Wer liebt Gadgets nicht? Ich würde mich nicht als ein Early Adopter sehen, dennoch erfreue ich mich immer wieder an neuen interessanten Geräten in meiner Sammlung. Wer jetzt denkt, dass die Pandemie Innovationen stoppt, der liegt falsch! Ein Blick auf die Übersicht der neuen Produkte und Technologien, die auf der CES 2022 im Januar dieses Jahres vorgestellt wurden¹, hat eine klare Weiterentwicklung der Hersteller gezeigt.

Vorwort

Von vollständig vernetzten autonomen Autos, Laptops mit faltbaren OLED-Displays², VR, fortgeschrittene Smartwatches, vernetzten Staubsaugern, intelligenten Thermometern, intelligenten Türen und vernetzten Spielekonsolen für den Außenbereich³, und die Liste geht noch weiter! Selbst intelligente Vogelfutterhäuser sind bereits auf dem Markt und in Entwicklung!⁴

Dabei wurden noch nicht einmal alle industriellen Innovationen erwähnt. Aber eines ist deutlich zu erkennen. Vernetzte Geräte sind derzeit überall und nicht mehr wegzudenken. Vor nicht allzu langer Zeit galten sie noch als Zukunftstechnologien, heute sind sie Mainstream. Wir sind nicht mehr weit davon entfernt, dass 4D-Druck, Quantencomputer, Nanotechnologie und sogar “Smart Dust”⁵ alltäglich werden. Vernetzte IoT-Geräte bringen jedoch viele Herausforderungen und Bedenken mit sich. Vor allem in Bezug auf Sicherheit und Zuverlässigkeit.

Eine rasante Entwicklung bedeutet nicht, dass sie bald überall für Sie und mich auf dem Markt verfügbar sind. Diese Industrie kann sich hier vor allem keine Fehler leisten. Wenn ein neuer Smart Ring falsche oder unvollständige Daten über einen Patienten an einen Gesundheitsdienstleister sendet, kann das zu Problemen führen. Noch schlimmer, was ist, wenn diese Daten gestohlen werden?

Die Neuen auf der Blockchain

Die unaufhaltsame Ausbreitung von IoT-Geräten und intelligenten Diensten in Privathaushalten und in der Industrie führt dazu, dass die Menge der gesammelten, gesendeten, verarbeiteten, analysierten und wieder gesendeten Daten immer mehr Rechenleistung, Bandbreite, Akkulaufzeit und Speicherplatz beansprucht. Zum Glück gibt es eine Reihe von Technologien, die hier Abhilfe schaffen können.

Die Verknüpfung von Sicherheit und Vertrauen

Die Definition von IBM²³ lautet: „Blockchain ist ein gemeinsames, unveränderlicher Ledger, der die Aufzeichnung von Transaktionen und die Verfolgung von Vermögenswerten in einem Geschäftsnetzwerk erleichtert. Ein Vermögenswert kann materiell (ein Haus, ein Auto, Bargeld, Land) oder immateriell (geistiges Eigentum, Patente, Urheberrechte, Markenzeichen) sein. Praktisch alles, was einen Wert hat, kann in einem Blockchain-Netzwerk verfolgt und gehandelt werden, was das Risiko verringert und die Kosten für alle Beteiligten senkt.“

Für Daten, die von IoT-Geräten gesendet werden, bietet dies ein Höchstmaß an Sicherheit, da die gespeicherten Informationen nicht verändert werden können und in einem dezentralen Peer-to-Peer-Netzwerk gespeichert sind. In Echtzeit.

Alle Daten werden dann innerhalb eines eindeutigen „Blocks“ (der letztlich zu einer Kette von Blöcken wird) durch kryptografische Prinzipien gesichert. Solche Blockchain-Netze können Tausende von Servern oder angeschlossenen Computern umfassen, wodurch die Gefahr eines katastrophalen Ausfalls oder einer Sicherheitsverletzung von einem einzigen Punkt aus gebannt ist.

Mittel- bis langfristig wird dies die Einführung von IoT und Blockchain vorantreiben. Bei so vielen Geräten, die mit einem einzigen System verbunden sind, sind die Sicherheitslücken zu groß. Blockchain kann dieses Problem lösen.

Die Nutzer profitieren von Datensicherheit, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit. IoT-Entwickler können ihre Geräte leicht nachverfolgen, Daten effektiv verwalten, sichern und Geld sparen, da sie keinen Dienstanbieter benötigen, und vor allem Vertrauen bei ihren Kunden aufbauen.

Arbeiten an der Edge

Eine Technologie, die zum Kernstück von IoT-Geräten werden soll, ist das Edge Computing. „Edge Computing“ ist ein verteiltes Datenverarbeitungssystem, das extrem schnell, genau und sicher ist. Traditionell sendet ein IoT-Gerät

Fehler gezielt überspielen

Wenn es um IoT und die Cloud geht, gibt es mehrere Möglichkeiten.

Public (Cloud-Dienste werden von einem Cloud-Anbieter für mehrere Kunden angeboten), Private (ein Anbieter stellt einen Cloud-Dienst nur einem Kunden zur Verfügung), Hybrid (eine Mischung aus Public, Private und/oder einem Rechenzentrum vor Ort) und Multicloud (eine Sammlung von Public Clouds, von denen Sie eine für die Speicherung und eine andere für Ihre Anwendungen nutzen können).

Alle bieten auch eine Reihe von Dienstleistungsmodellen an, darunter:

• Software-as-a-Service (SaaS), bei dem die Anwendungen auf entfernten Servern und nicht auf lokalen Geräten gehostet werden
• Platform-as-a-Service (PaaS), bei dem Entwickler für die Tools bezahlen, die sie zur Erstellung ihrer Anwendungen benötigen
• Infrastructure-as-a-Service (IaaS), bei dem nur Server und Speicher für die Erstellung von Anwendungen verwendet werden, wobei die Entwickler von IoT-Geräten ihre Anwendungen mit ihren eigenen Tools erstellen
• Function-as-a-Service (FaaS), bei dem der Dienstanbieter alles besitzt, aber den Entwicklern die Möglichkeit gibt, den Code auszuführen (gegen eine Gebühr), was ideal für Entwickler ist, die nur einen begrenzten Verarbeitungsbedarf haben.

Alle Cloud-Typen haben jedoch ihre spezifischen Vor- und Nachteile.

Öffentliche Systeme sorgen in der Regel für Probleme bei der Sicherheit und der Einhaltung von Vorschriften, und es besteht immer das Problem der Abhängigkeit vom Anbieter, dafür sind sie kostengünstig und zeitsparend. Private Lösungen sind oft teurer, bieten aber mehr Sicherheit, Skalierbarkeit und Flexibilität. Hybrid ist komplizierter, wenn es um Integration und Sicherheit geht, bietet aber mehr Flexibilität und weniger Unterbrechungen (wenn eine Cloud ausfällt). Multicloud ist in der Regel mit mehr Latenz, größerer Komplexität und größeren Schwierigkeiten beim Ausgleich von Leistung und Zuverlässigkeit verbunden. Sie bietet jedoch mehr Redundanzen und verringert die Anbieterbindung.

Unabhängig davon, welche Lösung verwendet wird, ist die Cloud für IoT äußerst wichtig. Durch die Bereitstellung von Speicherplatz und Tools zur effektiven Verwaltung großer Datenmengen bietet die Cloud eine vereinfachte, hochgradig skalierbare und kostengünstige Lösung (im Vergleich zur Entwicklung und Wartung Ihres eigenen Systems).

Wenn es um IoT-Geräte und die von ihnen erzeugten Daten geht, ist die Cloud derzeit eine beliebte Wahl, insbesondere für kleine und mittelständische Unternehmen.

Im Mittelpunkt stehen

Eine der wichtigsten Technologien für die Entwicklung von IoT-Geräten, ist die Plattform. Die richtige Plattform zu finden, ist eine Herausforderung, mit ausführlichen Analysen und Goal-Targeting fällt dies meist sehr leicht. Eine Möglichkeit ist die Betrachtung von IoT Technologie Stacks und deren Vergleich mit dem IoT Decision Framework.

Der gängigste Tech-Stack verfügt über fünf Ebenen:

1. Gerätehardware
2. Gerätesoftware
3. Kommunikation
4. Cloud Plattform
5. Cloud Anwendungen

Wenn das Gerät (und seine definierte Funktion) Echtzeitdaten sammeln soll, wie lange werden sie dann aufbewahrt? Sollten diese Daten in ein analytisches Data Warehouse verschoben werden, um Muster über einen längeren Zeitraum zu ermitteln? Was geschieht mit den Daten auf dem Gerät?

Solche Überlegungen können dazu beitragen, das Produktdesign zu bestimmen und herauszufinden, welche Plattformen, Edge-Lösungen und Cloud-Dienste diese Datenanforderungen am besten erfüllen können. Und um zu sehen, wie der Technologie-Stack solche Daten verwalten kann.

In einem kürzlich durchgeführten Webinar³⁵ hat die unbelievable Machine Company (ein Unternehmen von Orange) sieben Tipps für den Aufbau einer IoT-Datenstrategie gegeben:

1. Ordnen Sie Ihre Daten zu Beginn Ihrem Anwendungsfall zu
2. Planen und erstellen Sie Ihre IoT-Architektur
3. Übergreifendes Datenmanagement ist zentral
4. Entscheiden Sie sich für die Datenspeicherung
5. Datenvolumen bewerten
6. Einführung einer Ende-zu-Ende-Verschlüsselung
7. Erfassen Sie nur die Daten, die Sie benötigen

Der sechste Punkt ist entscheidend.

Schwerpunkt auf Sicherheit (physisch und cyber)

Im Oktober 2016 startete ein IoT-Botnetz namens Mirai einen verteilten Denial-of-Service-Angriff auf den Dienstanbieter Dyn³⁶. Sobald ein einzelnes Gerät infiziert war, suchte es nach anderen anfälligen IoT-Geräten und infizierte sie, die dann alle „so koordiniert wurden, dass sie einen Server mit Datenverkehr bombardierten, bis dieser unter der Belastung zusammenbrach“. Das Botnet legte schließlich große Teile des Internets in den USA und Europa lahm.

