Quali sono le tappe fondamentali della storia dell'IoT?

L’Internet of Things non è arrivato con una singola invenzione. Si è accumulato, nell’arco di diversi decenni, a partire da idee nate nella logistica della catena di fornitura (supply chain), nell’informatica embedded, nelle reti wireless e nei servizi cloud, che si sono trovate a convergere. Capire questa sequenza spiega molto del settore di oggi: perché ci sono così tanti standard radio in concorrenza, perché la sicurezza è stata per tanto tempo un pensiero secondario e perché il termine stesso è al tempo stesso molto usato e definito in modo vago.

Questa guida seleziona le tappe che hanno cambiato il modo di costruire dispositivi connessi, raggruppate grosso modo per decennio. Si concentra sugli eventi con conseguenze tecniche durature piuttosto che sui lanci di prodotto, e si attiene alle date ben documentate.

Che cosa c’era prima del nome?

I primi esperimenti nascevano più dalla curiosità che dal business. A metà degli anni Settanta, alcuni membri del dipartimento di informatica della Carnegie Mellon University collegarono il distributore di Coca-Cola del dipartimento al loro PDP-10, così che chiunque fosse in grado di raggiungerlo attraverso ARPANET potesse controllare dalla propria scrivania se c’erano bottiglie fredde. Nel 1991, un gruppo di ricerca dell’Università di Cambridge puntò una telecamera su una caffettiera condivisa e trasmise l’immagine ai propri terminali, e in seguito sul web, per evitare viaggi a vuoto. Entrambi colgono la motivazione di fondo dell’IoT: controllare da remoto uno stato fisico che altrimenti richiederebbe di andare sul posto.

Nell’industria, le macchine si scambiavano dati da anni attraverso bus di campo seriali come Modbus, e il monitoraggio remoto su collegamenti cellulari era già un business con il nome di comunicazione machine-to-machine. Quello che mancava era un livello di rete condiviso, radio economiche e un software che desse un senso ai dati.

1999: un nome e un protocollo

L’espressione “Internet of Things” è attribuita a Kevin Ashton, che la usò nel 1999 mentre lavorava alle tecnologie per la catena di fornitura in Procter & Gamble. La sua tesi era che i computer dipendevano interamente dagli esseri umani per l’inserimento dei dati, e che dare agli oggetti un modo per identificarsi, attraverso i tag RFID, avrebbe permesso ai computer di osservare il mondo direttamente. L’Auto-ID Center del MIT, fondato lo stesso anno, sviluppò l’idea in un’architettura standard per l’etichettatura delle merci.

Nello stesso anno, due ingegneri di IBM e Arcom scrissero la prima versione di MQTT per trasportare i dati dei sistemi SCADA degli oleodotti su costosi collegamenti satellitari. Era progettato per essere piccolo e per tollerare le disconnessioni, e due decenni più tardi sarebbe diventato il protocollo di messaggistica IoT più usato. La guida a MQTT spiega perché il suo progetto ha retto nel tempo.

Gli anni 2000: radio a basso consumo e hardware aperto

Il primo decennio del secolo ha prodotto le fondamenta radio. Lo standard IEEE 802.15.4, pubblicato per la prima volta nel 2003, ha definito un livello fisico a bassa velocità e basso consumo per reti mesh a corto raggio. Zigbee vi ha costruito sopra uno stack completo per l’automazione domestica e degli edifici, e la guida a Zigbee spiega come. Più avanti nel decennio l’IETF ha pubblicato 6LoWPAN, a partire dalla RFC 4944 nel 2007, che comprimeva i pacchetti IPv6 quanto bastava per farli viaggiare sulle stesse radio, preparando l’approccio basato su IP che Thread avrebbe adottato.

Il Bluetooth, già diffuso nei telefoni, ha acquisito una modalità a basso consumo con la specifica Bluetooth 4.0 del 2010, che ha reso praticabili le periferiche a batteria a bottone. Bluetooth Low Energy è diventato il collegamento predefinito per i wearable.

Anche l’hardware è cambiato. La scheda Arduino, nata nel 2005, ha reso la programmazione dei microcontrollori accessibile a designer e studenti che non avevano mai scritto codice embedded. L’hardware aperto e le schede di sviluppo a basso costo hanno fatto sì che prototipare un dispositivo connesso non richiedesse più un team di elettronici.

Gli anni 2010: cloud, prodotti di consumo e scala

Il secondo decennio ha trasformato gli esperimenti in un’industria. Dominano tre sviluppi.

