Connext DDS en het industriële IoT:de 5 belangrijkste dingen om te weten

De Data Distribution Service (DDS)-standaard is sinds de lancering in 2004 een vertrouwde connectiviteitsstandaard in de ruimtevaart- en defensiemarkt en verdiende geloofwaardigheid in grote, missiekritieke systemen. Tegenwoordig hebben de krachtige mogelijkheden ervoor gezorgd dat het een opvallende technologie is geworden voor het Industrial Internet of Things (IIoT). Hoewel de technologie bewezen is, is de IIoT-markt nog nieuw en leidt dit tot enkele misvattingen over DDS.

Ik wil graag de zaken rechtzetten en u de 5 belangrijkste dingen vertellen die u moet weten over de DDS-standaard en de Connext DDS-implementatie van RTI in IIoT.

1. DDS is niet hetzelfde als de andere IoT-connectiviteitsoplossingen

DDS wordt vaak vermengd met het groeiende aantal gedistribueerde connectiviteitsoplossingen voor IIoT, zoals MQTT, AMQP en CoAP. Elk kan gegevens tussen gedistribueerde applicaties verplaatsen, maar in werkelijkheid zijn er veel beperkingen en vereisten die bestaan ​​in realtime besturingsapplicaties die niet worden aangepakt door deze oplossingen. Deze omvatten:platformresourcebeperkingen, kleine latentie van gegevenslevering, betrouwbare levering met hoge doorvoer naar veel bestemmingen, dynamisch opstarten en herstarten van applicaties, geen enkele storingspunten en nog veel meer.

DDS is het enige framework dat vanaf de grond af is ontworpen om niet alleen deze problemen op te lossen, maar ook om zijn mogelijkheden te bieden in een datacentrisch platform. Datacentrische oplossingen bestaan ​​al heel lang. Kijk bijvoorbeeld eens naar een willekeurige databasetoepassing. Die toepassingen zijn gebaseerd op de gegevens die in tabellen zijn gedefinieerd en de interactie van het schrijven van gegevens naar de database en het lezen van gegevens uit de database. In de wereld van IIoT gaat het echter om de gegevens die in realtime door applicaties worden geproduceerd en verbruikt. Met andere woorden, het gaat om data in beweging, niet om data in rust. Dit concept stelt DDS vervolgens in staat om meer te zijn dan alleen een raamwerk voor het bouwen van gedistribueerde applicaties, maar eerder een platform waarop gedistribueerde applicaties kunnen groeien en evolueren door middel van zijn gegevens en mogelijkheden in de loop van de tijd.

^{Afbeelding 1:DDS werkt via een datacentrisch raamwerk voor efficiënt delen van gegevens}

Gegevensgerichtheid stelt applicaties in staat om nauwkeurige gegevens te ontdekken en te delen, wat zorgt voor efficiënte filtering op basis van gegevensbereiken of drempels. Andere IIoT-protocollen vereisen dat deze filtering binnen de applicatiecode wordt uitgevoerd. Bovendien biedt DDS een uitgebreide set van Quality of Service (QoS) gedragsinstellingen, waardoor het ideaal is voor toepassingen die realtime gegevenslevering met een hoge betrouwbaarheid vereisen, zelfs wanneer er geen betrouwbaar transport beschikbaar is. Aangezien DDS peer-to-peer werkt, zijn op DDS gebaseerde systemen inherent massaal parallel, zonder single point of failure of aanval. Dit maakt DDS-gebaseerde systemen uitermate geschikt voor edge-autonomy applicaties waar lage latency, hoge betrouwbaarheid en enorme schaalbaarheid voorop staan.

2. DDS wordt veel gebruikt in kritieke infrastructuur

Vijftien jaar geleden werd DDS snel geadopteerd door de lucht- en ruimtevaart- en defensie-industrie. Gedurende deze tijd werden implementaties van DDS volledig uitgerust en beproefd. Met de komst van het IIoT heeft DDS nu ook een vlucht genomen in de commercieel-industriële wereld. Hier is een voorbeeld van de soorten toepassingen die DDS gebruiken:

• Patiëntbewaking in de gezondheidszorg
• Chirurgische robots
• Autonome voertuigen
• Hyperloopvervoer
• Windkrachtopwekkingssystemen
• Luchtverkeersleiding
• massavervoersystemen
• Medische beeldvorming
• Ruimte-lanceersystemen
• Energieopwekking uit elektriciteitscentrales
• Mijnbouwactiviteiten
• Olie- en gasboringen
• Robotica
• Smart-grid stroomverdeling

Dus, wat maakt DDS zo toepasbaar voor al dit soort toepassingen? Welnu, de datacentriciteit biedt niet alleen een platform voor groei en evolutie, maar het biedt ook een rijke set QoS waarmee elk van deze toepassingsruimten de problemen kan aanpakken die uniek zijn voor hun vereisten.

