作者：赵贻竹 徐有青 甘早斌 鲁宏伟
出版社：电子工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
物联网系统安全与应用试读：
前言
物联网由于其广阔的应用前景和巨大的经济效益而受到世界各国的关注，我国也在《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》中明确将物联网作为重要任务和重大工程。但是，在网络攻击手段日趋多样化的今天，由于物联网的特殊性，使得其面临的安全威胁更多。物联网的安全问题制约了物联网的快速发展。因此，了解物联网应用过程中的安全问题，对于物联网的应用和发展十分必要。
本书面向的主要对象包括高等院校信息安全类、物联网工程类、计算机类专业研究生和本科生、从事信息和网络安全研究的科研人员、从事物联网安全技术研究以及应用和管理的工程技术人员。
全书共分8章。
第1章主要介绍物联网的基础知识，包括物联网的概念、物联网的系统架构、关键技术、物联网的发展状况，以及物联网的典型应用等。
第 2 章介绍物联网的安全体系，分析了物联网的安全特征，总结了物联网中的安全问题以及物联网对安全的需求，并给出了物联网大概的安全体系架构。
第 3 章介绍物联网安全中所用到的信息安全基础知识，包括密码技术、公钥基础设施、身份认证、访问控制和入侵检测。
第4章首先从整体上分析物联网中感知层的安全威胁和相关的安全技术，然后针对RFID和传感器网络，分别分析它们所受到的安全威胁以及对安全的需求，并分别介绍相关的安全技术。
第 5 章首先详细讨论物联网中网络层所面临的安全威胁、安全需求以及安全机制，然后从核心网安全、移动通信接入安全和无线接入安全三个方面深入讨论各自面临的安全威胁、安全需求以及相应的防范手段。
第 6 章介绍物联网应用层面临的主要安全威胁，以及针对不同的安全问题应该采用的对策和相关技术。同时，对云计算与物联网相结合的可行性，以及由此带来的安全问题，特别是云存储存在的安全问题和解决方案有些初步的认识。
第 7 章介绍物联网信息安全评估准则、方法、工具及报告和建议，并给出一种基于系统的基线安全模型实例以加强对物联网安全管理的理解。
第 8 章通过介绍物联网感知层、传输层的安全应用实例，使读者加深对物联网安全意识的认知，同时介绍一个物联网健康普适服务的应用实例。
本书由赵贻竹、鲁宏伟、徐有青、甘早斌共同编著。由于作者的水平和学识有限，编写时间仓促，本书难免存在不足之处，恳请各位专家和读者不吝指出。本书在编写的过程中，参阅了大量的书籍和刊物，其中包括从互联网上获得的许多资料，而这些资料难以一一列举出来，在此向所有这些资料的作者表示衷心的感谢。最后感谢所有对本书的写作和出版提供帮助的人们。读者在阅读本书的过程中如有反馈信息，请发邮件至missbamboo＠hust.edu.cn。
本书为读者提供相关教学资料，可从华信教育资源网站（http：//www.hxedu.com.cn）下载。
编著者
第1章 物联网基础
本章导读
通过本章的学习，读者可以熟悉物联网的基本概念及其系统架构，了解物联网与其他网络的区别，并了解当前各国物联网的发展状况及物联网技术的典型应用。此外，本章还介绍了物联网在发展过程中涉及的关键技术。
1.1 物联网的基本概念
灯泡亮多久它自己“决定”、植物浇水晒太阳全自动、手机一刷就知香蕉“履历”；进门不需要“动手”，而是根据主人事先的设定的识别方式，比如指纹识别、人脸识别来开门，也可以用手机来开门，这是科幻小说中的场景吗?不是，这是南京邮电大学70周年校庆时学校的物联网生活体验区。
近年来，物联网成为炙手可热的名词，许多人预言物联网将彻底改变人们的生活方式，带动万亿级的产业发展，成为信息化发展的新的推动力量。但是究竟什么是物联网呢?
