A Internet Industrial das Coisas e a Segurança de Redes

Introdução

Nos últimos anos, houve um aumento significativo na disponibilidade de dispositivos conectados à rede. O acesso a qualquer hora e em qualquer lugar permite conectar todo tipo de objeto, desde dispositivos essenciais de monitoramento da saúde e veículos autônomos até termostatos, monitores de atividade física e até mesmo garrafas de água. E a onda de novos dispositivos da Internet das Coisas (IoT) está apenas começando.

Sensores ao longo de um gasoduto. Monitores de glicemia implantados sob a pele. Sistemas de segurança e vigilância. Rastreamento de veículos, cargas e encomendas. O mundo dos dispositivos inteligentes que se comunicam entre si — e conosco — já é uma realidade. O impacto da IoT — e da Internet das Coisas Industrial (IIoT), com foco vertical em manufatura, saúde, transporte e muitos outros setores — está crescendo. No entanto, colher os benefícios comerciais da IoT e da IIoT dependerá da nossa capacidade de projetar e construir uma infraestrutura de rede que gerencie e proteja com eficiência o enorme fluxo de dados gerado pela incorporação de um número cada vez maior de dispositivos à IIoT.

Seja você um provedor de serviços ou um departamento de TI corporativo, provavelmente já precisa lidar com a explosão de dispositivos conectados, aplicativos e dados decorrente do crescimento da IoT e da IIoT. Assim como o conceito de “traga seu próprio dispositivo” transformou o ambiente de trabalho e a mobilidade corporativa — sem falar nas expectativas dos assinantes por um acesso mais rápido e confiável aos aplicativos —, a IoT afetará quase todos os aspectos de nossa vida cotidiana.

Em alguns setores, empresas inovadoras já estão usando a IIoT para aprimorar o atendimento ao cliente, otimizar o uso de ativos em campo, reduzir atrasos na fabricação e no transporte, entre muitos outros benefícios. Com as soluções de IIoT, os líderes das áreas de operações e manufatura estão se tornando dependentes dos dados gerados pelas coisas — e utilizados por sistemas cada vez mais inteligentes, que tomam milhões de decisões todos os dias. Como resultado, a IIoT viabiliza novos modelos de negócios e renova o foco em fatores essenciais, como produtividade, agilidade, eficiência e segurança.

Mais dispositivos, mais ameaças

No entanto, o crescimento da IIoT traz consigo uma série de desafios, incluindo ameaças a dispositivos, dados e infraestrutura física; regulamentações ainda não comprovadas e padrões mal definidos; além de políticas de privacidade, criptografia e autenticação mal implementadas. Essas e muitas outras questões continuam, em grande parte, sem solução, e já vemos os primeiros sinais de que a IIoT pode se tornar comum antes que soluções robustas tenham sido plenamente estabelecidas.

Essas preocupações não são muito diferentes das que recentemente cercaram a nuvem. Nesse caso, o foco está nos dispositivos de consumo, e os provedores de serviços precisam encontrar novas maneiras de aumentar a eficiência operacional e aprimorar o gerenciamento da infraestrutura — tanto para si mesmos quanto para seus clientes. O desafio de aproveitar essa poderosa força não se resume a gerenciar uma infraestrutura distribuída que combina entidades físicas e virtuais para produzir um enorme volume de dados; as organizações também precisam interpretar esses dados para priorizar o tráfego e otimizar a própria arquitetura dos aplicativos.

O tamanho do mercado de IoT e o número crescente de novos dispositivos provavelmente superarão tudo o que já vimos. As consequências de falhas nesses dispositivos e no ecossistema que lhes dá suporte variam de um simples incômodo a situações extremamente preocupantes, como uma violação de segurança que tenha como alvo as informações de pagamento dos usuários. Portanto, a infraestrutura de rede subjacente, que conecta, gerencia, monitora e monetiza esses dispositivos e transporta seus dados com segurança, exigirá atenção considerável.

Como as coisas se conectam

Por definição, a Internet das Coisas refere-se ao conjunto de dispositivos e sistemas que conectam sensores e atuadores do mundo real por meio da Internet. Na prática, porém, isso inclui muitos tipos diferentes de sistemas, entre eles:

  • Smartphones e tablets, especialmente quando usados para controlar dispositivos/sistemas remotos
  • Medidores inteligentes (para serviços públicos como água e eletricidade) e objetos inteligentes
  • Dispositivos vestíveis, incluindo roupas, implantes médicos, relógios inteligentes e dispositivos de monitoramento físico
  • Automóveis conectados
  • Rastreamento e gerenciamento de ativos
  • Sistemas de automação residencial, incluindo termostatos, iluminação e segurança residencial
  • Sensores de medição para condições meteorológicas, tráfego, marés oceânicas, sinalização viária e muito mais
  • Elementos de manufatura conectados, incluindo sensores de caminhões e linhas de montagem, robótica, medidores etc.

Em toda essa gama de sistemas de IIoT, as conexões geralmente são classificadas como M2M (máquina a máquina) ou M2P (máquina a pessoa). Em ambos os casos, esses sistemas se conectam à Internet ou a gateways das mesmas formas que os dispositivos tradicionais se comunicam, além de outras. Isso inclui Wi-Fi/Ethernet de longo alcance usando protocolos IP (TCP/UDP, inclusive redes celulares); Bluetooth de curto alcance e baixo consumo de energia; comunicação por campo de proximidade (NFC) de curto alcance; e outros tipos de redes de rádio de médio alcance, incluindo enlaces de rádio ponto a ponto e linhas seriais.

