diff --git a/nix/flake-module.nix b/nix/flake-module.nix index baafe3bf718d8ce4626778a61b21d47715b9f958..e4924afd374c912aa5c4af52c1ed0c530e16faf0 100644 --- a/nix/flake-module.nix +++ b/nix/flake-module.nix @@ -28,7 +28,8 @@ in latex-uni8 graphics geometry biber biblatex tocloft titlesec adjustbox bookmark url csquotes listings listings-ext sourcecodepro silence biblatex-ieee ly1 metafont transparent catchfile microtype - l3kernel l3packages texcount moreverb pdfpages pdflscape; + l3kernel l3packages texcount moreverb pdfpages pdflscape + tabularray ninecolors; }); }; document.font = mkOption { diff --git a/src/contents.tex b/src/contents.tex index f062d346f7e5692521d31b7ab23058368131e396..e8611255ca62af2f74caa8571adef257270f845d 100644 --- a/src/contents.tex +++ b/src/contents.tex @@ -1,10 +1,10 @@ % Ez a fájl felelős azért, hogy a projekt fájljait összefűzze egy kimeneti pdf-fé. % Ezeket írd át... -\def\tipus{SZAKDOLGOZAT} % --> ha MSc-s vagy, írd át "DIPLOMAMUNKA"-ra! +\def\tipus{\textbf{Szakdolgozat}} % --> ha MSc-s vagy, írd át "DIPLOMAMUNKA"-ra! \def\nev{Nádudvari Ákos} \def\kepzes{Mérnökinformatikus BSc} -\def\cim{ESP32 alapú biztonsági rendszer tervezése és megvalósítása Rust nyelv használatával, okosotthon-integrációval} +\def\cim{\textsl{ESP32 alapú biztonsági rendszer tervezése és megvalósítása Rust nyelv használatával, okosotthon-integrációval}} \def\temavezetok{Témavezető:\\Tihanyi Attila Kálmán} %TC:ignore @@ -17,8 +17,8 @@ % Kötelező részek % Ha nem szeretnéd ezeket a részeket feltüntetni a tartalomjegyzékben, akkor egyszerűen töröld az \addcontentsline kezdetű sorokat. -\addcontentsline{toc}{chapter}{Témabejelentő} \includepdf{./images/temabejelento.pdf} +\addcontentsline{toc}{chapter}{Témabejelentő} % Hogy kétoldalas nyomtatás esetéb a témabejelentő közvetlenül a címlap után lehessen % \ureslap diff --git a/src/contents/5-elozmenyek.tex b/src/contents/5-elozmenyek.tex index 0ff742ae558983d9b1e14d832525df61fdcc48ef..55d649e15d49aa70703a9d5d201b37fd1d934b79 100644 --- a/src/contents/5-elozmenyek.tex +++ b/src/contents/5-elozmenyek.tex @@ -73,29 +73,33 @@ Paradox és a DSC rendszer is alkalmazza. \cite{paradox} \cite{dsc} Mind a 2. kategória készülékeiről ez nem mondható el, hiszen azok központi egységei és egyéb perifériái között vezeték nélküli a kommunikáció. A \textit{Ring Alarm Base Station} és \textit{Homey Pro} központi egységek önmaguk képesek -vezetékes hálózaton kommunikálni, de az egyéb kiegészítők nem. A legtöbb DIY -rendszerben számos hardver elem saját akkumulátorral van ellátva, ahol fenn -áll az üzemkimaradás veszélye akkor, ha nem rendelkeznek bármilyen újratöltési -lehetőséggel, illetve ha nem újratölthető akkumulátorokkal vannak ellátva. - -Egy biztonságkritikus rendszer vezeték nélküli csatornán üzemeltetése nagy -vállalkozás, mivel garantálni kell, hogy az adat átvitele megfelelően titkosítva -van és elegendően hibatűrő vagy hibajavítő képességű. Ez azt is jelenti, hogy -a perifériákkal való kommunikáció titkosítása alapvető elvárás. A felsorolt -rendszerek mind \textit{Z-wave} vagy \textit{ZigBee} protokollokat használnak, -melyek a $800 - 900\ Mhz$ frekvenciatartományban üzemelnek. \cite{zwave-spec} -\cite{zigbee-spec} Ez a tartomány segít az adatáviteli hiba minimalizálásában, -mivel egy háztartás leginkább a $2.4\ Ghz$ sávon van kitéve zajnak. -\cite{2-4-spectrum} De mivel az említett protokollok mesh hálózat formájában -működnek, előfordulhat, hogy egyetlen meghibásodott eszköz miatt a többi eszköz -kommunikációja degradálódik (vagy legrosszabb esetben teljesen megszűnik). -Ezek a szempontok kevésbé kritikusak egy csupán vezetékes rendszernél. Mivel az +vezetékes hálózaton kommunikálni, de az egyéb kiegészítők nem. A legtöbb +DIY rendszerben számos hardver elem saját akkumulátorral van ellátva, ahol +fenn áll az üzemkimaradás veszélye akkor, ha nem rendelkeznek bármilyen +újratöltési lehetőséggel, illetve ha nem újratölthető akkumulátorokkal +vannak ellátva. A rendszerek megbízhatóságról és annak különböző hatásairól +\aref{kereskedelmi-megbizhatosag}. fejezetben kerül szó részletesebben, itt a +mérnöki és informatikai megfontolásokat elemzem. + +Egy biztonságkritikus rendszer vezeték nélküli csatornán üzemeltetése +nagy vállalkozás, mivel garantálni kell, hogy az adat átvitele megfelelően +titkosítva van és elegendően hibatűrő vagy hibajavítő képességű. Ez azt is +jelenti, hogy a perifériákkal való kommunikáció titkosítása alapvető elvárás. +A felsorolt rendszerek mind \textit{Z-wave} vagy \textit{ZigBee} protokollokat +használnak, melyek a $800 - 900\ Mhz$ frekvenciatartományban üzemelnek. +\cite{zwave-spec} \cite{zigbee-spec} Ez a tartomány segít az adatáviteli hiba +minimalizálásában, mivel egy háztartás leginkább a $2.4\ GHz$ sávon van kitéve +zajnak. \cite{2-4-spectrum} De mivel az