西安邮电大学物联网报告Word格式.docx

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_2014_年6月9日

一、摘要

在物联网的世界里，物物相连、天罗地网。

物联网使物品和服务功能都发生了质的飞跃，这些新的功能将给使用者带来进一步的效率、便利和安全，由此形成基于这些功能的新兴产业。

物联网需要信息高速公路的建立，移动互联网的高速发展以及固话宽带的普及是物联网海量信息传输交互的基础。

依靠网络技术，物联网将生产要素和供应链进行深度重组，成为信息化带动工业化的现实载体。

【关键字】物联网发展IT障碍

二、英文摘要

IntheInternetworld,connected,andablanket.Thingstookplacesothatgoodsandservicesarequalitativeleap,thesenewfeatureswillbringfurtherefficiency,convenienceandsafetyofusers,thusforminganewindustrybasedonthesefeatures.IOTrequiresestablishmentoftheinformationhighway,therapiddevelopmentofmobileInternetandfixed-linebroadbandisthepopularizationofInternetinformationtransmissionbasedontheinteraction.Dependingonthenetworktechnology,Internetoffactorsofproductionandsupplychainsofdeeprestructuring,becomerealvectorofInformationizationtopromoteindustrialization.

Keywords：

the-Internet-of-thingsdevelopmentITbarrier

三、引言

1995年，比尔·

盖茨在《未来之路》一书中曾经提及物联网的概念。

不过，“物联网”概念的真正出现是在1999年。

麻省理工学院Auto-ID中心提出的“物联网”被定义为：

把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。

2005年，国际电信联盟（ITU）发布了一份题为《TheInternetofthings》的年度报告，正式将“物联网”称为“theInternetofThings”，对物联网概念进行了扩展，提出了任何时刻、任何地点、任意物体之间互联（AnyTime、AnyPlace、AnyThingsConnection），无所不在的网络（Ubiquitousnetworks）和无所不在的计算（Ubiquitouscomputing）的发展愿景。

四、正文

1.物联网在全球的发展状况

（1）欧美物联网发展状况

2009年1月，IBM公司提出了“智慧地球”的构想，物联网成为其中不可或缺的一部分。

2009年初，美国总统奥巴马就职后，对“智慧地球”构想作出了积极回应，并将其提升为国家层级的发展战略，将“新能源”和“物联网”列为振兴经济的两大武器，从而引起全球的广泛关注。

2009年6月，欧盟委员会向欧盟议会、理事会、欧洲经济和社会委员会及地区委员会递交了《欧盟物联网行动计划》（InternetofThings-AnactionplanforEurope），以确保欧洲在建构物联网的过程中起主导作用。

行动计划共包括14项内容，主要有管理、隐私及数据保护、“芯片沉默”的权利、潜在危险、关键资源、标准化、研究、公私合作、创新、管理机制、国际对话、环境问题、统计数据和进展监督等一系列工作。

2009年10月，欧盟委员会以政策文件的形式对外发布了物联网战略，提出要让欧洲在基于互联网的智能基础设施发展上领先全球，除了通过ICT研发计划投资4亿欧元，启动90多个研发项目提高网络智能化水平外，欧盟委员会还将于2011年～2013年间每年新增2亿欧元进一步加强研发力度，同时拿出3亿欧元专款，支持物联网相关公私合作短期项目建设。

欧洲智能系统集成技术平台（EPoSS）在《InternetofThingsin2020》报告中分析预测，未来物联网的发展将经历四个阶段，2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域，2010-2015年物体互联，2015-2020年物体进入半智能化，2020年之后物体进入全智能化。

就目前而言，许多物联网相关技术仍在开发测试阶段，离不同系统之间融合、物与物之间的普遍链接的远期目标还存在一定差距。

（2）日韩物联网发展状况

日本政府自上世纪90年代中期以来相继制定了e-Japan、u-Japan、i-Japan等多项国家信息技术发展战略，从大规模开展信息基础设施建设入手，稳步推进，不断拓展和深化信息技术应用，以此带动本国社会、经济发展。

