Was Hersteller und Netzbetreiber beachten müssen

Das sind die Herausforderungen im IoT

| Autor / Redakteur: Martin Klapdor / Andreas Donner

Netzwerke und Infrastrukturkomponenten müssen im Zeitalter des Internet of Things hohen Anforderungen gerecht werden.
Netzwerke und Infrastrukturkomponenten müssen im Zeitalter des Internet of Things hohen Anforderungen gerecht werden. (Bild: © wladimir1804 - stock.adobe.com)

Das Internet der Dinge wird in den nächsten Jahren exponentiell wachsen und in alle Lebens- und Unternehmensbereiche vordringen. Doch wie können Hersteller und Netzbetreiber dafür sorgen, dass Services verlässlich und sicher sind?

Das Internet of Things (IoT) war kürzlich auf der Berliner IFA eines der bestimmenden Themen. In zwei Hallen stellten Hersteller neue Smart-Home-Lösungen vor, von vernetzten Sicherheitskameras bis hin zu Kühlschränken, die den Haushalt managen.

Doch auch in anderen Bereichen finden IoT-Geräte zunehmend Anklang: Anwendungsszenarien reichen von E-Health über Smart City bis hin zur Industrie 4.0. Bis 2020 erwartet Gartner weltweit 30 Milliarden vernetzter Geräte. Heute sind es gut 8 Milliarden. Sie werden laut Berechnungen von McKinsey im Jahr 2025 vier bis elf Billionen US-Dollar zur Weltwirtschaft beitragen.

Neue Anwendungen benötigen virtuelle Infrastrukturen

Die fortschreitende Integration smarter Devices in das Leben der Menschen und in wirtschaftliche Prozesse birgt aber auch Risiken. Damit Nutzer und verknüpfte Systeme stets auf Daten und Services, die IoT-Geräte bereitstellen, zugreifen können, müssen ihre Verfügbarkeit und Servicequalität sichergestellt werden – und zwar entlang der gesamten Bereitstellungskette. Das bedeutet auch hohe Anforderungen an die Datenübertragungsnetze.

Die physikalischen Netze, die heute in Betrieb sind, kommen aus dreierlei Gründen an ihre Grenzen. Zum einen sind sie von der steigenden Zahl smarter Geräte – künftig muss jede Funkzelle 50.000 Endgeräte versorgen – überfordert. Zum anderen sind die Latenzzeiten, die heute erreicht werden, noch viel zu lang, um Echtzeit-Anwendungen wie etwa Connected Cars zu unterstützen. Und schließlich sind hybride Umgebungen mit Services, die aus der Cloud wie auch On Premises gehostet werden, für Netze immer noch problematisch.

Diese Herausforderungen können jedoch durch die Virtualisierung von Netzwerken gelöst werden. Die Trennung von physischen Komponenten und Netzwerkfunktionen erlaubt es Netzbetreibern, Ressourcen flexibler und effizienter bereitzustellen. Durch die Einrichtung mehrerer virtueller Netze, die auf derselben Infrastruktur laufen – das so genannte Network Slicing – können unterschiedliche Dienste über jeweils eigene Netze ausgeliefert werden. Diese sind dann auf die Anforderungen der jeweiligen Services optimiert. Dadurch lassen sich Dienstqualität und -verfügbarkeit ohne große Investitionen in mehr Hardware deutlich verbessern.

Narrowband IoT schlägt Brücke zu 5G

Netzwerkvirtualisierung ist auch Voraussetzung für den 5G-Standard, der bis 2020 verfügbar sein und dem IoT einen entscheidenden Entwicklungsschub verpassen soll. Das mobile Netz der neuen Generation verspricht mehr Bandbreite und Latenzzeiten im Millisekunden-Bereich. Dadurch kann es bis zu 100 Milliarden Endgeräte wie auch neue Anwendungen unterstützen.

Doch bis 5G Realität ist, wird noch viel Zeit vergehen. Der Standard ist noch in der Entwicklung und voraussichtlich erst 2019 final. Hersteller, die jetzt schon an Geräten für das neue Netz arbeiten, stehen dann womöglich vor Kompatibilitätsproblemen. Gleichzeitig kann es sich kaum jemand leisten, sich zurückzulehnen und abzuwarten.

Wer ein Stück vom IoT-Kuchen möchte, muss frühzeitig mit Lösungen am Markt sein, um sich gegen die Konkurrenz zu behaupten. Dafür bietet sich das Narrowband IoT als Brückentechnologie an. Es funktioniert zwar auf Grundlage der aktuellen 4G-Netze, unterstützt aber bereits einige Anwendungsszenarien für 5G. Damit können Hersteller Tests und Pilotprojekte durchführen, bevor 5G offiziell startet.

Verlässlichkeit und Sicherheit sind erfolgskritisch

Neben den technologischen Möglichkeiten und Anwendungsszenarien wird auch die Zuverlässigkeit von Geräten eine maßgebliche Rolle für die Entwicklung des IoT spielen. Viele Devices sind auf einen autonomen Betrieb über eine lange Zeit ausgerichtet. Die Kosten-Nutzen-Rechnung beruht darauf, dass sie quasi keine Aufmerksamkeit vom Nutzer oder Betreiber erfordern.

