{"id":38375,"date":"2019-10-31T22:23:21","date_gmt":"2019-10-31T19:23:21","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/iot-tuman-i-oblaka-pogovorim-pro-tehnologii\/"},"modified":"2019-10-31T22:23:21","modified_gmt":"2019-10-31T19:23:21","slug":"iot-tuman-i-oblaka-pogovorim-pro-tehnologii","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/it\/blog\/novosti-interneta\/iot-tuman-i-oblaka-pogovorim-pro-tehnologii","title":{"rendered":"IoT, nuvole e fog: parliamo di tecnologie?","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p><img decoding=\"async\" alt=\"IoT, nuvole e fog: parliamo di tecnologie?\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/09\/89eae3426589d2ed8041fd6dd26498cb.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\n<i>Lo sviluppo delle tecnologie nel software e nell'hardware e l'emergere di nuovi protocolli di comunicazione hanno portato a un'espansione dell'Internet delle cose (IoT). Il numero di dispositivi cresce ogni giorno, generando enormi volumi di dati. Pertanto, c'\u00e8 bisogno di un'architettura di sistema conveniente in grado di elaborare, memorizzare e trasmettere questi dati.<\/p>\n<p>Attualmente, per questi scopi, si utilizzano servizi cloud. Tuttavia, il paradigma in espansione del fog computing pu\u00f2 integrare le soluzioni cloud, scalando e ottimizzando l'infrastruttura IoT. <\/i><noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><\/p>\n<p>Le \u2018nuvole\u2019 possono soddisfare la maggior parte delle richieste IoT. Ad esempio, possono garantire il monitoraggio dei servizi, l'elaborazione rapida di qualsiasi volume di dati generato dai dispositivi e anche la loro visualizzazione. Il fog computing, invece, \u00e8 pi\u00f9 efficace nella gestione di compiti real-time. Assicura una risposta rapida alle richieste e una latenza minima nell'elaborazione dei dati. In altre parole, il fog computing integra le \u2018nuvole\u2019, ampliando le loro capacit\u00e0.<\/p>\n<p>Tuttavia, la domanda principale \u00e8 un'altra: come deve funzionare tutto questo nel contesto dell'IoT? Quali protocolli di comunicazione saranno i pi\u00f9 efficaci nel lavorare in un sistema integrato IoT-Fog-Cloud?<\/p>\n<p>Nonostante il dominio apparente dell'HTTP, nei sistemi IoT, Fog e Cloud vengono utilizzate molte altre soluzioni. Questo \u00e8 dovuto al fatto che l'IoT deve combinare le funzionalit\u00e0 di vari sensori con requisiti di sicurezza, compatibilit\u00e0 e altre esigenze degli utenti.<\/p>\n<p>Tuttavia, non esiste una visione univoca di un'architettura di riferimento e di uno standard di comunicazione. Pertanto, la creazione di un nuovo protocollo o l'adeguamento di uno esistente per compiti specifici dell'IoT \u00e8 uno dei compiti pi\u00f9 importanti per la comunit\u00e0 IT.<\/p>\n<p>Quali protocolli vengono utilizzati attualmente e cosa possono offrire? Approfondiamo. Ma prima, discutiamo i principi dell'ecosistema in cui interagiscono i cloud, il fog e l'internet delle cose.<\/p>\n<h3>Architettura IoT Fog-to-Cloud (F2C)<\/h3>\n<p>\nHai sicuramente notato quanto impegno venga dedicato allo studio dei vantaggi e dei benefici associati a una gestione razionale e coordinata dell'IoT, del cloud e del fog. Se non lo hai fatto, ecco tre iniziative di standardizzazione: <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/www.openfogconsortium.org\/\">OpenFog Consortium<\/a><\/noindex>, <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/en.ecconsortium.org\/Uploads\/file\/20180328\/1522232376480704.pdf\">Edge Computing Consortium<\/a><\/noindex> e <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/www.mf2c-project.eu\/\">mF2C H2020 progetto UE<\/a><\/noindex>. <\/p>\n<p>Se in passato si consideravano solo 2 livelli, il cloud e i dispositivi finali, l'architettura proposta introduce un nuovo livello: il fog computing. Questo livello di fog pu\u00f2 essere suddiviso in diversi sottolivelli, a seconda delle specificit\u00e0 delle risorse o dell'insieme di politiche che definiscono l'uso di vari dispositivi in questi sottolivelli.