Kommentar von Henning von Kielpinski, Consol

Das IoT braucht einen doppelten Boden

| Autor / Redakteur: Henning von Kielpinski / Nico Litzel

Der Autor: Henning von Kielpinski ist Leiter Business Development bei der Consol Consulting & Solutions Software
Der Autor: Henning von Kielpinski ist Leiter Business Development bei der Consol Consulting & Solutions Software (Bild: Consol)

Spätestens seit Veröffentlichung der Chaostheorie in den 1980er-Jahren ist bekannt, dass komplexe Systeme auch auf kleine Störungen mit unvorhersehbarem Verhalten reagieren können. Im Internet der Dinge sollen nun unzählige Komponenten zusammenwirken und sich gegenseitig beeinflussen. Welche besonderen Herausforderungen stellt diese Komplexität?

Experten schätzen, dass bis 2020 weltweit rund 50 Milliarden Geräte vernetzt sein werden – Autos, Fabriken, Roboter, Consumer Electronics oder einzelne Komponenten. Sie werden über immer mehr Sensoren verfügen, die automatisiert Auskunft über ihren Status, ihre Auslastung, ihren Standort, ihr Lebensalter und weitere Parameter geben.

Angereichert werden diese Daten mit externen Informationen, zum Beispiel zum Wetter, Verkehrslagen, Rohstoffpreisen und vieles mehr. Insgesamt verspricht das Internet der Dinge durch die hochgradige Automatisierung eine Steigerung der Leistungsfähigkeit, des Komforts und der Effizienz in vielen Bereichen des täglichen Lebens, der Wirtschaft und der Politik.

Für den Ausfall gerüstet: intelligente Steuerungslogik

Da praktisch alle technischen Geräte eine endliche Lebensdauer haben und irgendwann anfangen, sich fehlerhaft zu verhalten, ist gerade bei der Automatisierung auf Basis von Sensoren besondere Sorgfalt angebracht. Denn die Folgen fehlerhafter Messwerte können gravierend sein. Das heißt, bei der Entwicklung von Steuerungslogik müssen Entwickler grundsätzlich davon ausgehen, es gelegentlich mit ungenauen oder falschen Daten zu tun zu bekommen.

Das wiederum bedeutet, sie müssen Mechanismen implementieren, die einerseits Sensor-Werte auf ihre Sinnhaftigkeit hin überprüfen, und andererseits auch das Ausbleiben einer Sensormeldung nach einer gewissen Zeit als Fehler erkennen. Kurzum: Bei der Programmierung von IoT-Systemen ist also darauf zu achten, Zustände, die außerhalb des erwarteten Rahmens liegen, zu erkennen und dann so darauf zu reagieren, dass der potenzielle Schaden minimiert wird.

Derartige Überlegungen müssen auch das Gesamtsystem einschließlich der Aktoren und Sensoren mit einbeziehen. Das heißt, dass im Falle eines Versagens der Steuerung (etwa bei einem Stromausfall) alle Aktoren automatisch in einen unproblematischen Zustand zurückfallen. Um Störungen zu erkennen, müssen die Systeme daher intensiv und umfangreich überwacht werden. Monitoring-Lösungen sind deshalb eine wichtige Sicherheitskomponente im Internet der Dinge.

IoT und Big Data

Die vielen Geräte und Sensoren im Internet of Things liefern riesige Datenmengen, „Big Data“. Diese Daten lassen sich sehr nutzbringend einsetzen, etwa um Vorhersagen zu treffen, Abhängigkeiten aufzudecken, Muster zu erkennen und vieles mehr.

Durch „Predictive Analytics“ lassen sich zum Beispiel alltägliche Probleme wie Verkehrschaos und Stau besser in den Griff bekommen. Oder Gebäude automatisch steuern. Oder geschäftliche Entscheidungen treffen, etwa zur Verkaufs- und Absatzplanung. Hierfür sind jedoch spezielle, hoch performante IT-Infrastrukturen und -Systeme wie das In-Memory Computing oder Hadoop notwendig, die Datenmengen auch in Echtzeit speichern und auswerten können und beliebig skalierbar sind.

