Geschichte, Technologie, Risiken

Vom Internet der Dinge zu Apps für Dinge

Obwohl der Begriff bereits 15 Jahre alt ist, befindet sich das Internet der Dinge aktuell noch in Entwicklung. So wird es in Zukunft etwa möglich sein, Software wie Apps auf verschiedene Geräte zu laden. Damit drohen aber auch ähnliche Probleme wie bei Apps auf Smartphones und Tablets - nur mit potenziell gravierenderen Folgen.

Das Schlagwort Internet der Dinge ist zurzeit in aller Munde. Es beschreibt die Vernetzung von Gegenständen jeder Art, in verschiedenen Anwendungsbereichen, über Internet-Protokolle. Die Anwendungsbereiche erstrecken sich von vernetzten Hausgeräten oder Gadgets über öffentliche Infrastruktur bis hin zu industriellen Anwendungen.

Dabei wurde die Vision des Internets der Dinge schon früh, nämlich 1999, vom Technologie-Pionier Kevin Ashton vom MIT geprägt, damals jedoch mit dem Fokus auf Dinge, die mit RFID-Tags ausgestattet sind. Über diese ursprünglich rein passiven Tags kann ein virtuelles Abbild dieser Objekte im Internet realisiert werden.

Heute wird der Begriff des Internet der Dinge viel breiter verwendet, und passive Objekte sind nur ein Teil dieser Vision, die aktuell viel stärker über die Vernetzung und Digitalisierung von alltäglichen Gegenständen geprägt ist. In den letzten 10 Jahren war zudem ein enormer Fortschritt in Hinblick auf energieeffiziente und kostengünstige Vernetzung sowie Betriebssysteme für das Internet der Dinge zu verzeichnen.

Vernetzung im Internet der Dinge

Während in der frühen Ausprägung des Internets der Dinge lediglich passive RFID-Tags verwendet wurden, ist durch mehrere aktuelle Standards die Verwendung von Internet-Protokollen für das Internet der Dinge möglich geworden. Dies begründet auch den Begriff Internet der Dinge im engeren Sinne. Konkret handelt es sich um mehrere Standards der IEEE und der IETF (Internet Engineering Task Force).

Die Standards für das Internet der Dinge
Die Standards für das Internet der Dinge
Foto: Fortiss

Zum einen wurden schon 2004 der Standard IEEE 802.15.4 für Funkverbindungen mit niedriger Datenrate (10 bis 250 Kbit/s) und hoher Energieeffizienz verabschiedet. Dieser Standard deckt die Anforderungen für viele Anwendungen gut ab, auch wenn es für spezielle Bereiche weitere Alternativen und gibt. Eine interessante Neuentwicklungen ist zum Beispiel Bluetooth 4.0 Low Energy, was auch in vielen Mobilgeräten unterstützt wird.

Auf der Ebene der Protokolle ist es durch die aktuellen Standards der IETF, vor allem 6LowPAN und CoAP möglich geworden, Internet-Protokolle mit IPv6 und HTTP auch auf sehr eingeschränkten Geräten zu implementieren. Während andere proprietäre Standards auf neue Protokolle setzten, wurde hier gezeigt, dass IPv6 derartig optimiert werden kann, dass es auch über Netze mit IEEE 802.15.4 eingesetzt werden kann, auch wenn diese z.B. nur eine Nutzlast von 127 Bytes in jedem gesendeten Datenblock (Frames auf ISO/OSI Schicht 2) zulassen.

Ebenso wurden mit dem CoAP-Protokoll eine vereinfachte Version des HTTP-Protokolls entworfen, die es ermöglich mit den üblichen Konzepten von HTTP wie im Web auf Ressourcen zuzugreifen. Speziell können hiermit APIs nach den sogenannte REST-Prinzipien auch für eingeschränkte Systeme erfolgen.

Mit REST-APIs werden Ressourcen als URIs beschrieben, zum Beispiel ein Sensor für Temperatur, auf die dann über standardisierte HTTP-Methoden wie GET, PUT und POST zugegriffen werden kann. Auch wenn für CoAP und 6LowPAN eine Umsetzung der Protokolle nötig ist, kann ist dies einfach und erhält die Ende-zu-Ende-Semantik von Nachrichten und Anwendungen. Der wesentliche Vorteil ist nun, dass bekannte und bewährte Konzepte eingesetzt werden können, was für die Entwicklung von Diensten von wesentlichem Vorteil ist.

Zum Beispiel kann ein Temperatursensor über die URL myhome.de/home/zimmer1/sensor1 addressiert werden. Mit CoAP kann dann über GET CoAP ://myhome.de/home/zimmer1/sensor1 beispielsweise der aktuelle Wert abgerufen werden. Daneben können Ressourcen über CoAP gefunden werden ("discovery"), oder auch Werte für Aktuatoren gesetzt werden, wie zum Beispiel Lichtschalter.