említett protokollok mesh hálózat +formájában működnek, \cite{zigbee-spec} \cite{zwave-spec} előfordulhat, hogy +egyetlen meghibásodott eszköz miatt a többi eszköz kommunikációja degradálódik +(vagy legrosszabb esetben teljesen megszűnik). \cite{zigbee-reliability} Ezek +a szempontok kevésbé kritikusak egy csupán vezetékes rendszernél. Mivel az adatmédium fizikailag hozzáférhetetlenné tehető, ezért nem mindig elvárt, hogy -az adatfolyam titkosítva legyen. Illetve, a zaj mértéke is nagyságrendekkel -kisebb, ezért a hibatűrés kérdése sem olyan nagy mértékű. Ez a rendszer -architektúráján sokat egyszerűsít, kevesebb számítási igényhez vezet, csökkentve -az anyagárakat. A hagyományos rendszerek emiatt nagyobb redundanciát képesek -elérni, mint a DIY rendszerek. +az adatfolyam titkosítva legyen. Illetve, a zaj mértéke is nagyságrendekkel +kisebb, ezért a hibatűrés kérdése sem olyan nagy mértékű. \cite{wifi-enc} +\cite{wired-vs-wireless} Ez a rendszer architektúráján sokat egyszerűsít, +kevesebb számítási igényhez vezet, csökkentve az anyagárakat. A hagyományos +rendszerek emiatt nagyobb redundanciát képesek elérni, mint a DIY rendszerek. Szempont a bővíthetőség, mely egyérteműen könyebb a DIY rendszerek esetében. Újabb szenzorok és kiegészítők beszerelését ugyanúgy a végfelhasználó önmaga @@ -105,7 +109,7 @@ beszerelése egy vezetékes rendszerbe megköveteli, hogy új vezetékeket vezes ki a szenzorhoz, ami kényelmetlen lehet, de akár megoldhatatlan is - a háztartás körülményeitől függően. A központi egységbe való bekötés nem a végfelhasználó feladatköréhez van kiszabva, ezért megintcsak szakember szükséges, illetve a -központi egység újraprogramozása is igényel előzetes tudást. +központi egység újraprogramozása is igényel előzetes tudást. \cite{paradox} \subsection{Integrációs lehetőségek} \label{kereskedelmi-integralhatosag} @@ -118,17 +122,18 @@ platformokkal, illetve vezérlőközpontokkal. Ezen képességek megléte vagy h közvetlenül befolyásolja a rendszer nyitottságát, fejleszthetőségét, valamint a jövőbeni kompatibilitási lehetőségek spektrumát. -A hagyományosnak tekinthető, ipari szintű biztonságtechnikai rendszerek -közül mind a Paradox Magellan MG5050+, mind pedig a DSC PowerSeries Neo -központi egységei rendelkeznek olyan interfészekkel, amelyek bizonyos szinten -lehetőséget biztosítanak a külső eszközökkel való együttműködésre. Például a -Paradox Magellan egységében jelen van két, elvileg külső modulokhoz hozzáférést -engedő soros kommunikációs port is. Azonban ezen interfészek használata erősen -korlátozott, mivel a gyártó nem bocsát nyilvánosan rendelkezésre semmilyen -hivatalos dokumentációt a használt kommunikációs protokoll működéséről, -struktúrájáról vagy specifikációjáról. Ez a zártság szándékosan limitálja a -harmadik fél által készített rendszerek, például saját fejlesztésű szoftverek -vagy alternatív hardverek csatlakoztathatóságát. \cite{paradox} +A hagyományosnak tekinthető, ipari szintű biztonságtechnikai rendszerek közül +mind a \textit{Paradox Magellan MG5050+}, mind pedig a \textit{DSC PowerSeries + Neo} központi egységei rendelkeznek olyan interfészekkel, amelyek bizonyos +szinten lehetőséget biztosítanak a külső eszközökkel való együttműködésre. +Például a \textit{Paradox Magellan} egységében jelen van két, elvileg külső +modulokhoz hozzáférést engedő soros kommunikációs port is. Azonban ezen +interfészek használata erősen korlátozott, mivel a gyártó nem bocsát nyilvánosan +rendelkezésre semmilyen hivatalos dokumentációt a használt kommunikációs +protokoll működéséről, struktúrájáról vagy specifikációjáról. Ez a zártság +szándékosan limitálja a harmadik fél által készített rendszerek, például +saját fejlesztésű szoftverek vagy alternatív hardverek csatlakoztathatóságát. +\cite{paradox} A gyártó tipikusan saját fejlesztésű kiegészítő modulokat ajánl a központi egység bővítésére, például különböző relévezérlő modulokat, illetve IP-alapú @@ -143,13 +148,14 @@ eszközkörnyezetből álló okosotthon ökoszisztéma kiépítése. Ezzel szemben az úgynevezett ``DIY" kategóriába sorolt modern rendszerek – mint amilyen a \textit{Ring Alarm} vagy a \textit{Homey Pro} – tervezésekor eleve alapvető követelményként jelent meg a különféle intelligens otthoni -rendszerekkel való kompatibilitás. Az ilyen eszközök szoftveres architektúrája -és kommunikációs képességei jelentősen nyitottabbak és modernebbek, ami -lehetővé teszi számos szabványos protokoll támogatását. Tipikus példák ezekre a -\textit{Z-Wave, ZigBee, Thread, Matter}, illetve különböző IP-alapú protokollok -(pl. \textit{MQTT, HTTP, WebSocket}), amelyek mind kifejezetten alkalmasak -arra, hogy a rendszer egy tágabb funkcionalitással rendelkező okosotthon -infrastruktúra részeként is megbízhatóan működjön. +rendszerekkel való kompatibilitás. \cite{homey} Az ilyen eszközök