<\/p>\n<p>Come potrebbe apparire questa astrazione? Ecco un ecosistema tipico IoT-Fog-Cloud. I dispositivi IoT inviano dati a server e dispositivi di calcolo pi\u00f9 potenti per affrontare compiti che richiedono un basso livello di latenza. In questo sistema, i cloud sono responsabili della risoluzione di compiti che richiedono una grande quantit\u00e0 di risorse di calcolo o spazio di archiviazione.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"IoT, nuvole e fog: parliamo di tecnologie?\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/09\/c78ea915ac4743a3def5651778e77873.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nSmartphone, smartwatch e altri dispositivi possono far parte dell'IoT. Tuttavia, questi dispositivi tendono a utilizzare protocolli di comunicazione proprietari di grandi sviluppatori. I dati generati dall'Internet delle cose vengono trasmessi al livello di fog computing tramite il protocollo REST HTTP, che garantisce flessibilit\u00e0 e compatibilit\u00e0 funzionale nella creazione di servizi RESTful. Questo \u00e8 fondamentale per garantire la retrocompatibilit\u00e0 con l'infrastruttura informatica esistente, che opera su computer locali, server o cluster di server. Le risorse locali, chiamate \"nodi di fog\", filtrano i dati ricevuti e li elaborano localmente oppure li inoltrano al cloud per ulteriori elaborazioni.<\/p>\n<p>I cloud supportano diversi protocolli di comunicazione, tra cui i pi\u00f9 comuni sono AMQP e REST HTTP. Poich\u00e9 HTTP \u00e8 ben noto e ottimizzato per Internet, potrebbe sorgere la domanda: \"non sarebbe meglio utilizzarlo per lavorare con l'IoT e il fog?\" Tuttavia, questo protocollo presenta problemi di prestazioni. Di questo parleremo pi\u00f9 avanti.<\/p>\n<p>In generale, ci sono 2 modelli di protocolli di comunicazione adatti al nostro sistema. Questi sono il modello richiesta-risposta e il modello pubblicazione-sottoscrizione. Il primo modello \u00e8 pi\u00f9 conosciuto, specialmente nell'architettura client-server. Il client richiede informazioni dal server, il quale riceve la richiesta, la elabora e restituisce un messaggio di risposta. I protocolli REST HTTP e CoAP operano secondo questo modello.<\/p>\n<p>Il secondo modello \u00e8 emerso dalla necessit\u00e0 di garantire una comunicazione asincrona, distribuita e flessibile tra le fonti che generano dati e i destinatari di tali dati.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"IoT, nuvole e fog: parliamo di tecnologie?\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/09\/acf3b411fb9a0b7a61cf0188e4c29292.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n <br \/>\nIl modello prevede la partecipazione di tre attori: l'editore (fonte di dati), il broker (dispatcher) e l'abbonato (destinatario). Qui, il client, in quanto abbonato, non deve richiedere informazioni dal server. Invece di inviare richieste, si iscrive a determinati eventi nel sistema attraverso il broker, responsabile della filtrazione di tutti i messaggi in entrata e del loro instradamento tra editori e abbonati. L'editore, quando si verifica un evento relativo a un certo argomento, lo pubblica al broker, che invia i dati all'abbonato sull'argomento richiesto.