Exercicis: L'internet de les coses

Explica què és l'internet de les coses (IoT) i anomena tres objectes connectats que coneguis, indicant quina dada o «sentit» aporta cadascun.

Què necessita un objecte qualsevol, per exemple un llum, per convertir-se en un objecte connectat? Esmenta almenys tres elements i explica el paper de cadascun.

La figura mostra com es controlen diversos aparells d'una casa des del mòbil, amb un element de la cadena marcat amb ?. Indica quin element és i explica el camí que segueix l'ordre «encendre el llum» des que toques la pantalla fins que la bombeta s'encén.

Anomena tres objectes connectats de casa teva o del teu barri i explica quina «feina» fa cadascun: mesurar alguna cosa, avisar d'alguna cosa o automatitzar alguna cosa.

Explica què és l'«aplicació» de control d'un dispositiu IoT i quines tres funcions sol oferir (veure l'estat, donar ordres, programar regles automàtiques).

Explica quin paper juga l'encaminador (router) wifi en una casa connectada i què els passa als aparells intel·ligents de l'habitatge quan l'encaminador s'apaga o es queda sense internet.

Explica què caracteritza una contrasenya forta i per què deixar «123456» en una càmera IP és un problema seriós de seguretat.

Diferencia Bluetooth i wifi com a formes de connectar un dispositiu: abast, consum d'energia i un exemple de dispositiu típic de cadascun.

Un endoll intel·ligent permet apagar el radiador des de fora de casa. Descriu la cadena completa que segueix l'ordre (aplicació, xarxes, endoll) i raona què passa si el wifi de casa deixa de funcionar.

Compara un comandament a distància per infrarojos amb el control d'un aparell a través d'internet: abast, necessitat de xarxa i privacitat. Posa un exemple en què clarament convingui cadascun.

Una polsera d'activitat registra les teves passes i el teu son. Raona quins sensors fa servir, on es guarden aquestes dades i quina aplicació les mostra. Quin risc per a la teva privacitat veus en aquest funcionament?

Un termòstat intel·ligent «aprèn» els horaris de la família. Explica quines dades necessita registrar per aconseguir-ho, quin estalvi o comoditat aporta aquest aprenentatge i quin risc de privacitat implica.

Explica què és «el núvol» en el context de l'internet de les coses: on són realment les dades i què els passa als dispositius si l'empresa tanca el servei (casos reals d'aparells que es van quedar «inútils»).

Una ciutat instal·la sensors a les places d'aparcament per indicar quines estan lliures. Descriu la cadena completa (sensor, xarxa de comunicació, plataforma, aplicació) i dos beneficis mesurables del sistema.

Compara un dispositiu que funciona «en local» (tota la lògica dins de casa) amb un que depèn d'«el núvol»: latència de resposta, privacitat i dependència del fabricant, amb un exemple de cada tipus.

Inventa una regla domòtica útil i una altra que sigui una mala idea, totes dues del tipus «si [condició], llavors [acció]». Justifica cadascuna pensant en falsos positius i en què passa quan la regla falla.

Dissenya un sistema IoT que avisi una família al mòbil si la humitat d'una planta baixa massa: quin sensor faries servir, com es connectaria, com arribaria l'avís i quin comportament tindria el sistema quan no hi hagi internet.

El propietari d'un habitatge turístic instal·la un pany intel·ligent connectat per Wi-Fi a l'encaminador i afirma: «No em preocupa la seguretat: el pany té una contrasenya de 16 caràcters aleatoris, així que ningú des del carrer el pot forçar». a) Rebat la seva afirmació identificant i justificant dos vectors d'atac reals contra el pany que no depenguin d'endevinar aquesta contrasenya (per exemple, vulnerabilitats en el microprogramari/núvol del fabricant o atacs a la xarxa Wi-Fi local). b) Dissenya una millora en l'arquitectura de xarxa i d'autenticació que augmenti la seguretat de l'accés remot sense dependre únicament de la contrasenya del dispositiu.

Una família dubta si instal·lar tres dispositius domòtics: un termòstat amb sensor de presència, un robot aspirador amb càmera de navegació i altaveus intel·ligents als dormitoris. Volen automatitzar casa seva però exigeixen que cap dada d'hàbits privats, plànols de l'habitatge o enregistraments de veu s'emmagatzemi en servidors de tercers. a) Analitza per a cadascun dels tres dispositius quin tipus de dades sensibles recopila i justifica si és tècnicament viable que funcioni al 100 % mitjançant processament local (Edge Computing) sense connexió al núvol del fabricant. b) Estableix un criteri tècnic de decisió per rebutjar o acceptar qualsevol futur dispositiu connectat a la seva llar, basant-te en l'arquitectura de dades (local enfront de núvol) i la política de privacitat.

