طبقات انترنت الأشياء | ما هي الطبقات السبعة بالتفصيل؟
Layers of the Internet of Things
إنترنت الأشياء مصطلح شائع جداً هذه الأيام، إنها تعني إنترنت الأشياء ووفقاً لشركة Oracle، فإن إنترنت الأشياء هو مصطلح شامل يجمع جميع الأجهزة الذكية التي يستخدمها الأشخاص والشركات.
في معظم الحالات، تحتوي الأجهزة على مستشعرات وشرائح ميكروية أيضاً، هم متصلون بأجهزة أخرى أو بالإنترنت على سبيل المثال، تعتبر أجهزة استشعار تسرب الغاز الذكية، أو كاميرا جرس الباب اللاسلكية، أو المكانس الكهربائية الآلية من مكونات إنترنت الأشياء.
لقد انفجر السوق مؤخراً، ولن يؤدي إلى إبطاء وتيرة التنمية ووفقاً لـ ResearchGate، تم بالفعل توصيل أكثر من 35 مليار جهاز إنترنت الأشياء بالإنترنت في عام 2021.
ومع ذلك، من المتوقع أن يتضاعف الرقم في السنوات الأربع المقبلة وتحتاج جميع الأجهزة المتصلة بالإنترنت إلى عنوان IP فريد لكن التبني الهائل لمكونات إنترنت الأشياء أجبر نقصاً في عناوين Ipv4 وبالتالي، أصبح بروتوكول Ipv6 مستخدماً على نطاق واسع مؤخراً.
اقرأ أيضاً: إدارة التنقل للمؤسسات | ما هي الـ EMM؟
ما هي هندسة إنترنت الأشياء ؟
لا تكون أجهزة إنترنت الأشياء مفيدة عند استخدامها بشكل منفصل وتوفر أجهزة الاستشعار الذكية المتصلة بالإنترنت ميزة للشركات وتتوقع بنية أجهزة إنترنت الأشياء المتطورة جيداً القدرة على إنشاء أنظمة مؤتمتة وأنها تساعد في تشغيل آليات كبيرة خالية من المتاعب.
ما هي مراحل هندسة إنترنت الأشياء؟ باختصار، تتكون بنية إنترنت الأشياء من أربع مراحل حاسمة.
هم كالتالي:
- أجهزة الاستشعار والمحركات.
- بوابات الإنترنت.
- حافة معالجة بيانات تكنولوجيا المعلومات.
- مركز البيانات والسحابة.
يجب دمج أجهزة إنترنت الأشياء في نظام معقد لجمع البيانات وتحليلها وإرسال الأوامر.
يتضمن مثل هذا النظام الكثير من طبقات هندسة إنترنت الأشياء.
هل تريد اكتشاف طبقات هندسة إنترنت الأشياء بمزيد من التفصيل؟
إذا كان الأمر كذلك، فأنت في المكان الصحيح.
أدناه، سوف تكون قادراً على الغوص بشكل أعمق في هندسة إنترنت الأشياء.
شيء مهم يجب معرفته حول هندسة إنترنت الأشياء قبل الغوص بشكل أعمق في الموضوع.
لاحظ أنه لا يوجد حل واحد يناسب الجميع يصلح لجميع المشاريع.
يعتمد تعقيد نظام إنترنت الأشياء الذي تستخدمه شركة ما على المهام التي تحتاج الأجهزة المتصلة إلى معالجتها.
لذلك، من الضروري معرفة جميع طبقات بنية إنترنت الأشياء لإنشاء نظام يلبي جميع المتطلبات.
ومع ذلك، على الرغم من أن كل نشر لنظام إنترنت الأشياء تقريباً فريد من نوعه، إلا أن بنيته محدودة بطبقات معينة.
استمر في قراءة المقال لمعرفة المزيد حول طبقات هندسة إنترنت الأشياء التي يمكن استخدامها.
اقرأ أيضاً: ما هي تقنية Deep Tech وكيف تحدد مستقبلنا؟
ثلاث طبقات معمارية
تم استخدام البنية الأساسية لطبقات إنترنت الأشياء على نطاق واسع في فجر تطوير تقنية إنترنت الأشياء .