<\/p>\n<p>Fondamentalmente, questa architettura si basa su eventi. Questa modalit\u00e0 di interazione \u00e8 interessante per le applicazioni IoT, nel cloud e nel fog computing, grazie alla sua capacit\u00e0 di garantire scalabilit\u00e0 e semplificare le connessioni tra diversi dispositivi, sostenendo una comunicazione dinamica \"molti a molti\" e comunicazioni asincrone. Tra i protocolli di scambio messaggi pi\u00f9 noti che utilizzano il modello \"pubblicazione-iscrizione\" ci sono MQTT, AMQP e DDS.<\/p>\n<p>\u00c8 evidente che il modello \"pubblicazione-iscrizione\" presenta numerosi vantaggi:<\/p>\n<ul>\n<li>Editori e iscritti non devono conoscere l'esistenza l'uno dell'altro;<\/li>\n<li>Un sottoscrittore pu\u00f2 ricevere informazioni da numerose pubblicazioni diverse, mentre un editore pu\u00f2 inviare dati a molti sottoscrittori diversi (principio \"molti a molti\");<\/li>\n<li>L\u2019editore e il sottoscrittore non devono essere attivi contemporaneamente per scambiare dati, poich\u00e9 il broker (che funziona come un sistema di code) pu\u00f2 memorizzare il messaggio per i clienti che attualmente non sono connessi alla rete.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nTuttavia, anche il modello \"request-response\" ha i suoi punti di forza. Negli scenari in cui le capacit\u00e0 del server per gestire le richieste di pi\u00f9 clienti non rappresentano un problema, ha senso utilizzare soluzioni affidabili gi\u00e0 collaudate.<\/p>\n<p>Esistono anche protocolli che supportano entrambi i modelli. Ad esempio, XMPP e HTTP 2.0 supportano l'opzione \"server push\". L'IETF ha anche rilasciato CoAP. Nel tentativo di risolvere il problema della messaggistica, sono state create diverse altre soluzioni, come il protocollo WebSockets o l'uso del protocollo HTTP tramite QUIC (Quick UDP Internet Connections).<\/p>\n<p>Nel caso dei WebSockets, sebbene siano utilizzati per la trasmissione di dati in tempo reale dal server al client web e forniscano connessioni continue con comunicazione bidirezionale simultanea, non sono adatti per dispositivi con risorse computazionali limitate. Anche QUIC merita attenzione, poich\u00e9 il nuovo protocollo di trasporto offre molte nuove opportunit\u00e0. Tuttavia, poich\u00e9 QUIC non \u00e8 ancora standardizzato, \u00e8 prematuro prevedere il suo possibile utilizzo e impatto nelle soluzioni IoT. Pertanto, lasciamo i WebSockets e QUIC nella nostra memoria per il futuro, ma per ora non approfondiremo ulteriormente.<\/p>\n<h3>Chi \u00e8 il pi\u00f9 amabile nel mondo: confrontiamo i protocolli<\/h3>\n<p>\nOra parliamo dei punti di forza e di debolezza dei protocolli. Anticipando, diciamo subito che non esiste un chiaro leader. Ogni protocollo ha dei propri vantaggi\/svantaggi.<\/p>\n<p><b>Tempo di risposta<\/b><\/p>\n<p>Una delle caratteristiche pi\u00f9 importanti dei protocolli di comunicazione, specialmente per quanto riguarda l'internet delle cose, \u00e8 il tempo di risposta. Tuttavia, tra i protocolli esistenti non c'\u00e8 un vincitore assoluto che dimostri il livello di latenza pi\u00f9 basso in diverse condizioni. Ci sono invece numerosi studi e confronti sulle capacit\u00e0 dei protocolli.<\/p>\n<p>Ad esempio, <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/www.researchgate.net\/publication\/323943358_Performance_Analysis_of_Internet_of_Things_Protocols_Based_FogCloud_over_High_Traffic\">i risultati <\/a><\/noindex>del confronto tra l'efficacia di HTTP e MQTT nel contesto dell'IoT hanno mostrato che il tempo di risposta per le richieste \u00e8 inferiore con MQTT rispetto a HTTP. Inoltre, <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/www.researchgate.net\/publication\/303188719_Comparison_of_two_lightweight_protocols_for_smartphone-based_sensing\">nello studio <\/a><\/noindex>del tempo di andata e ritorno (RTT) di MQTT e CoAP, \u00e8 emerso che il RTT medio di CoAP \u00e8 inferiore del 20% rispetto a quello di MQTT.<\/p>\n<p>Un altro <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ieeexplore.ieee.org\/document\/7740559\">esperimento <\/a><\/noindex>sull'RTT dei protocolli MQTT e CoAP \u00e8 stato condotto in due scenari: rete locale e rete IoT. Si \u00e8 scoperto che l'RTT medio \u00e8 2-3 volte pi\u00f9 alto nella rete IoT. MQTT con QoS0 ha mostrato risultati inferiori rispetto a CoAP, mentre MQTT con QoS1 ha dimostrato un RTT superiore a causa degli acknowledgment (ACK) nei livelli applicativo e di trasporto. Per diversi livelli di QoS, le latenze nella rete non congestionata per MQTT sono state misurate in millisecondi, mentre per CoAP in centinaia di microsecondi. Tuttavia, \u00e8 importante ricordare che in reti meno affidabili, MQTT, che opera sopra TCP, dar\u00e0 risultati completamente diversi.<\/p>\n<p><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/www.diva-portal.org\/smash\/get\/diva2:1092136\/FULLTEXT01.pdf\">Confronto <\/a><\/noindex>del tempo di risposta dei protocolli AMQP e MQTT aumentando il carico utile ha mostrato che con carichi leggeri il livello di latenza \u00e8 quasi identico. Tuttavia, nella trasmissione di grandi volumi di dati, MQTT dimostra un tempo di risposta inferiore. Inoltre, in un'altra <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/www.tfzr.rs\/esociety\/issues\/eSocietyVol3No1.pdf#page=26\">ricerca <\/a><\/noindex>CoAP \u00e8 stato confrontato con HTTP in uno scenario di comunicazione macchina a macchina con dispositivi distribuiti su veicoli e dotati di sensori di gas, sensori meteorologici, localizzazione (GPS) e interfaccia di rete mobile (GPRS). Il tempo necessario per la trasmissione di un messaggio CoAP attraverso la rete mobile \u00e8 stato quasi tre volte pi\u00f9 breve rispetto al tempo necessario per utilizzare messaggi HTTP.<\/p>\n<p>Sono state condotte ricerche in cui sono stati confrontati non due, ma tre protocolli. Ad esempio, <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ieeexplore.ieee.org\/document\/7496622\">confronto <\/a><\/noindex>le prestazioni dei protocolli IoT MQTT, DDS e CoAP in uno scenario medico utilizzando un emulatore di rete. DDS ha superato MQTT in termini di latenza della telemetria testata in diverse condizioni di rete difficili. CoAP, basato su UDP, ha funzionato bene per le applicazioni che richiedevano una risposta rapida, tuttavia, a causa della sua natura basata su UDP, ha subito una notevole perdita di pacchetti imprevedibile.<\/p>\n<p><b>Larghezza di banda<\/b><\/p>\n<p><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/www.researchgate.net\/publication\/267636202_Performance_evaluation_of_MQTT_and_CoAP_via_a_common_middleware\">Confronto <\/a><\/noindex>La valutazione di MQTT e CoAP in termini di utilizzo della larghezza di banda \u00e8 stata effettuata calcolando la quantit\u00e0 totale di dati trasmessi per singolo messaggio. CoAP ha mostrato una minore larghezza di banda rispetto a MQTT nella trasmissione di messaggi di piccole dimensioni. Tuttavia, quando si confronta l'efficienza dei protocolli in termini di rapporto tra i byte di informazioni utili e il numero totale di byte trasmessi, CoAP si \u00e8 rivelato pi\u00f9 efficiente.<\/p>\n<p>Durante <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ieeexplore.ieee.org\/document\/7496622\">l'analisi <\/a><\/noindex>L'uso della larghezza di banda con MQTT, DDS (con TCP come protocollo di trasporto) e CoAP ha rivelato che CoAP tendeva a mostrare un consumo di banda relativamente pi\u00f9 basso, che non aumentava con l'aumentare della perdita di pacchetti di rete o della latenza di rete, a differenza di MQTT e DDS, dove si osservava un aumento dell'uso della larghezza di banda in tali scenari. In un altro scenario, \u00e8 stata coinvolta un'ampia quantit\u00e0 di dispositivi che trasmettevano dati simultaneamente, il che \u00e8 un caso tipico negli ambienti IoT. I risultati hanno mostrato che per carichi pi\u00f9 elevati, CoAP \u00e8 la scelta migliore.