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Netzwoche 05/2022

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XXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXX 11 Bild: macrovector / freepik.com FOCUS INTERNET OF THINGS IoT: vom ersten Projekt bis ins Weltall kfi. 5G, Edge Computing und Analysen: Das Internet der Dinge (IoT) ist heute aus vielen Bereichen nicht mehr wegzudenken. Gebäude werden dank der Technologie zunehmend zu Smart Buildings, Städte zu Smart Citys. Die Industrie arbeitet mit digitalen Zwillingen, um ohne Werkzeug einen Blick in ihre Maschinen werfen zu können, und der Energiesektor spart Energie, weil er sie effizienter einsetzen und verteilen kann. Bevor das IoT so gewinnbringend zum Einsatz kommt, müssen sich interessierte Firmen aber überhaupt erst auf ein IoT-Projekt einlassen. Worauf es beim ersten Versuch ankommt, schreibt Orlando Beiner von Copebit auf Seite 13. In manchen Fällen gibt es ganz spezifische Anforderungen an die Technologie – zum Beispiel an die Sicherheit und Zuverlässigkeit. Wie man bei der Entwicklung von IoT-Anwendungen mit solchen Ansprüchen umgeht, zeigt Jiri Petr von CSA Engineering auf Seite 12 am Beispiel des Bahnwesens. Was die Zukunft des IoT bereithält, welche Rolle die Sicherheit spielt und was die Technologie mit Satelliten zu tun hat, erklärt Angela Nicoara von der HSLU im Interview ab Seite 14. Sie ist Professorin am Departement für Computer Science der HSLU und leitet das IoT Innovation Lab und IoT Software Systems & Research. www.netzwoche.ch © netzmedien ag 05 / 2022

12 Business Focus Die Entwicklung von IoT-Anwendungen mit hohen Sicherheitsanforderungen In sicherheitskritischen Bereichen wie dem Personentransport müssen erhöhte Anforderungen hinsichtlich Fehlerresistenz und Zuverlässigkeit von Kommunikationssoftware für IoT-Anwendungen erfüllt werden. Dies hat auch grossen Einfluss auf den Entwicklungsprozess. DER AUTOR Jiri Petr Bereichsleiter Applications, CSA Engineering Den vollständigen Artikel finden Sie online www.netzwoche.ch RASTA IM KONTEXT DES SCHICHTENMODELLS Application Layer Sicherheits- und Sendewiederholungsschicht Redundanzschicht TLS TCP / IP Network 1 Network 2 Ethernet, 5G, ... Internet RaSTA Client/ Server Die IP-Technologie hält immer mehr auch Einzug ins Bahnwesen und andere Gebiete, bei denen die Betriebssicherheit, also der Schutz von Mensch und Umwelt, im Vordergrund steht. In diesem Fall spricht man von Safety, welche die Sicherheitsmechanismen der IT-Security ergänzt und deren Einhaltung bei der Entwicklung des RaSTA-Protokolls (Rail Safe Transport Application) beispielhaft ist. Aus technischer Sicht ermöglicht RaSTA eine verlässliche Datenübertragung ohne unbemerkten Datenverlust mithilfe von Mechanismen wie Heartbeat zur regelmässigen Überwachung der Verbindungsqualität, dem Einsatz von redundanten Transportkanälen sowie einer strikten Zeitüberwachung der Datenübertragung. RaSTA ist zwischen der Applikations- und Transportschicht anzusiedeln und besteht aus zwei Teilschichten: aus der Sicherheits- und Sendewiederholungsschicht, die unter anderem für die Integrität und die Adressierung der übertragenen Daten sorgt und der Applikationsschicht Funktionen zur Verfügung stellt, die für die Implementierung eines RaSTA-Client notwendig sind. Die Redundanzschicht wiederum sorgt für die Bewirtschaftung von Transportkanälen, die über physisch getrennte Netzwerke realisiert werden. Als Transportschicht ist UDP (User Datagram Protocol) oder TCP (Transmission Control Protocol) vorgesehen, wobei TCP die Robustheit der Datenübertragung und somit der auf RaSTA basierenden Lösungen erhöht. Mit diesen Schnittstellen kann RaSTA im Internet und damit auch in allen öffentlichen Netzen eingesetzt werden – von Ethernet bis zu 5G. Die oft unabdingbare Datenübertragungs sicherheit (Security) kann wiederum mit etablierten Verschlüsselungstechnologien wie TLS (Transport Layer Security) gewährleistet werden. Aufwendige Entwicklungsprozesse Die Entwicklung von Safety-Applikationen endet aber nicht mit dem Einsatz eines Sicherheitsprotokolls. Nebst der Auswahl einer geeigneten Hardware spielen auch die Entwicklungsprozesse eine wesentliche Rolle. Diese sind in branchenspezifischen Normen definiert, deren Einhaltung durch ein unabhängiges Gremium überprüft werden muss. Für die Bahntechnik sind EN 50128 und die dazugehörigen CENELEC- Normen massgebend. Aus Sicht der herkömmlichen Applikationsentwicklung bedeutet dies für ein zeitgemäss arbeitendes Entwicklungsteam einige Änderungen wie etwa den Einsatz eines V-Modells, das die Entwicklung in sequenzielle Phasen unterteilt und das einen umfangreichen Satz an sich abgestimmten Dokumenten vorsieht, bevor überhaupt die erste Zeile Code geschrieben wird. Da die Dokumente durch formelle Reviews zu prüfen sind, ist der Zeitaufwand erheblich. Ebenfalls sind die Entwickler bei der Implementierung mit Restriktionen konfrontiert, die eine defensive Programmierung erzwingen und in der «normalen» Softwareentwicklung gängige Mitte wie die Verwendung von Pointern oder die dynamische Speicherallokation verbieten. Glücklicherweise beschränkt sich dieses Verfahren auf die Sicherheits- und Sendewiederholungsschicht des RaSTA, was für die Implementierung von Safety-Applikationen genügt. Der Einsatz von bereits vorhandenen Safety-Protokollen dürfte auch in anderen Fällen eine lohnenswerte Option sein. RaSTA ist unabhängig vom Applikationsprotokoll und kann deshalb in verschiedenen Einsatzbereichen die Zuverlässigkeit von IoT-Anwendungen aller Art verbessern helfen. 05 / 2022 www.netzwoche.ch © netzmedien ag

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