لا يزال من الممكن استخدام البنية ثلاثية الطبقات لأنها سهلة التنفيذ.
ومع ذلك، فإنه يحتوي على الكثير من العيوب.
العديد من التهديدات الأمنية هي السبب الأكثر أهمية لعدم استخدام هذه البنية تقريباً هذه الأيام.
اقرأ أيضاً: أفضل أدوات تطوير الواقع المعزز 2022 | أكثر الأدوات تقدماً على الإطلاق
طبقة الإدراك
إنها الطبقة الأولى التي تُعرف أيضاً باسم طبقة المستشعر.
إنه يعني جميع أنواع المستشعرات التي يمكن استخدامها في أجهزة إنترنت الأشياء.
يقيسون معلمات معينة.
بعد ذلك، يقومون بتحويل الإشارات من أجهزة استشعار البيئة التي تتفاعل معها إلى معلومات رقمية.
يمكن أن تساعد المستشعرات في إنشاء أنظمة صيانة ذكية للمباني.
أكثرها شيوعاً التي تمثل أول طبقة معمارية لإنترنت الأشياء هي مستشعرات درجة الحرارة والضغط والأشعة تحت الحمراء.
- مستشعرات درجة الحرارة: يستخدم هذا النوع من أجهزة الاستشعار في أي صناعة تقريباً، وأنها تساعد في التحكم في درجة حرارة الماء في أنظمة التدفئة المنزلية؛ وكما أنها تستخدم في الثلاجات وأجهزة الكمبيوتر والمركبات.
- أجهزة استشعار الرطوبة: تستخدم على نطاق واسع في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، وإلى جانب ذلك، تعتبر مستشعرات الرطوبة ضرورية للمباني الصناعية، ومن الضروري الحفاظ على مستوى الرطوبة المطلوب لإنتاج منتجات عالية الجودة.
- مستشعرات الضغط: بمساعدة هذا النوع من أجهزة الاستشعار، يمكن للناس قياس تدفق الهواء أو السوائل، ويتم استخدامها في تطوير التكنولوجيا.
- مستشعرات المستوى: يمكن العثور عليها في أي سيارة أو ثلاجة أو منزل تقريباً، وتقيس مستشعرات المستوى عدد السوائل في الخزانات أو الغاز في الهواء.
- مستشعرات الأشعة تحت الحمراء: يمكن لهذا النوع من أجهزة الاستشعار اكتشاف الحركة، وتستخدم مستشعرات الأشعة تحت الحمراء بشكل أساسي لأغراض أمنية، وكما أنها تساعد في تقليل استخدام الكهرباء.
اقرأ أيضاً: خطوات سبعة لتحقق النجاح في التعليق الصوتي | كيف تصل إلى الاحتراف في التعليق الصوتي
انتشار التهديدات الأمنية
تشير طبقة الإدراك إلى الأجهزة التي تجمع المعلومات وتتلقى الأوامر من المستخدمين، إنها واحدة من أكثر طبقات هندسة إنترنت الأشياء حساسية ونتيجة لذلك، يقوم المحتالون بالعديد من الهجمات المختلفة للسيطرة عليهم والوصول إلى البيانات التي يجمعونها.
في الأسفل، ستجد التهديدات الأكثر شيوعًا لهذه الطبقة.
- التنصت: تساعد الكثير من أجهزة إنترنت الأشياء الأشخاص على التواصل مع بعضهم البعض، والأكثر شيوعاً هو كاميرا جرس الباب اللاسلكية أو مكبر الصوت الذكي؛ ومع ذلك، إذا كان الجهاز ضعيفاً، فهناك احتمال كبير أن يقوم أحد المتطفلين بمهاجمته للوصول إلى المحادثات الشخصية للأشخاص.
- التقاط العقدة: يهدف هذا النوع من الهجوم إلى سرقة البيانات المخزنة على أجهزة إنترنت الأشياء، لتحقيق الهدف، يتمكن المهاجمون من الوصول إلى عقدة مهمة تساعد في الوصول إلى ذاكرة الجهاز.
