Internet rzeczy : budowa sieci z wykorzystaniem technologii webowych i Raspberry Pi / Dominique D. Guinard, Vlad M. Trifa. Gliwice, cop.

Transkrypt

1 Internet rzeczy : budowa sieci z wykorzystaniem technologii webowych i Raspberry Pi / Dominique D. Guinard, Vlad M. Trifa. Gliwice, cop Spis treści Przedmowa 9 Podziękowania 11 O książce 15 O autorach 21 CZĘŚĆ I. PODSTAWY IOT ORAZ WOT 23 Rozdział 1. Od internetu rzeczy do WWW rzeczy Definicja internetu rzeczy Wejście do świata WWW rzeczy Scenariusz WWW rzeczy: podłączony hotel Porównanie IoT oraz WoT Internet rzeczy krótka historia Przypadki zastosowania dlaczego obiekty podłączone? Bezprzewodowe sieci czujników i pomiary rozproszone Urządzenia ubieralne i pomiary osobiste Inteligentne domy i budynki Inteligentne miasta i sieci energetyczne Inteligentna produkcja przemysłowa oraz Przemysł Inteligentna logistyka i łańcuchy dostaw Marketing WWW rzeczy doładowany internet rzeczy Większa łatwość programowania Otwarte i rozszerzalne standardy Szybkie i łatwe wdrażanie, utrzymanie i integracja Luźne powiązania pomiędzy elementami Powszechnie stosowane mechanizmy związane z bezpieczeństwem i prywatnością WWW rzeczy mankamenty Podsumowanie 53 Rozdział 2. Witaj, świecie WWW rzeczy! Poznajemy urządzenie WWW rzeczy Podejrzany: Raspberry Pi Ćwiczenie 1. Przeglądanie urządzenia na WWW rzeczy 58

2 Część 1. WWW jako interfejs użytkownika Część 2. WWW jako API Wnioski Ćwiczenie 2. Pobieranie danych z czujników w WWW rzeczy Część 1. Odczyt bieżącej wartości czujnika Część 2. Pobieranie danych z czujnika i rysowanie ich wykresu Część 3. Aktualizacja danych na bieżąco Wnioski Ćwiczenie 3. Działania w realnym świecie Część 1. Zastosowanie formularza do zmiany tekstu na wyświetlaczu Część 2. Utworzenie własnego formularza do kontroli urządzenia Wnioski Ćwiczenie 4. Informujemy świat o naszym urządzeniu Wnioski Ćwiczenie 5. Tworzenie pierwszej fizycznej aplikacji typu mashup Wnioski Podsumowanie 87 Rozdział 3. Node.js na potrzeby WWW rzeczy Era JavaScriptu od klientów, przez serwery, do rzeczy! Stosowanie JavaScriptu w rzeczach Wprowadzenie do Node.js Instalowanie Node.js na komputerze Pierwszy serwer webowy w Node.js Zwracanie danych z czujnika w formacie JSON Modularność Node.js npm menedżer pakietów Node.js Przejrzyste zależności dzięki zastosowaniu pliku package.json Pierwszy własny moduł Node Przedstawienie pętli obsługi zdarzeń Node.js Serwery wielowątkowe Jednowątkowe serwery nieblokujące Pierwsze spotkanie z programowaniem asynchronicznym Anonimowe funkcje zwrotne Nazwane funkcje zwrotne Biblioteki sterowania przepływem Podsumowanie i dalsze kroki 115 Rozdział 4. Pierwsze spotkanie z systemami osadzonymi Świat urządzeń osadzonych Urządzenia dla hobbystów a urządzenia do zastosowań przemysłowych Systemy operacyjne czasu rzeczywistego a Linux Podsumowanie. A co oprócz Pi? 121

3 4.2. Przygotowanie pierwszego urządzenia WoT Raspberry Pi Prezentacja Raspberry Pi Wybór urządzenia Pi Lista zakupów Przygotowywanie własnego Raspberry Pi Nawiązywanie połączenia z Pi Instalowanie Node.js na Raspberry Pi Stosowanie Git i serwisu GitHub na Pi Czas na wnioski Podłączanie czujników i innych elementów do Pi Prezentacja portów GPIO Korzystanie z płytek stykowych i komponentów elektronicznych Dostęp do portów GPIO z poziomu Node.js Podsumowanie 145 Rozdział 5. Tworzenie sieci rzeczy Łączenie rzeczy Topologie sieciowe Modele klasyfikacji sieci Protokoły sieciowe dla rzeczy Czynniki specjalne Protokoły internetowe oraz IoT Sieci osobiste internetu rzeczy Sieci rozległe internetu rzeczy A zatem które rozwiązanie wybrać? Protokoły warstwy aplikacji dla rzeczy Stosy warstwy aplikacji ZigBee i Bluetooth Apple HomeKit i Google Wave Message Queuing Telemetry Transport Constrained Application Protocol A zatem co warto wybrać? Architektura WWW rzeczy Warstwa 1. dostęp Warstwa 2. odnajdywanie Warstwa 3. udostępnianie Warstwa 4. kompozycja Dlaczego WWW rzeczy ma znaczenie? Dalsze kroki Podsumowanie 185 CZĘŚĆ II. TWORZENIE WWW RZECZY 187 Rozdział 6. Dostęp: webowe API dla rzeczy Urządzenia, zasoby oraz WWW rzeczy REST Representational State Transfer 190

