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The Internet of Things is spreading significantly in every sector, including the household, a variety of industries, healthcare, and emergency services, with the goal of assisting all of those infrastructures by providing intelligent means of service delivery. An Internet of Vulnerabilities (IoV) has emerged as a result of the pervasiveness of the Internet of Things (IoT), which has led to a rise in the use of applications and devices connected to the IoT in our day-to-day lives. The manufacture of IoT devices are growing at a rapid pace, but security and privacy concerns are not being taken into consideration. These intelligent Internet of Things devices are especially vulnerable to a variety of attacks, both on the hardware and software levels, which leaves them exposed to the possibility of use cases. This master’s thesis provides a comprehensive overview of the Internet of Things (IoT) with regard to security and privacy in the area of applications, security architecture frameworks, a taxonomy of various cyberattacks based on various architecture models, such as three-layer, four-layer, and five-layer. The fundamental purpose of this thesis is to provide recommendations for alternate mitigation strategies and corrective actions by using a holistic rather than a layer-by-layer approach. We discussed the most effective solutions to the problems of privacy and safety that are associated with the Internet of Things (IoT) and presented them in the form of research questions. In addition to that, we investigated a number of further possible directions for the development of this research.
It is generally agreed that the development and deployment of an important amount of IoT devices throughout the world has revolutionized our lives in a way that we can rely on these devices to complete certain tasks that may have not been possible just years ago which also brought a new level of convenience and value to our lives.
This technology is allowing us in a smart home environment to remotely control doors, windows, and fridges, purchase online, stream music easily with the use of voice assistants such as Amazon Echo Alexa, also close a garage door from anywhere in the world to cite some examples as this technology has added value to several domains ranging from household environments, cites, industries by exchanging and transferring data between these devices and customers. Many of these devices’ sensors, collect and share information in real-time which enables us to make important business decisions.
However, these devices pose some risks and also some security and privacy challenges that need to be addressed to reach their full potential or be considered to be secure. That is why, comprehensive risk analysis techniques are essential to enhance the security posture of IoT devices as they can help evaluate the robustness and reliability towards potential susceptibility to risks, and vulnerabilities that IoT devices in a smart home setting might possess.
This approach relies on the basis of ISO/IEC 27005 methodology and risk matrix method to highlight the level of risks, impact, and likelihood that an IoT device in smart home settings can have, map the related vulnerability, threats and risks and propose the necessary mitigation strategies or countermeasures that can be taken to secure a device and therefore satisfying some security principles. Around 30 risks were identified on Amazon Echo and the related IoT system using the methodology. A detailed list of countermeasures is proposed as a result of the risk analysis. These results, in turn, can be used to elevate the security posture of the device.
Gegenstand der hier vorgestellten Arbeit ist eine Untersuchung der gängigsten Anwendungsschicht-Protokolle für das Internet der Dinge. Sie umfasst zum einen die Recherche und den theoretischen Vergleich der Protokolle anhand vorher festgelegter Untersuchungskriterien und zum anderen einen praktisch implementierten Versuchsaufbau, der das Zusammenwirken verschiedener Protokolle veranschaulichen soll.
Zunächst wird eine kurze Einführung in das Thema „Internet der Dinge“ gegeben. Dabei wird auf die Entwicklung der letzten Jahre sowie den Stand der Technik eingegangen. Zum einen wird aufgezeigt, inwieweit sich das Thema auf die verschiedenen Bereiche des täglichen Lebens ausgebreitet hat und zum anderen welche verschiedenen Anwendungspakete diverser Software-Hersteller auf dem Markt sind. Bei der Untersuchung dieser Pakete werden die Protokolle ermittelt, die verwendet werden. Diese bilden die Menge an zu untersuchenden Protokolle für den späteren Vergleich. Um diese in einem wissenschaftlichen Rahmen miteinander vergleichen zu können, werden Kriterien als Basis der Untersuchung definiert. Anhand derer werden alle Protokolle untersucht und anschließend in einer Tabelle zusammengefasst.