仅就概念而言，物联网这个概念从诞生到现在，已经经历了一个发展的阶段。
物联网概念的发展可追溯到1995年，比尔·盖茨在《未来之路》中首次提出物联网，但由于受限于无线网络、硬件及传感器的发展，当时并没引起太多关注。
传统物联网（The Internet of Things）的概念是MIT Auto-ID中心的Ashton教授在1999年研究RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）时最早提出来的，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。在这个网络中，物品能够彼此进行交流，而无须人的干预。其实质是利用RFID技术，通过计算机互联网实现物品（商品）的自动识别和信息的互联与共享。在物联网的构想中，RFID 标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品（商品）的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，从而实现对物品的透明管理。
2005 年11 月17 日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU 互联网报告 2005：物联网》，正式提出了物联网的概念。ITU 在报告中指出，信息与通信技术（Information and Communications Technology ICT）的目标已经从满足人与人之间的沟通，发展到实现人与物、物与物之间的连接，无所不在的物联网通信时代即将来临。物联网使人们在信息与通信技术的世界里获得一个新的沟通维度（图1-1），将任何时间、任何地点、连接任何人，扩展到连接任何物品，万物的连接就形成了物联网。在该报告中，物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。图1-1 物联网中的连接维度
随着近年来互联网技术、多种接入网络以及智能计算技术的飞速发展，ITU于2008年2月发表了《泛在传感器网络》研究报告。ITU在报告中提出，传感器网络已经向泛在传感器网络的方向发展，它是由智能传感器节点组成的网络，能够以“任何地点、任何时间、任何人、任何物体”的形式被部署。该技术可以在广泛的领域中推动新的应用和服务，从安全保卫和环境监控到推动个人生产力和增强国家竞争力。从以上定义可见，传感器网络已被视为物联网的重要组成部分。如果将智能传感器的范围扩展到 RFID 等其他数据采集技术，从技术构成和应用领域来看，泛在传感器网络等同于现在人们提到的物联网。
2009年9月，在北京举办的“物联网与企业环境中欧研讨会”上，欧盟委员会信息和社会媒体司RFID部门负责人Lorent Ferderix博士给出了欧盟对物联网的定义：物联网是一个动态的全球网络基础设施，它是具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力，其中物理的和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口，并与信息网络无缝整合。物联网将与媒体互联网、服务互联网和企业互联网一道，构成未来互联网。
从以上的信息可以看出，到目前为止，对于物联网，业界并没有一个精准而公认的定义，而比较为大众接受的定义如下。
物联网是新一代信息技术的高度集成和综合运用，即“物物相联之网”，指通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、传感器节点等信息传感设备，按约定的协议，把物与物、人与物进行智能化连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种新兴网络。这有以下两层意思。
第一，物联网不是一种物理上独立存在的完整网络，而是架构在现有互联网、下一代公网或专网基础上的联网应用和通信能力。它是基于社会、经济领域的实际管理和应用需求，利用感知技术和智能装置对物理世界进行感知识别，通过互联网、移动通信网等网络的传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接，提升人对物理世界实时控制、精确管理和资源优化配置能力，从而实现生产生活的科学智能决策。特联网强调智能应用，其核心和基础仍然是互联网，是互联网、移动通信网和传感网等网络的融合，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，具有整合感知识别、传输互联和计算处理等功能，是对新一代信息技术的高度集成和综合运用。
第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网通过信息共享和业务协同，将人与人之间的信息交互沟通向人与物、物与物扩展延伸，它的应用为优化资源配置、加强科学管理、缓解资源能源约束提供了可能，拓宽了道路。
物联网发展中最重要的理念是融合。物联网通过设备融合、网络融合、平台融合实现服务融合、业务融合和市场融合。设备融合指研发出一体化的感知终端。网络融合指用户可使用任意终端（移动台、掌上电脑、个人计算机等）通过任一方式接入网络（WLAN、GPRS、3G网络等），而且号码唯一、账单唯一。平台融合指用户数据集中管理、公用的业务平台、分类的管理平台和应用平台，支持用户跨业务系统的互操作，形成统一认证系统，实现基于统一账号、统一密码的集中认证。服务融合指在服务层面实现融合，例如在固话和移动网络之间共享收信人的地址、电话号码、用户名称等。业务融合指物联网同时提供语音、数据、视频等多种业务。市场融合就是以市场机制为引导，把各类通信和信息产品和服务捆绑起来打包销售。
在实际应用中，可以把感应器、处理器和无线通信模块嵌入或装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑等各种物体中，使它们相互连接，构成物联网。因此，物联网的核心是完成物体信息的可感、可知、可传和可控。
今天所说物联网外延要大得多，所涉及的关键技术包括射频技术、分布式计算、传感器、嵌入式智能、无线传输及实时数据交换和互联网等。通过多种传感技术和传输技术交叉与融合，建立一个“物物”相连的网络，从而完成远程实时数据交换与控制，逐步实现人们生活的智能化，更使得信息作为一种重要的资源参与到经济、社会和生活中间。物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。
1.2 物联网和其他网络的关系
1.2.1 物联网和互联网的关系ITU对物联网的定义是：通过在各种各样的日常用品上嵌入一种信息传感装置（如射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等），将它们与互联网相连，使人们在信息与通信的世界里获得一个新的沟通维度，将沟通从任何时间、任何地点、任何人之间的沟通连接、扩展到人与物、物与物之间的沟通连接。
从这个定义可以看出，互联网是物联网的核心与基础，是物联网的基础网络，是物联网接收感知信息的承载载体。而物联网是互联网的一种扩展和延伸应用，是互联网应用能力的一种放大，是互联网更加生活化、实用化、人性化的一种体现。物联网本质上是使互联网由信息传输网络向“通人性”网络发展和过渡的一种扩展应用。互联网构建了一个与现实的物理世界相对应的虚拟的信息世界，物联网则使虚拟世界进一步与现实世界更紧密地相互联系，为两者之间构建了一座桥梁。
和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征。（1）物联网是各种感知技术的广泛应用，它利用各种感知技术使得各种物体能够接入互联网，实现基于互联网的连接和交互，包括物与人之间、物与物之间的交互。目前的互联网应用则主要面向人与人之间的交互，如E-mail、IM、SNS、微博、博客等。（2）物联网的信息鲜活的、动态的，是对若干感知节点信息的接收、上传、集成和整合，而不是从外在网络上获取。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，按一定的频率周期性地采集环境信息，不断更新数据，传感器获得的数据具有实时性。物联网服务的对象是对鲜活信息及时做出动态反应的特定需求者和接收者。而互联网是信息资源的集聚地和蓄水池，是汇集信息资源、提升信息资源、整合信息资源、开发信息资源的阵地。其服务的对象是信息的一般需求者和接收者。（3）物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域，从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。而互联网对于数据的处理没有过多的需求，仅限于一般的应用。（4）物联网往往是区域性的、局部的、特指的，或以完成特定任务为主的专用网络，这种特指性和特定性决定了物联网只有这个任务群的人，才可以互相连接。这种专用性往往需要中间件来适配，才能满足其对承载平台的需求。而互联网是全球性的、普适的、开放的。（5）物联网要求对特指信息的收集、集成安全和稳定。更要求上传信息或返回信息的安全可靠，不被外人发现或截获。并需要对信息进行传输，具有无线接收能力，能进行智能处理和数据挖掘，给节点以决策支撑。互联网要求平台资源的丰富、网络的稳定、安全、便捷和开放。1.2.2 物联网和传感网的关系