szoftveres +architektúrája és kommunikációs képességei jelentősen nyitottabbak és +modernebbek, ami lehetővé teszi számos szabványos protokoll támogatását. +Tipikus példák ezekre a \textit{Z-Wave, ZigBee, Thread, Matter}, illetve +különböző IP-alapú protokollok (pl. \textit{MQTT, HTTP, WebSocket}), amelyek +mind kifejezetten alkalmasak arra, hogy a rendszer egy tágabb funkcionalitással +rendelkező okosotthon infrastruktúra részeként is megbízhatóan működjön. +\cite{homey} \cite{ring} Kiemelkedő példa a \textit{Homey Pro} eszköz, amely funkcionalitásának kiterjesztésére már gyárilag támogatja a legkülönbözőbb fizikai és @@ -177,18 +183,19 @@ lehetősége, illetve a piaci szereplők által alkalmazott, gyakran árnyalt é többszintű árazási stratégiai modellek megértése is. A vizsgált rendszerek költséghatékonysági szempontból két jól elkülöníthető irányvonalat képviselnek, amelyek közötti különbségek az üzleti logika és technológiai filozófia -mélyrétegeiben is tükröződnek. - -A \emph{DIY kategóriába sorolt megoldások} -- mint például a Ring Alarm vagy -a Homey Pro -- az úgynevezett „alacsony belépési költség – magas fenntartási -díj” típusú üzleti modell alapján működnek. Ezeknél a termékeknél a gyártók -tipikusan olyan hardver- és szoftverarchitektúrát alkalmaznak, amely lehetővé -teszi, hogy a végfelhasználó viszonylag alacsony egyszeri költséggel hozzájusson -az alaprendszerhez. Ugyanakkor a rendszer teljes funkcionalitásának eléréséhez -és az emelt szintű szolgáltatások -- például távoli hozzáférés, eseménytörténet -felhőalapú tárolása vagy fejlett automatizálási funkciók -- használatához -rendszerint digitális előfizetési konstrukciókat kell igénybe venni. Ez a -gyakorlat hosszú távon egy folyamatos, előre kalkulálható, de összegében +rétegeiben is tükröződnek. + +A \emph{DIY kategóriába sorolt megoldások} -- mint például a \textit{Ring Alarm} +vagy a \textit{Homey Pro} -- az úgynevezett ``alacsony belépési költség – magas +fenntartási díj'' típusú üzleti modell alapján működnek. \cite{homey-prices} +\cite{ring-prices} Ezeknél a termékeknél a gyártók tipikusan olyan hardver- és +szoftverarchitektúrát alkalmaznak, amely lehetővé teszi, hogy a végfelhasználó +viszonylag alacsony egyszeri költséggel hozzájusson az alaprendszerhez. +Ugyanakkor a rendszer teljes funkcionalitásának eléréséhez és az emelt szintű +szolgáltatások -- például távoli hozzáférés, eseménytörténet felhőalapú +tárolása vagy fejlett automatizálási funkciók -- használatához rendszerint +digitális előfizetési konstrukciókat kell igénybe venni. \cite{ring-prices} +Ez a gyakorlat hosszú távon egy folyamatos, előre kalkulálható, de összegében jelentős pénzügyi kötelezettséget ró a felhasználóra. A vállalatok ezzel párhuzamosan gyakran kínálnak kedvezményes csomagajánlatokat, éves díjfizetési kedvezményeket vagy skálázható szolgáltatási szinteket, amelyek lehetővé teszik @@ -200,12 +207,13 @@ gyártók és forgalmazók általában az egyszeri, magasabb összegű beruház helyszíni telepítést igénylő hardverelemek (például: központi vezérlőegységek, tápellátási rendszerek és szabotázsvédett szenzorok) beszerzése, hanem a rendszer beüzemeléséhez szükséges szakértelem, amely szintén költségtényező. -Ugyanakkor ezek a rendszerek -- mivel jellemzően nem tartalmaznak -internetkapcsolatot, és így nem igényelnek folyamatos szerveroldali támogatást --- az üzemeltetés során jóval kisebb fenntartási költséggel bírnak. A -működésükből fakadó alacsony szintű változóköltségek (pl. áramfogyasztás, eseti -karbantartási díjak) hosszú távon stabil költségstruktúrát eredményeznek, ami -különösen kedvező intézményi vagy ipari környezetekben. +\cite{paradox} Ugyanakkor ezek a rendszerek -- mivel jellemzően nem +tartalmaznak internetkapcsolatot, és így nem igényelnek folyamatos szerveroldali +támogatást -- az üzemeltetés során jóval kisebb fenntartási költséggel +bírnak. \cite{paradox} \cite{dsc} A működésükből fakadó alacsony szintű +változóköltségek (pl. áramfogyasztás, eseti karbantartási díjak) hosszú távon +stabil költségstruktúrát eredményeznek, ami különösen kedvező intézményi vagy +ipari környezetekben. A hosszú távú gazdasági skálázhatóság kérdésében is élesen kirajzolódik a két kategória közötti különbség. A \emph{DIY rendszerek} moduláris @@ -228,11 +236,11 @@ miatt preferált. Végezetül, meg kell említeni, hogy az \emph{árképzési stratégiák} tekintetében az IoT-alapú DIY rendszerek piacán egyre inkább teret nyer a dinamikus, felhasználói aktivitáshoz vagy szolgáltatási szinthez igazított árképzés, -amely mesterséges intelligencia alapú metrikákra épülhet (például: hány -eseményt generált a rendszer, mennyi adatot küldött a felhőbe, stb.). A -hagyományos rendszerek esetében viszont a fix, egyszeri díjazás és a ritkán -változó szervizdíj maradt a jellemző megközelítés, amely mögött gyakran