Nesse conjunto de opções, alguns dispositivos se conectam por meio de protocolos IP padrão, como IPv4/IPv6, enquanto outros exigem protocolos mais especializados e específicos para dados, desenvolvidos para a IIoT. Alguns protocolos, como o Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) e o Advanced Message Queuing Protocol (AMQP), não usam HTTP, mas continuam baseados em TCP/IP, enquanto outros, como o Constrained Application Protocol (CoAP), buscam minimizar o impacto do HTTP, otimizando um subconjunto especificamente para comunicações M2M.

O MQTT é um dos protocolos mais utilizados e está presente em diversas soluções modernas de IIoT. Originalmente desenvolvido pela IBM, esse protocolo de mensagens de publicação/assinatura foi criado especificamente para comunicações M2M leves e hoje é um padrão aberto. Em sistemas de publicação/assinatura, os provedores de informações (publicadores) não se conectam diretamente aos consumidores individuais dessas informações (assinantes). Em vez disso, as interações entre publicadores e assinantes são controladas por um gateway ou receptor (chamado de broker). Dessa forma, um dispositivo pode enviar uma mensagem muito curta a um broker de MQ, que transmite essas informações a outros dispositivos. Nesse modelo, os clientes (por exemplo, atuadores) assinam vários tópicos e, quando uma mensagem é publicada em um desses tópicos, recebem uma cópia dela (consulte a Figura 1).

Figura 1. As soluções de IIoT geralmente utilizam protocolos de publicação/assinatura, como o MQTT, para distribuir dados entre dispositivos.

Como você pode ver, esse modelo permite que os clientes MQTT se comuniquem (por meio de um broker) de um para um, de um para muitos e de muitos para um. Naturalmente, os clientes podem incluir desde interruptores simples até aplicativos para smartphones. Esse é o caso, por exemplo, de um termostato conectado em um armazém, no qual o gerente do local se comunica com o termostato por meio de um aplicativo móvel (enviando instruções e recebendo leituras de temperatura históricas e em tempo real) via MQTT pela rede TCP/IP do local. (Para uma análise mais técnica do MQTT, consulte “Suporte ao protocolo MQTT do F5 BIG-IP e casos de uso em um ambiente de IoT”.)

Nenhuma arquitetura isolada atende a todos os possíveis dispositivos de IIoT e seus requisitos. Por isso, é extremamente importante que os provedores de serviços e as organizações de TI corporativa implementem arquiteturas escaláveis, capazes de adicionar ou remover recursos para oferecer suporte a uma ampla variedade de cenários, agora e no futuro.

Impactos e efeitos da IIoT

As estimativas sobre o número de dispositivos conectados e a quantidade de dados que eles transmitirão variam, mas não há dúvida de que os números serão enormes:

À medida que mais aplicações se tornam necessárias para operar todos esses dispositivos, questões tradicionais de infraestrutura, como escalabilidade e confiabilidade, se tornarão cada vez mais críticas. Além disso, desafios adicionais relacionados a identidade e acesso, à melhoria da experiência do usuário final ou assinante e à necessidade de provisionar serviços com mais rapidez podem sobrecarregar os departamentos de TI. Está claro que o mundo precisa de uma infraestrutura robusta, escalável e inteligente, capaz de lidar com o enorme crescimento do tráfego previsto para o futuro próximo.

Segurança em todas as camadas

Como ataques recentes demonstraram, a IoT tem o potencial de criar vulnerabilidades em todo o sistema, tornando a segurança mais desafiadora — e também mais importante — do que nunca. No que talvez seja o exemplo mais notório de falhas de segurança da IoT, em 2016, o KrebsOnSecurity sofreu um ataque DDoS de 620 gigabits por segundo, um recorde na época, executado pelo Mirai, uma botnet composta por milhares de roteadores, câmeras e outros dispositivos de IoT distintos. Meses depois, uma botnet concorrente (e muito menos mal-intencionada) conhecida como Hajime infectou pelo menos 10.000 dispositivos, enviando comandos e atualizações aos dispositivos infectados para protegê-los contra ameaças como o Mirai. Embora esses ataques amplamente documentados tenham se concentrado em dispositivos com pouca segurança, como câmeras de CFTV e tecnologias de consumo, as implicações para a IIoT são significativas. Um ataque semelhante, mesmo em menor escala, poderia ter impactos extremamente graves caso obtivesse acesso a um ambiente de IIoT em operação. (Para mais detalhes sobre as ameaças emergentes à IoT, baixe o relatório completo de análise de ameaças da F5 Labs.)

Como era de se esperar, manter-se à frente dos invasores e minimizar os riscos nesse cenário de ameaças exige recursos significativos. Tanto os provedores de serviços quanto as organizações de TI corporativa precisam continuar reforçando suas próprias infraestruturas e recorrer a serviços de nuvem, como a mitigação de DDoS, para reduzir os efeitos dos ataques. Para garantir segurança robusta, roteamento inteligente e análises, as diversas camadas da rede precisam dominar as linguagens usadas pelos dispositivos. A compreensão desses protocolos na rede permite que o tráfego seja protegido, priorizado e roteado adequadamente (consulte a Figura 2).

Figura 2. Ameaças complexas e fragmentadas devem ser combatidas com a entrega inteligente de aplicações para a IIoT.

Preparando-se para o futuro: a IIoT e sua rede

Em última análise, garantir a alta disponibilidade dos serviços de IIoT depende de recursos robustos de automação, gerenciamento e orquestração. Um bom gerenciamento de rede deve sustentar a continuidade dos negócios para mitigar riscos e evitar possíveis perdas. Do ponto de vista do planejamento de projetos, recursos de monitoramento que permitam às organizações acompanhar o crescimento da rede e alocar recursos rapidamente são essenciais para atender às demandas cada vez maiores dos dispositivos de IIoT.

PUBLICADO EM 21 DE JULHO DE 2017

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