传感器网又称为传感器网，指的是利用各种传感器（如光、电、温湿度、光照、压力等）加上各种近距离无线通信技术组建的一个独立网络，网络中的传感器大部分都是一些低功耗、小体积产品，每个网络结点与传感器连接，以有线通信或无线通信的方式和计算机联系。这种网络通常用于局域或小范围内物与物之间的信息交换。传感器仅仅感知到信号，并不强调对物体的标识。例如可以让温度传感器感知到森林的温度，但并不一定需要标识哪根树木。
物联网的概念比传感器网大一些。从物联网的概念可以看出，物联网应该具备全面感知、可靠传递以及智能处理 3 个特征。而传感器网络只是物联网的一个组成部分，传感器网络技术是物联网末端采用的关键的技术之一。传感网所指的主要标的器件是传感器，而当今的物联网感知物、标识物的手段，除了有传感器网，还可以用二维码/一维码/RFID等。传感网所指的应用范围较窄，主要指的是在零售和物流行业的应用；而今物联网的应用范围已经扩展到众多的行业和十分广泛的领域。此外，物联网和传感网最根本的差异在于信息的存储方式和系统的开放性不同。大部分的传感器网络是在特定领域的应用，其本质上大都是利用传感器的自组网特征的一种闭环应用。由于分属于不同领域的应用，有着不同的协议和标准，因此这种闭环应用、标准和协议很难兼容，信息也难以共享。而物联网是基于通用协议和标准的开环应用。其数据可以存放在RFID芯片中，也可以集成在云端，从而在更大范围内，可以按照权限实现对标的物品和关键环节的自动控制和远端管理，还可以实现云端的信息共享。这种物联网的云存储模式，不仅简化了RFID的标签和读写设备的功能，降低了成本，还使跨领域信息共享成为了可能。1.2.3 物联网和泛在网的关系
泛在网即广泛存在的网络，它是基于个人和社会的需求，以无所不在、无所不包、无所不能为基本特征，以实现在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信为目标，利用现有的网络技术和新的网络技术，实现人与人、人与物、物与物之间按需进行的信息获取、传递、存储、认知、决策、使用等服务。泛在网网络具备超强的环境感知、内容感知及其智能性，为个人和社会提供泛在的、无所不含的信息服务和应用。目前，随着经济发展和社会信息化水平的日益提高，构建“泛在网络社会”，带动信息产业的整体发展，已经成为一些发达国家和城市追求的目标。
物联网、泛在网的目标都是突破人与人通信的模式，建立物与物、物与人之间的通信，但是其出发点和侧重点不完全一致。从泛在的内涵上看，泛在网更多地以人为核心，它关注的不仅是人与物的交互，还包括了人与物交互中与周边关系的和谐，几乎包含了目前所有的网络概念和研究范畴。泛在网强调在人机交互中注重与自然的融合，更注重和强调应用的普遍性和广泛性。泛在网打破了物联网应用的行业界限，倡导在不同的行业之间共享传感器信息和应用，并为公共需求提供服务。而物联网强调的只是物联网向末端和节点延伸的可能性。这种延伸还并不具有普遍性的特征。从传感网、物联网和泛在网三者技术与应用上的比较中可以看得很清楚，如表1-1所示。表1-1 传感网、物联网和泛在网的对比
综上所述，传感器网是泛在网、物联网的组成部分，而物联网又是泛在网发展的物联阶段，传感网、互联网、物联网之间相互协同融合是泛在网发展的终极目标。从发展的角度来看，未来的网络看重的更多的是无处不在的网络基础设施的发展，帮助人类实现“4A”化通信，即在任何时间（Anytime）、任何地点（Anywhere）、任何人（Anyone）、任何物（Anything）之间都可以顺畅地通信。通过新的信息通信技术改变人们传统的生产方式、工作方式、生活方式，并深入人们生活、工作的方方面面，包括知识结构、社会关系、经济和商业生活、政治、媒体、教育、医疗和娱乐等，由此解决社会与经济问题，实现信息化发展的蓝图。
1.3 物联网的发展状况
1.3.1 欧美发展状况作为物联网发展排头兵的 RFID 技术，早在第二次世界大战时期就出现了，后来在美国对伊拉克战争中得到大量使用，用于管理军需后勤物资。
1991年，由美国提出普适计算的概念，它具有两个关键特性：一是随时随地访问信息的能力；二是不可见性，通过在物理环境中提供多个传感器、嵌入式设备，在用户不察觉的情况下进行计算和通信。美国国防部的研究机构资助了多个相关科研项目，美国国家标准与技术研究院也专门针对普适计算制订了详细的研究计划。普适计算总体来说是概念性和理论性的研究，但首次提出了感知、传送、交互的三层结构，是物联网的雏形。
1995年，比尔·盖茨在其著作《未来之路》中提出物联网的概念，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起重视。
1998年，美国麻省理工学院创造性地提出EPC系统的“物联网”概念。他们认为，物联网就是将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的网络。
1999 年，美国麻省理工学院（MIT）建立了自动识别中心（Auto-ID Labs），提出万物皆可通过网络互联，阐明了物联网的基本含义。同年，在一场移动计算和网络国际会议上，美国专家提出：传感网将是21世纪人类面临的一个大机遇。当时观点为物物互相感知。美国国防部在2000年时把传感网定为五大国防建设领域之一，仅在美墨边境“虚拟栅栏”（即防入侵传感网）上就投入了470亿美元。
2000年3月在葡萄牙的里斯本举行的欧洲首脑特别会议上，欧洲理事会提出了一个未来十年的战略目标——使欧盟成为世界上最有竞争力、经济最活跃的知识经济体。为了实现这个目标，需要一个全球性的战略，即建设“所有人的信息社会（Information Society for all）。在这个过程中，欧盟具体实施了“e-Europe”行动计划，旨在充分利用欧洲的整个电子潜力、依靠电子业务和互联网技术及其服务，使欧洲在核心技术领域如移动通信方面保持领头羊的地位。
2005 年 6 月 1 日，欧盟委员会在比利时的布鲁塞尔公布了一个新的战略计划——Initiative“i2010：European Information Society 2010”，其目的在于促进欧盟经济增长和创造就业。i2010-Initiative是一个全面的战略计划和目标，是继2000年欧洲理事会制定的里斯本战略目标“到2010年把欧洲建设成世界上经济最活跃、最有竞争力的知识经济体”后，又提出一个重要的战略计划，是欧盟为了应对现代信息社会的巨大挑战的一个产物。i2010-Initiative包括一系列措施和政策，计划在2005—2010年之间实现。在该战略计划中，欧盟最注重的是ICT的创新和研发投入及其对国民经济发展的影响，关心ICT产业——信息服务业的发展所带来的巨大经济前景。
2005 年国际电信联盟（ITU-T），在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上正式确定了“物联网”的概念，并随后发布了《ITU Internet reports 2005———the Internet of things》，介绍了物联网的特征、相关的技术、面临的挑战和未来的市场机遇，声称在未来10年左右时间里，物联网将得到大规模应用，革命性地改变世界的面貌。
ITU 报告的推出，使得物联网的发展被看做信息领域一次重大的发展和变革机遇，在全球范围内得到了重视。一些发达国家纷纷将物联网作为新兴产业，并出台战略措施予以落实。
2006年3月，欧盟召开会议“From RFID to the Internet of Things”，对物联网做了进一步的描述。2008年在法国召开的欧洲物联网大会的重要议题包括未来互联网和物联网的挑战、物联网中的隐私权、物联网在主要工业部门中的影响等内容。欧盟委员会和欧洲技术专家们则将目光重点放在EPC global网络架构在经济、安全、隐私和管理等方面的问题上，他们希望能够建立一套公平的、分布式管理的唯一标识符。
2008年7月，美国国家情报委员会发表的《2025年对美国利益潜在影响的6种关键技术》报告将“物联网”技术列入其中，认为物联网技术存在裂变性的影响能力，将对人类社会的生产和生活带来巨大的影响。2008年11月，IBM公司对外公布了“智慧地球（Smarter Planet）”战略，其中提到，在信息文明的下一个发展阶段，人类将实现智能基础设施与物理基础设施的全面融合，实现IT与各行各业的深度融合，从而以科学和智慧的方式对社会系统和自然系统实施管理。
2009年1月，IBM 与美国信息技术与创新基金会（ITIF）智库组织共同向奥巴马政府提交了“复兴的数字之路：增加工作、提高生产率和复兴美国的刺激计划”建议报告，提出通过ICT投资可在短期内创造就业机会。2009年2月，IBM大中华区首席执行官钱大群在IBM论坛上公布了名为“智慧的地球”的最新策略。此概念一经提出，即得到美国各界的高度关注，并在世界范围内引起轰动。IBM认为，IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成物联网。美国政府积极响应“复兴的数字之路”提议，把宽带网络等新兴技术定位为振兴经济、确立美国全球竞争优势的关键战略，并在随后出台的《复苏和再投资法》中对上述提议进行具体落实，鼓励物联网发展的政策主要体现在推动能源、宽带通信与医疗三大领域实施物联网应用。