Im zweiten Teil werden dann einige der untersuchten Protokolle mithilfe von diversen MCUs (Micro Controller Unit) verwendet und deren Funktionsweise/Handhabung miteinander verglichen. Dabei entsteht ein Aufbau, der zukünftigen Studierenden die Möglichkeit bietet, schnell einen Einblick in den Bereich „Internet der Dinge“ zu erhalten.
Die Thesis beschäftigt sich mit dem Kommunikationsprotokoll Lightweight Machine to Machine, welches für das Internet of Things entwickelt wurde. Es soll untersucht werden, wie das Protokoll funktioniert und wie es eingesetzt werden kann. Ebenfalls soll die Thesis zeigen, wie und ob Lightweight Machine to Machine über Long Term Evolution for Machines für Anwendungen mit begrenzten Ressourcen geeignet ist. Um diese Fragestellung zu beantworten, wurde das Protokoll auf Grund seiner Spezifikation und seinen Softwareimplementationen untersucht. Daraufhin wurde ein Versuchssystem entworfen und dieses anschließend auf sein Laufzeitverhalten und auf sein Energieverbrauch getestet. Die Evaluation des Protokolls ergab, dass es viele sinnvolle Funktionen zugeschnitten auf Geräte im Internet of Things besitzt und diese Funktionen kompakt und verständlich umsetzt. Da das Protokoll noch relativ jung ist, stellt es an verschiedenen Punkten eine Herausforderung dar. Die Tests des Versuchssystems ergaben, dass Lightweight Machine to Machine sich unter bestimmten Bedingungen für ressourcenbegrenzte Anwendungen eignet.
Egal ob Smart City, Smart Home oder als kleine Alltagshilfen, das Internet der Dinge ist heutzutage allgegenwärtig. Um die Dinge der vernetzten Welt nutzen zu können, benötigt man in der Regel ein User Interface. Es gibt verschiedenste Möglichkeiten für den Menschen, mit vernetzten Dingen zu kommunizieren. Es kann über ein Voice User Interface (VUI) mit der Sprache kommuniziert werden oder sogar bereits nur mit Gedanken über sogenannte Brain User Interfaces (BUI). Eine zentrale Rolle hat momentan vor allem das Smartphone, welches als leistungsstarker, dauerhafter Begleiter im Alltag durch eingebaute Sensoren und Kommunikationsmöglichkeiten wie Wifi, Bluetooth oder NFC, ein ideales Interface zum IoT bietet. Das Smartphone, sowie bereits viele Mikrocontroller, bieten zudem die Möglichkeit mit Internettechnologien wie HTML, CSS und JavaScript programmiert zu werden. Somit sind Webentwickler in der Lage, komplette IoT-Anwendungen zu implementieren. Für die webtechnologienbasierte User-Interfaceentwicklung des Smartphones bieten sich Frameworks wie Ionic, React Native, NativeScript oder Evothings an. Zu diesen vier Frameworks wird ein fundierter Vergleich durchgeführt, der Aufschluss über die Einsetzbarkeit der Frameworks bei einer IoT-Anwendung gibt. Ionic steht bei diesem Vergleich beispielsweise durch eine große Community, oder unzählige UI-Elemente mit hoher Usability, an erster Stelle. Die Möglichkeiten von Ionic werden anhand der App für den smarten Briefkasten Mail-E verdeutlicht.
Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung von Full-Stack-Anwendungen im Bereich des Internets der Dinge mit JavaScript. Grundlegende Wissensbereiche, die für diese Entwicklung notwendig sind, werden vorgestellt und erklärt. Es werden ausgewählte JavaScript-Frameworks und -Interpreter im Bereich des Internets der Dinge vorgestellt, bewertet und miteinander verglichen. Mikrocontroller und Einplatinencomputer, welche von den vorgestellten JavaScript-Frameworks und -Interpretern unterstützt werden, werden vorgestellt.