- توقيت الهجوم: إنه نوع معقد من الهجمات يحتاج إلى المهاجمين لتحليل الوقت الذي تتطلبه أجهزة إنترنت الأشياء للرد، وإذا كانت الأجهزة تتمتع بقوة حوسبة منخفضة وتستغرق الكثير من الوقت للرد، فيمكن للقراصنة العثور على نقاط ضعف للاستفادة منها.
اقرأ أيضاً: الحل الأمثل لاسترجاع الصور المحذوفة من بطاقة SD
طبقة الشبكة
تُعرف باسم طبقة البوابة التي تساعد في إنشاء التصميم المنطقي لإنترنت الأشياء من خلال توصيل الأجهزة بمنصة ,يتم نقل البيانات التي تم التقاطها بواسطة أجهزة الاستشعار عن طريق الأسلاك أو الراديو إلى خدمات إنترنت الأشياء الخلفية ;lh يتم تأمين البيانات المنقولة لمنع الوصول غير المصرح به. في معظم الحالات، يتم تشفير المعلومات المرسلة.
نماذج اتصالات إنترنت الأشياء الأكثر شيوعًا هي التالية:
- إيثرنت: إنها طريقة آمنة لتوصيل أجهزة إنترنت الأشياء باستخدام سلك، ويجعل الاتصال موثوقاً وآمناً، ومع ذلك، فإن الإدارة الجيدة للأسلاك مطلوبة لتوصيل العديد من مكونات إنترنت الأشياء باستخدام إيثرنت.
- WiFi: تعد الشبكة اللاسلكية إحدى أكثر الطرق ملاءمة لتوصيل أجهزة إنترنت الأشياء، وإنه يمحو الحاجة إلى استخدام الأسلاك، والتي تعمل بشكل جيد في المباني الصغير، ومع ذلك، فإن أجهزة توجيه WiFi لها نطاقات إشارة محدودة، مما يجعل من الصعب توصيل جميع مكونات إنترنت الأشياء في أماكن كبيرة باستخدام WiFi .
- NFC (اتصال المجال القريب): NFC هي تقنية تضمن نقل البيانات بسرعة وخالية من المتاعب بين جهازي إنترنت الأشياء، ونادراً ما يتم استخدامه لأنه يحتاج إلى جهازين في 3 بوصات أو أقل، وعلاوة على ذلك، فإن سرعة نقل البيانات منخفضة.
- البلوتوث: تساعد هذه التقنية في نقل البيانات واستهلاك كميات قليلة من الطاقة، ولذلك، يتم استخدامه على نطاق واسع بواسطة أجهزة إنترنت الأشياء التي تعمل بالبطاريات، ولسوء الحظ، في المتوسط، تحتوي Bluetooth على إشارة قصيرة المدى تصل إلى 30 قدماً.
- المراسلة: وفقاً لشركة IBM، فإن بروتوكولات المراسلة هي قواعد تتبعها الأجهزة وأجهزة الكمبيوتر المختلفة لفهم المعلومات والأوامر التي تتبادلها، والبروتوكولات الأكثر شيوعاً المستخدمة في الطبقة الثانية من الطبقات الثلاث لبنية إنترنت الأشياء هي التالية:
- DDS (خدمة توزيع البيانات).
- AMQP(بروتوكول وضع الرسائل في قائمة انتظار المتقدم).
- CoAP (بروتوكول التطبيق المقيد).
- MQTT (النقل عن بعد لقائمة انتظار الرسائل).
انتشار التهديدات الأمنية
تعد طبقات الشبكة هي الأهم في بنية إنترنت الأشياء لأنها تربط المستخدمين بالأجهزة لذلك، يهاجم العديد من المتسللين هذه الطبقة. إنهم يسعون جاهدين للحصول على وصول غير مصرح به إلى أنظمة إنترنت الأشياء والتلاعب بها دون إذن.
فيما يلي الأنواع الثلاثة الأكثر شيوعاً للهجمات.
- هجوم الرجل في الوسط (MiTM): إنه هجوم شديد على بنية مرجعية لإنترنت الأشياء لأنه يسمح للقراصنة بالتلاعب بالأجهزة في الوقت الفعلي، وعندما يتم تنفيذ هذا النوع من الهجوم، يعترض المتسلل الطلبات بين المرسل والمستقبل ويقوم بتحديثها.