Wie sicher ist sicher?

In einem System, in dem alles von Daten und Konnektivität abhängt, gibt es eine weitere zentrale Frage zu klären: die der Datensicherheit. Es geht dabei zum einen um den Transportweg, den die Informationen vom Sensor oder Gerät bis zum Speicher zurücklegen. Hier muss lückenlos verschlüsselt werden, um Angreifern den Zugang zu den Informationen zu verweigern.

Zum anderen muss die Sicherheit der Speicher selbst diskutiert werden. Hier stellt die Cloud für einige Anwendungsbereiche durch ihre kostengünstige und schier unbegrenzte Speicherkapazität und ihre Sicherheit eine interessante Möglichkeit dar. Unternehmen und Konsumenten, aber auch die Politik müssen sich zudem auf erhöhte Sicherheitsanforderungen zum Beispiel bei der Authentisierung und Autorisierung von Geräten einstellen und geeignete Strategien und Lösungen dafür entwickeln.

Es wird immer wichtiger, Mechanismen zu implementieren, die kontrollieren, wer wann etwas darf und wer nicht. Zugriffskontrollen und die Rechtevergabe müssen also sehr streng geregelt sein, um die Sabotage oder Manipulation von vernetzten Systemen so gut wie möglich zu verhindern. Auch muss daran gedacht werden, dass im IoT-Bereich zum Teil sehr preiswerte Komponenten eingesetzt werden. Zwangsläufig ist dort der Fokus auf Sicherheit während der Entwicklung aus Kostengründen eingeschränkt und die Möglichkeiten eines nachträglichen Updates kaum existent. Die langfristige Absicherung dieser Komponenten, vor allem beim Einsatz von öffentlich erreichbaren IPv6-Adressen, ist eine wichtige Aufgabe.

Ausfallsicherheit

Komplexe Systeme, bei denen Maschinen automatisiert agieren, benötigen zudem immer einen doppelten Boden. Das heißt, dass sie redundant ausgelegt sein müssen, damit ein Ausfall einzelner Komponenten nicht das gesamte System stören kann. Je vernetzter die Systeme sind, desto wichtiger sind also Konzepte für Hochverfügbarkeit und Ausfallsicherheit. Dabei stehen Unternehmen und Organisationen im Spannungsfeld zwischen dem Wunsch nach 100-prozentiger Ausfallsicherheit (Zero Downtime) und begrenzten IT-Budgets. Es bedarf individueller Analysen der Systeme, der darauf abgebildeten Geschäftslogik sowie der vorhandenen Organisation, um das geeignete Konzept für jedes Unternehmen oder jeden Anwendungsfall individuell zu ermitteln.

Fazit

Die Herausforderungen sind zahlreich und komplex – ebenso wie das Internet der Dinge selbst. Und sie stehen in einem Spannungsfeld: Die Geräte und Technologien sollen offen sein für die Vernetzung und ein Höchstmaß an Datenschutz und Sicherheit bieten. Und in ihrer Bedienbarkeit von der Inbetriebnahme bis hin zur Wartung einfach, preislich günstig und dazu auch noch kompakt und handlich sein.

Und natürlich sollen immer mehr Geräte immer schneller auf den Markt gebracht werden. Dadurch werden Entwicklungszeiten immer kürzer, worunter das Qualitätsmanagement leiden kann, wenn beispielsweise billige oder nicht ausreichend geprüfte Komponenten verwendet werden. Hier sind Hersteller gefordert, neue Geschäftsfelder für hardwarenahe Programmierung zu schaffen und das Qualitätsmanagement noch ernster zu nehmen.

Für den Verbraucherschutz sind Aufklärung und zusätzliche, neue Prüfsiegel oder Zertifikate notwendig. Hier sollten sich Politik und Wirtschaft zusammentun und einheitliche Standards erarbeiten. Dann wird das Internet der Dinge Schritt für Schritt unseren Alltag erobern. Und in vielen Bereichen tatsächlich für mehr Komfort, Effizienz und Leistungsfähigkeit sorgen.

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