Developing a secure sensor system for the Internet of Things
Kankaristo, Sami (2019)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019121927666
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019121927666
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tavoitteena oli kehittää edullinen, helppokäyttöinen ja tietoturvallinen sensorijärjestelmä esineiden Internetiin (englanniksi Internet of Things, IoT). Järjestelmää käytetään elinolosuhteiden mittaamiseen ja visualisointiin kodeissa, toimistoissa, ja kouluissa. Järjestelmä mittaa sensoreilla lämpötilaa, ilmankosteutta, ilmanpainetta, valaistusvoimakkuutta, ilmanlaatua ja hiilidioksidipitoisuutta ilmassa. Tarkoituksena on antaa käyttäjien tutkia eri tapoja parantaa elinolosuhteitaan.
Teoriaosuudessa tutustutaan järjestelmän käyttämiin keskeisiin teknologioihin, kuten langattomiin lähiverkkoihin, HTTP-protokollaan, sekä verkkopalveluiden ohjelmointirajapintojen arkkitehtuuriin. Kaikki järjestelmän kommunikaatio tulee olla tietoturvallista, koska dataa voitaisiin käyttää esimerkiksi päättelemään, milloin käyttäjän koti on tyhjillään. Tämän vuoksi opinnäytetyössä keskitytään myös IoT-järjestelmien tietoturvaan.
Valmistunut järjestelmä käyttää ESP32-mikro-ohjainta, jossa on integroitu Wi-Fi-radio Internet-yhteyttä varten. Sensoreilta saatu data lähetetään palvelinsovellukselle, joka tallentaa sen myöhempää käyttöä varten. Asiakassovellus hakee datan ja visualisoi sen käyttäjille.
Opinnäytetyö kattaa järjestelmän alkukehityksen ja keskittyy palvelinsovellukseen, laiteohjelmistoon, laitteistoon ja tietoturvaan. Myös visualisointiohjelmistosta kehitettiin varhainen versio. Joitakin pieniä tietoaineistoja kerättiin ja visualisoitiin sekä koti- että toimistoympäristöissä. Järjestelmä mittaa, tallentaa ja visualisoi dataa, mutta sitä voidaan kehittää myös automaattiohjaukseen. This Bachelor’s thesis is about the development of an affordable, easy to use and secure IoT system for monitoring and visualizing living conditions in homes, offices, and schools. The system uses sensors to monitor temperature, humidity, ambient air pressure, ambient light intensity, air quality, and carbon dioxide concentration in air. The purpose of the system is to allow users to explore different ways of improving their living conditions.
The theoretical section explores various technologies used in the system, such as wireless networks, HTTP, and the architecture of web APIs. All communication in the system must be secure, since the data could, for example, be used to determine when a home is not occupied. Due to this, the thesis also studies security in IoT systems.
The finished system uses the ESP32 microcontroller, which has an integrated Wi-Fi radio for connecting to the Internet. The sensor data is sent to a server application, which stores the data for later use. A client application can then retrieve and visualize the data for users.
This thesis covers the early development of the system, and focuses on the hardware, software and security of the IoT device itself, although an early version of the visualization software is also developed. Some small datasets are gathered, visualized, and analyzed for both home and office environments. The completed prototype only gathers and visualizes sensor data, but can be further developed to automatically control various things as well.
Teoriaosuudessa tutustutaan järjestelmän käyttämiin keskeisiin teknologioihin, kuten langattomiin lähiverkkoihin, HTTP-protokollaan, sekä verkkopalveluiden ohjelmointirajapintojen arkkitehtuuriin. Kaikki järjestelmän kommunikaatio tulee olla tietoturvallista, koska dataa voitaisiin käyttää esimerkiksi päättelemään, milloin käyttäjän koti on tyhjillään. Tämän vuoksi opinnäytetyössä keskitytään myös IoT-järjestelmien tietoturvaan.
Valmistunut järjestelmä käyttää ESP32-mikro-ohjainta, jossa on integroitu Wi-Fi-radio Internet-yhteyttä varten. Sensoreilta saatu data lähetetään palvelinsovellukselle, joka tallentaa sen myöhempää käyttöä varten. Asiakassovellus hakee datan ja visualisoi sen käyttäjille.
Opinnäytetyö kattaa järjestelmän alkukehityksen ja keskittyy palvelinsovellukseen, laiteohjelmistoon, laitteistoon ja tietoturvaan. Myös visualisointiohjelmistosta kehitettiin varhainen versio. Joitakin pieniä tietoaineistoja kerättiin ja visualisoitiin sekä koti- että toimistoympäristöissä. Järjestelmä mittaa, tallentaa ja visualisoi dataa, mutta sitä voidaan kehittää myös automaattiohjaukseen.
The theoretical section explores various technologies used in the system, such as wireless networks, HTTP, and the architecture of web APIs. All communication in the system must be secure, since the data could, for example, be used to determine when a home is not occupied. Due to this, the thesis also studies security in IoT systems.
The finished system uses the ESP32 microcontroller, which has an integrated Wi-Fi radio for connecting to the Internet. The sensor data is sent to a server application, which stores the data for later use. A client application can then retrieve and visualize the data for users.
This thesis covers the early development of the system, and focuses on the hardware, software and security of the IoT device itself, although an early version of the visualization software is also developed. Some small datasets are gathered, visualized, and analyzed for both home and office environments. The completed prototype only gathers and visualizes sensor data, but can be further developed to automatically control various things as well.