egy -viszonteladói hálózat áll stabil kereskedelmi keretrendszerrel. +amely ``fogyasztás'' alapú metrikákra épülhet (például: hány eseményt generált +a rendszer, mennyi adatot küldött a felhőbe, stb.). A hagyományos rendszerek +esetében viszont a fix, egyszeri díjazás és a ritkán változó szervizdíj maradt a +jellemző megközelítés, amely mögött gyakran egy viszonteladói hálózat áll stabil +kereskedelmi keretrendszerrel. \subsection{Piaci jelenlét} @@ -247,6 +255,7 @@ Emiatt új versenytársak új technológiákra építve előnyt szerezhetnek az helyzetben lévő gyártokkal szemben. Az új termékek tervezéséhez megvan az a kényelem, hogy nem kell visszafelé kompatibilitással foglalkozni, ellenben a több generációs termékek esetében, ahol ez visszaszorító erő lehet a piacon. +\cite{hw-compat} A \textit{Paradox} és \textit{DSC} mind régóta a piacon lévő szereplők. A \textit{Paradox Magellan} termékcsaládból kiválasztott \textit{MG5050+} a @@ -267,13 +276,13 @@ figyelni kell arra, hogy a már telepített rendszerekben a központi egység cseréje teljes mértékben visszafelé kompatibilis legyen. Nem szabad elvesznie funkcionalitásnak, illetve nem szabad megváltoztatni a már használatban lévő módszereket, vagy csak olyan mértékben, hogy azzal ne járjon a teljes rendszer -újratervezésével. A piacon való verseny miatt ez általában nehéz, és nehéz a -DIY rendszerekkel felvenni a versenyt. Az első termékek ebben a kategóriában -még csak kizárólagosan vezetékes köttetést támogattak, de manapság már vezeték -nélkül is tud minden vizsgált rendszer kommunikálni -- felzárkózva a DIY -rendszerekhez --, ami új funkcionalitás, tehát az egyetlen megkötés a visszafelé -kompatibilitás jegyében, hogy a vezetékes rendszerekben továbbra is működjön, ne -csak lecserélje. +újratervezésével. \cite{hw-compat} A piacon való verseny miatt ez általában +nehéz, és nehéz a DIY rendszerekkel felvenni a versenyt. Az első termékek +ebben a kategóriában még csak kizárólagosan vezetékes köttetést támogattak, +de manapság már vezeték nélkül is tud minden vizsgált rendszer kommunikálni -- +felzárkózva a DIY rendszerekhez --, ami új funkcionalitás, tehát az egyetlen +megkötés a visszafelé kompatibilitás jegyében, hogy a vezetékes rendszerekben +továbbra is működjön, ne csak lecserélje. A DIY rendszerek fiatal piaci jelenlétükből adódóan -- és számomra meglepően -- kevésbé szempont a potenciálisan már létező rendszerekkel való integrálása @@ -291,32 +300,117 @@ központi egység mellett új perifériákat telepítsünk -- a kooperatív műk képességének hiánya miatt. A piaci jelenlét vizsgálata során világossá válik, hogy a hagyományos rendszerek -gyártói – mint a \textit{Paradox} és a \textit{DSC} – erősen támaszkodnak hosszú -távon kialakított és optimalizált termékcsaládjaikra, melyeknél a visszafelé -kompatibilitás biztosítása stratégiai jelentőséggel bír. Ez a hozzáállás -azonban sokszor gátolja az új technológiák gyors implementálását és a radikális -innovációk bevezetését. Ezzel szemben a DIY rendszerek előnye a friss, modern -fejlesztési alapokon nyugvó architektúrájukban rejlik, amely lehetővé teszi -számukra a gyors reagálást és a korszerű protokollok, interfészek támogatását. -Ugyanakkor e rendszerek – fiatal korukból és zárt szemléletükből fakadóan – -gyakran nem képesek a már meglévő, hagyományos rendszerekkel való közvetlen -együttműködésre. A két megközelítés közötti különbség tehát nem pusztán -technológiai természetű, hanem a piaci pozicionálás, a célfelhasználói kör és -a hosszú távú termékfejlesztési stratégia szempontjából is eltérő szemléletet -tükröz. Ezért a biztonságtechnikai rendszer kiválasztásánál nem elegendő -csupán a műszaki paramétereket figyelembe venni, hanem szükséges a gyártó -piaci múltját, jövőorientált stratégiáját, valamint a rendszer integrálhatósági -lehetőségeit is komplex módon értékelni. +gyártói -- mint a \textit{Paradox} és a \textit{DSC} -- erősen támaszkodnak +hosszú távon kialakított és optimalizált termékcsaládjaikra, melyeknél a +visszafelé kompatibilitás biztosítása stratégiai jelentőséggel bír. Ez a +hozzáállás azonban sokszor gátolja az új technológiák gyors implementálását +és a radikális innovációk bevezetését. Ezzel szemben a DIY rendszerek előnye +a friss, modern fejlesztési alapokon nyugvó architektúrájukban rejlik, amely +lehetővé teszi számukra a gyors reagálást és a korszerű protokollok, interfészek +támogatását. Ugyanakkor e rendszerek – fiatal korukból és zárt szemléletükből +fakadóan – gyakran nem képesek a már meglévő, hagyományos rendszerekkel való +közvetlen együttműködésre. A két megközelítés közötti különbség tehát nem +pusztán technológiai természetű, hanem a piaci pozicionálás, a célfelhasználói +kör és a hosszú távú termékfejlesztési stratégia szempontjából is eltérő +szemléletet tükröz. Ezért a biztonságtechnikai rendszer kiválasztásánál nem +elegendő csupán a műszaki paramétereket figyelembe venni, hanem szükséges +a gyártó piaci múltját, jövőorientált stratégiáját, valamint a rendszer +integrálhatósági lehetőségeit is komplex módon értékelni. \subsection{Felhasználói élmény és megbízhatóság} +\label{kereskedelmi-megbizhatosag} \paragraph{} Ahogy az előző fejezetben szóba került a visszafelé kompatibilitás --- ami egy mérnöki és piackutatási kérdés is --, ugyanolyan fontos egy termék -megalkotásánál a termék megbízhatósága. Ez beleesik egy tágabbban definiálható -fogalomba, a felhasználói élmény fogalmának egyik paramétereként fogható fel. - -\subsection{Élettartam és támogatás} +-- melynek fontossága egy mérnöki és gazdasági kérdés is --, ugyanolyan fontos +egy termék megalkotásánál az eszközök megbízhatósága. Ez beleesik egy tágabbban +definiálható fogalomba: a felhasználói élmény egyik paramétereként fogható fel. + +A hagyományos és DIY rendszerek között jelentős különbség van abban, hogy +milyen módon interaktálhatóak fehasználói oldalról. A megfigyelt rendszerek +közül csak a \textit{Homey Pro}-nak nincsen dedikált perifériája ami adott +funkció működtetésére specializált. Minden másik rendszernél van erre +megoldás, nevezetesen a \textit{Paradox} és \textit{DSC} központi egységeihez +vezetékkel vagy vezeték nélkül csatlakoztatható egy fizikai gombokkal ellátott +vezérlőpanel. \cite{paradox} \cite{dsc} A \textit{SimpliSafe} és \textit{Ring} +rendszereihez -- ahogy láttuk -- kizárólag vezeték nélküli módon kapható ilyen +periféria. Az utóbbiak esetében ez nem kötelező eleme a rendszernek, mivel a +preferált vezérlési mód az egy okostelefonra telepített, házon belül fejlesztett +alkalmazáson történik belső hálózaton keresztül, vagy felhő alapú integráción +keresztül egy webes felületen. \cite{ring} \cite{simplisafe} Tehát itt a +hardveres vezérlőpult csupán kiegészítő, ami a hagyományos rendszerek mintájára +hasonló kinézettel rendelkező vezérlők. Ezzel láthatóan az a cél, hogy könnyebb +legyen az olyan végfelhasználók számára adoptálni az új megközelítést, akik egy +hagyományos rendszert cseréltek DIY rendszerre. Ezt úgy érik el, hogy a korábban +megismert használati módot (felhasználói élményt) felhasználva vagy imitálva +tervezik meg az új hardveres perifériákat, amik már ismert szerepeket töltenek +be. Ezzel a saját kezű telepítés, illetve a vezérlőpanel használata nem követeli +meg az újratanulást. + +Több fejezeten át már említettem a rendszerek kommunikációs megoldásait, +és hogy azok a rendszer egyes aspektusait hogyan befolyásolják. Itt is meg +kell említsem, mivel a megbízhatóság és az abból fakadó felhasználói élmény +szempontjából talán a legkritikusabb aspektus. A szolgáltatás-kimaradás +vagy meghibásodás a végfelhasználó számára frusztráló, előre nem tervezett +költséget jelenthet, vagy legrosszabb esetben a rendszer biztonságtechnikai +szerepe érvénytelenné válhat. A DIY rendszerek, sőt, a legtöbb IoT hub és +periféria kizárólag vezeték nélkül csatlakozik a hálózathoz. Emiatt az IoT +eszközök ``onboarding'' élménye (a hardver telepítése után) abból áll, hogy +valamilyen meghatározott eljárás szerint az eszközt párosítani kell a hozzá +tartozó IoT hubbal, vagy csatlakoztatni a meglévő otthoni hálózatra. Mivel az +ilyen perifériák erősen specializált eszközök, nem rendelkeznek felhasználói +felülettel, amin ezt el lehet végezni. Az elterjedt megoldás ennek kiváltására +legtöbb esetben a gyártó által fejlesztett mobilalkalmazás segítségével +történik, ami a felhasználót végigvezeti az onboarding folyamaton. Az eszköz +párosítása általában egy nyomógomb megnyomásával, vagy első bekapcsoláskori +láthatóság útján történik \textit{Bluetooth}-on vagy \textit{WiFi}-n +keresztül. Esetünkben a \textit{Homey Pro} támogat különböző szenzorok +telepítését különböző módokon, de a legtöbbre igaz az előbb állítottak. A +\textit{SimpliSafe} és a \textit{Ring} rendszerei \textit{ZigBee}-t használnak, +amiből kifolyólag a protokoll hardveres nyomógombok segítségével végzi el a +párosítás folyamatát. A gyártók mobilalkalmazásai pontosan ezen a folyamaton +vezetik át a végfelhasználót mindkét esetben. Hagyományos rendszereknél az +erre vonatkozó szempontok fel sem merülnek, mivel nincsen oboarding folyamat. +A telepítő előzetes felmérése alapján proramozza fel a rendszert, amivel később +nincsen dolga a végfelhasználónak. Bár ez rugalmatlan a további bővítéskor vagy +átkonfiguráláskor, magasabb megbízhatóságot ér el a rendszer a végfelhasználóra +bízott onboardingnál. Érezhetjük, hogy az említett vezeték nélküli párosítás +módszere és az azt körbefoglaló folyamat sok ponton hibára tud futni. +\cite{iot-usability} \cite{iot-onboard} \cite{iot-userfriendly} + +\subsection{Összesítés} + +\paragraph{} Az elemzett kereskedelmi megoldások alapján jól kirajzolódik +a ``hagyományos'' és a ``DIY'' rendszerek közötti technológiai és +filozófiai különbség. Míg az ipari, szakember által telepített rendszerek +megbízhatóságukkal, zártságukkal és hosszú távú stabilitásukkal tűnnek ki, +addig a DIY rendszerek rugalmasságot, gyors telepíthetőséget és széleskörű +integrációs lehetőségeket kínálnak -- gyakran a felhasználói élmény rovására. +A kutatás során megismert legfontosabb tulajdonságokat, jellemzőket, +\aref{tab-kereskedelmi-osszesites}. táblázatban összesítettem. + +A következőekben olyan rendszer tervezését és mérnöki megalapozását igyekszem +véghez vinni, amely célul tűzi ki a két kategória előnyeinek ötvözését: egy +olyan kompromisszumos megoldás kidolgozását, amely a hagyományos rendszerek +stabilitását és biztonságát a modern DIY rendszerek nyitottságával és +rugalmasságával igyekszik ötvözni. +\begin{table}[htbp!] + \begin{tblr}{ + width=\textwidth, + colspec={r | X[l] | X[l]}, + hlines, + vlines, + } + \textbf{Szempont} & \textbf{Hagyományos rendszerek} & \textbf{DIY rendszerek} \\ \hline + \textit{Architektúra} & Vezetékes, központosított, redundáns, megbízható tápegység, nehezen bővíthető & Vezeték nélküli, mesh hálózat, könnyen bővíthető, de érzékenyebb hibákra \\ + \textit{Integrációs lehetőségek} & Zárt, dokumentálatlan protokollok, nehéz vagy lehetetlen integráció & Nyílt szabványok (Z-Wave, ZigBee, MQTT), széleskörű kompatibilitás \\ + \textit{Költségek} & Magas belépési költség, de alacsony fenntartás & Alacsony indulóköltség, magas (előfizetéses) fenntartás \\ + \textit{Piaci jelenlét} & Stabil, sokéves tapasztalat, visszafelé kompatibilitás hangsúlya & Fiatal, gyors innováció, de nincs visszafelé kompatibilitás \\ + \textit{Felhasználói élmény} & Magas megbízhatóság, kevés hibalehetőség, de kevés rugalmasság & Kényelmes használat, mobilalkalmazásos onboarding, de sérülékenyebb \\ + \end{tblr} + \caption{A kereskedelmi rendszerek megismert tulajdonságainak összesítése} + \label{tab-kereskedelmi-osszesites} +\end{table} \section{Biztonságtechnikai kérdések} diff --git a/src/hivatkozasok.bib b/src/hivatkozasok.bib index 56feb9162d7d2c147613e55b457dab52c983bbab..6d54fcfd225dcd85bfd4c1e6afe2bc4c261969c8 100644 --- a/src/hivatkozasok.bib +++ b/src/hivatkozasok.bib @@ -79,3 +79,250 @@ url = {https://cms.dsc.com/download.php?t=1&id=26516}, urldate = {2025-04-18}, } + +@article{zigbee-reliability, + author = {Cheng-Min LIN}, + journal = {IEICE TRANSACTIONS on Information}, + title = {Reliability Analysis and Modeling of ZigBee Networks}, + year = {2010}, + volume = {E93-D}, + number = {1}, + pages = {68-78}, + abstract = {The architecture of ZigBee networks focuses on developing + low-cost, low-speed ubiquitous communication between devices. The + ZigBee technique is based on IEEE 802.15.4, which specifies the + physical layer and medium access control (MAC) for a low rate + wireless personal area network (LR-WPAN). Currently, numerous + wireless sensor networks have adapted the ZigBee open standard to + develop various services to promote improved communication + quality in our daily lives. The problem of system and network + reliability in providing stable services has become more + important because these services will be stopped if the system + and network reliability is unstable. The ZigBee standard has + three kinds of networks; star, tree and mesh. The paper models + the ZigBee protocol stack from the physical layer to the + application layer and analyzes these layer reliability and mean + time to failure (MTTF). Channel resource usage, device role, + network topology and application objects are used to evaluate + reliability in the physical, medium access control, network, and + application layers, respectively. In the star or tree networks, a + series system and the reliability block diagram (RBD) technique + can be used to solve their reliability problem. However, a + division technology is applied here to overcome the problem + because the network complexity is higher than that of the others. + A mesh network using division technology is classified into + several non-reducible series systems and edge parallel systems. + Hence, the reliability of mesh networks is easily solved using + series-parallel systems through our proposed scheme. The + numerical results demonstrate that the reliability will increase + for mesh networks when the number of edges in parallel systems + increases while the reliability quickly drops when the number of + edges and the number of nodes increase for all three networks. + More use of resources is another factor impact on reliability + decreasing. However, lower network reliability will occur due to + network complexity, more resource usage and complex object + relationship.}, + keywords = {}, + doi = {10.1587/transinf.E93.D.68}, + ISSN = {1745-1361}, + month = jan, +} + +@inproceedings{wifi-enc, + author = {Thakur, Hasnain Nizam and Al Hayajneh, Abdullah and Thakur, Kutub + and Kamruzzaman, Abu and Ali, Md Liakat}, + booktitle = {2023 IEEE World AI IoT Congress (AIIoT)}, + title = {A Comprehensive Review of Wireless Security Protocols and + Encryption Applications}, + year = {2023}, + volume = {}, + number = {}, + pages = {0373-0379}, + abstract = {The evolution of technology has made our lives more convenient, + allowing us to communicate with anyone across the globe, access + data whenever we need it, and connect our devices to the + internet. Since a large amount of our personal data is stored on + computers or transmitted wirelessly, encryption has become + essential for ensuring the safety and privacy of this data, + limiting access to only authorized personnel. Encryption methods + have become increasingly sophisticated over time, with complex + computer algorithms able to process data within seconds. The + purpose of this paper is to provide an overview of encryption, + including its early forms and history, modern encryption + technologies such as WEP, WPA, and WPA2, and their weaknesses, + improvements, and applications in information technology. In + conclusion, this paper highlights the significance of robust + wireless security protocols and encryption in preserving the + credibility and dependability of digital networks and systems.}, + keywords = {Computers;Protocols;Limiting;Wireless + networks;Encryption;Safety;Communication system + security;Evolution of technology;modern encryption + technologies;information technology;robust wireless security + protocols}, + doi = {10.1109/AIIoT58121.2023.10174571}, + ISSN = {}, + month = jun, +} + + +@article{wired-vs-wireless, + title = {A survey on wired and wireless network}, + author = {Khan, Rafaqat Alam and Tariq, Muhammad Arslan}, + journal = {Lahore Garrison University Research Journal of Computer Science + and Information Technology}, + volume = {2}, + number = {3}, + pages = {19--28}, + year = {2018}, + url = {https://core.ac.uk/download/pdf/539592395.pdf}, + urldate = {2025-04-19}, +} + +@online{ring-prices, + author = {{security.org} AND Aliza Vigderman AND Gabe Turner}, + title = {Ring Alarm Security System Cost and Pricing}, + url = {https://www.security.org/home-security-systems/ring-alarm/}, + urldate = {2025-04-19}, +} + +@online{homey-prices, + title = {Homey Cloud - Choose your Homey.}, + url = {https://homey.app/en-us/homey-pro/#compare}, + urldate = {2025-04-19}, +} + +@unpublished{hw-compat, + title = {The effect of compatibility on software supply and hardware demand: + Forward and backward compatibility}, + author = {Nahm, Jae}, + journal = {Dept. of Economics, Hong Kong University of Science and + Technology}, + year = {2000}, + url = { + http://idei.fr/sites/default/files/medias/doc/conf/sic/papers_2001/nahm.pdf + }, + urldate = {2025-04-19}, +} + +@online{simplisafe, + title = {SimpiSafe Support - Help Center}, + url = {https://support.simplisafe.com/?lang=en}, + urldate = {2025-04-21}, +} + +@inproceedings{iot-usability, + author = {Chanda, Vignay and Hao, Luoyao and Schulzrinne, Henning}, + booktitle = {2024 IEEE 21st Consumer Communications \& Networking Conference + (CCNC)}, + title = {From Frustration to Function: A Study on Usability Challenges in + Smart Home IoT Devices}, + year = {2024}, + volume = {}, + number = {}, + pages = {1-6}, + abstract = {IoT devices have significantly altered the methods of + interaction, operation, and functionality within home + environments. However, individuals, particularly those with + limited technical proficiency who stand to gain the most from + these advancements, likely encounter challenges stemming from the + intricate setup processes, a critical stage with the potential to + limit their widespread adoption. Thus, we focus on the user + experience during the setup phase of mainstream smart home + devices and conduct an empirical study of 15 representative smart + home IoT devices. We scrupulously examine their setup processes, + as well as accompanying instructions and user manuals, to assess + multi-faceted usability concerns. Our findings reveal 19 + usability issues, indicating notable barriers, inconsistencies, + and a lack of intuitiveness, which may deter consumers from + successfully configuring and using these devices.