3. Connext DDS is zeer veilig

Twee jaar geleden bracht de OMG de DDS Security-specificatie uit, die een raamwerk biedt voor het beveiligen van systemen op data-/onderwerpniveau. Het werkt via een draadniveau-protocol genaamd RTPS dat over elk transport loopt. De RTI Connext-databus is de eerste connectiviteitssoftware die is ontworpen voor het ontwerpen en beveiligen van IIoT-systemen. Jarenlang hebben applicaties hun systemen beveiligd met fysieke perimeterbeveiliging, hostplatformbeveiliging op gebruikersniveau of op netwerkversleuteling gebaseerde beveiliging. Nu biedt DDS ontwikkelaars de mogelijkheid voor fijnmazige beveiliging die uniek is voor elke individuele gegevensstroom of DDS-onderwerp. Deze mogelijkheid biedt flexibiliteit bij het beschermen van verschillende gegevensonderwerpen en biedt tegelijkertijd authenticatie, autorisatie, vertrouwelijkheid en integriteit. Dit helpt om ontdekkingsinformatie, metadata en gegevens te beschermen en tegelijkertijd te beschermen tegen ongeautoriseerde toegang, sabotage en herhaling.

Door de implementatie van beveiliging door RTI is het niet meer nodig om broncode in de applicatie op te nemen met betrekking tot beveiliging. Alle beveiliging wordt geconfigureerd via externe configuratiebestanden, zodat uw softwareprogrammeurs geen beveiligingsexperts hoeven te zijn en uw beveiligingsexperts geen softwareprogrammeurs. Bovendien is de DDS Secure-standaard ontworpen om toekomstbestendig te zijn tegen onbekende beveiligingsinbreuken. Dit wordt bereikt met de oplossing die op twee delen berust:Ten eerste, een raamwerk dat de concepten authenticatie, toegangscontrole en encryptie verbindt met DDS-entiteiten zoals deelnemers, lezers, schrijvers en discovery.

^{Figuur 2:Het DDS-beveiligingsframework}

Vervolgens kunnen door het gebruik van een plug-in-architectuur de functies authenticatie, toegangscontrole, encryptie/decryptie, data tagging en logging worden voorzien van de nieuwste en beste oplossingen. Zie deze link voor meer informatie over DDS Secure.

4. Connext DDS is geavanceerd en ondersteunt veel IoT-communicatiepatronen

Er is een rijke set aan functionaliteit om een ​​nieuw systeem te ontwikkelen via Connext DDS. Ontwikkelaars kunnen naar het QoS-beleid kijken en overweldigd raken. Er zijn ongeveer 23 QoS-beleidsregels op hoog niveau, die elk een aantal individuele instellingen kunnen hebben. Maar één specifieke use-case, zoals alarm-/gebeurtenisgegevens of streaming videogegevens, zou slechts een paar van deze QoS-beleidsregels gebruiken. RTI vereenvoudigt de ontwikkeling door de mogelijkheid om de gedragsvereisten van elke toepassing of use case op te splitsen en vervolgens het juiste QoS-beleid toe te passen om het gewenste gedrag te bereiken.

Elke applicatie is uniek en gebruikt een subset van het QoS-beleid, meestal 5-6 per applicatie. Als marktleider van DDS biedt Connext DDS van RTI ook vele andere QoS-mogelijkheden die het vermogen om hun individuele problemen op te lossen vergroten. Neem bijvoorbeeld dit blok van bestaande problemen met gedistribueerde toepassingen:

^{Afbeelding 3:Veelvoorkomende problemen met het gedistribueerde systeem}

RTI's Connext DDS biedt QoS-gedrag dat elk van deze problemen aanpakt:

^{Figuur 4:Connext DDS QoS-beleid}

Hoewel de meeste hiervan zijn gedefinieerd in de DDS-standaard, zijn er een paar, zoals batchverwerking, transport, multi-channel en flow control, die uniek zijn voor RTI Connext DDS.

Er zijn openbaar beschikbare bronnen en voorbeelden beschikbaar voor gebruiksscenario's, zoals RTI's Case + Code-voorbeelden, zodat ontwikkelaars eenvoudig kleine wijzigingen kunnen aanbrengen in verschillende parameters en de gewenste werking kunnen bereiken op basis van de geïmplementeerde omgeving. Ga voor meer informatie naar de pagina Aan de slag.

5. Connext DDS-applicaties zijn evolueerbaar

Connext DDS is toekomstbestendig dankzij het datacentrische ontwerp. Om te illustreren hoe het werkt voor integratie met ontwerpen uit het verleden en de toekomst, laten we eens kijken hoe een systeem zich in de loop van de tijd ontwikkelt. De standaardworkflow binnen Connext DDS is het definiëren van de gegevensonderwerpen die zullen worden gebruikt om tussen applicaties te communiceren. Deze onderwerpen zijn sterk getypeerd om verschillende belangrijke kenmerken te bieden, zoals applicatiecommunicatie-integriteit, efficiëntie van bandbreedtegebruik, detectie van gegevensbeschikbaarheid en filterefficiëntie. Door uw gegevenstype voor een bepaald onderwerp echter sterk te definiëren, worden deze

[1] [2] 下一页