物聯網網關是將控制器、傳感器和其他智能設備連接到云的硬件或軟件組件。物聯網網關，無論是專門的硬件設備還是軟件程序，都是在物聯網設備和云之間傳輸的所有數據都經過路由的地方。智能網關或控制層是物聯網網關的另一個名稱。

什么是物聯網網關？

數據使用物聯網網關在物聯網設備和云之間發送，物聯網網關也可用作網絡路由器。早期，大多數網關設備只是將流量從物聯網設備傳輸到云端。網關設備現在經常管理入站和出站流量。物聯網數據使用出站流量流發送到云端，固件更新等設備管理操作使用傳入流量。

一些物聯網網關執行流量路由以外的任務。有時，可以使用網關設備在邊緣本地對數據進行預處理，然后再發送到云端。為了減少需要發送到云的數據量，設備可能會在此過程中對數據進行重復數據刪除、匯總或聚合。這可能會顯著影響響應時間和網絡傳輸費用。

物聯網網絡及其傳輸的數據的額外安全層是物聯網網關的另一個優勢。盡管有所改進，但物聯網設備的安全性經常被證明缺乏。例如，數億物聯網設備使用的 TCP/IP 庫在 2020 年被發現包含 Ripple20 漏洞，使此類設備容易受到攻擊。

采用具有篡改檢測、加密、硬件隨機數生成器和加密引擎等功能的物聯網網關是企業可以用來保護其物聯網網絡的一種方法。這些和其他特性可以幫助保護單個設備免受攻擊并保護物聯網網關。

物聯網網關如何工作？

一個簡單的物聯網網關執行與 Wi-Fi 路由器類似的職責。網關從物聯網系統接收 Wi-Fi 連接，然后將數據從物聯網設備路由到云端。然而，物聯網網關通常要復雜得多。

物聯網設備使用各種不同協議的事實導致物聯網網關通常比 Wi-Fi 路由器更復雜。這些協議包括低功耗藍牙、BACnet、Zigbee 和 Z-Wave。因此，為了支持企業中的所有物聯網設備，物聯網網關可能需要處理各種協議。

除了支持這些協議外，網關還必須能夠將各種形式的 IoT 流量路由到正確的位置。雖然來自建筑安全傳感器的數據可能需要傳輸到運行基于云的安全接口的 SaaS 提供商，但來自一組工業傳感器的數據可能需要傳輸到云中的數據庫。

物聯網網關可能需要在互聯網中斷的情況下本地緩存數據，或者如果網關被淹沒的數據超出了它的處理能力，這也是它們可能比 Wi-Fi 路由器更復雜的另一個原因。

物聯網網關經常提供故障轉移集群或橫向擴展能力以處理不斷增長的工作負載。

邊緣計算和物聯網網關

一些物聯網設備會產生大量數據。如果一家公司擁有相當大的物聯網設備生態系統，并希望將所有這些設備的數據發送到云端，這可能是個問題。物聯網小工具可能會耗盡公司所有的互聯網容量，并且在云中存儲數據的成本很高。

將邊緣計算用于至少一些基本數據處理可以幫助防止此類問題。通過減少必須傳輸到云的數據量，這種方法有助于降低成本和帶寬使用。

假設一家公司擁有一組支持 IP 的安全攝像頭，這些攝像頭都在傳輸實時數據。將所有未處理的監控錄像發送到云端進行數據處理肯定沒有多大意義。如果某些攝像機主要聚焦于空置空間，則尤其如此。

在邊緣處理視頻片段比立即上傳所有監控片段更有效。邊緣設備可以區分企業認為值得保留的安全片段和無關緊要的片段，例如空房間的視頻。必須評估的視頻片段可以從邊緣設備發送到網關設備，網關設備將信息上傳到云端。

物聯網網關對于控制和保護物聯網設備至關重要，它們還可以幫助企業降低與物聯網相關的帶寬使用量。

物聯網網關架構

在物聯網基礎設施中可以找到四個架構層。這些包括以下內容：

• 網絡層：在這一層，數據從多個來源編譯并以安全的方式發送到處理系統。數據聚合和格式轉換是由數據采集系統 (DAS) 執行的任務。在這個級別，物聯網網關可以安全地連接物聯網設備和處理基礎設施。

• 傳感器層：設備在傳感器層收集數據以供以后處理。

• 數據預處理層：物聯網傳感器數據在該層進行預處理并進行基礎數據分析，以便在傳輸到基于云的基礎設施之前限制數據量。在這一層運行的是物聯網邊緣設備。

• 云應用層：由于基于云的基礎設施，應用程序和用戶可以訪問數據和深入數據分析的結果。在這一層，數據倉庫或存儲也是可能的。

物聯網網關硬件

物聯網網關設備填補了基于云的物聯網平臺、傳感器、設備和系統之間的通信空白。物聯網網關設備提供本地處理和存儲解決方案，以及通過系統地連接現場和云來根據傳感器輸入的數據自主管理現場設備的能力。

邊緣網關位于邊緣系統的交界處，您的生態系統中其他設備使用的本地 Intranet 與公共 Internet 相遇。它是設備生態系統內外網絡連接的主要接入點。

路由器是物聯網網關嗎？

路由器可能是所有物聯網網關中使用最廣泛的。它們將 IP 數據包傳入和傳出本地網絡以及傳入和傳出 IoT 設備，從而使您的智能傳感器或其他設備能夠連接到 Internet 并共享它們生成的數據。

