SCHNITTSTELLEN ZU IOT DEVICES. Deklarativ Generisch - Verschlüsselt

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1 SCHNITTSTELLEN ZU IOT DEVICES Deklarativ Generisch - Verschlüsselt

2 BfSE GmbH Geschäftsführer Dipl.-Inf. Gerhard Danzl Mozartstr Bad Reichenhall Deutschland Ingenieurbüro für Softwareentwicklung Dipl.-Inf.(FH) Manfred Novotny Graf-Chiemo-Str Chieming Deutschland

3 DER ROTE FADEN (THEMEN-ÜBERBLICK) 1.IoT Frameworks 1. Hintergrund & Historie NexusDataLink 2. Anforderungen 2.Use Cases 3.System-Architektur 4.Schnittstellen & Kommunikation 1. Kommunikation über Channels 2. Deklarative/Generische Kommunikation: Channels 5.Security 6.Ausblicke

4 IOT IST (EIGENTLICH) NICHTS NEUES Ansätze zu finden z.b. in SNMP, REST, Quelle:

5 ANFORDERUNGEN AN IOT FRAMEWORKS Rahmenwerk für Device- und System-Kommunikation Swimlane für SW-Entwicklung Best Practices Reduktion von Komplexität Aufwand (Zeit & Kosten) Proprietärer Source Code Bugs Bereitstellung von Flexibilität / Anpassungsfähigkeit Kommunikationsinfrastruktur Maximierung von Stabilität Sicherheit Coverage aller Layer Device Server (Cloud) Client

6 DER ROTE FADEN (THEMEN-ÜBERBLICK) 1.IoT Frameworks 1. Hintergrund & Historie NexusDataLink 2. Anforderungen 2.Use Cases 3.System-Architektur 4.Schnittstellen & Kommunikation 1. Kommunikation über Channels 2. Deklarative/Generische Kommunikation: Channels 5.Security 6.Ausblicke

7 USE CASE: TRINKWASSER- ÜBERWACHUNG Überwachung von Trinkwasserleitungen Legionellen-Prävention Anwendungsgebiete Wellness-Einrichtungen Sportanlagen Private Immobilien WLAN (private Cloud) WAN (public Cloud)

8 USE CASE: TRINKWASSER- ÜBERWACHUNG Clients Cloud Server

9 USE CASE: ERFASSUNG VON SCHIFFSDATEN Datenerfassung Position (GPS) Lage- & Beschleunigung (IMU) Temperatur Spannung/Leistung Datenübertragung via GSM ( UMTS- Router)

10 USE CASE: ERFASSUNG VON SCHIFFSDATEN Datenerfassung Position (GPS) Lage- & Beschleunigung (IMU) Temperatur Spannung/Leistung Datenübertragung via GSM ( UMTS- Router)

11 DER ROTE FADEN (THEMEN-ÜBERBLICK) 1.IoT Frameworks 1. Hintergrund & Historie NexusDataLink 2. Anforderungen 2.Use Cases 3.System-Architektur 4.Schnittstellen & Kommunikation 1. Kommunikation über Channels 2. Deklarative/Generische Kommunikation: Channels 5.Security 6.Ausblicke

12 SYSTEM-ARCHITEKTUR: IIRA Quelle:

13 SYSTEM-ARCHITEKTUR FT Device(s) Server Client (UI) Custom Behavior (SDK)

14 SYSTEM-ARCHITEKTUR FT 3-Tier-Architecture Device-Layer Server/Cloud/Portal Clients / UI Distributed Deployment

15 SYSTEM-ARCHITEKTUR AGENT Custom(er) Software Agent AgentAdapter Updater Channel Model Communication

16 DER ROTE FADEN (THEMEN-ÜBERBLICK) 1.IoT Frameworks 1. Hintergrund & Historie NexusDataLink 2. Anforderungen 2.Use Cases 3.System-Architektur 4.Schnittstellen & Kommunikation 1. Kommunikation über Channels 2. Deklarative/Generische Kommunikation: Channels 5.Security 6.Ausblicke

17 DATENPROTOKOLL DEVICE - SERVER Google s Protobuf High Performance Serialization Framework Deklarativer Ansatz (ASN.1) Plattform-unabhängig Support für C++, Java, JavaScript, Lightweight Hier: via TCP/IP Envelop Playload Wrapper DataContainer message Person { required string name = 1; required int32 id = 2; optional string = 3; }

18 DATENPROTOKOLL DEVICE - SERVER Envelop Source ID Destination ID Payload Wrapper Type = Request Response DataContainer messageid channelid channeltype Value Source Code

19 WAS SIND CHANNELS? Ein Channel Dient als Teil eines hierarchischen Trees der Modellierung der Schnittstelle Beschreibt eine Eigenschaft des Systems Hat einen Datentyp (Boolean, String, Integer, Float, Binary, Void) Interagiert mit einer Gegenstelle (Server) Read, Write Wird deklariert

20 CHANNELS [SYSTEM-DESIGN] Channels = hierarchisches Design der Datenstruktur des zu steuernden Systems

21 CHANNELS [SYSTEM-DESIGN] Eigenschaften ID + Name Einordnung in Hierarchie Datentyp Request / Interval / Event Beschreibung Recorded Channel?

