IoTとは？

IoTの意味

センサや機器をネットワークへ接続し、収集したデータを分析・活用して制御やサービスにつなげる仕組み。デバイス、ゲートウェイ、通信網、クラウド、アプリケーションの層で構成される。

IoTの具体例

設備の振動データを常時収集してクラウドで分析し、故障の兆候を検知して事前に保守を行う（予知保全）。

IoTは試験でどう引っ掛けられる？

M2Mと混同しやすい。M2Mは機器どうしが閉じた網で自動的にやり取りする仕組み、IoTはインターネット側へ集約して分析・サービス化するところまでを含む。「人が介在しない通信」という説明だけならM2Mを指している可能性が高い。

IoTと関連する用語

• MQTT
• LPWA
• エッジコンピューティング

IoTが出た過去問

• 暗号機能を実装したIoTにおいて脅威となるサイドチャネル攻撃に該当するものはどれか。

  正解：装置が発する電磁波を測定することによって秘密情報の取得を試みる。

  要点：サイドチャネル攻撃は電力や電磁波など物理情報から鍵を推定

  サイドチャネル攻撃は、暗号アルゴリズムそのものを数学的に解くのではなく、実装された機器が動作中に外部へ漏らす物理的な副次情報から鍵を推定する攻撃である。利用される情報には消費電力、処理時間、電磁波、動作音、故障時の出力などがある。装置が放射する電磁波を測定して鍵を推定する手法は電磁波解析と呼ばれ、典型的なサイドチャネル攻撃に当たる。

  出典：平成30年度 春期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 am2 問18（IPA）

• IoTの要素技術の一つであるSoCの開発に関する記述のうち、適切なものはどれか。

  正解：ワンチップで実現しているので、小型で低消費電力のシステムを開発することができる。

  要点：SoCはワンチップ集積で小型・低消費電力を実現する

  SoCはプロセッサ、メモリ、周辺回路、インタフェースなどをワンチップに集積する技術で、部品間の配線が短くなるため基板面積を小さくでき、消費電力も抑えられる。この小型・低消費電力という特性がIoT機器に適している。一方、専用チップの設計・製造には汎用部品を組み合わせる場合より長い期間と大きな初期費用がかかる点には注意が必要である。

  出典：令和1年度 春期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 am2 問20（IPA）

• IoTで使用される低消費電力広域無線（Low Power, Wide Area）の一つで、無線局の免許が不要かつ、設計のための仕様が公開されているものはどれか。

  正解：LoRaWAN

  要点：LoRaWANは免許不要帯を使う仕様公開のLPWA規格

  LoRaWANは、免許不要のサブギガヘルツ帯（日本では920MHz帯）を使うLPWA規格で、低速ながら数キロメートル規模の通信を極めて低い消費電力で行える。仕様がLoRa Allianceによって公開されており、利用者が自らゲートウェイを設置して独自のネットワークを構築できるのが特徴である。LTE Cat.M1やNB-IoTは携帯電話網を使うため事業者との契約が前提となる。

  出典：令和2年度 10月 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 am2 問25（IPA）

• IoTに活用される機器間の情報のやり取りに用いられ、パブリッシュ／サブスクライブ（Publish/Subscribe）型のモデルを採用し、アプリケーション層のプ…

  正解：MQTT

  要点：MQTTはPub/Sub型でヘッダ最小2バイトの軽量IoTプロトコル

  MQTTは、送信側が話題（トピック）に対してメッセージを発行し、購読者がブローカ経由で受け取るパブリッシュ／サブスクライブ型の軽量プロトコルである。固定ヘッダが最小2バイトと非常に小さく、通信量・処理量を抑えられるため、電力や帯域に制約のあるIoT機器に適している。TCP上で動作し、QoSレベルの指定や遺言メッセージなど、不安定な回線を前提とした機能も備える。

  出典：令和3年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 am2 問5（IPA）

• 各種センサを取り付けた航空機のエンジンから飛行中に収集したデータを分析し、仮想空間に構築したエンジンのモデルに反映してシミュレーションすることによって、各パーツ…

  正解：ディジタルツイン

  要点：ディジタルツインは現実の機器を仮想空間に忠実に再現する

  ディジタルツインは、現実の機器や設備から収集したデータを使い、仮想空間にその双子となるモデルを構築してリアルタイムに状態を再現する考え方である。実機を止めずにシミュレーションできるため、消耗の進み具合や故障の予兆を予測し、保守時期の最適化や設計改善に生かせる。IoTによるデータ収集技術が実用化を支えている。

  出典：令和3年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 am2 問25（IPA）