Im Jahr 2017 bestätigte die US-amerikanische FDA, dass die implantierbaren Herzgeräte von St. Jude Medicals gehackt werden können³⁷. Die Batterien könnten dann entladen werden, und es könnten falsche Schrittmacher oder Schocks verabreicht werden. Im selben Jahr wurde in Deutschland ein Kinderspielzeug (die Cayla Puppe) von der Bundesnetzagentur³⁸ verboten, weil es als Überwachungsgerät angesehen wurde, das unbemerkt Bild und Ton aufzeichnen kann.

Eine Studie von Ordr³⁹ aus dem Jahr 2020 mit mehr als 5 Millionen nicht verwalteten IoT- und Internet-of-Medical-Things-Geräten ergab eine „überwältigende Anzahl von Schwachstellen und Risiken“, darunter mehrere Probleme mit Shadow IoT⁴⁰.

Eine Suche im Internet wird viele weitere Beispiele aufzeigen.

Ob durch schwache Passwörter, veraltete und ungepatchte Software, unsichere Schnittstellen, fehlende Sicherheitsupdates, unzureichenden Datenschutz oder sogar Hardware-Probleme – IoT-Geräte sind erstklassige Ziele für Hacker, Cyberkriminelle und andere bösartige Machenschaften.

Um hier Abhilfe zu schaffen, hat Microsoft die „seven properties of highly secured devices“⁴¹ entwickelt. Insbesondere müssen hochsichere Geräte Folgendes aufweisen:

• A hardware root of trust – Geräteidentität und -integrität werden durch Hardware geschützt. Physikalische Gegenmaßnahmen widerstehen Seitenkanalattacken.
• Defense in depth – Mehrere Abwehrmaßnahmen gegen Bedrohungen. Gegenmaßnahmen mildern die Folgen einer erfolgreichen Attacke auf einen einzelnen Vektor ab.
• A small trusted computing base – Private Schlüssel, die in einem hardwaregeschützten Tresorraum gespeichert werden und für Software unzugänglich sind – Aufteilung der Software in selbstschützende Schichten.
• Provide dynamic compartments – Hardware-gestützte Barrieren zwischen Softwarekomponenten verhindern, dass sich ein Bruch in einer Komponente auf andere ausbreitet.
• Use password-less authentication – Ein signiertes Token, das mit einem fälschungssicheren kryptografischen Schlüssel signiert ist, beweist die Identität und Authentizität des Geräts.
• Online error reporting – Ein Softwarefehler, z. B. ein Buffer-Overflow, der durch einen Angreifer verursacht wurde, der die Sicherheit auslotet, wird an ein Cloud-basiertes Fehleranalysesystem gemeldet.
• Renewable security – Das Update bringt das Gerät in einen sicheren Zustand und widerruft kompromittierte Assets für bekannte Schwachstellen oder Sicherheitsverletzungen.

Eine weitere wichtige Komponente ist das physische Gerät selbst. Ist es anfällig für Manipulationen?

Könnte es offen für eine Seitenkanalanalyse sein?⁴² Body Bias Injection?⁴³ Temperatur-Angriffe?⁴⁴

Ob es darum geht, ein Gerät physisch zu manipulieren oder eine Störung einzuführen, die den Zugang zum Gesamtsystem ermöglichen könnte, muss auch die physische Sicherheit eines Geräts berücksichtigt werden. Wenn sich ein Gerät in offenen oder öffentlichen Bereichen befindet, ist es dann mit einem manipulationssicheren Gehäuse ausgestattet?

Die Sicherheit muss in den gesamten Entwurfsprozess einbezogen werden.

Sparen Sie nicht bei UI und UX

Fokussiert man sich auf Anwendungsfälle, Technologie und Sicherheit, vergisst man schon manchmal einen der wichtigsten Aspekte. Die Benutzeroberfläche (UI). Neben dem physischen Gerät selbst ist die Benutzeroberfläche das Herzstück eines gut funktionierenden Gerätes. Ist ein Gerät nicht benutzerfreundlich, kann es vom interessierten Kunden direkt wieder in das Regal gestellt werden.

Jeder Schritt zählt

Da IoT-Geräte in jedem Haushalt Einzug halten und sich auf jede Branche auswirken, werden Entwickler, die jeden Aspekt der Entwicklung ihrer Geräte berücksichtigen, einen klaren Wettbewerbsvorteil haben. Jedes Gerät muss Datenschutzbedenken ausräumen, zuverlässig, sicher und kompatibel sein und ein großartiges Erlebnis bieten. Jedes Mal, wenn es benutzt wird.

Mit dem Potenzial, das Leben des Einzelnen, die Gesellschaft, die Effizienz von Unternehmen und sogar die Umwelt positiv zu beeinflussen, können IoT-Geräte nur immer stärker werden.

Jeder sollte froh sein, daran teilhaben zu können.