- هجوم التخزين: تقوم معظم أنظمة إنترنت الأشياء بتخزين البيانات التي تم جمعها من مستشعرات الأجهزة، ويتم تخزين البيانات على محركات الأقراص الصلبة في الأجهزة أو السحاب، و كثيراً ما يهاجم المتسللون التخزين لتنزيل البيانات التي تم جمعها.
- هجوم استغلال: إنه نوع من الهجوم يحتاج إلى المحتالين لتحليل نماذج اتصال إنترنت الأشياء معين، وبعد القيام بذلك، يجدون ثغرات ويستخدمونها للوصول غير المصرح به إلى أنظمة إنترنت الأشياء.
طبقة التطبيقات
ما هي طبقة التطبيق في بنية إنترنت الأشياء؟ إنها الطبقة الأخيرة في هذا النموذج المرجعي لإنترنت الأشياء ويمثل جميع الأجهزة التي تستخدم أجهزة أو أنظمة إنترنت الأشياء المنتشرة.
يمكن أن تكون الأجهزة الذكية التي تساعد في الحفاظ على منزلك نظيفة وآمنة أو أنظمة منزلية ذكية بالكامل يمكن إدارتها بمساعدة هاتف ذكي وفي طبقة التطبيق، يتفاعل المستخدمون النهائيون مع جميع الأجهزة المتصلة.
انتشار التهديدات الأمنية
تحتوي الطبقة على الكثير من المشكلات المختلفة التي تحتاج إلى حل ومع ذلك، فإن المخاوف الأمنية هي الأكثر أهمية. هناك العديد من الطرق المختلفة لمهاجمة الأجهزة في هذه الطبقة للحصول على وصول غير مصرح به.
الأكثر شيوعاً هي ما يلي:
- عبر موقع البرمجة: معظم مواقع الويب التي تساعد في التفاعل مع أجهزة إنترنت الأشياء آمنة، ومع ذلك، فإن بعضها لديه ثغرات يستخدمها المتسللون. للوصول إلى بيانات المستخدمين الحساسة أو التحكم في أجهزة إنترنت الأشياء، يقومون بإدخال جزء من التعليمات البرمجية وتشغيلها كمسؤولين عن الموقع.
- هجوم التعليمات البرمجية الخبيثة: جميع التطبيقات عرضة لهجمات التعليمات البرمجية الضارة، لذلك، يمكن لفيروسات الكمبيوتر المنتشرة في جميع أنحاء الإنترنت إلحاق الضرر بسهولة بأجهزة إنترنت الأشياء معينة أو حتى تدمير نموذج إنترنت الأشياء المعقد .
اقرأ أيضاً: ما هو Metaverse وماذا يعني للأعمال؟
هندسة إنترنت الأشياء من أربع طبقات
ما هي الطبقات الأربع لبنية إنترنت الأشياء؟ الهندسة المعمارية التي تستخدم أربع طبقات من إنترنت الأشياء مشابهة للطبقة الأساسية ويتم أيضاً جمع البيانات بواسطة أجهزة الاستشعار ونقلها إلى نظام التخزين بواسطة طبقة الشبكة.
ومع ذلك، فإن بنية مرجع إنترنت الأشياء هذه لها طبقة إضافية واحدة تُعرف باسم طبقة الدعم ويساعد في حل المشكلة الرئيسية لبنية إنترنت الأشياء الأساسية، وهي ضعف الأمان كما يتم وضع طبقة الدعم بين طبقات الشبكة والإدراك.
طبقة الدعم
هناك الكثير من التهديدات التي واجهها التصميم المنطقي ثلاثي الطبقات لإنترنت الأشياء.
لذلك، تم عرض إضافة مستوى آخر يمكن أن يحل معظم المشكلات.
يُعرف أيضاً باسم Secure لأنه يركز على جعل نماذج اتصال إنترنت الأشياء أكثر حماية من التهديدات المحتملة.
تتحقق طبقة الدعم من إرسال المعلومات من مستخدم مصدق عليه.
في معظم الحالات، يتم استخدام كلمات المرور أو المفاتيح المشتركة كطرق مصادقة.
