Tulevaisuuden älykkäiden ympäristöjen turvalliset reunapalvelut

Viestintäteknologian viimeaikainen kehitys mm. esineiden internetin (IoT, Internet of Things) ja 5G teknologioiden alueella on johtamassa seuraavaan keskeiseen siirtymävaiheeseen digitaalisten palvelujen käytön kannalta. Esimerkkinä tästä on päätelaitteettomien (gadget free) palvelujen saatavuus älykkäissä ympäristöissä, jota voidaan myös kutsua päätelaitevapaaksi verkostoituneeksi ympäristöksi. Industry 4.0 on puolestaan toinen merkittävä muutosprosessi, jota toteutetaan lisätyn älykkyyden, digitalisoinnin ja automaation erilaisten teollisten sovellusten edesauttamana. Tällaiset älykkäiden ympäristöjen sovellukset edellyttävät matalaa viivettä, suurta skaalautuvuutta, tietoturvaa ja yksityisyydensuojaa. Reunalaskentaa tarvitaan mm. matalan viiveen vaatimusten täyttämiseen, mm. välttämällä tarpeetonta reititystä keskitettyihin (pilvi)palvelimiin. Tämän vision onnistumisen kannalta on erittäin tärkeää sijoittaa sopivia ja vahvoja tietoturvaratkaisuja reunalaskentapohjaiseen älykkääseen ympäristöön kokonaisturvallisuuden varmistamiseksi.

Tässä väitöskirjatyössä on tutkittu kahta erilaista älykkäisiin ympäristöihin sijoittuvaa käyttötapausta i) älykästä terveydenhuoltoympäristöä ja ii) älykästä rakentamista, ja ehdotetaan miten reunapohjaisten älykkäiden IoT-sovellusten tietoturvaa voidaan parantaa tällaisissa ympäristöissä. Ensiksi työssä kehitettiin biometriikkaan perustuvat anonyymit ja kevyet todennusjärjestelmät yhden ja usean päätelaitevapaan käyttäjän tarpeisiin älykkäiden IoT terveydenhuoltopalvelujen mahdollistamiseksi. Tietoturvaratkaisujen soveltuvuus on todennettu arvioimalla turvallisuusominaisuuksia ja järjestelmän suorituskykyä. Toiseksi, työssä on kehitetty tietoturvamekanismi kolmitasoineen IoT reunalaskenta-arkkitehtuuriin, jolla voidaan mahdollistaa käyttäjän turvallinen liittyminen palveluihin. Ehdotetun IoT reunalaskenta-arkkitehtuurin suorituskykyä mitattiin järjestelmän käyttökelpoisuuden arvioimiseksi. Lopuksi reunalaskenta ja lohkoketjut on integroitu työssä esitettyyn ”BlockEdge”-konseptiin teollisen internetin (IIoT) viitekehyksessä, jota voidaan hyödyntää mm. älykkään rakentamisen palvelujen rakentamisessa. Työssä arvioidaan ratkaisun käyttökelpoisuutta suorituskyvyn ja resurssitehokkuuden, viiveiden, energiakulutuksen sekä verkkoliikenteen suhteen. Lisäksi työssä arvioidaan kyseisten ratkaisujen tietoturvavaatimuksia, haasteita ja niiden ratkaisuja.