<\/p>\n<p>Con un carico ridotto, CoAP ha utilizzato la minor larghezza di banda, seguito da MQTT e REST HTTP. Tuttavia, quando la dimensione delle payload \u00e8 aumentata, i migliori risultati sono stati ottenuti con REST HTTP.<\/p>\n<p><b>Consumo energetico<\/b><\/p>\n<p>La questione del consumo energetico \u00e8 sempre di grande importanza, e nel sistema IoT \u00e8 particolarmente rilevante. Se <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ieeexplore.ieee.org\/document\/7899537\">si confronta <\/a><\/noindex>il consumo energetico di MQTT e HTTP, HTTP 'consuma' molte pi\u00f9 risorse. CoAP \u00e8 invece pi\u00f9 <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/www.mdpi.com\/1424-8220\/16\/12\/2044\/htm\">efficiente dal punto di vista energetico. <\/a><\/noindex>rispetto a MQTT, consente di gestire l'alimentazione. In scenari semplici, MQTT \u00e8 pi\u00f9 adatto per lo scambio di informazioni nelle reti IoT, soprattutto quando non ci sono restrizioni di potenza.<\/p>\n<p><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/cgweb1.northumbria.ac.uk\/SubjectAreaResources\/KF7046\/papers\/review\/iot\/lpb15.pdf\">Un altro <\/a><\/noindex>un esperimento che ha confrontato le capacit\u00e0 di AMQP e MQTT su un banco di prova in una rete mobile o wireless instabile ha mostrato che AMQP offre maggiore sicurezza, mentre MQTT \u00e8 pi\u00f9 efficiente in termini energetici.<\/p>\n<p><b>Sicurezza<\/b><\/p>\n<p>La sicurezza \u00e8 un'altra questione cruciale sollevata nello studio dell'IoT e del calcolo fog\/cloud. Il meccanismo di sicurezza si basa solitamente su TLS in HTTP, MQTT, AMQP e XMPP, o DTLS in CoAP, supportando entrambi i protocolli DDS.<\/p>\n<p>TLS e DTLS iniziano con un processo di stabilimento della connessione tra il client e il server per lo scambio dei set di crittografia e delle chiavi supportate. Entrambe le parti concordano sui set per garantire che le comunicazioni successive avvengano in un canale sicuro. La differenza tra di loro si basa su piccole modifiche che consentono a DTLS, basato su UDP, di funzionare su una connessione inaffidabile.<\/p>\n<p>Durante <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/www.isg.rhul.ac.uk\/tls\/lucky13.html\">attacchi di test<\/a><\/noindex> Diverse implementazioni di TLS e DTLS hanno dimostrato che TLS affronta meglio la situazione. Gli attacchi su DTLS sono stati pi\u00f9 efficaci a causa della sua tolleranza agli errori.<\/p>\n<p>Tuttavia, il principale problema di questi protocolli \u00e8 che non sono stati originariamente progettati per l'uso in IoT e non prevedevano operazioni in ambienti di fog computing o cloud. Attraverso un processo di handshake, aggiungono traffico extra con ogni nuova connessione, esaurendo le risorse di calcolo. Si osserva un aumento medio del 6,5% per TLS e dell'11% per DTLS nel sovraccarico rispetto alla comunicazione senza livello di sicurezza. In ambienti ricchi di risorse, tipicamente situati a <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/www.cloud4y.ru\/cloud-hosting\/cloud-server\/?utm_source=habr&amp;utm_medium=referral&amp;utm_campaign=article\">livello cloud, questo non sar\u00e0 un problema, ma nella comunicazione tra IoT e il livello di fog computing questo diventa un'importante limitazione. <\/a><\/noindex>a livello, non sar\u00e0 un problema, ma in relazione tra IoT e il livello di nebbia questo diventa un'importante limitazione.