Piattaforme cloud. A metà del decennio i provider di cloud pubblico hanno aggiunto servizi gestiti per la connettività dei dispositivi: un broker MQTT, un registro dei dispositivi, identità e motori di regole raccolti in una piattaforma IoT. Questo ha eliminato la necessità, per ogni azienda, di costruirsi il proprio back end e ha reso realistico connettere milioni di dispositivi. La guida alle piattaforme IoT descrive che cosa fanno questi servizi.

Smart home di consumo. Il termostato Nest, lanciato all’inizio del decennio, ha dimostrato che un apparecchio connesso poteva essere un prodotto di massa, e la sua acquisizione da parte di Google pochi anni dopo ha segnalato quanto le grandi aziende tecnologiche prendessero sul serio la categoria. Sono seguiti gli assistenti vocali, che hanno trasformato la smart home in una competizione tra piattaforme di pochi ecosistemi.

Reti geografiche a basso consumo. LoRaWAN, standardizzato dalla LoRa Alliance a partire dal 2015, e le varianti cellulari NB-IoT e LTE-M, standardizzate dal 3GPP nella Release 13 del 2016, hanno colmato il vuoto tra le mesh a corto raggio e la costosa rete cellulare: chilometri di portata con una batteria che dura anni. Questo ha reso economicamente sostenibili le installazioni su scala urbana e agricola.

Il decennio ha portato anche il termine Industria 4.0, usato pubblicamente per la prima volta alla fiera di Hannover nel 2011 e poi adottato come progetto della strategia high-tech del governo tedesco, mentre OPC UA si è affermato come modello di dati comune per collegare le apparecchiature di fabbrica ai sistemi IT. CoAP è stato pubblicato come standard IETF nel 2014, e MQTT è stato formalmente standardizzato da OASIS lo stesso anno. Il Raspberry Pi, uscito nel 2012, ha dato a gateway e prototipi edge una piattaforma Linux economica.

2016: Mirai e la resa dei conti sulla sicurezza

Nell’ottobre 2016 la botnet Mirai, che al suo picco aveva infettato circa 600.000 dispositivi, per lo più telecamere, videoregistratori e router che giravano con credenziali predefinite, è stata usata per lanciare un attacco DDoS contro un importante provider DNS. Ampie porzioni del web sono rimaste irraggiungibili per ore. Ha funzionato perché un’intera generazione di dispositivi era stata messa in commercio con password note, senza meccanismo di aggiornamento e con le porte di gestione aperte.

Mirai ha cambiato la conversazione. Le linee guida sulla sicurezza che esistevano da anni hanno cominciato a essere scritte negli standard e poi nelle leggi: ETSI EN 303 645 per i dispositivi di consumo, il PSTI Act del Regno Unito, il Cyber Resilience Act dell’UE e il Cyber Trust Mark statunitense. La guida alla normativa spiega che cosa richiedono.

Gli anni 2020: interoperabilità e intelligenza all’edge

Il decennio in corso si è concentrato sulla soluzione di due problemi di lunga data: la frammentazione e il costo di mandare tutto nel cloud.

Matter, pubblicato dalla Connectivity Standards Alliance nell’ottobre 2022 con il sostegno dei principali ecosistemi della smart home, definisce un livello applicativo comune su IP, così che un dispositivo certificato una volta funzioni con qualsiasi controller compatibile. Viaggia su Wi-Fi, Ethernet e Thread, e la guida a Matter ne spiega portata e limiti.

Nello stesso periodo, i processori capaci di eseguire reti neurali sono diventati abbastanza economici da finire in telecamere, sensori e gateway. L’edge AI e il TinyML spostano l’interpretazione dei dati sul dispositivo, riducendo banda, latenza ed esposizione della privacy. La guida all’edge AI e la guida al TinyML trattano questo cambiamento.

Che cosa insegna la storia?

Emergono tre lezioni. Primo, protocolli e radio sopravvivono ai prodotti: MQTT e 802.15.4 hanno decenni e sono ancora centrali. Scegliere componenti aperti e standardizzati protegge un’installazione dal vendor lock-in. Secondo, ignorare la sicurezza non costa nulla finché non costa tutto; Mirai ne è la dimostrazione più chiara. Terzo, ogni ondata di crescita dell’IoT ha seguito il calo di costo di un componente: tag, radio, schede, back end cloud e ora l’hardware per l’inferenza. Osservare quale costo sta scendendo è un modo ragionevole per prevedere dove andrà il settore.

Per continuare

• Che cos’è l’Internet of Things? dà la definizione verso cui questa storia converge.
• Panoramica della connettività IoT confronta le radio introdotte lungo il percorso.
• Fondamenti di sicurezza IoT tratta le difese che Mirai ha reso inevitabili.
• La normativa sulla sicurezza IoT riassume le leggi che sono seguite.

Argomenti: storia, tappe fondamentali, fondamenti