بعد التحقق من المستخدم، ترسل طبقة الدعم المعلومات التي تم الحصول عليها من مستشعرات أجهزة إنترنت الأشياء إلى طبقة الشبكة.
إنها الثالثة في بنية طبقات إنترنت الأشياء هذه.
انتشار التهديدات الأمنية
تساعد طبقة الدعم في تعزيز الأمان.
ومع ذلك، فهو لا يحمي جميع طبقات بنية إنترنت الأشياء من جميع التهديدات الأخرى.
نظراً لصعوبة إجراء هذه الهجمات، تعمل طبقة الدعم على تحسين أمان النموذج المرجعي لإنترنت الأشياء بشكل كبير.
التهديدان الأكثر شيوعاً هما ما يلي:
- هجوم DoS (رفض الخدمة): باختصار، تحتاج إلى متسلل لإرسال الكثير من الطلبات إلى طبقة الشبكة، لذلك لن يكون قادراً على معالجتها جميعًا في وقت واحد، وفي مثل هذه الحالة، سيتوقف النظام المثقل عن العمل.
- هجوم من الداخل: لإجراء ذلك، يحتاج المحتال إلى الحصول على بيانات اعتماد تسجيل الدخول لمستخدم حالي لنظام إنترنت الأشياء، وبعد القيام بذلك، يمكنهم تحميل تعليمات برمجية ضارة إلى النظام لإفسادها أو الحصول على معلومات حساسة.
اقرأ أيضاً: لغة برمجة يكثر استخدامها لتصميم تطبيقات الويب | أهم وأشهر اللغات 2022
هندسة إنترنت الأشياء من خمس طبقات
كان النموذج الذي يتضمن أربع طبقات معمارية لإنترنت الأشياء حلاً جيداً.
ساعد في تعزيز أمان التصميم المنطقي لإنترنت الأشياء
ومع ذلك، لم تكن مثالية، ولم تلبي الهندسة جميع متطلبات المستخدمين.
أيضاً، كانت هناك بعض المخاوف الأمنية، ولذلك، تم تطوير العمارة ذات الخمس طبقات.
لكن هذه البنية ليست نسخة محسّنة من التكرار ذي الأربع طبقات.
بدلاً من ذلك، يتكون هذا من البنية الأساسية التي تتضمن طبقتين إضافيتين لبنية إنترنت الأشياء.
الطبقتان الجديدتان هما المعالجة والأعمال.
طبقة المعالجة
إنها طبقة تجمع كل البيانات التي توفرها طبقات الإدراك عبر الشبكة.
يتم تخزين جميع المعلومات وتحليلها.
إنها واحدة من أهم طبقات إنترنت الأشياء لأنها تتخذ القرارات بناءً على تحليل البيانات.
أيضاً، تتفاعل طبقة التطبيق مع المستخدم لإدارة وتشغيل أجهزة إنترنت الأشياء الخاصة به.
يتم وضع هذه الطبقة بين طبقات الشبكة والتطبيق في التصميم المنطقي لهندسة إنترنت الأشياء.
هناك مرحلتان رئيسيتان لمعالجة البيانات لهذه الطبقة.
- تراكم البيانات: لا يلزم استخدام جميع البيانات التي تم جمعها بواسطة مستشعرات أجهزة إنترنت الأشياء في وقت واحد، ولذلك، يتم حفظها على محركات الأقراص الثابتة للأجهزة أو نقلها إلى بحيرات البيانات أو أنواع مختلفة من قواعد البيانات لمزيد من الاستخدام والتحليل، والهدف الرئيسي المتبع هو فرز البيانات المجمعة لتخزينها بكفاءة.
- تجريد البيانات: تُستخدم البيانات التي تم جمعها للحصول على رؤى مفيدة في هذه المرحلة، وعادةً ما يتم استكماله بالبيانات المقدمة من الأجهزة التي لا تدعم إنترنت الأشياء للحصول على رؤى مفيدة، وفي هذه المرحلة، يتم توحيد البيانات أو تسويتها مع تنسيقات معينة، وأخيراً، يتم تجميعها في مكان واحد لتسهيل الوصول إليها للمستخدمين من مواقع مختلفة.
