Protocoles pour les appareils IdO

  • Par Manal Zarik
    • 8 Févr. 2024
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IoT device

La prolifération rapide des appareils IdO a entraîné des changements transformateurs dans tous les secteurs d’activité, ce qui a créé des défis dans les protocoles de réseau. Alors que nous entrons dans l’ère des protocoles IdO de nouvelle génération, il devient primordial de prendre en compte l’évolutivité, la sécurité et la faible latence. Avec une estimation de 41,6 milliards d’appareils IdO générant 79,4 ZB de données d’ici 2025, il est vital de comprendre les protocoles et les normes pour prévenir les failles de sécurité. Cet article se penche sur ces questions, en soulignant la nécessité de protocoles innovants pour naviguer dans la connectivité IdO en constante évolution.

Qu’est-ce que l’IdO ?

L’IdO est un réseau mondial d’appareils interconnectés, facilité par des technologies câblées, sans fil et hybrides. Les protocoles de l’IdO garantissent l’échange et la sécurité des données. Différents protocoles sont utilisés en fonction des appareils et des applications. Les options de connectivité comprennent les réseaux IP, Bluetooth et RFID, chacun avec des compromis en termes de puissance, de portée et de mémoire. (1) (2) (3) (4)

Dispositifs IdO et évolutivité

Pour résoudre le problème de l’extensibilité de l’IdO, des protocoles spécialisés ont vu le jour, dont les plus importants sont MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) et CoAP (Constrained Application Protocol) (5) (6) :

MQTT est un protocole de messagerie bien connu pour sa capacité à optimiser la communication au sein de l’écosystème IdO, en particulier dans les scénarios critiques en termes d’évolutivité. Le protocole utilise un modèle de publication et d’abonnement qui favorise une distribution efficace des données entre un grand nombre d’appareils.  Ce modèle évite aux appareils de communiquer en permanence, ce qui réduit la charge du réseau et la consommation d’énergie. La philosophie de conception de MQTT met l’accent sur des structures de messagerie légères qui privilégient l’efficacité de la transmission des données, ce qui en fait un outil idéal pour les appareils disposant de ressources limitées.

CoAP, dans la même veine, relève les défis de l’évolutivité dans les environnements IdO, bien qu’avec une approche distincte. Il est conçu spécifiquement pour répondre aux besoins des appareils à ressources limitées tout en maintenant un mécanisme d’échange de données efficace.  CoAp utilise le protocole léger User Datagram Protocol (UDP) pour réduire la surcharge du protocole et promouvoir une communication rationalisée. La facilité d’utilisation de CoAP pour les interactions demande-réponse en fait un excellent choix pour les scénarios nécessitant une faible latence et une communication économe en énergie.

appareils IdO

IdO et sécurité

La sécurité est le fondement des réseaux IoT, car elle protège contre les violations potentielles et garantit la confidentialité, l’intégrité et l’authenticité des données transmises. Deux protocoles notables, DTLS (Datagram Transport Layer Security) et OSCORE (Object Security for Constrained RESTful Environments) occupent le devant de la scène en répondant à l’impératif primordial de sécurisation des communications IoT. (7) (8)

DTLS est une évolution significative du protocole TLS (Transport Layer Security), conçu pour améliorer la sécurité des communications basées sur des datagrammes dans les réseaux IdO. Il étend les mécanismes de sécurité robustes de TLS, offrant une protection de bout en bout même lorsque les données sont transmises sur des réseaux peu fiables ou sujets à des pertes.  L’architecture de DTLS garantit l’intégrité, la confidentialité et l’authentification des données en utilisant des protocoles et des mécanismes cryptographiques. Cette couche de sécurité renforcée protège les communications IdO contre l’écoute, la falsification et l’accès non autorisé.

OSCORE : La nature de l’IdO impliquant fréquemment des interactions via des API RESTful, des solutions de sécurité sur mesure pour les appareils à ressources limitées sont nécessaires.  En réponse à cette demande, OSCORE apparaît comme une réponse, conçue pour encapsuler les communications RESTful dans une couche de sécurité imprenable. Il s’appuie sur CoAP et intègre des algorithmes cryptographiques pour authentifier, chiffrer et garantir l’intégrité des échanges de données. L’élégance d’OSCORE réside dans sa capacité à fournir une sécurité complète tout en tenant compte des limites imposées par les dispositifs restreints.  OSCORE renforce les fondements de la sécurité de l’IdO dans les scénarios où les ressources sont limitées en permettant des interactions RESTful sécurisées.

