物联网概述

物联网概述1.前言“物联网”(InternetofThings)，指的是将各种信息传感设备，如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网纠卜31。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，系统可以自动的、实时的对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。“物联网”是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。“物联网”概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开：一方面是机场、公路、建筑物，而另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。而在“物联网”时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在它上面进行，其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。2.物联网起源与发展现状2.1物联网的起源“物联网”的概念是在1999年提出的，它的定义很简单：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。也就是说，物联网是指各类传感器和现有的互联网相互衔接的一个新技术。2.2物联网的发展转折2005年国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用川。2008年3月在苏黎世举行了全球首个国际物联网会议“物联网‘2008”，探讨了“物联网”的新理念和新技术与如何将“物联网”推进发展的下个阶段。奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代表之一，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧的地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施，阐明其短期和长期效益。奥巴马对此给予了积极的回应：“经济刺激资金将会投入到宽带网络等新兴技术中去，毫无疑问，这就是美国在21世纪保持和夺回竞争优势的方式”。此概念一经提出，即得到美国各界的高度关注，甚至有分析认为，IBM公司的这一构想极有可能上升至美国的国家战略，并在世界范围内引起轰动。2009年8月7日温家宝总理到无锡微纳传感网工程技术研发中心视察并就、发表了重要讲话。8月24日，中国移动总裁王建宙赴台首次发表公开演讲，提出了“物联网”理念。王建宙指出，通过装置在各类物体上的电子标签(RFID)，传感器、二维码等经过接口与无线网络相连，从而给物体赋予智能，可以实现人与物体的沟通和对话，也可以实现物体与物体互相间的沟通和对话。这种将物体联接起来的网络被称为“物联网”。王建宙同时指出，要真正建立一个有效的“物联网”，有两个重要因素。一是规模性，只有具备了规模，才能使物品的智能发挥作用；二是流动性，物品通常都不是静止的，而是处于运动的状态，必须保持物品在运动状态，甚至高速运动状态下都能随时实现对话。2.3物联网的发展现状中国物联网发展已经初步具备了一定的技术、产业和应用基础，呈现出良好的发展态势。据工信部数据显示，2014年中国整个物联网的销售收入达到6000亿元以上。近几年中国物联网产业发展的复合增长率达到了30%以上，充分体现了其强劲的发展势头。赛迪顾问预测，到2020年，中国物联网的整体规模有望突破18000亿元(如下图)。折线表示增长率3.物联网的发展对未来商业模式的影响3.1未来新工业化时代的主要特征全球已经开始进入第四次工业革命。现在，我们处于后工业化状态，其特征是产能过剩，创新和成本压力逐渐加大。在这种形式下，我们开始展望新的工业生产模式来解决现在出现的问题，于是催生了工业4.0。工业4.0如今已经成为了工业生产模式全方位升级的方向，我们现在正在开始进入新工业时代。那么新工业时代如何定义？新工业时代有四大特征：一个跨界、两大生产力、三种资源和四大平台。一个跨界：“跨界”已成为当前商业竞争中的“新常态”，新工业时代就是通过利用互联网、移动互联网来实现跨界融合，改造传统产业的发展模式；两大生产力：包括工业生产力和信息生产力。其中信息生产力是指创造、采集、处理、使用信息并获得信息资料的水平和力量。信息凭借着其高渗透力、可接连性等特点，已经成为了生产力当中的一个核心竞争要素，具有极其重要的经济价值，逐渐从生产力诸多因素中分离出来，并独立存在；三种资源：包括新材料、信息资源和新能源。对这三种资源的有效利用已经成为全面支撑工业转型升级的重要因素；四大平台：分别是大数据、云计算、互联网、物联网。这四种特征描绘了我们现在正在进入的新工业时代。3.2物联网对新工业化时代的影响在当今的经济发展当中，制造业已经成为竞争的焦点，而“智能制造”则成为新工业时代下制造业发展的竞争焦点。智能制造是工厂与工厂内外的事物和服务通过通讯网络技术联系起来，创造出的一种新的生产运营模式。智能制造将客户的个性化需求、供应商与制造商之间的信息互通、售后与物流的即时响应和智能工厂等各环节并联在一起，打破了传统的制造流程，并对其进行了优化重组。罗兰贝格大中华区总裁吴琪说：“工业4.0时代是定制商品时代，智能工厂依托互联网，在同一条流水线上，生产千万种消费者定制的产品。”可见在智能制造之中的一大重点即是智能工厂。智能工厂，简单来说，绝不仅仅是生产的自动化，而是同时要将生产过程中、经营管理过程中以及工厂外部所采集、产生的数据集成起来，实现包括生产运营、采购仓储和物流销售等全环节的信息交互，达到机器与机器之间、机器与人之间协调合作的目的。智能制造带来了三点改变：一是生产方式向智能化和网络化改变；二是使企业组织开始向扁平化和虚拟化方向发展；三是产品模式向定制化、服务化方向发展。4.物联网未来可能面临的问题与挑战4.1技术问题4.1.1技术标准不同的问题世界各国存在不同的标准。中国信息技术标准化技术委员会于2006年成立了无线传感器网络标准项目组。2009年9月，传感器网络标准工作组正式成立了PGI(国际标准化)、PG2(标准体系与系统架构)、PG3(通信与信息交互)、PG4(协同信息处理)、PC．5(标识)、PG6(安全)、PG7(接口)和PG8(电力行业应用调研)等八个专项组，开展具体的困家标准的制定工作。4.1.2协议统一方面的问题物联网是互联网的延伸，在物联网核心层面是基于TCP／IP，但在接入面，协议类别五花八门，GPRS／CDMA、短信、传感器、有线等多种通道，物联网需要一个统一的协议栈。4.1.3IP地址缺乏和兼容的问题每个物品都需要在物联网中被寻址，就需要一个地址。物联网需要更多的IP地址，IPv4资源即将耗尽，就需要IPv6来支撑。IPv4向IPv6过渡是一个漫长的过程。物联网一旦使用IPv6地址，就必然会存在IPv4的兼容性问题。4.1.4终端多样化需求的问题物联网终端除具有本身功能外，还拥有传感器和网络接入等功能，且不同行业需求千差万别，如何满足终端产品的多样化需求，对厂商来说是一大挑战。4.2安全问题物联网的传感网络分布随机、无线网络无处不在，为各种网络攻击提供了广阔的土壤。。在实际应用中，物联网网络规模越大就越能放大安全问题所造成的影响。此外，物联网的应用往往是行业性的，一旦出现问题也将是全局性的。物联网在以下八个方面存在潜在隐患与风险：4.2.1物联网中标签被盗窃、篡改、伪造或复制由于物联网的应用将取代人来完成一些危险复杂的工作，物联网的感知节点大多安置在无人监控的场所中，攻击者可轻易接触到这些设备并对其进行破坏，甚至本地操作更换其软硬件。此外，攻击者窃取射频标签实体后，通过物理手段在实验室环境中去除芯片封装，使用微探针获取敏感信号，从而进行射频标签的伪造、复制、篡改等主动攻击。4.2.2物联网中标签被随意扫描物联网设备的标签中存储着密钥、身份认证等重要信息，能自动应答阅读器的查询，而不会警告其所有者，因此，物联网标签可以向附近的所有阅读器广播其信息，特别是当个人信息或机密信息与标签结合在一起时，将会引起个人隐私及机密信息泄露问题。4.2.3物联网通信遭受干扰、窃听、拒绝服务等攻击由于物联网通信中的无线信道具有开放性的特点，缺少安全保障的节点十分脆弱，设备之间传输的无线信号很容易被非法窃听、干扰和屏蔽。在传感网络和无线网络的环境下恶意程序将有无穷多的入口，入侵—旦成功，将非常容易进行大肆的网络传播。另外，拒绝服务(DoS)攻击大多发生在感知层和核心网络的衔接位置，在物联网中节点以集群方式存在且数量庞大，在数据传播时，大量节点的数据传输需求将引发网络拥塞，产生DoS攻击。4.2.5利用物联网标签进行跟踪、定位RFID标签并不对来自合法读写器和非法读写器的访问信号加以区分，只要工作频率相符合即发出响应信号。因此攻击者可能会利用标签的这种性质对携带者进行跟踪、定位。携带电子标签的用户可能被跟踪而暴露所在的位置。4.2.6物联网核心网络异构性导致管理上存在隐患物联网核心网络的异构性增加了管理难度，也就增加了管理上存在的隐患。现有的通信网络安全架构都是以人的通信角度而设计；不完全适用于机器问通信，现有的互联网安全机制将会割裂物联网机器间的逻辑关系。另外，在物联网传输层和应用层中，将会面临现有TCP／IP网络中存在的所有安全问题，与此同时，各种感知节点数据的海量性和多源异构性，感知层采集数据格式的多样化所带来的网络安全问题将更加复杂。4.2.7物联网现有的加密机制不健全，信息安全存在较大隐患互联网时代，网络层传输的加密机制通常是逐跳加密的，而业务层传输的加密机制则是端到端的。逐跳加密机制只对必须受保护的链接进行加密，在各节点进行解密，因此中问所有节点都有可能解读被加密的信息，若节点可信任度不高就会存在严重泄密隐患；而端到端的加密机制，可由不同业务类型选择不同等级的安令保护策略，但是，它不保护消息的目的地址，不能加密传输消息的源地址和目标地址，易遭到网络嗅探引发的恶意攻击。明确物联网中的特殊安全需求，考虑提供恰当的安全等级保护，架构合理的加密机制等成为亟待解决的问题。4.2.8物联网整体的安全隐患物联网作为一个应用整体，各层独立安全措施的简单求和并不能提供可靠安全保障。物联网与几个逻辑层基础设施之间仍存在许多本质区别：已有的对感知层的传感网、传输层的互联网和移动网、处理层的云计算等的安全解决方案，在物联网环境中，可能将不再适用。传感网的数最和终端的规模是单个传感网无法比较的；终端设备器件的处理能力具有很大差异，它们之间可能需要相互作用；处理的数据量将比如今的互联网和移动网大得多；即使感知层、传输层和处理层各自都是安全的，作为融几个层于一体的大系统，物联网的安全也不一定能够得到保障；物联网的数据共享和应用都对安全提出了新要求，如隐私保护问题。此外，一般情况下感知节点功能单一、能量有限，没有复杂的安全保护能力，而网络节点种类较多，采集的数据和传输的信息没有特定标准，不能提供统一的安全保护体系。5.结论物联网的发展代表了整个社会信息化的发展方向。它即将改变人们的生活、工作、娱乐和旅行方式，甚至改变全球政府及企业之间的交互。其发展虽不完善，且存在种种安全隐患，但我们大可拭目以待。6.参考文献[1]尹立莉,胡伟成.发展物联网产业问题浅析[J].经济研究导刊,2010,(23):186-187.DOI:10.3969/j.issn.1673-291X.2010.23.080.[2]王保云.物联网技术研究综述[J].电子测量与仪器学报,2009,23(12):1-7.[3]李龙.新工业时代下中国工业物联网发展现状及趋势[J].电子产品世界,2016,(2):9-12.DOI:10.3969/j.issn.1005-5517.2016.2.002.[4]彭勇,谢丰,郭晓静等.物联网安全问题对策研究[J].信息网络安全,2011,(10):4-6.DOI:10.3969/j.issn.1671-1122.2011.10.002.