其中，日本的u-Japan、i-Japan战略与“物联网”概念有许多共通之处。

2008年，日本总务省提出“u-JapanxICT”政策。

“x”代表不同领域乘以ICT的含义，一共涉及三个领域——“产业xICT”、“地区xICT”、“生活（人）xICT”。

将u-Japan政策的重心从之前的单纯关注居民生活品质提升拓展到带动产业及地区发展，即通过各行业、地区与ICT的深化融合，进而实现经济增长的目的。

2009年7月，日本IT战略本部颁布了日本新一代的信息化战略——“i-Japan”战略，为了让数字信息技术融入每一个角落，首先将政策目标聚焦在三大公共事业：

电子化政府治理、医疗健康信息服务、教育与人才培育，提出到2015年，透过数位技术达到“新的行政改革”，使行政流程简化、效率化、标准化、透明化，同时推动电子病历、远程医疗、远程教育等应用的发展。

继日本提出u-Japan战略后，韩国也在2006年确立了u-Korea战略。

u-Korea旨在建立无所不在的社会（ubiquitoussociety），也就是在民众的生活环境里布建智能型网络（如IPv6、BcN、USN）、最新的技术应用（如DMB、Telematics、RFID）等先进的信息基础建设，让民众可以随时随地享有科技智慧服务。

其最终目的，除运用IT科技为民众创造食衣住行育乐各方面无所不在的便利生活服务，亦希望扶植IT产业发展新兴应用技术，强化产业优势与国家竞争力。

2009年10月，韩国通信委员会出台了《物联网基础设施构建基本规划》，将物联网市场确定为新增长动力。

该规划提出，到2012年实现“通过构建世界最先进的物联网基础实施，打造未来广播通信融合领域超一流信息通信技术强国”的目标，并确定了构建物联网基础设施、发展物联网服务、研发物联网技术、营造物联网扩散环境等4大领域、12项详细课题。

（3）我国物联网发展状况

2009年8月7日，温家宝总理视察无锡微纳传感网工程技术研发中心并发表重要讲话之后，“物联网”概念在国内迅速升温。

与国外相比，我国物联网发展在最近几年取得了重大进展。

《国家中长期科学与技术发展规划（2006－2020年）》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。

目前，我国传感网标准体系已形成初步框架，向国际标准化组织提交的多项标准提案被采纳，传感网标准化工作已经取得积极进展。

2009年9月11日，经国家标准化管理委员会批准，全国信息技术标准化技术委员会组建了传感器网络标准工作组。

南京邮电大学，中国科学院计算技术研究所，香港科技大学等均在无线传感网络节点取得不俗的研究成绩。

2.IT巨头涉足物联网领域

（1）谷歌大力推进计Android@Home计划

谷歌的Android@Home计划，简单的说就是通过Android设备来完全控制例如台灯、闹钟、洗碗机等家电产品，实现居住环境的完全Android化。

然而，要使用某一设备控制全部家电，第一要解决的问题就是如何在家用电器与控制设备之间建立相应的网络连接。

这点对于能够连接到wifi的家用电器而言，自然很好解决。

但是对于像电灯，冰箱等某些无法连接到wifi的设备又将如何是好呢？

谷歌的工程师已经为此专门设计好了一个开放式的无线协议，该协议更够用最底的成本将家中的电气进行连接，并允许Android设备与之进行“交谈”。

电灯，闹钟，自动调温器等家用电器都将包含其中——在谷歌看来，家中的所有电器都应当通过联网并包含在Android@Home的体系之中。

之后只需通过相对应APP程序，用户便能直接对这些设备进行管理操作。

继Android@Home计划后，谷歌更是通过收购数码恒温器生产商Nest来推进物联网的发展。

Nest主要产品包括一款家庭恒温器，它通过记录室内温度数据，智能识别用户习惯，并将室温调整到最舒适状态。

Nest的优点之一是用户可通过智能手机远程控制它。

正是因为该设备内嵌可控芯片，一旦该设备有设计缺陷，即可通过固件更新调整设置。

（1）无人车正变为现实

谷歌在科技领域的无人车研发可以说在世界上起到了积极的推动作用。

奥迪，雷克萨斯，丰田，宝马的传统车商也在不断努力打造车联网的未来。

简单理解，车联网=车载智能终端+物联网+云计算。

车联网借助装载在车辆上的传感设备（感知层），收集车辆和车内乘员的信息，通过网络共享（网络层），实现驾驶员、车、行人、车联网平台、城市网络的互联，从而实现智能、安全驾驶，以及享受技术和生活服务等（应用层）。

早在2012年8月，谷歌就曾宣布，该公司的十余辆无人驾驶汽车已经在电脑控制下安全行驶了30万英里（约合48万公里）。

谷歌无人驾驶汽车项目工程主管希望有朝一日这一功能能够提升人们在汽车中的生产力。

如有需要，便会收回司机对汽车的控制权。

在经过了差不多2年的时间后，谷歌似乎真的收回了无人驾驶汽车的控制权，因为在谷歌最新展示的无人驾驶汽车里面，又没有方向盘又没有刹车。

当然，车内还是有类似刹车功能的“停止”功能按钮的。

据报道，在谷歌所公布的视频当中，一位母亲展示了自己可以如何与自己的孩子在车里进行交流，而又不必将注意力放在道路上。

另外，谷歌这部无人驾驶汽车足以坐下两个人和一条狗，目前可以达到的最高时速为25英里（约40公里），但谷歌同时表示，它的速度可在日后获得大幅提升。

（2）苹果进军物联网

苹果公司在2014年度全球开发者大会上发布的iOS8可以说是苹果对物联网领域的大力布局。

其内置了健康信息管理应用“健康套件”和智能家居管理应用“家居套件”，表明苹果开始涉足健康和智能家居领域。

“健康套件”其实是一个可穿戴设备的管理软件，支持耐克等第三方可穿戴产品，可以让用户打通不同健康应用中的数据，收集和查看包括运动、饮食、睡眠、血压等在内的与健康有关的多种信息。

它同时允许软件开发者和医疗机构获取存在于用户移动设备上的健康信息，比如，在紧急情况下，用户可以通过“健康套件”应用向医生传递重要信息。

而“家居套件”，则是希望让苹果手机成为互联网时代智能家居设备的遥控器。

据悉，目前苹果已经和全球家电家居厂商展开合作，合作厂商包括飞利浦、中国海尔等。

（3）微软—物联网才是微软的未来

微软谋划“三屏一云”（电视、计算机、手持装置、背后服务）已经有几年了，现在，它终于开始实现这个诺言。

未来，Windows应用程序可以在PC、WindowsPhone和Xbox（微软游戏机）上通用，这显著降低了开发者的工作量。

微软也开放了一些开发工具，主要是为了提高云计算平台Azure的服务，并创建Windows版“物联网”。

就目前而言，物联网仍然是开发者们刚刚开始探索的宏伟目标。

智能灯泡、智能门锁、智能狗项圈等特制的设备还没有建立联系。

但微软已经从中看到如何主动地为一只宠物狗开发可穿戴设备。

“随着屏幕变得越来越小，这些设备变得更小，云变得更大，我们相信物联网将使得一些令人难以置信的新事物成为可能。

”

3.物联网技术的发展阻力

物联网的真正价值在于网，而不在于物。

因为在于网，所以复杂。

目前物联网感知层的技术相对比较成熟，在各行各业已有比较成功的应用，但是如果感知的信息没有一个庞大的网络体系对它们进行管理和整合，就谈不上深入的应用，这样的网络就没有意义。

要构建一个这样的堪称复杂巨系统的网络平台，实现业务的综合管理、信息的融合析取及分门别类、数据的有指导性的传输和交互等等，它的复杂性、艰难性是可想而知的。

从物联网的体系结构而言，物联网除了面对传统TCP/IP网络、无线网络和移动通信网络等传统网络安全问题之外，还存在着大量自身的特殊安全问题，并且这些特殊性大多来自感知层。

物联网的感知层面临的主要威胁有以下几方面：

（1）安全隐私

　　如射频识别技术被用于物联网系统时，RFID标签被嵌入任何物品中，比如人们的日常生活用品中，而用品的拥有者不一定能觉察，从而导致用品的拥有者不受控制地被扫描、定位和追踪，这不仅涉及到技术问题，而且还将涉及到法律问题。

（2）智能感知节点的自身安全问题

　　即物联网机器/感知节点的本地安全问题。

由于物联网的应用可以取代人来完成一些复杂、危险和机械的工作，所以物联网机器/感知节点多数部署在无人监控的场景中。

那么攻击者就可以轻易地接触到这些设备，从而对它们造成破坏，甚至通过本地操作更换机器的软硬件。

（3）假冒攻击

　　由于智能传感终端、RFID电子标签相对于传统TCP/IP网络而言是“裸露”在攻击者的眼皮底下的，再加上传输平台是在一定范围内“暴露”在空中的，“窜扰”在传感网络领域显得非常频繁、并且容易。

所以，传感器网络中的假冒攻击是一种主动攻击形式,它极大地威胁着传感器节点间的协同工作。

（4）数据驱动攻击

　　数据驱动攻击是通过向某个程序或应用发送数据，以产生非预期结果的攻击，通常为攻击者提供访问目标系统的权限。

数据驱动攻击分为缓冲区溢出攻击、格式化字符串攻击、输入验证攻击、同步漏洞攻击、信任漏洞攻击等。

通常向传感网络中的汇聚节点实施缓冲区溢出攻击是非常容易的。

（5）恶意代码攻击

　　恶意程序在无线网络环境和传感网络环境中有无穷多的入口。

一旦入侵成功，之后通过网络传播就变得非常容易。

它的传播性、隐蔽性、破坏性等相比TCP/IP网络而言更加难以防范，如类似于蠕虫这样的恶意代码，本身又不需要寄生文件，在这样的环境中检测和清除这样的恶意代码将很困难。

（6）拒绝服务

　　这种攻击方式多数会发生在感知层安全与核心网络的衔接之处。

由于物联网中节点数量庞大，且以集群方式存在，因此在数据传播时，大量节点的数据传输需求会导致网络拥塞，产生拒绝服务攻击。

（7）物联网业务的安全问题

　　由于物联网节点无人值守，并且有可能是动态的，所以如何对物联网设备进行远程签约信息和业务信息配置就成了难题。

另外，现有通信网络的安全架构都是从人与人之间的通信需求出发的，不一定适合以机器与机器之间的通信为需求的物联网络。

使用现有的网络安全机制会割裂物联网机器间的逻辑关系。

（8）信息安全问题

　　感知节点通常情况下功能单一、能量有限，使得它们无法拥有复杂的安全保护能力，而感知层的网络节点多种多样，所采集的数据、传输的信息和消息也没有特定的标准，所以无法提供统一的安全保护体

系。

4.低功耗集成电路--物联网的基石

随着计算技术、通信技术、网络应用的快速发展，电子信息产品向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化趋势发展，要求系统能够快速地处理各种复杂的智能问题，除了需要数字集成电路以外，还需要根据应用的需求加上生物传感器、图像传感器、无线射频电路、嵌入式存储器等。

基于这样一个应用背景，20世纪90年代后期人们提出了SoC的概念。

SoC就是将一个电子系统的多个部分集成在一个芯片上，能够完成某种完整的电子系统功能。

SoC技术的应用，可以进一步提高电子信息产品的性能和稳定性，减小体积，降低成本和功耗，缩短产品设计与制造的周期，提高产品市场竞争力。

IBM公司发布的一种逻辑电路和存储器集成在一起的系统芯片，速度相当于PC处理速度的8倍，存储容量提高了24倍，存取速度也提高了24倍。

NS公司将原来40个芯片集成为1个芯片，推出了全球第一个用单片芯片构成的彩色图形扫描仪，价格降低了近一半。

目前人们已经设计了RFID、传感器、PDA、手机、蓝牙通信系统、数字相机、MP3播放器、DVD播放器的单片SoC芯片，并已大量使用。

小型化、造价低的RFID芯片与读写器、传感器芯片、传感器的无线通信芯片，以及无线传感器网络的结点电路的研制都需要使用SoC技术，因此将微电子芯片设计与制造定义为物联网的基石是非常恰当的。

五、主要参考文章

[1]王亚唯。

物联网发展综述[J]。

科技信息，2010年，第三期。

[2]吴成良。

苹果进军“物联网”。

人民网。

[3]谷歌发布新无人驾驶车无方向盘无刹车还卖萌。

[4]Nest烟雾检测器的故障反而证明了物联网的卖点。

[5]Android新计划：

满屋尽是小绿人。

[6]纳德拉：

物联网才是微软的未来。

[7]障碍物联网发展的安全隐患及其解决措施。

[8]支撑物联网的信息基础。

指导教师评语：

实验成绩:

指导（辅导）教师: