对物联网技术发展与物联网工程专业建设的思考--南开大学 吴功宜

NankaiUniversity1南开大学信息技术科学学院吴功宜2010.11.18对物联网技术发展与物联网工程专业建设的思考NankaiUniversity主要内容物联网技术的发展对物联网工程专业建设的思考对网络课程教学改革的尝试2NankaiUniversity对物联网诠释的角度从计算机网络教学与研究工作者的角度来诠释物联网技术的发展3NankaiUniversity物联网产生的背景任何一项技术的产生都必然有其深厚的社会背景与技术背景。4NankaiUniversity物联网发展的背景社会背景技术背景5NankaiUniversity社会背景•国际金融危机必然要通过催生新的科技革命和产业革命来解决。—美国克林顿政府的“信息高速公路”发展战略使得美国经济走上了长达10年多的繁荣。—美国奥巴马政府希望通过“智慧地球”构想，找出美国新的经济增长点，使美国尽快走出金融危机的阴影。6NankaiUniversity技术背景•互联网技术—物联网的发展基础•三网融合—物联网理想的通信平台•云计算—物联网应用的商业模式•普适计算—物联网智能的理论模型•3G/M2M—物联网便捷的接入方式•WSN/Sensor—物联网无处不在的感知手段•RFID—物联网最成熟的应用技术7NankaiUniversity我国发展物联网的特点—社会信息化“九五”计划：什么是信息化？为什么要推进社会信息化？“十五”计划：如何建设信息基础设施？如何推动行业信息化？“十一五”计划：如何发挥信息化的作用？如何保障信息安全？8NankaiUniversity物联网发展的过程从互联网到物联网—自然的发展过程9NankaiUniversity从互联网向物联网发展的过程从网络数据获取方式的角度看从网络接入方式扩展的角度看10NankaiUniversity从互联网应用发展的角度看—互联网中传输的数据是人工方式产生的11·TELNET·E-Mail·FTP·BBS·Usernet·Web·电子商务·电子政务·远程教育·远程医疗·搜索引擎·网络电话·网络电视·网络视频·博客·播客·即时通信·网络游戏·网络广告·网络出版·网络存储·网络计算基本的网络服务基于Web的网络服务新的网络服务NankaiUniversity互联网与物联网的区别互联网的数据是由人工方式获取实现了人与人之间的信息共享物联网的数据可以自动感知实现人与人、人与物、物与物更加广泛地互联从信息共享到信息智能服务12NankaiUniversity互联网EverybadyoverIP物联网EverythingoverIP13NankaiUniversity物联网发展过程从互联网接入方式扩展的角度看物联网的发展14NankaiUniversity互联网结构的抽象方法—自顶向下15互联网核心交换部分端系统：客户端端系统：服务器端端系统：客户端C/SC/SP2P（a）互联网核心交换部分端系统：客户端端系统：服务器端端系统：客户端C/SC/SP2P互联网边缘部分（b）NankaiUniversity互联网的结构16NankaiUniversity从接入的角度看物联网与互联网的关系17国际或国家主干网地区主干网企业或校园网局域网接入（802.3）无线城域网接入（802.16）电话交换网接入有线电视网接入无线局域网接入（802.11）ADSL接入设备CabelModem无线Adhoc接入电视机互联网无线传感器网络接入无线传感器结点无线传感器网络WSNRFID系统接入RFID结点RIFD读写器RIFD读写器RFID结点物联网互联网核心交换部分端系统部分CATVISDN有线接入无线接入RFID应用系统电视机互联网端系统物联网端系统NankaiUniversity物联网产业现代信息服务业互联网未来的发展趋势18三网融合互联网NankaiUniversity物联网的基本概念物联网概念的提出物联网技术特征物联网发展趋势19NankaiUniversity物联网概念的提出1999年：MIT首先提出物联网的概念2005年度：ITU互联网发展年度报告题目是《物联网（InternetofThings，IOT）》2010年：温总理在十一届全国人大三次会议政府工作报告中提出发展物联网产业20NankaiUniversity物联网体系结构21NankaiUniversity感知物理世界的过程：感知、传输、应用22感知全面感知传输可靠传输计算智能计算人的感官人的神经人的大脑NankaiUniversity物联网层次结构应用层：智能化的应用服务体系网络层：融合化的网络通信基础设施感知层：无处不在的末端感知网络23NankaiUniversity应用层网络层感知层物联网体系结构24物联网信息共享交互平台云计算平台信息安全平台应用资源共享服务平台……共性支撑平台政府应用类示范系统社会应用类示范系统行业、企业应用类示范系统……互联网+移动通信网+CATV通信网+VPN+企业专网无线传感器结点无线传感器网络WSNRIFD读写器RFID结点RFID应用系统机器人控制系统智能机器人系统信息感知信息传输信息处理与应用智能化的应用服务支撑体系融合化网络通信基础设施无处不在的末端感知网络NankaiUniversity技术体系25应用技术支撑技术传输技术感知技术物联网信息共享交互平台物联网数据存储平台行业物联网应用系统RFID通信技术云计算信息安全互联网无线通信网络有线电视网机器人智能感知系统传感器网络各种传感网……普适计算智能技术…………微电子技术NankaiUniversity物联网对网络技术发展的影响26NankaiUniversity物联网未来的发展物联网的价值—智能服务27NankaiUniversityCPS（CyberPhysicalSystem）ControlCommunicationComputer28InternetCPSNankaiUniversity发展CPS技术研究的目的CPS将要催生很多具有“计算、通信、控制、协同和自治”特征的智能设备与系统。29NankaiUniversity信息技术与物联网：从珍珠到艺术品30物联网：集成创新NankaiUniversity物联网：感知中国与世界的技术31遥感与卫星定位智能交通现代物流数字农业数字医疗空间探测数字海洋安全监控灾害防治智能旅游数字环保公共安全数字地质智能家居智能电网数字制造智慧边疆物联网：感知中国与世界NankaiUniversity物联网主要功能全面的感知透彻的认知智慧的处理32NankaiUniversity发展物联网关键：研究核心技术培育创新产品—技术、专利、标准33NankaiUniversity物联网研究的问题（WSN-IoT）网络拓扑网络路由环境感知信息安全网络管理编程模式34NankaiUniversity影响物联网发展的五大瓶颈产业体系初步形成核心技术有待突破标准竞争激烈应用规模小面临信息安全形势严峻35NankaiUniversity新兴技术发展规律36技术驱动阶段期望达到峰值阶段真正认识阶段平滑上升阶段稳定上升阶段CloudComputingMobileApp.StoresCloud/WebPlatformsPrivateCloudComputingMeshNetwork:sensorNankaiUniversity对物联网工程专业建设的思考37NankaiUniversity物联网工程专业的特点集成创新型技术，知识体系不清晰；产业涵盖面宽，边界难以界定；38NankaiUniversity课程体系设置原则：课程精，实验强充分发挥“源学科”的学科基础与优势；从未来毕业生可能从事的就业岗位和就业能力需求出发，反过来审定培养目标，对课程体系和内容进行取舍。39NankaiUniversity物联网工程课程结构的建议物联网导论传感网技术物联网无线通信技术物联网应用系统设计技术智能信息处理与智能控制技术物联网信息安全技术40NankaiUniversity对网络课程教学如何适应物联网技术发展的思考41NankaiUniversity计算机网络课程教学改革的思考与尝试设计适应新技术发展水平的教材体系突出网络应用系统设计与网络编程能力培养42NankaiUniversity以自顶向下的方法着手设计新的教材体系；在网络课程教学中加入物联网内容。43NankaiUniversity网络编程能力训练教材体系建设《计算机网络应用软件编程技术》《网络管理软件编程技术》（待出版）《网络安全软件编程技术》（待出版）《计算机网络高级软件编程技术（Windows版）》《网络安全高级软件编程技术（Linux版）》44NankaiUniversity《计算机网络应用软件编程技术》序号编程题目层次难度1FTP客户机程序设计应用层★★★2POP3客户机程序设计★★3Web客户机程序设计★★★4SNMP管理器程序设计★★★5主机端口扫描程序设计传输层★★6网络主机扫描程序设计网络层★★★7IP数据包捕获程序设计★★8IP地址判断程序设计★9IPv6数据包封装程序设计★★10Ethernet帧封装程序设计数据链路层★45NankaiUniversity《计算机网络高级教程》《计算机网络高级软件编程技术（Windows版）》序号类型课题难度级初级中级高级1基础训练Ethernet帧结构解析程序★√2使用ARP协议获取局域网内活动主机物理地址程序★√3计算校验和程序★√4IP包流量分析程序★√5Tracert程序★√6IPv6报文封装及地址生成程序★★√7TCP和UDP数据包发送程序★√8基于C/S结构的Socket程序设计★√9滑动窗口协议模拟程序★★√10WebServer程序★√11无线局域网802.11协议CSMA/CA算法模拟程序★★√12公钥密码实现程序★★★√NankaiUniversity《计算机网络高级教程》13综合训练路由器基本功能实现程序★★★√14FTP协议实现程序★★★★√15协议分析器程序★★★√16综合扫描器程序★★★★√17提高训练基于SNMP协议的网络拓扑发现程序★★★★√18利用OpenSSL实现安全的WebServer程序★★★★★√19简单防火墙程序★★★√20防火墙扩展功能程序★★★★★√21NS-2简单有线网络模拟程序★★★★√22使用NS-2模拟无线Adhoc网络★★★★★√NankaiUniversity《网络安全高级软件编程技术（Linux版）》序号类型课题1密码学及其应用基于DES加密的TCP聊天程序2基于RSA算法自动分配密钥的加密聊天程序3基于MD5算法的文件完整性校验程序4基本训练基于RawSocket的Sniffer系统5基于OpenSSL的安全Web服务器6网络端口扫描器系统7网络诱骗系统8入侵检测系统9基于Netfilter和IPTables防火墙系统10综合练习Linux内核网络协议栈加固程序11利用Sendmail收发和过滤邮件系统12基于特征码的恶意代码检测系统《计算机网络高级教程》NankaiUniversity总结•物联网技术的发展为计算机技术的发展提供广阔的空间，为计算机类教育开拓了新的方向，为计算机应用型人才的培养开辟了新的道路。•应该采取“积极、谨慎”的态度，将科学研究与教学研究紧密结合，将信息技术学科的综合优势转化为办学优势，为国家建设培养合格的人才。49NankaiUniversity50谢谢