En una aula intel·ligent amb sensors de CO₂, temperatura i lluminositat, el sistema gestiona finestres motoritzades, climatització i persianes. En un matí fred d'hivern (5,0 °C a l'exterior), l'aula registra 1400 ppm de CO₂ (aire viciat; llindar recomanat: 800 ppm), la temperatura interior és de 19,0 °C i la radiació solar directa enlluerna la pissarra digital. a) Identifica els dos conflictes d'actuació que sorgeixen en intentar optimitzar simultàniament la salut dels alumnes, l'eficiència energètica i la visibilitat. b) Dissenya l'algorisme de control mitjançant regles condicionals (SI... ALESHORES...) que resolgui ambdós dilemes, justificant quin dels objectius ha de tenir prioritat absoluta en cas de contradicció.

Un centre educatiu substitueix 60 bombetes tradicionals per bombetes «intel·ligents» de baix cost (5,0 W d'il·luminació LED i 1,5 W de consum continu en repòs/standby per la connexió Wi-Fi). Al cap de tres anys, el fabricant fa fallida, apaga els seus servidors al núvol i l'aplicació mòbil deixa de funcionar, impedint encendre-les o regular-les de manera remota. a) Calcula l'energia total (en kWh) que han consumit en repòs les 60 bombetes durant aquests 3 anys (1095 dies) i compara-la amb el consum real d'il·luminació si s'encenen 5 hores al dia durant 180 dies lectius a l'any. Interpreta el resultat des del punt de vista de l'estalvi energètic. b) Explica el fenomen de «maó electrònic» (bricking) que han patit aquestes bombetes i quina alternativa de disseny tècnic (protocols oberts locals enfront de dependència del núvol) hauria garantit que continuessin funcionant després del tancament del fabricant.

Un fabricant promociona un nou altaveu intel·ligent amb la següent afirmació: «Per protegir al màxim la teva privacitat, el nostre dispositiu no necessita un botó físic de tall: compta amb un programari intel·ligent que silencia el micròfon de forma digital i impenetrable davant de qualsevol ciberatac». a) Des del punt de vista del disseny de maquinari i la seguretat electrònica, rebat l'afirmació del fabricant comparant la seguretat d'un interruptor físic (que talla l'alimentació del micròfon) enfront d'un silenciament per programari o microprogramari (firmware). b) Explica tècnicament la diferència entre l'anàlisi d'àudio que realitza el xip local de baix consum per detectar la paraula d'activació (hotword) i l'enviament de l'ordre al núvol, justificant per què mantenir una transmissió contínua de tot l'àudio domèstic seria inviable tant tècnicament com legalment.

En una xarxa domèstica sense segmentar, una bombeta intel·ligent i una càmera IP de baix cost comparteixen la mateixa Wi-Fi amb l'ordinador personal on es fan tràmits bancaris i s'emmagatzemen còpies de seguretat. La càmera utilitza un microprogramari (firmware) antic que ja no rep pedaços del fabricant. a) Descriu el concepte de moviment lateral (pivoting) explicant com un atacant que comprometi la càmera des d'Internet podria arribar a interceptar el trànsit o infectar l'ordinador personal. b) Dissenya un esquema de seguretat per a aquesta xarxa domèstica utilitzant les funcions d'un encaminador (router) actual (segmentació mitjançant xarxa de convidats/VLAN, regles de filtratge de trànsit i aïllament de dispositius sense suport). Justifica com el teu disseny conté possibles amenaces sense impedir que els dispositius IoT continuïn sent útils.

Un fabricant de bàscules de bany intel·ligents ofereix dues versions del mateix producte: el model A costa 15,00 € i requereix crear-se un compte gratuït a la seva aplicació mòbil al núvol per registrar pes, greix corporal i ritmes cardíacs; el model B costa 55,00 € i emmagatzema les dades únicament a la memòria interna i a la xarxa local de l'usuari (sense servidors externs ni subscripcions). a) Explica quin és el model de negoci ocult del model A: com monetitza el fabricant la diferència de preu a costa de les dades biomètriques de l'usuari i quins riscos d'elaboració de perfils comercials o amb tercers (com asseguradores) comporta. b) Justifica tècnicament per què el model B és més resistent a l'obsolescència programada i garanteix la sobirania digital de l'usuari a llarg termini, malgrat el seu cost inicial més elevat.