<\/p>\n<p>Cosa scegliere? Non c'\u00e8 una risposta definitiva. MQTT e HTTP sembrano essere i protocolli pi\u00f9 promettenti, poich\u00e9 sono considerati soluzioni relativamente mature e stabili per IoT rispetto ad altri protocolli.<\/p>\n<h3>Soluzioni basate su un protocollo di comunicazione unico<\/h3>\n<p>\nL'uso di una soluzione a protocollo unico presenta molti svantaggi. Ad esempio, un protocollo che funziona in un ambiente limitato potrebbe non funzionare in un dominio con requisiti di sicurezza rigorosi. Tenendo ci\u00f2 a mente, dobbiamo escludere quasi tutte le possibili soluzioni basate su un solo protocollo nell'ecosistema Fog-to-Cloud nell'IoT, tranne MQTT e REST HTTP.<\/p>\n<p><b>REST HTTP come soluzione a protocollo unico<\/b><\/p>\n<p>Ecco un buon esempio di interazione tra richieste e risposte REST HTTP nel campo IoT-to-Fog: <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/dl.acm.org\/citation.cfm?doid=3152130.3152140\">azienda agricola intelligente<\/a><\/noindex>. Gli animali sono dotati di sensori indossabili (IoT-client, C) e gestiti tramite il calcolo cloud da un sistema agricolo intelligente (Fog-server, S).<\/p>\n<p>Nell'intestazione del metodo POST viene indicato il recurso da modificare (\/farm\/animals), insieme alla versione HTTP e al tipo di contenuto, che in questo caso \u00e8 un oggetto JSON che rappresenta la fattoria animale che il sistema deve gestire (Dulcinea\/mucca). La risposta del server indica che la richiesta \u00e8 stata elaborata con successo, inviando il codice di stato HTTPS 201 (resource created). Il metodo GET deve indicare solo il recurso richiesto nell'URI (ad esempio, \/farm\/animals\/1), che restituisce la rappresentazione JSON dell'animale con quell'identificativo dal server. <\/p>\n<p>Il metodo PUT \u00e8 utilizzato quando \u00e8 necessario aggiornare un record specifico di una risorsa. In questo caso, la risorsa specifica l'URI per il parametro da modificare e il valore attuale (ad esempio, indicando che la mucca al momento sta pascolando, \/farm\/animals\/1?state=walking). Infine, il metodo DELETE \u00e8 utilizzato in modo simile al metodo GET, ma semplicemente elimina la risorsa in seguito all'operazione. <\/p>\n<p><b>MQTT come soluzione a protocollo unico<\/b><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"IoT, nuvole e fog: parliamo di tecnologie?\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/09\/529857b556ea5a186ac1519e2804d1b8.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nConsideriamo la stessa smart farm, ma invece di REST HTTP, utilizziamo il protocollo MQTT. Un server locale con la libreria Mosquitto installata funge da broker. In questo esempio, un semplice computer (designato come server della fattoria) Raspberry Pi funge da client MQTT, implementato tramite l'installazione della libreria MQTT Paho, completamente compatibile con il broker Mosquitto.<\/p>\n<p>Questo client corrisponde a un livello di astrazione IoT che rappresenta un dispositivo con capacit\u00e0 di rilevamento e calcolo. Il mediatore, d'altra parte, corrisponde a un livello di astrazione pi\u00f9 elevato, rappresentando un nodo di calcolo di edge computing, caratterizzato da elevate capacit\u00e0 di elaborazione e archiviazione dei dati.<\/p>\n<p>Nello scenario proposto della \"smart farm\", Raspberry Pi si collega a un accelerometro, GPS e sensori di temperatura e pubblica i dati provenienti da questi sensori in un nodo fog. Come saprete, MQTT considera i temi come una gerarchia. Un editore MQTT pu\u00f2 pubblicare messaggi in un determinato insieme di temi. Nel nostro caso, ce ne sono tre. Per il sensore che misura la temperatura nel capanno per gli animali, il client sceglie il tema (animalfarm\/shed\/temperature). Per i sensori che misurano la posizione GPS e il movimento degli animali tramite accelerometro, il client pubblicher\u00e0 aggiornamenti (animalfarm\/animal\/GPS) e (animalfarm\/animal\/movement).