4 A dlaczego potrzebujemy jednolitego interfejsu? Zasada 1. Możliwość adresowania zasobów Zasada 2. Manipulacja zasobami poprzez reprezentację Zasada 3. Zrozumiałe komunikaty Zasada 4. Hipermedia jako mechanizm stanu aplikacji Podsumowanie proces projektowania rzeczy webowych Nie tylko REST: WWW rzeczy działająca w czasie rzeczywistym WWW rzeczy potrzebuje zdarzeń! Publikacja i subskrypcja Webhook webowe wywołania zwrotne Comet modyfikacje HTTP na potrzeby WWW czasu rzeczywistego WebSocket Przyszłość: od HTTP 1.1 do HTTP/ Podsumowanie 223 Rozdział 7. Implementacja rzeczy webowych Podłączanie urządzeń do WWW Wzorzec integracji bezpośredniej REST na urządzeniu Tworzenie serwera WoT Projekt zasobów Projekt reprezentacji Projekt interfejsu Implementacja interfejsu publikacji/subskrypcji przy użyciu WebSocket Podsumowanie wzorzec integracji bezpośredniej Wzorzec integracyjny bramy przykład CoAP Uruchamianie serwera CoAP Użycie bramy do pośredniczenia w komunikacji CoAP Podsumowanie wzorzec integracyjny bramy Wzorzec integracyjny chmury MQTT z użyciem platformy EVRYTHNG Utworzenie konta EVRYTHNG Tworzenie klienckiej aplikacji MQTT Stosowanie akcji do kontrolowania wtyczki Przygotowanie prostej aplikacji webowej do sterowania urządzeniem Podsumowanie wzorzec integracyjny chmury Podsumowanie 267 Rozdział 8. Odnajdywanie: opisz i odkryj swoją webową rzecz Problem odnajdywania Odkrywanie rzeczy Odkrywanie sieciowe Wykrywanie zasobów w obrębie WWW 276

5 8.3. Opisywanie rzeczy webowych Prezentacja modelu Web Thing Model Metadane Właściwości Akcje Rzeczy Implementacja modelu Web Thing Model na Pi Podsumowanie Web Thing Model Semantyczna WWW rzeczy Powiązane dane i RDFa Uzgodniona semantyka: Schema.org JSON-LD Dalsze kroki Podsumowanie 305 Rozdział 9. Udostępnianie: zabezpieczanie i współdzielenie rzeczy webowych Zabezpieczanie rzeczy ABC szyfrowania Bezpieczeństwo w Internecie dzięki TSL: to właśnie jest S" z nazwy HTTPS" Włączanie HTTPS i WSS korzystających z protokołu TSL na Raspberry Pi Uwierzytelnianie i kontrola dostępu Kontrola dostępu z użyciem REST i żetonów API OAuth: framework do uwierzytelniania Społecznościowa WWW rzeczy Pośrednik uwierzytelniania społecznościowej WWW rzeczy Implementacja pośrednika uwierzytelniania społecznościowej WWW rzeczy Dalsze kroki Podsumowanie 340 Rozdział 10. Kompozycja: fizyczne aplikacje typu mashup Tworzenie prostej aplikacji automatyczna generacja interfejsu użytkownika Uniwersalny interfejs użytkownika dła rzeczy webowych Fizyczne aplikacje typu mashup Node-RED: wizualne tworzenie aplikacji typu mashup IFTTT: tworzenie fizycznych aplikacji typu mashup przy użyciu kreatorów Publikowanie informacji o włamaniach do arkusza Google Wysyłanie żądań do rzeczy przy użyciu kanału Maker Przesyłanie tweetów o włamaniach do arkusza w serwisie Google Drive 364

6 10.4. Dalsze kroki Aplikacje typu mashup od prostych do złożonych aplikacji big data" Lepsze wrażenia użytkowników Podsumowanie 368 Dodatek. Arduino, BeagleBone, Intel Edison i WWW rzeczy 369 А.1. Integracja BeagleBone z WoT 369 A.1.1. Poznajemy BeagleBone Black 370 A.1.2. Przygotowywanie BeagleBone Black na potrzeby tej książki 370 A.2. Integracja urządzenia Intel Edison z WoT 371 A.2.1. Przygotowywanie urządzenia Edison na potrzeby tej książki 372 A.3. Integracja Arduino z WWW rzeczy 373 A Linux, SSH i Node.js 374 A.4. Integracja innych systemów osadzonych z WWW rzeczy 375 Skorowidz 377 oprac. BPK