22 CHANNELS [SYSTEM DESIGN]

23 CHANNELS [AUTO-GENERIERUNG]

24 CHANNELS [AUTO-GENERIERUNG] Automatische Generierung einer Schnittstellenbeschreibung aus dem Channel System-Design => Deklarative Schnittstelle

25 CHANNELS [AUTO-GENERIERUNG] Automatische Source Code Generierung der Adapterklasse => Deklarative Schnittstelle

26 STATISCHE CHANNELS Device 1 Device 3 Device 2 = gemeinsame Eigenschaften & Fähigkeiten

27 STATISCHE CHANNELS Channel Name Channel Type Description agent.static.protocolversion read Provides the agent's NDL protocol version agent.static.id read Provides the agent's unique ID agent.static.login read Provides the agent's login for authentication at the server agent.static.password read Provides the agent's password for authentication at the server agent.static.heartbeat void Heart-beat mechanism to detect connection state agent.static.teardown write Perform a clean shutdown (value=0) or reboot (value=1) of the platform. Optional channel, that can be disabled if not supported. agent.static.channelconfig read Provides the agent's channel configuration (XML) agent.static.linkstate write Receives the link state (log-in state) from the server agent.static.logfile Read Delivers the current content of the Agent's log file agent.static.update Read/write Triggers and monitors the remote update of an NDL Agent agent.static.position read The geo-position of the NDL Agent. Optional channel, that can be disabled if not supported.

28 SYSTEM-ARCHITEKTUR CHANNELS Custom(er) Software Agent AgentAdapter Updater Channel Model Communication

29 SYSTEM-ARCHITEKTUR CHANNELS Custom(er) Software Agent AgentAdapter Static Channels Generated Code Custom Code Channel Model Communication Updater Parser Channel Configuration Security Protocol Connection Management

30 DEVICE CONNECTION LIFECYCLE 1. Connect to Server Socket TLS/SSL X.509 Disconnect 2. Authenticate Credentials Login 4. Interact Query / Receive Commands 3. Channel Config Transmit Parse Store DB

31 GENERIZITÄT DURCH INTERFACE PROPAGATION Adapter Agent Login Parse Transmit Server Parse Transmit Client Login Parse Display

32 GENERISCHE UI-CLIENTS

33 ANBINDUNG LOW LEVEL DEVICES Sensor 1 BT Edge Gateway Sensor 2 RS232 Agent TCP/IP Sensor 3 ANT+

34 DER ROTE FADEN (THEMEN-ÜBERBLICK) 1.IoT Frameworks 1. Hintergrund & Historie NexusDataLink 2. Anforderungen 2.Use Cases 3.System-Architektur 4.Schnittstellen & Kommunikation 1. Kommunikation über Channels 2. Deklarative/Generische Kommunikation: Channels 5.Security 6.Ausblicke

35 SECURITY X.509 X.509 = Zertifikat-basierende Verschlüsselung Asymetrisches Verfahrend (pub. + priv. Key) Web-Technologie 2 Aufgaben: Authentifizierung des Servers Verschlüsselung der Kommunikation

36 SECURITY [ENCRYPTION] Device(s) Server Client (UI) TLS/SSL (X.509) HTTPS (X.509) X.509 X.509 Encrypted KeyStore (X private Key)

37 DYNAMISCHE EINBINDUNG VON ZERTIFIKATEN Von CA Vom Kunden Script (self-signed) X.509 Cert Script KeyStore File Build-Server Agent Distribution Server Distribution

38 SECURITY [AUTHENTICATION & AUTHORIZATION] Agent TLS/SSL Server REST/HTTPS Client Login + PW <loggedin> Login + PW SessionID Data + SessionID Authorization (Role)

39 SECURITY Lesetip: Linux Magazin 10/2015: Bedrohter Schwarm Sicherheit für IoT- Geräte Bedrohungen / Angriffe Verschlüsselung & Co. ix Developer 1/2016: Entwickeln für das IoT Security-Kapitel

40 DER ROTE FADEN (THEMEN-ÜBERBLICK) 1.IoT Frameworks 1. Hintergrund & Historie NexusDataLink 2. Anforderungen 2.Use Cases 3.System-Architektur 4.Schnittstellen & Kommunikation 1. Kommunikation über Channels 2. Deklarative/Generische Kommunikation: Channels 5.Security 6.Ausblicke

41 ZUKÜNFTIGE ENTWICKLUNGEN Framework Server Plugins SPS Integration Agent Builder Fullstack SDK Push- Technologie Semantische Informationen Statistik Module Simulation Click & Deploy Echtzeit Customizable UI Debugging Generic UI Monitoring

42 DANKE FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT!