아키텍트와 엔지니어를 위한 IoT 가이드 (센서부터 에지 컴퓨팅, 클라우드까지 IoT 구축의 모든 것)

페리레아

휴렛팩커드(HewlettPackard)에서21년간탁월한기술자이자수석아키텍트였으며,마이크론테크놀로지(MicronTechnologies)에서고급컴퓨팅장치를연구하는팀을이끄는기술스태프중한명이자전략디렉터로일했다.현재는크래들포인트(Cradlepoint)의기술디렉터로서IoT와포그컴퓨팅의연구및발전을이끌고있다.
컬럼비아대학에서컴퓨터공학,컴퓨터엔지니어링및EE학위를취득했다.IEEE의시니어멤버이자ACM의시니어멤버겸주요연사로활동중이다.8건의특허를등록했으며,40건은출원중에있다.

1장.IoT이야기
__IoT의역사
__IoT의잠재력
____산업및제조
____소비자
____유통,금융및마케팅
____의료
____수송및물류
____농업및환경
____에너지
____스마트시티
____정부및군사
__요약

2장.IoT아키텍처및핵심IoT모듈
__IoT에코시스템
____IoTvs.사물통신
____네트워크의가치와메칼프,벡스트롬의법칙
____IoT아키텍처
____아키텍트의역할
__1부-감지및전력
__2부-데이터통신
__3부-인터넷라우팅및프로토콜
__4부-포그및에지컴퓨팅,분석과머신러닝
__5부-IoT의위협과보안
__요약

3장.센서,엔드포인트및전원시스템
__감지장치
____열전대와열감지
__홀효과센서및전류센서
____광전센서
____PIR센서
____LiDAR및능동감지시스템
____MEMS센서
__스마트IoT엔드포인트
____비전시스템
__센서융합
__입력장치
__출력장치
__실제사례(종합적활용)
____실제사례-TISensorTagCC2650
____센서-컨트롤러
__에너지원과전력관리
____전력관리
____에너지수확
____에너지저장소
__요약

4장.통신및정보이론
__통신이론
____RF에너지및이론적범위
____RF간섭
__정보이론
____비트율한계와샤논-하틀리정리
____비트오류율
____협대역통신과광대역통신
__무선스펙트럼
____관리기구
__요약

5장.비IP기반WPAN
__무선개인통신망표준
____802.15표준
____Bluetooth
____IEEE802.15.4
____Zigbee
____Z-Wave
__요약

6장.IP기반WPAN및WLAN
__인터넷프로토콜과전송제어프로토콜
____IoT에서IP가담당하는역할
__IP지원WPAN-6LoWPAN
____6LoWPAN토폴로지
____6LoWPAN프로토콜스택
____메시주소지정및라우팅
____헤더압축및단편화
____이웃탐색
____6LoWPAN보안
__IP지원WPAN-스레드
____스레드아키텍처와토폴로지
____스레드프로토콜스택
____스레드라우팅
____스레드주소지정
____이웃탐색
__IEEE802.11프로토콜및WLAN
____다양한IEEE802.11프로토콜및비교
____IEEE802.11아키텍처
____IEEE802.11스펙트럼할당
____IEEE802.11변조및인코딩기법
____IEEE802.11MIMO
____IEEE802.11패킷구조
____IEEE802.11작동
____IEEE802.11보안
____IEEE802.11ac
____IEEE802.11pV2V(Vehicle-to-Vehicle)
____IEEE802.11ah
__요약

7장.장거리통신시스템및프로토콜(WAN)
__셀룰러연결
____거버넌스모델및표준
____셀룰러액세스기술
____3GPP사용자기기카테고리
____4G-LTE스펙트럼할당및대역
____4G-LTE토폴로지및아키텍처
____4G-LTEE-UTRAN프로토콜스택
____4G-LTE의지리적영역,데이터플로우,핸드오버절차
____4G-LTE패킷구조
____Cat0,Cat1,CatM1및NB-IoT
____5G
__LoRa와LoRaWAN
____LoRa물리계층
____LoRaWANMAC계층
____LoRaWAN토폴로지
____LoRaWAN요약
__Sigfox
____Sigfox물리계층
____SigfoxMAC계층
____Sigfox프로토콜스택
____Sigfox토폴로지
__요약

8장.라우터와게이트웨이
__라우팅기능
____게이트웨이기능
____라우팅
____페일오버및대역외관리
____VLAN
____VPN
____트래픽셰이핑및QoS
____보안기능
____메트릭및분석
____에지프로세싱
__소프트웨어정의네트워킹
____SDN아키텍처
____전통적인터네트워킹
____SDN의장점
__요약

9장.IoT에지-클라우드프로토콜
__프로토콜
__MQTT
____MQTT발행-구독
____MQTT아키텍처에관한자세한내용
____MQTT패킷구조
____MQTT통신형식
____MQTT실제사례
__MQTT-SN
____MQTT-SN아키텍처및토폴로지
____투명및집계게이트웨이
____게이트웨이애드버타이즈와탐색
____MQTT와MQTT-SN의차이점
__CoAP(ConstrainedApplicationProtocol)
____CoAP아키텍처세부내용
____CoAP메시징형식
____CoAP용례
__다른프로토콜
____STOMP
____AMQP
__프로토콜요약및비교
__요약

10장.클라우드및포그토폴로지
__클라우드서비스모델
____NaaS
____SaaS
____PaaS
____IaaS
__퍼블릭,프라이빗,하이브리드클라우드
____프라이빗클라우드
____퍼블릭클라우드
____하이브리드클라우드
__오픈스택클라우드아키텍처
____Keystone-신원식별및서비스관리
____Glance-이미지서비스
____Nova컴퓨팅
____Swift-객체스토리지
____Neutron-네트워킹서비스
____Cinder-블록스토리지
____Horizon
____Heat-오케스트레이션(선택사항)
____Ceilometer-텔레메트리(선택사항)
__IoT용클라우드아키텍처의제약
____레이턴시효과
__포그컴퓨팅
____포그컴퓨팅에적용된하둡기반
____포그컴퓨팅과에지컴퓨팅,클라우드컴퓨팅의비교
____OpenFog레퍼런스아키텍처
____애플리케이션서비스
____애플리케이션지원
____노드관리및소프트웨어백플레인
____하드웨어가상화
____OpenFog노드보안
____네트워크
____액셀러레이터
____컴퓨팅
____스토리지
____하드웨어플랫폼인프라
____프로토콜추상화
____센서,액추에이터및제어시스템
____아마존Greengrass및람다
____포그토폴로지
__요약

11장.클라우드와포그의데이터분석및머신러닝
__IoT의기본적인데이터분석
____최상위클라우드파이프라인
____규칙엔진
____흡수-스트리밍,처리및데이터레이크
____복합이벤트처리
____람다아키텍처
____분야별사용사례
__IoT분야의머신러닝
____머신러닝모델
____분류
____회귀
____랜덤포레스트
____베이지언모델
____합성곱신경망
____RNN
____IoT의훈련과추론
____IoT데이터분석과머신러닝의비교분석
__요약

12장.IoT보안
__사이버보안관련용어
____공격및위협관련용어
____방어관련용어
__IoT사이버공격의구조
____미라이
____스턱스넷
____체인리액션
__물리적보안및하드웨어보안
____신뢰기반
____키관리및신뢰플랫폼모듈
____프로세서및메모리공간
____스토리지보안
____물리적보안
__암호기술
____대칭암호기술
____비대칭암호기술
____암호해시(인증및서명)
____공개키인프라
____네트워크스택-전송계층보안
__소프트웨어정의페리미터
____소프트웨어정의페리미터아키텍처
__IoT분야의블록체인및암호화폐
____(블록체인기반)비트코인
____IOTA(비순환방향그래프기반)
__정부규제및개입
____미국의회법안-2017년사물인터넷(IoT)사이버보안개선법
____기타정부기관
__IoT보안관련모범사례
____총체적인보안
____보안관련체크리스트
__요약

13장.컨소시엄과커뮤니티
__PAN컨소시엄
____BluetoothSIG
____스레드그룹
____Zigbee얼라이언스
____기타
__프로토콜컨소시엄
____오픈커넥티비티파운데이션및Allseen얼라이언스
____OASIS
____객체관리그룹
____IPSO얼라이언스
____기타
__WAN컨소시엄
____Weightless
____LoRa얼라이언스
____국제인터넷표준화기구
____와이파이얼라이언스
__포그및에지컨소시엄
____OpenFog
____EdgeXFoundry
__통솔기구
____산업용인터넷컨소시엄
____IEEEIoT
____기타
__미국정부IoT및보안관련기구
요약

★이책에서다루는내용★
■센서부터클라우드까지,성공적인IoT구축을위한아키텍트의역할
■센서와클라우드,그사이에있는모든것을아우르는IoT기술조망
■IoT구축시프로토콜과통신선택의상충관계
■IoT분야의기술과관련용어
■IoT아키텍트에게필요한여러엔지니어링분야의기술확장

★이책의대상독자★
IoT생태계와다양한기술,상충관계등을이해하고방대한IoT아키텍처를개발하고자하는아키텍트,시스템설계자,기술자,기술관리자등을대상으로한다.

★이책의구성★
1장,‘IoT이야기’에서는IoT의성장,중요성,영향을이야기와역사의관점에서소개한다.산업용IoT,스마트시티,운송및의료등다양한분야의사례도알아볼것이다.
2장,‘IoT아키텍처및핵심IoT모듈’에서는이책에서다루는기술의조합에관한전체적인그림을소개한다.각부문은저마다의목적이있으며모르는사이에서로영향을미칠수있다.상호관련기술들의‘큰그림’을이해하고자하는아키텍트에게중요한장으로,IoT에가치를더하는방법도알아본다.
3장,‘센서,엔드포인트및전원시스템’에서는인터넷에연결될수십억개의에지엔드포인트와센서기술을살펴볼것이다.센서설계,아키텍처,전력시스템의기초를배울수있다.
4장,‘통신및정보이론’에서는주요자료를검토해IoT에중요한통신시스템을정의하는다이내믹스(dynamics)와수리적모델을알아본다.적절한통신형식을선택하기위한아키텍처를고르는데바탕이될이론을이해할수있게된다.
5장,‘비IP기반WPAN’에서는IoT에지에사용되는주요비IP기반프로토콜과기술을논의한다.새로운Bluetooth5아키텍처와지그비(Zigbee),Z-웨이브(Z-Wave)및센서네트워크용메시토폴로지를깊이있게검토한다.
6장,‘IP기반WPAN및WLAN’에서는6LoWPAN,스레드,IEEE802.11표준등IP기반통신을살펴봄으로써근거리통신을다룬다.또한차량통신용802.11p이나IoT용802.11ah와같은새로운802.11프로토콜도자세히살펴본다.
7장,‘장거리통신시스템및프로토콜(WAN)’에서는사물에서클라우드까지데이터를전송하는광대역통신망과장거리통신을다룬다.새로운LTE협대역및5G아키텍처와더불어,셀룰러LTE표준,LoRaWAN,Sigfox등도상세하게다룬다.
8장,‘라우터와게이트웨이’에서는에지라우팅과게이트웨이기능의중요성에관해논의한다.라우팅시스템,게이트웨이기능,VPN,VLAN및트래픽셰이핑을알아보며,소프트웨어정의네트워킹도다룬다.
9장,‘IoT에지-클라우드프로토콜’에서는MQTT,MQTT-SN,CoAP,AMQP,STOMP등널리사용되는IoT-클라우드프로토콜을소개하고사용방법과더불어어떤프로토콜을사용할지중요하게다룬다.
10장,‘클라우드및포그토폴로지’에서는오픈스택(OpenStack)을사용한클라우드아키텍처의펀더멘탈을참고로알아본다.이를통해클라우드의제약과(오픈포그(OpenFog)표준과같은프레임워크를사용한)포그컴퓨팅으로이러한문제를해결하는방법을알수있다.
11장,‘클라우드와포그의데이터분석및머신러닝’에서는규칙엔진,복합이벤트처리,람다(Lambda)등의도구를효율적으로사용해방대한양의IoT데이터를분석하는기술과사례를다룬다.또한IoT데이터의머신러닝응용분야를알아보고적합한사용처도살펴볼예정이다.
12장,‘IoT보안’에서는앞서다룬모든IoT구성요소의총체적인관점에서보안을다룬다.이를통해프로토콜,하드웨어,소프트웨어정의페리미터,블록체인보안등의이론과아키텍처를이해할수있다.
13장,‘컨소시엄과커뮤니티’에서는사물인터넷을둘러싼표준과규칙등을규정하는다양한산업,학술및정부컨소시엄을상세히알아본다.

★옮긴이의말★
IoT,한국어로사물인터넷이라고부르는이것은근래IT업계에서가장관심을많이받는키워드중하나입니다.IT업계의신생분야가그랬던것처럼IoT또한실체가없는버즈워드라비난받았지만,반도체기술과통신기술의발달로생활과비즈니스의한구석을차지하게됐습니다.컴퓨터는작고빨라졌으며,통신은저렴해졌고빨라졌기때문입니다.
이제누구나IoT를이야기합니다.그러나대체로IoT를활용한서비스와비즈니스에만집중돼있습니다.이책은좀더바닥으로내려가에지디바이스부터,통신방식,클라우드인프라까지데이터가오가는전체과정과개념하나하나를꼼꼼하게다룹니다.
기술의발전,비즈니스의변화로인해더많은분야에서생각하지못한방식으로IoT를활용하게될텐데,이책에서다루는개념을이해하고변주할수있다면정말멋진일을해낼수있을것이라생각합니다.
ㅡ구동언

이책을번역하는동안그자체로는의미를파악하기어려운작은점들이모여큰그림을완성하는점묘화를보는것같은느낌을받았습니다.각분야에서개발된다양한기술이모여IoT생태계를차근차근이뤄가는과정이점묘화와꽤닮아있다고생각했기때문입니다.이미인간의생활곳곳에깊숙하게자리하고있고앞으로그존재감이두터워질사물인터넷과그기반기술을더많은분께소개하는이책에힘을보탤수있어서기쁩니다.하지만저또한배우는중이기에부족한점이많으리라생각합니다.보태실말씀이있다면언제든이메일로기탄없이전해주시면감사히듣겠습니다.
ㅡ박지연