Internet der Dinge: Warum es skalierbare Infrastrukturen benötigt

Die Prognosen zur Entwicklung des Internet des Dinge (IoT) sind beeindruckend: Das Marktforscher von Gartner schätzen, dass der Markt für Enterprise-IoT-Plattformen bis 2024 auf 7,6 Milliarden US-Dollar wachsen wird – mit jährlichen Steigerungsraten von über 30 Prozent auf dem Weg dorthin. Die Analysten von IDC prognostizieren, dass es 2025 über über 40 Milliarden IoT-Geräte gibt, die dann 79 Zettabytes an Daten generieren sollen.

Der Security-Anbieter Akamai nennt ähnliche Hochrechnungen und erwartet bis 2025 zwischen 20 und 50 Milliarden IoT-Endpunkte. So attraktiv diese dynamische Marktentwicklung aus wirtschaftlicher Perspektive ist, so sehr fordern die Entwicklungen Infrastruktur-Verantwortliche heraus. Denn über 40 Milliarden Connected Devices bedeuten über 40 Milliarden einzelner Verbindungen – eine enorme Skalierungsaufgabe.

Internet der Dinge: Daten entstehen an den Endpunkten

Fest steht, dass zentrale Netzwerkstrukturen mit dieser Aufgabe überfordert wären. Dies liegt nicht nur an der hohen Anzahl an Endgeräten, sondern auch an Veränderungen im Datenaufkommen: Sind klassische zentrale Infrastrukturen darauf ausgelegt, große Datenmengen von einem Ausgangpunkt an viele Empfänger zu verteilen, kehrt sich dieses Verhältnis bei IoT-Anwendungen nahezu um: Die Daten entstehen in diesem Fall an den Endpunkten und müssen dann für die weitere Verarbeitung aggregiert und an Rechenzentren weitergeleitet werden.

Hinzu kommt, dass bestimmte Varianten von IoT-Anwendungen auch eine schnelle und latenzarme Kommunikation direkt von Endgerät zu Endgerät vor Ort erfordern. Darüber hinaus würden monolithisch programmierte und zentral vorgehaltene Anwendungen die erforderliche Skalierung erschweren – weshalb es erforderlich wird, auch die Codebasis von Applikationen in Teilen aus den Rechenzentren herauszunehmen und sie näher an die IoT-Endgeräte heran zu bringen. Die naheliegende Lösung für alle diese Herausforderungen heißt: Edge Computing.

Edge Computing als perfekte Infrastruktur für das Internet der Dinge

Das Konzept der dezentralen Verarbeitung von Daten lokal bei den Endgeräten ist wie gemacht für Internet der Dinge: Auf Edge-Servern laufende Anwendungen können gezielt auf die Endgeräte vor Ort zugreifen. Auch Direktverbindungen zwischen lokalen IoT-Endpunkten lassen sich über die Edge-Cloud schnell und latenzarm bereitstellen. Müsste dieser „Many-to-Many“-Datenverkehr über eine zentrale Infrastruktur ablaufen, würden die IoT-Daten stets lange Wege zurücklegen und Latenzen würden entstehen.

Wird die Kommunikation zwischen lokalen Endpunkten hingegen auf das Umfeld jedes einzelnen Edge-Servers begrenzt, ist der Zeitverlust minimal und sie bleibt für das gesamte Netz handhabbar. Dennoch kann Edge Computing für übergreifende Analysen oder zur Datenaufbereitung über Machine-Learning relevante Teilmengen von Daten auch an Rechenzentren oder andere zentrale Ressourcen weiterleiten.

Gleichzeitig lassen sich wichtige KPIs etwa zur Unterstützung von Business-Entscheidungen direkt vor Ort gewinnen und dann zentral in den entsprechenden Systemen bereitstellen. Zudem bietet der Einsatz von Edge Computing auch Potenzial für Kostensenkungen – denn an die Stelle teurer Ressourcen und Übertragungskapazitäten, können deutlich schlankere Lösungen vor Ort eingesetzt werden.

Flexibilität bei Datentransport, Verarbeitung und Sicherheit

Da Edge Computing eine Vielzahl von Optionen im Hinblick auf Datentransport, Datenverarbeitung und Datensicherheit bietet, macht es diese Infrastruktur außerdem möglich, die Architektur einer Lösung für Internet der Dinge gezielt auf die jeweiligen Anforderungen auszulegen. So bieten spezialisierte Message-Broker in Edge-Servern zum Beispiel die Möglichkeit, dass Geräte einfach miteinander kommunizieren können, aber voreinander geschützt sind.

Je nach Bedarf unterstützt der Message-Broker sowohl synchrone als auch asynchrone Kommunikation: sobald das Gerät wieder online ist, können Daten abgerufen werden. Die Edge-Cloud kann Datenpakete filtern, aggregieren, konvertieren oder analysieren. Anwendungen lassen sich als Microservices realisieren, wobei Edge-Cloud-Betreiber ihre Kunden von administrativen Aufgaben wie Bereitstellung, Wartung oder der Aktualisierung der Systeme entlasten.

Hohe Sicherheitsanforderungen erfüllen diese Lösungen unter anderem durch zertifikatbasierte Authentifizierung der Endgeräte untereinander und eine Ende-zu-Ende-Verschlüsselung aller Kommunikationsverbindungen. Da Edge-Clouds in der Regel von weltweit aktiven, großen Anbietern bereitgestellt werden, bieten deren Infrastrukturen zudem einen guten Schutz gegen großvolumige DDoS-Angriffe.

Insgesamt ist Edge Computing nicht nur ein perfekter Partner für IoT, sondern in vielen Fällen überhaupt erst die Grundlage dafür. Im Zusammenspiel machen es IoT und die Edge Cloud somit möglich, das große Potenzial des Internets der Dinge voll auszuschöpfen.

Über den Autor: Elmar Witte ist Security Specialist bei Akamai. Das Unternehmen unterstützt Unternehmen dabei, digitale Erlebnisse bereitzustellen und zu schützen. Die „Akamai Intelligent Edge Platform“ umgibt vom Unternehmen bis zur Cloud alles, damit Kunden ihr Geschäft schnell, smart und sicher umsetzen können. Das Portfolio von Akamai umfasst Website- und Anwendungsperformance, Cloud-Sicherheit, Unternehmenssicherheit und Videobereitstellung sowie Kundenservice, Analysen und Rund-um-die-Uhr-Überwachung der Plattform /locations.

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