Latence et IdO

La réactivité en temps réel étant primordiale pour des applications telles que l’automatisation industrielle et la communication véhiculaire, où la sécurité dépend de réactions rapides, il est essentiel de parvenir à une faible latence. Pour répondre à ce besoin, des protocoles spécialisés tels que 6LoWPAN (IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks) et leurs avancées ultérieures sont au premier plan.

6LoWPAN est un protocole qui combine IPv6 avec des réseaux sans fil de faible puissance. Cette intégration permet une communication transparente tout en respectant les contraintes d’efficacité énergétique et de faible latence. La conception de 6LoWPAN optimise l’échange de données au sein des réseaux d’appareils à ressources limitées, en veillant à ce que la latence de la communication soit réduite au minimum.

Le paysage de l’internet des objets se nourrit d’une communication transparente entre une myriade d’appareils, et la normalisation est un moteur essentiel pour l’adoption de protocoles de nouvelle génération. Les normes sont élaborées et diffusées par des organisations telles que l’IETF (Internet Engineering Task Force), ce qui garantit la cohérence des divers écosystèmes de l’IdO. Au fur et à mesure de son évolution, l’internet des objets convergera avec des technologies transformatrices telles que la 5G et l’informatique de pointe.

L’intégration des protocoles à ces technologies est nécessaire pour en exploiter pleinement le potentiel. L’Edge Computing décentralise le traitement des données, tandis que les capacités de la 5G en termes de vitesse et de faible latence offrent des possibilités en temps réel. Les protocoles IdO de la prochaine génération reposent sur l’adaptabilité et la synergie avec ces technologies pour remodeler le paysage.  Cette collaboration met l’accent sur l’agilité des protocoles dans un paysage technologique en évolution rapide. Les protocoles IdO normalisés créent une base numérique harmonieuse. Les protocoles convergents et les innovations telles que la 5G remodèlent les industries, aidés par un mélange de normalisation et d’adaptabilité. L’avènement de la 6G introduit un potentiel de transformation, inaugurant une nouvelle ère de possibilités à faible latence. Malgré cette diversité, la normalisation est essentielle pour permettre une communication sans faille. (9) (10)

Les entreprises qui innovent dans ce secteur sont susceptibles d’être admissibles à plusieurs programmes de financement, notamment des subventions gouvernementales et des crédit d’impôt de RS&DE.

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Sources : 

  1. “Your Complete Guide to IoT Protocols and Standards 2022.” Kellton Tech Blog, www.kellton.com/kellton-tech-blog/your-complete-guide-to-iot-protocols-and-standards-2022
  1. “Cellular Internet of Things – Chapter 4: Cellular IoT Architecture and Protocols.” BCcampus, pressbooks.bccampus.ca/cellulariot/chapter/chapter-4/. 
  1. “Top 8 Challenges in IoT Development.” Bytebeam, bytebeam.io/blog/top-8-challenges-in-iot-development/. 
  1. “IoT Protocols and Standards: The Essential Building Blocks for a Connected Future.” Energies, vol. 16, no. 8, 2023, p. 3465. doi:10.3390/en16083465. 
  1. “MQTT (MQ Telemetry Transport).” IoT Agenda, TechTarget, www.techtarget.com/iotagenda/definition/MQTT-MQ-Telemetry-Transport
  1. Gardašević, G.; Katzis, K.; Bajić, D.; Berbakov, L. Emerging Wireless Sensor Networks and Internet of Things Technologies—Foundations of Smart Healthcare. Sensors 2020, 20, 3619. https://doi.org/10.3390/s20133619 
  1. Sankar, Lalit Mohan, et al. “Internet of Things (IoT) for Next-Generation Smart Systems: A Review of Current Challenges, Future Trends and Prospects for Emerging 5G-IoT Scenarios.” IEEE Access, vol. 8, 2020, pp. 23022-23040. 
  1. Gunnarsson, M., Malarski, K. M., Höglund, R., & Tiloca, M. (2022). Performance Evaluation of Group OSCORE for Secure Group Communication in the Internet of Things. ACM Transactions on Internet of Things, 3(3), 1-31. 
  1. “IETF Topics – Internet of Things (IoT).” Internet Engineering Task Force, www.ietf.org/topics/iot/
  1. “IoT Protocols and Standards: A Comprehensive Survey.” arXiv preprint arXiv:2306.16540 (2023). 

Auteur

Manal Zarik
Manal Zarik

Consultante en financement de l'innovation

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