Ein Beispiel sind smarte Stromzähler, die kontinuierlich Verbräuche messen, ohne dass ein Ableser kommen muss, und die Daten für Prozess- und Verhaltensanpassungen liefern können. Damit sie dies verlässlich tun, muss sichergestellt sein, dass sie stets mit Strom versorgt und mit dem Netzwerk verbunden sind. Außerdem sind Maßnahmen gegen Fehler und Manipulationen nötig. Für andere Geräte wiederum gelten andere Anforderungen, zum Beispiel, dass sie trotz unregelmäßigen Betriebs und langer inaktiver Phasen jederzeit einsatzbereit sind.

Erfolgskritisch ist auch das Thema Sicherheit. Das Bewusstsein für die Bedeutung von IT-Security-Maßnahmen steigt mit jedem Hack, der an die Öffentlichkeit gelangt. Doch im IoT sind immer noch viele Geräte schlecht gesichert, mit leicht zu erratenden Standard-Passwörtern ausgestattet, und zeichnen sich durch mangelnde Verschlüsselung und ungepatchten Sicherheitslücken aus. Sogar für versierte Nutzer kann es unter Umständen schwer sein, die Geräte über Updates und Passwortänderungen stärker zu schützen.

Herstellerübergreifende Sicherheitskonzepte benötigt

Dabei ist schon länger klar, welche Gefahr von IoT-Devices ausgehen kann. Im vergangenen Jahr trieb ein Botnet aus smarten Geräten sein Unwesen und führte unter anderem zu einem großflächigen Internetausfall an der US-Ostküste. Ungesicherte Babyphones und Fitness Tracker boten den Drahtziehern einfache Ziele.

Je mehr sich die Nutzung des IoT ausweitet und kritischere Anwendungsszenarien in Frage kommen, desto gravierendere Folgen können Angriffe haben, von Ausfällen in der vernetzten Produktion über eine unterbrochene Versorgung im E-Health-Bereich bis hin zu gekaperten Connected Cars.

Angesichts der steigenden Risiken sind Hersteller in der Pflicht, in puncto Sicherheit von vornherein mitzudenken und robuste Schutzmechanismen in ihre Geräte einzubauen. Dabei ist allerdings auf eine Balance zwischen Sicherheit und Bedienbarkeit zu achten: Security-Maßnahmen, die Nutzern das Leben schwermachen, werden keine Akzeptanz finden.

Eine Lösung dieses Dilemmas kann darin bestehen, Sicherheit von der Geräte- in die Netzwerkebene auszuweiten. Intelligente Monitoring-Tools etwa können ungewöhnliche Traffic-Muster erkennen und frühzeitig auf mögliche Risiken hinweisen, bevor Schäden entstehen oder sich ausweiten. Außerdem sollten Hersteller zusammenarbeiten, um Informationen zur aktuellen Bedrohungslage zu teilen und zeitnah Patches für auftretende Schwachstellen zur Verfügung zu stellen. Die Kombination aus verschiedenen Maßnahmen kann zu einem umfassenden IoT-Sicherheitskonzept beitragen.

Serviceverfügbarkeit ist eine Frage des Geldes

Schließlich sind Sicherheit und Servicequalität eine Frage des Geldes. Schaut man sich an, welche Kosten Anwendungsausfälle in Unternehmen mit sich bringen, ist klar, dass Service-Kontinuität Priorität für Anbieter und Netzbetreiber haben muss.

Schon heute verzeichnen laut Forrester US-amerikanische Unternehmen pro Jahr zehn Ausfälle, mit Kosten von gut 29.000 US-Dollar pro Stunde Ausfall. Mit der Verbreitung des IoT wird die Vernetzung von Systemen und deren wechselseitige Abhängigkeit weiter steigen und damit auch die Wahrscheinlichkeit von Fehlern wie auch die dadurch entstehenden Kosten. Sorgen bereiten dabei nicht nur vollständige Ausfälle, sondern auch Episoden mit schlechter Servicequalität. Diese so genannten Brown-outs wirken sich ebenfalls auf nachfolgende Prozesse aus.

Gleichzeitig wird die Fehlersuche zur Detektivarbeit, wenn mehr und mehr Geräte und Anwendungen über ein Netzwerk laufen. Umso wichtiger wird es, Aktivitäten im Netzwerk stets im Blick zu behalten, um sicherzustellen, dass es wie gewünscht funktioniert. Intelligente Monitoringsysteme sind dabei in der Lage, Muster zu erkennen und den „Normalzustand“ zu erlernen. Auf diese Weise helfen sie dabei, ungewöhnliches Verhalten, das zu Fehlfunktionen führen könnte, frühzeitig zu erkennen und zu beheben.

Martin Klapdor
Martin Klapdor (Bild: Netscout / Schwarz Petra Vallentin)

Fazit

Das IoT hat das Potenzial, die Produktivität von Unternehmen und die Lebensqualität von Nutzern deutlich zu verbessern. Es kann unsere Mobilität revolutionieren, die Versorgung von Patienten verbessern, Ressourcen schonen und vieles mehr.

Voraussetzungen dafür sind jedoch, dass Anwendungen verlässlich laufen, Geräte sich stets verbinden können und Sicherheitsrisiken minimiert werden. Moderne IT-Infrastrukturen, ob mobil oder kabelgebunden, bilden die Grundlage für ein stabiles Internet der Dinge, von dem alle profitieren können.

Über den Autor

Martin Klapdor ist Senior Solutions Architect bei Netscout.

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