}, + keywords = {Access control;Privacy;Smart homes;Manuals;User + experience;Internet of Things;Usability}, + doi = {10.1109/CCNC51664.2024.10454634}, + ISSN = {2331-9860}, + month = jan, + urldate = {2025-04-21}, +} + + +@article{iot-onboard, + author = {Lee, Byung Moo and Patil, Mayuresh and Hunt, Preston and Khan, + Imran}, + journal = {IEEE Access}, + title = {An Easy Network Onboarding Scheme for Internet of Things Networks}, + year = {2019}, + volume = {7}, + number = {}, + pages = {8763-8772}, + abstract = {The network onboarding of the Internet of Things (IoT) devices + is a practically important issue to realize the IoT networks. The + lack of appropriate and easy network onboarding schemes hinders + the spread of the IoT networks and their related cloud services. + To try and address this problem, various IoT network onboarding + schemes have been developed, such as near-field communication, + quick response code, ultrasound, and soft access point. In + addition to these schemes, a network onboarding scheme based on + Wi-Fi neighbor awareness networking (NAN), a recently developed + low-power Wi-Fi technology, has received a lot of attention due + to its low cost and ease-of-use characteristics. However, the + radio frequency characteristics of the NAN-based scheme can cause + various problems, including the unintended connection from + neighboring devices. The development of the supporting + technologies for the NAN-based network onboarding scheme is + critically important. In this paper, we propose a convergence + configurator detection scheme based on the time difference of + arrival, received signal strength indicator, and data rate to + reduce the neighboring issue of the NAN-based setup. Rather than + using one parameter criterion, we use a weighted sum of various + parameters to increase the reliability of the NAN-based + onboarding. The numerical results validate the effectiveness of + the proposed technique.}, + keywords = {Wireless fidelity;Security;Internet of Things;Cloud + computing;Radio frequency;Received signal strength + indicator;Distance measurement;IoT network;network onboarding}, + doi = {10.1109/ACCESS.2018.2890072}, + ISSN = {2169-3536}, + month = {}, + urldate = {2025-04-21}, +} + +@inproceedings{iot-userfriendly, + author = {Wang, Chixiang and Cassidy, Liam and He, Weijia and Pierson, + Timothy J. and Kotz, David}, + title = {Challenges and opportunities in onboarding smart-home devices}, + year = {2024}, + isbn = {9798400704970}, + publisher = {Association for Computing Machinery}, + address = {New York, NY, USA}, + url = {https://doi.org/10.1145/3638550.3641137}, + urldate = {2025-04-21}, + doi = {10.1145/3638550.3641137}, + abstract = {Smart-home devices have become integral to daily routines, but + their onboarding procedures - setting up a newly acquired smart + device into operational mode - remain understudied. The + heterogeneity of smart-home devices and their onboarding + procedure can easily overwhelm users when they scale up their + smart-home system. While Matter, the new IoT standard, aims to + unify the smart-home ecosystem, it is still evolving, resulting + in mixed compliance among devices. In this paper, we study the + complexity of device onboarding from users' perspectives. We thus + performed cognitive walkthroughs on 12 commercially available + smart-home devices, documenting the commonality and distinctions + of the onboarding process across these devices. We found that + onboarding smart home devices can often be tedious and confusing. + Users must devote significant time to creating an account, + searching for the target device, and providing Wi-Fi credentials + for each device they install. Matter-compatible devices are + supposedly easier to manage, as they can be registered through + one single hub independent of the vendor. Unfortunately, we found + such a statement is not always true. Some devices still need + their own companion apps and accounts to fully function. Based on + our observations, we give recommendations about how to support a + more user-friendly onboarding process.}, + booktitle = {Proceedings of the 25th International Workshop on Mobile + Computing Systems and Applications}, + pages = {60–65}, + numpages = {6}, + keywords = {smart-home, device onboarding, user experience, matter}, + location = {San Diego, CA, USA}, + series = {HotMobile '24}, +} diff --git a/src/szakdolgozat.tex b/src/szakdolgozat.tex index 322afece87667ba196091570179806c263ba02f6..785a6cdc0ec0e0c7543f686a244dd80115310956 100644 --- a/src/szakdolgozat.tex +++ b/src/szakdolgozat.tex @@ -60,6 +60,11 @@ \titleformat{\section}[block] {\normalfont\Large\bfseries}{\thesection.}{1em}{\Large} % ------------------------------------------------------- +\makeatletter +\let\l@chapternonum\l@chapter +\newcounter{chapternonum} +\renewcommand{\thechapternonum}{} +\makeatother % Kötelező formázás % ------------------------------------------------------- @@ -150,6 +155,9 @@ % témabejelentő PDF importálásához \usepackage{pdfpages} +% jobb táblázatok +\usepackage{tabularray} + % forrás: https://tex.stackexchange.com/a/294990 \newcommand{\ExternalLinkIcon}{% \tikz[x=1.2ex, y=1.2ex, baseline=-0.05ex]{%