应用类别提供了机会,而物联网需要新的数据使用和存储标准。简而言之,组织对更好的物联网架构层和拓扑的需求从未如此强烈。
 

物联网架构层
 

  边缘计算可满足物联网架构层的需求

  现有的物联网架构基于一种经过验证的模型,该模型具有高度可扩展性,并且可以适应各种拓扑结构。即使是这个由三个物联网架构层组成的稳固的模型,目前正在发生重大变化。三个架构层如下所示:

  (1)设备层。这是客户端,所有设备(包括传感器、交换机、执行器和摄像头)都可以实时收集或响应数据。

  (2)网关层。该层收集来自物联网设备的数据,并跳转到互联网或终止于数据采集系统。物联网数据的模数转换经常发生在这一层。

  (3)平台层。该路径连接客户端和运营商,通常终止于云端或数据中心。

  这三个架构层没有包括物联网所需的多种资源。组织需要更好的工具来进行本地数据分析和路由。物联网按数量级生成的数据远远多于传统网络;在将不必要的数据转储到云端或数据中心存储之前,应谨慎筛选。如果数据位于多个位置,而不是将数据发送到一个目的地然后再将其移动到另一个目的地,还需要弄清楚数据在何处创建。

  许多物联网需要增强的处理来实时响应物联网应用程序。没有更多的时间让数据往返于云端,例如支持无人驾驶车辆和面部识别。本地处理资源使这项技术切实可行。

  物联网网络越来越智能化,并对现实世界中的活动作出响应。在这里,也不总是有时间进行云端通信。在架构中嵌入机器学习和人工智能资源更有效,尤其是当用于机器学习的数据在云中没有单独的用途时。

  为了满足这些需求,目前正在出现一个新的物联网架构层:边缘层。在网关和平台层之间,边缘是物联网架构的一项新创新,可提供上述所有资源。

  边缘计算通常将服务器放置在其所支持的物联网设备的附近,通常在企业防火墙之外,当然也没有部署在承载云计算的物理服务器场合。这种分布式计算模式并不新颖,但代表了物联网问题的创新解决方案。边缘节点可以提供即时的数据清理和路由,以及在延迟小得多的复杂应用程序中的实时周转,使机器学习成为可能。其节点还可以作为抵御物联网扩展攻击面的屏障,提高网关层的安全性。
 

物联网架构层
 

  如何选择正确的物联网拓扑

  在这种基本架构模型中,组织可以使用许多拓扑来分配和互连物联网元素。在这里做出正确的选择非常重要,因为这些物联网拓扑结构专门设计用于适应具有特定用途的网络。所有这些都以不同的方式与网关层进行交互,糟糕的设计可能会限制网络性能,危及安全性,甚至使某些应用程序无法使用。最通用的拓扑结构是点对点、星形、网状。

  点对点网络在节点之间有一对一的连接,通信只发生在两点之间。这是最简单和最便宜的配置。其缺点是点对点配置不可扩展,没有冗余。通常这只是一个简单的连接,例如手机的耳机或单点访问互联网的单个设备。

  在星型网络中,许多节点连接到中央集线器。集线器的基数是一对多的。但是没有节点相互连接;它们只连接到集线器。这种配置往往具有低延迟和一致性。网络工具可以很容易地检测和隔离故障。其缺点是,尽管可靠性通常很高,但如果发生干扰,则不会重新路由。此外,集线器代表整个网络的单一故障点。例如,家庭Wi-Fi有许多设备通过路由器连接到互联网。

  网状网络包括多个设备,具有网关和路由器节点。网状网络具有高可扩展性和冗余性,以及出色的容错能力。网状配置的缺点是相当大的复杂性和高维护要求,多个数据包必须增加延迟。网状网络包括工业自动化、大规模火灾监测和安全以及能源管理系统。

  要确定哪种物联网拓扑好,需要考虑可支持的复杂性,并优先考虑延迟、容错、可靠性以及网络是否需要扩展。
 

物联网架构层
 

  物联网架构层和拓扑结构

  一旦组织决定了物联网网络的架构和拓扑结构,就会出现其他问题。管理网络的优秀实践是什么?物联网如何影响与之交互的系统的安全性?谁拥有什么?

  物联网网络管理标准和优秀实践已经建立,但就像物联网架构本身一样,它们也在不断发展。全能的孤立的平台已经过时,物联网的有机特性预示着更加多样化的数字化格局。它要求比以往任何时候都需要更多的规划、努力和创新。

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