Academic Journal
ЦИФРЛЫҚ ЕГІЗ АРХИТЕКТУРАСЫНДАҒЫ ДЕРЕКТЕР АҒЫНЫН ОҢТАЙЛАНДЫРУ: IIOT ХАТТАМАЛАРЫНЫҢ ӨНІМДІЛІГІ МЕН ҚАУІПСІЗДІГІН КЕШЕНДІ ТАЛДАУ
| Τίτλος: | ЦИФРЛЫҚ ЕГІЗ АРХИТЕКТУРАСЫНДАҒЫ ДЕРЕКТЕР АҒЫНЫН ОҢТАЙЛАНДЫРУ: IIOT ХАТТАМАЛАРЫНЫҢ ӨНІМДІЛІГІ МЕН ҚАУІПСІЗДІГІН КЕШЕНДІ ТАЛДАУ (Kazakh) |
|---|---|
| Alternate Title: | OPTIMIZATION OF DATA FLOW IN DIGITAL TWIN ARCHITECTURE: A COMPREHENSIVE ANALYSIS OF PERFORMANCE AND SECURITY OF IIOT PROTOCOLS. (English) ОПТИМИЗАЦИЯ ПОТОКА ДАННЫХ В АРХИТЕКТУРЕ ЦИФРОВОГО ДВОЙНИКА: КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПРОТОКОЛОВ IIOT (Russian) |
| Συγγραφείς: | Амирханова, Г. А., Фарузқызы, Е., Амирханов, Б. С., Раева, А. А., Жайсанова, Д. С. |
| Πηγή: | Vestnik KazUTB; 2026, Vol. 1 Issue 30, p201-214, 14p |
| Θεματικοί όροι: | Digital twin, Computer network protocols, Wireless sensor networks, Research protocols, Edge computing, HTTP (Computer network protocol) |
| Abstract (English): | It is vital for companies to use Digital Twin technology in the management of their production cycle due to challenges of data being transferred at high rates into dense networks and the need for high levels of security. This research presents an in-depth evaluation of the operational efficiency and level of security of three industrial internet of things (IIoT) protocols (MQTT 5.0, WebSocket, and HTTP/2) within an architecture incorporating BME280 sensors and ESP32-S3 microcontroller. The study also provides objective evidence for the preferred use of the protocol buffers (Protobuf) binary encoding format for transmitting data. The methodology utilized in this research was a complete assessment of data throughput, round-trip time (RTT), and resource load. In order to increase the level of security, an empirical analysis was performed to test the effect of Transport Layer Security (TLS) 1.3 with regard to processing time and the impact of the use of Hardware Security Modules (HSM) to process TLS. Additionally, adaptive filtering algorithms at the Edge Computing level were employed to control network traffic. The experimental results demonstrate that MQTT 5.0 currently produces less latency than the other two protocols, while WebSocket provides stability for web applications. The primary scientific innovation of this study is the proposition of a multi-level IIoT architecture utilizing Protobuf binary data encapsulation. When compared to traditional JSON, the use of this method of data exchange can reduce network load by 67.06 percent or more and increase network resilience against cyberattacks. The results of this study provide a strategic foundation for the design of enterprise digital models that are "smart" and capable of providing real-time monitoring of systems. [ABSTRACT FROM AUTHOR] |
| Abstract (Russian): | Использование технологии цифровых двойников в управлении производственным циклом име- ет жизненно важное значение для компаний из-за проблем, связанных с передачей данных с вы- сокой скоростью в плотные сети, и необходимости обеспечения высокого уровня безопасности. В данном исследовании представлена углубленная оценка операционной эффективности и уровня безопасности трех протоколов промышленного интернета вещей (IIoT) (MQTT 5.0, WebSocket и HTTP/2) в архитектуре, включающей датчики BME280 и микроконтроллер ESP32-S3. Исследова- ние также предоставляет объективные доказательства предпочтительного использования двоич- ного формата кодирования протокольных буферов (Protobuf) для передачи данных. Методология, использованная в данном исследовании, представляла собой полную оценку пропускной способно- сти данных, времени кругового пути (RTT) и нагрузки на ресурсы. Для повышения уровня безопас- ности был проведен эмпирический анализ для проверки влияния протокола Transport Layer Security (TLS) 1.3 на время обработки и влияния использования аппаратных модулей безопасности (HSM) для обработки TLS. Кроме того, для управления сетевым трафиком использовались адаптивные алгоритмы фильтрации на уровне граничных вычислений. Экспериментальные результаты пока- зывают, что MQTT 5.0 в настоящее время обеспечивает меньшую задержку, чем два других прото- кола, а WebSocket обеспечивает стабильность для веб-приложений. Основная научная инновация этого исследования -- предложение многоуровневой архитектуры IIoT с использованием бинар- ной инкапсуляции данных Protobuf. По сравнению с традиционным JSON, использование этого метода обмена данными может снизить нагрузку на сеть на 67,06% и более и повысить устойчи- вость сети к кибератакам. Результаты этого исследования обеспечивают стратегическую основу для проектирования корпоративных цифровых моделей, которые являются «умными» и способны обеспечивать мониторинг систем в реальном времени. [ABSTRACT FROM AUTHOR] |
| Copyright of Vestnik KazUTB is the property of Kazakh University of Technology & Business and its content may not be copied or emailed to multiple sites without the copyright holder's express written permission. Additionally, content may not be used with any artificial intelligence tools or machine learning technologies. However, users may print, download, or email articles for individual use. This abstract may be abridged. No warranty is given about the accuracy of the copy. Users should refer to the original published version of the material for the full abstract. (Copyright applies to all Abstracts.) | |
| Βάση Δεδομένων: | Complementary Index |
| ISSN: | 27084132 |
|---|---|
| DOI: | 10.58805/kazutb.v.1.30-1263 |