انتشار التهديدات الأمنية
من خلال إضافة طبقة جديدة تخزن البيانات المجمعة بشكل آمن، زاد المطورون من أمان البنية الأساسية لإنترنت الأشياء.
ومع ذلك، فإنه لا يوفر أماناً بنسبة 100٪ للنظام.
التهديدات الأكثر شيوعاً هي التالية:
- البرمجيات الخبيثة: نظراً لأن هذه الطبقة تجمع أطناناً من البيانات، فهناك احتمال أن تدخل فيروسات أحصنة طروادة أو فيروسات الكمبيوتر إلى النظام، وبالإضافة إلى ذلك، قد توفر وصولاً غير مصرح به إلى بحيرات البيانات وقواعد البيانات للمحتالين.
- استنفاد: هجوم آخر مثل DoS يمكن أن يسبب ذلك، ويهدف هذا النوع من الهجوم إلى استنزاف بطارية الجهاز أو أخذ 100٪ من طاقة معالجة الكمبيوتر والذاكرة، لذلك لن يكون قادرًا على معالجة المهام الأخرى.
طبقة الأعمال
تسعى جميع نماذج اتصالات إنترنت الأشياء إلى توفير الراحة في استهلاك المعلومات للمستخدمين النهائيين.
إنها الطبقة العليا التي تقع فوق طبقة التطبيقات.
تضمن طبقة الأعمال إمكانية استخدام المستخدمين لأنظمة إنترنت الأشياء بدون أي متاعب.
على سبيل المثال، يأخذ البيانات الأولية ونماذج الرؤى في الرسوم البيانية والمخططات.
ترتبط هذه الطبقة باتخاذ القرار لأنها تتفاعل مع أصحاب المصلحة.
انتشار التهديدات الأمنية
تعتبر هذه الطبقة آمنة.
لذلك، لا توجد تهديدات خطيرة لهذه البنية متعددة الطبقات لإنترنت الأشياء.
الشيء الوحيد الذي يجب أن يكون المستخدمون على دراية به هو هجوم المنطق.
تحتاج إلى المتسللين للعثور على أي عيوب في التعليمات البرمجية التي أجراها المطورون واستخدامها للوصول غير المصرح به إلى البيانات المهمة.
أيضاً، هناك دائماً احتمال أن تكون هذه الطبقة بها ثغرة يوم الصفر.
طبقة الحافة وهي طبقة معمارية إضافية لإنترنت الأشياء
قد تعمل طبقة إضافية على تحسين البنية التي تتضمن خمس طبقات معمارية لإنترنت الأشياء.
ظهر الطلب في هذه الطبقة لأن كمية البيانات التي تتم معالجتها بواسطة أجهزة إنترنت الأشياء قد زادت بشكل كبير.
علاوة على ذلك، فهو يساعد في بناء نموذج مرجعي واسع النطاق لإنترنت الأشياء.
يتم وضع الطبقة بين طبقات الشبكة والمعالجة.
تستخدم هذه الطبقة نموذج حوسبة الضباب، والذي يعزز أنظمة إنترنت الأشياء على نطاق واسع.
إنه يمحو الحاجة إلى وصول جميع الأجهزة في الشبكة إلى الخادم الرئيسي لإجراء عمليات حسابية.
بدلاً من ذلك، يتم إجراء معظم العمليات الحسابية على الأجهزة محلياً.
كما أنه يساعد في تقليل تخزين البيانات ونقلها لأن معظم المعلومات يتم تخزينها محليًا على الأجهزة.
طبقة الأمان وهي مكون مهم في بنية إنترنت الأشياء
تعمل الطبقات الإضافية على زيادة الأمان مقارنة بالبنية المرجعية الأساسية لإنترنت الأشياء ومع ذلك، هناك الكثير من التهديدات المختلفة التي تواجهها أجهزة وأنظمة إنترنت الأشياء لذلك، تم تطوير طبقات إضافية لحماية البيانات الحساسة وعمليات نشر إنترنت الأشياء وتعتبر طبقة الأمان الطبقة السابعة.
اقرأ أيضاً: افضل كورسات لغة بايثون على الإنترنت للاختيار من بينها في عام 2022