<\/p>\n<p>Queste informazioni saranno inviate a un broker, che pu\u00f2 temporaneamente conservarle in un database locale nel caso in cui successivamente ci sia un altro abbonato interessato.<\/p>\n<p>Oltre a un server locale che funge da broker MQTT nel fog computing, al livello del cloud pu\u00f2 esserci un altro broker MQTT. In questo caso, le informazioni inviate al broker locale possono essere temporaneamente archiviate in un database locale e\/o inviate al cloud. In questa situazione, il broker MQTT nel fog computing viene utilizzato per collegare tutti i dati al broker MQTT nel cloud. Con questa architettura, l'utente dell'app mobile pu\u00f2 iscriversi a entrambi i broker.<\/p>\n<p>In caso di perdita di connessione con uno dei broker (ad esempio, quello nel cloud), l'utente finale ricever\u00e0 informazioni dall'altro broker (quello nel fog computing). Questa \u00e8 una caratteristica tipica dei sistemi combinati di fog e cloud computing. Di default, l'app mobile pu\u00f2 essere configurata per connettersi prima al broker MQTT nel fog computing e, in caso di failure, per collegarsi al broker MQTT nel cloud. Questa soluzione \u00e8 solo una delle molte disponibili nei sistemi IoT-F2C. <\/p>\n<h3>Soluzioni multi-protocollo<\/h3>\n<p>\nLe soluzioni con un protocollo sono popolari per la loro implementazione pi\u00f9 semplice. Tuttavia, \u00e8 evidente che nei sistemi IoT-F2C ha senso combinare diversi protocolli. L'idea \u00e8 che a livelli diversi possano funzionare protocolli diversi. Prendiamo ad esempio tre astrazioni: i livelli IoT, di edge computing e di cloud computing. I dispositivi a livello IoT sono generalmente considerati limitati. Per questa panoramica, consideriamo i livelli IoT come i pi\u00f9 limitati, il cloud come il meno limitato e l'edge computing come \"nel mezzo\". Dunque, tra IoT e le astrazioni di edge, le attuali soluzioni di protocollo includono MQTT, CoAP e XMPP. Dall'altro lato, tra edge e cloud, AMQP \u00e8 uno dei protocolli principali utilizzati, insieme a REST HTTP, che grazie alla sua flessibilit\u00e0 \u00e8 utilizzato anche tra IoT e i livelli di edge. <\/p>\n<p>Il problema principale riguarda la compatibilit\u00e0 funzionale dei protocolli e la semplicit\u00e0 nel trasferire messaggi da un protocollo all'altro. Idealmente, in futuro l'architettura del sistema Internet delle Cose con risorse cloud e fog computing sar\u00e0 indipendente dal protocollo di comunicazione utilizzato e garantir\u00e0 una buona interazione tra diversi protocolli.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"IoT, nuvole e fog: parliamo di tecnologie?\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/09\/cddc564cad572966002ae22eff8cb99d.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n <br \/>\nPoich\u00e9 attualmente non \u00e8 cos\u00ec, ha senso unire protocolli che non presentano differenze significative. A tal fine, una potenziale soluzione si basa sulla combinazione di due protocolli che seguono lo stesso stile architettonico, REST HTTP e CoAP. Un'altra soluzione proposta \u00e8 basata sulla combinazione di due protocolli che offrono interazione secondo il modello 'pubblicazione-sottoscrizione', MQTT e AMQP. L'utilizzo di concetti simili (sia MQTT che AMQP utilizzano broker, CoAP e HTTP utilizzano REST) semplifica l'implementazione di queste combinazioni e richiede minori sforzi per l'integrazione.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"IoT, nuvole e fog: parliamo di tecnologie?\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/09\/395bc75880a154aeab7b61d043476802.jpeg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nNella figura (a) sono mostrate due modelli basati su richieste-risposte, HTTP e CoAP, e il loro possibile posizionamento nella soluzione IoT-F2C. Poich\u00e9 l'HTTP \u00e8 uno dei protocolli pi\u00f9 conosciuti e adattati nelle reti moderne, \u00e8 improbabile che venga completamente sostituito da altri protocolli di messaggistica. Tra i nodi che rappresentano dispositivi potenti, che si trovano tra il cloud e il fog, REST HTTP costituisce una soluzione sensata.<\/p>\n<p>D'altra parte, per i dispositivi con risorse computazionali limitate, che si connettono tra i livelli di fog e IoT, \u00e8 pi\u00f9 efficace utilizzare CoAP. Uno dei grandi vantaggi di CoAP \u00e8, infatti, la sua compatibilit\u00e0 con HTTP, poich\u00e9 entrambi i protocolli si basano sui principi REST.<\/p>\n<p>Nell'immagine (b) sono mostrate due modelli di interazione \"pubblicazione-sottoscrizione\" in uno stesso scenario, inclusi MQTT e AMQP. Sebbene entrambi i protocolli possano teoricamente essere utilizzati per la comunicazione tra nodi a ogni livello di astrazione, la loro posizione dovrebbe essere determinata in base alle prestazioni. MQTT \u00e8 stato sviluppato come protocollo semplificato per dispositivi con risorse di calcolo limitate, pertanto pu\u00f2 essere utilizzato per la comunicazione tra IoT e fog computing. AMQP \u00e8 pi\u00f9 adatto per dispositivi pi\u00f9 potenti, che lo collocherebbero idealmente tra i nodi del fog e del cloud. Invece di MQTT, nel contesto IoT pu\u00f2 essere utilizzato il protocollo XMPP, poich\u00e9 \u00e8 considerato leggero. Tuttavia, non \u00e8 cos\u00ec ampiamente utilizzato in scenari simili.<\/p>\n<h3>Conclusioni<\/h3>\n<p>\n\u00c8 poco probabile che uno dei protocolli considerati sia sufficiente a coprire tutte le comunicazioni nel sistema, partendo da dispositivi con risorse computazionali limitate fino ad arrivare ai server cloud. La ricerca ha mostrato che le due opzioni pi\u00f9 promettenti, frequentemente adottate dagli sviluppatori, sono MQTT e RESTful HTTP. Questi due protocolli non solo sono i pi\u00f9 maturi e stabili, ma offrono anche una vasta gamma di implementazioni ben documentate e risorse online di successo.<\/p>\n<p>Grazie alla sua stabilit\u00e0 e alla facile configurazione, MQTT \u00e8 un protocollo che ha dimostrato nel tempo le sue superiori prestazioni nell'uso a livello IoT con dispositivi a basso consumo. In parti del sistema dove la connettivit\u00e0 limitata e il consumo di batteria non sono un problema, come in alcune aree di edge computing e nella maggior parte delle applicazioni di cloud computing, RESTful HTTP \u00e8 una scelta semplice. Anche CoAP merita attenzione, poich\u00e9 sta rapidamente emergendo come standard per la messaggistica IoT, ed \u00e8 molto probabile che nel prossimo futuro raggiunga un livello di stabilit\u00e0 e maturit\u00e0 simile a quello di MQTT e HTTP. Tuttavia, lo standard \u00e8 ancora in fase di sviluppo, il che comporta problemi di compatibilit\u00e0 a breve termine.<\/p>\n<p><b>Cosa altro \u00e8 utile leggere nel blog <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/www.cloud4y.ru\/?utm_source=habr&amp;utm_medium=referral&amp;utm_campaign=article\">Cloud4Y<\/a><\/noindex><\/b><\/p>\n<p>\u2192 <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/company\/cloud4y\/blog\/466755\/\">Il computer ti far\u00e0 venire l'acquolina in bocca<\/a><\/noindex><br \/>\n\u2192 <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/post\/464155\/\">L'IA aiuta a studiare gli animali dell'Africa <\/a><\/noindex><br \/>\n\u2192 <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/company\/cloud4y\/blog\/465251\/\">L'estate \u00e8 quasi finita. 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