物聯網網關軟件

數字時代還沒有看到許多機器和工廠的到來。要利用工業物聯網的優勢，首先必須將它們連接起來。解決方案是 IoT 網關軟件，您可以將其用于新設備和當前安裝的設備。

物聯網網關軟件提高了機器和過程數據的透明度。實時監控過程數據，包括溫度、壓力、振動等，確保您的輸出符合高標準。使用規則分析特定數據使預測和計劃的工廠維護更容易。

使用物聯網網關的優勢

設置物聯網網關將提供短期和長期利益，無論您的企業是準備在物聯網上進行廣泛投資還是希望從這里和那里開始使用一些設備。

將設備相互連接 

物聯網網關類似于通用遙控器。通用遙控器可讓你從一個區域操作所有小工具，從而節省你的時間和精力。雖然你可以擁有多個遙控器，每個遙控器都適用于特定設備，但這并不方便。你的設備仍然可以在沒有 IoT 網關的情況下運行和控制，但這樣做更加困難，并且無法設置它們進行協作。

物聯網網關充當連接設備之間數據傳輸的中心樞紐。通過云，人和其他設備能夠相互通信。當您向物聯網設備發送或接收信息（例如協議更改）時，物聯網網關和支持云的軟件用于與物聯網設備進行通信。

為了在整個物理空間中擴展和簡化其功能，并在與越來越多的物聯網設備和智能傳感器一起使用時，物聯網網關還可以相互連接。通用物聯網網關可以在你的技術計劃的早期安裝，讓你可以輕松快速地添加設備。

數據過濾

你的物聯網網關不僅可以實現設備之間的通信，還可以通過將數據過濾為有價值的信息來簡化通信。查看每條記錄將毫無用處，并且會減慢物聯網設備的執行和通信速度，因為它們可以在瞬間捕獲新的數據位。為了提高通信和反應時間，物聯網網關是智能的并且能夠在邊緣工作。這意味著每個網關都可以在僅將必要的過濾數據發送到云之前考慮和檢查提供的數據。

翻譯物聯網設備之間的通信

盡管物聯網設備正在迅速融入我們的日常生活，并且新服務和產品不斷涌現以改善我們生活的幾乎每個領域，但目前還沒有通用設備語言的標準。

例如，即使辦公室的照明和氣候控制可能配備了運動傳感器，除非它們是由同一家公司制造的，或者除非你擁有可以翻譯的物聯網網關，否則它們是否能夠相互交互是值得懷疑的他們之間的數據。

隨著更多物聯網設備的添加，中心在簡化它們的協同工作方式方面變得越來越重要。

緩解安全

物聯網設備帶來的安全問題隨著數量的增加而增加。你可能聽說過有關物聯網出錯的恐怖故事，例如智能汽車失控或 Wi-Fi 嬰兒監視器允許黑客竊聽。所有物聯網設備都容易受到外部干擾和黑客攻擊，但物聯網網關增加了另一層互聯網和實際設備之間。即使你的企業不會對物聯網進行大量投資，網關也允許未來投資，同時增強你已經擁有的物聯網設備的安全性。

智能邊緣

物聯網網關是“邊緣智能”或“智能邊緣”的例證，記住這一點至關重要。這意味著數據可以由物聯網網關本身處理和理解，而不需要由第三方或個人進行翻譯和處理。物聯網網關是主動智能邊緣的一個典型例子。

物聯網網關用例

我們可以在[敏感詞]看到一些物聯網網關的實際用例，接下來我們將解釋了兩個不同的例子：

視頻監控系統

物聯網公司現在提供具有卓越畫質的高清視頻監控解決方案。如果沒有對數據進行預處理、過濾和壓縮的物聯網網關，這是不可能的。

這些系統產生了大量的記錄，需要以某種方式進行大量保存和檢查。正如我們已經討論過的，物聯網網關可能具有額外的計算能力來預處理數據。由于邊緣計算，視頻源在本地自動評估。因此，系統不會保留無意義的記錄。

工業冰箱監控

該系統專注于管理收集的數據，顯示工業冷柜中的各種指標并對其進行監控。讓我們關注我們需要的組件，信息收集，而不是解決方案的技術復雜性。

工業冰箱監控傳感器節點應該能夠承受極低的溫度。在如此惡劣的環境下，最好不要將傳感器通過 4g 直接連接到互聯網。

物聯網網關使用低范圍協議從傳感器收集數據，然后將其發送到云端。處理低溫的要求消失了，因為它們位于惡劣環境之外。

物聯網邊緣安全

安裝在網絡邊緣的智能物聯網設備的一個示例是物聯網網關。這些設備可以提供物聯網安全的優點和缺點。

去中心化基礎設施

物聯網網關適度的數據處理能力在安全方面既有優點也有缺點。用于分布式數據處理的邊緣計算有助于彈性和數據最小化，但分布式架構的安全性可能更具挑戰性，因為它們無法被基于邊界的防御所屏蔽。

數據最小化

在通過 Internet 發送之前，IoT 設備生成的數據必須經過 IoT 網關的過濾。這有助于降低交換的數據量和網絡通信或利用基于云的服務器泄露關鍵數據的可能性。

邊緣安全

在物聯網設備和開放互聯網之間，物聯網網關可以具有內置的安全功能。由于物聯網有助于消除物聯網設備中經常存在的安全漏洞，這有助于保護組織的物聯網設備及其收集的敏感數據免受網絡威脅。

結論

企業經常部署物聯網設備，這給管理和監控它們帶來了挑戰。稱為物聯網網關的集中式集線器將物聯網小工具和傳感器連接到云計算和數據處理。

現代物聯網網關經常使云和物聯網設備之間的雙向數據傳輸成為可能。因此，物聯網傳感器數據可以上傳進行處理，命令可以從基于云的應用程序傳送到物聯網設備。