Um die Entwicklung von Full-Stack-Anwendungen im Bereich des Internets der Dinge mit JavaScript bewerten zu können wird eine Anwendung zur Erfassung, Speicherung und Darstellung von Umgebungsvariablen mit Moddable SDK und dem MERN-Stack entwickelt. Vor der Entwicklung werden Anforderungen über eine Anforderungsanalyse definiert und die Anwendung konzipiert. Im Anschluss wird die Anwendung anhand der Anforderungen bewertet. Probleme, die während der Entwicklung der Anwendung auftreten, werden zusammen mit möglichen Lösungen vorgestellt und Full-Stack-Anwendungen im Bereich des Internets der Dinge mit JavaScript werden in diesem Schritt evaluiert.
JavaScript ist für die Entwicklung von Mikrocontrollern zum aktuellen Stand noch nicht ausgereift genug, jedoch bestehen aktuelle Anstrengungen die Entwicklung von JavaScript APIs für Embedded Systems zu vereinheitlichen und voranzutreiben. Dadurch hat die Entwicklung von Full-Stack-Anwendungen im Bereich des Internets der Dinge mit JavaScript Zukunftspotenzial.
Das Ziel der Arbeit ist zu erforschen, ob die Erstellung eines Digital Twin des Hamburger Hafens durch Open Source Lösungen realisierbar ist. Die Grundlagen führen in die Themen Digital Twin und Smart City ein. Es wird darauf eingegangen, welche Vorteile durch die Verwendung eines Digital Twins gewonnen werden können und wie sich die verschiedenen Digital Twin-Typen unterscheiden. Es werden verschiedene Architekturen anhand eines Smart City Index weltweit evaluiert, um ein geeignetes Digital Twin-Framework zu finden. FIWARE hat sich als geeignetes Frame- work erwiesen und wird im Anschluss analysiert. Anhand der Evaluierung wird ebenfalls das 3D-Visualisierungs Framework CesiumJS als Open Source Lösung ermit- telt. Das Unternehmen Hamburg Port Authority wird vorgestellt und die interne IT- Infrastruktur betrachtet. Anhand der Architekturdokumentation arc42 werden die Anforderungen und die erforderliche Architektur in Zusammenarbeit mit der Hamburg Port Authority ermittelt. Im Anschluss wird der Architekturentwurf anhand eines Prototyps implementiert. Probleme oder Anforderungen, die nicht erfüllt werden können, werden beschrieben. Abschließend werden die Ergebnisse und das Fazit der Hamburg Port Authority zusammengefasst.
In dieser Thesis wird im ersten Teil ein Überblick über das Internet der Dinge gegeben. Dabei geht es um den aktuellen Stand der Technik in diesem Bereich. Danach wird die Thematik Wearables aufgegriffen und bearbeitet. Der andere Teil der Arbeit ist die Entwicklung einer Wearable-Anwendung. Realisiert wird eine Gewichtsmessungseinheit an einer Handtasche. Diese gibt ihrem Nutzer Rückmeldungen über das Gewicht der Tasche und in wie weit dieses für das Körpergewicht des Anwenders im Rahmen eines gesunden Maßes ist.
Diese Bachelor Thesis behandelt das Thema MQTT 5, ein Anwendungsprotokoll im Internet der Dinge, das im Januar 2018 veröffentlicht wurde. MQTT 5 dient zur Kommunikation zwischen Geräten die mit dem Internet verbunden sind.
Innerhalb dieser Thesis werden die Neuerungen und Verbesserungen von MQTT 5 beschrieben.
Es wird untersucht, welche Mikrocontroller, SoC-Computer, Programmier-Frameworks und lattformdienste MQTT 5 unterstützen.
Anschließend wird die Entwicklung eines Smarthome-Szenarios beschrieben, das im "Interaktive Verteilte Systeme Labor" an der Hochschule Offenburg zur Anwendung kommt.
Um die Umgebung während der Durchführung von Laborversuchen zu verbessern,werden die Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftqualität, Lautstärke und Lichtstärke im Labor gemessen.
Diese Werte werden anhand von Lichtern, die ihre Farbe ändern und einer Steckdose, die sich je ach Wert ein- und ausschaltet, visualisiert.