2009年，欧盟发布了下一代全欧移动宽带长期演进与超越，以及ICT研发与创新战略，欧盟计划在未来10年将欧洲ICT研究与创新投资加倍。为确保欧洲在物联网发展过程中起到主导作用，2009 年6 月18 日，欧盟执委会发表了《Internet of things——an action plan for Europe》，描述了物联网的发展前景，在世界范围内首次系统地提出了物联网发展和管理设想，并提出了12项行动保障物联网加速发展，标志着欧盟已经将物联网的实现提上日程。
2009 年 11 月，欧洲联盟发布了《未来物联网战略》，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。除了通过信息与通信技术研发计划投资4亿欧元、90多个研发项目提高网络智能化水平，欧盟委员会还将于2011—20l3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，支持物联网相关公司合作短期项目建设。
2009年12月15日，欧洲物联网项目总体协调组发布了《物联网战略研究路线图》，将物联网研究分为感知、宏观架构、通信、组网、软件平台及中间件、硬件、情报提炼、搜索引擎、能源管理、安全等10个层面，系统地提出了物联网战略研究的关键技术和路径。
2010年6月，欧盟委员会推出了《数字议程》（Digital Agenda）五年行动计划，该议程是《欧盟2020战略》七项旗舰举措中的一项，明确了利用ICT帮助实现欧盟2020战略目标的使能作用。该议程的总体目标是通过基于高速和超高速互联网及互操作应用的数字单一市场实现可持续的经济效益与社会效益。该议程提出了 7 个优先行动领域，分别是统一数字市场的建立、更强的互操作性、增强互联网的信任度和安全性、更快的互联网接入、更多的研发投资、增强数字化文化技能和包容性、更多地应用信息和通信技术以应对气候变化和人口老龄化。
2012年5月，在新奥尔良举行的美国无线通信和互联网协会（CTIA）的会议上，物联网成为了会议的主题，2012年12月，美国国家高速公路交通安全管理局（NHTSA）宣布，已向美国立法部门提出一条建议，即到2014年时，要求美国所有汽车厂商必须为自家所生产汽车安装电子记录设备，以方便NHTSA 对收集到的数据进行汇总分析。
欧盟继续完善物联网政策体系。2012年4月，欧洲智能电网技术平台正式发布《至2035年的智能电网战略研究议程》，对2007年发布的第一版议程报告进行了更新，继续推进欧洲电网和智能电力系统发展；2012年4月，欧盟网络与信息安全局正式出台《云计算合同安全服务水平监测指南》，提供了一套持续监测云计算服务提供商服务级别协议运行情况的操作体系；2012 年 7月10日，欧盟委员会启动了“智能城市和社区欧洲创新伙伴行动”，将集成欧洲在新能源、智能交通和信息通信等领域的先进技术，在特定城市开展示范项目，促进绿色经济和知识经济的发展，推动城市生产和生活方式的转型。1.3.2 日韩发展状况
日本在物联网的研究方面，也走在世界的前列。2000年7月，日本政府召开了IT战略会议，创立了IT战略总部，将其作为国家信息化的集中研究组织。2001年1月，这个成立不到一年的IT战略总部便喊出了推行e-Japan战略的响亮口号，其中的“e”是“electronic”的首字母。
2004年，日本信息通信产业的主管机关总务省提出2006—2010年间IT发展任务——u-Japan战略。用“u”（ubiquitous，意指“无所不在的”）取代“e”，虽然只有一个字母之差，却蕴含了战略框架的转变。u-Japan战略的理念是以人为本，实现所有人与人、物与物、人与物之间的连接（即4U，Ubiquitous、Universal、User-oriented、Unique），希望在2010年将日本建设成一个“实现随时、随地、任何物体、任何人均可连接的泛在网络社会”。
2008年，日本总务省提出将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。具体来说就是通过ICT的有效应用，实现产业变革，推动新应用的发展；通过ICT以电子方式联系人与地区社会，促进地方经济发展；有效应用ICT达到生活方式变革，实现无所不在的网络社会环境。
2009年2月，日本为应对日渐疲软的经济环境，紧急出台了宏观性的指导政策“ICT新政”。2009年4月，日本总务省公布了“新政”的实施性文件——“数字日本创新计划（ICT Hatoyama Plan，也称ICT鸠山计划）”纲要，将其作为未来3年中优先实施的政策。“数字日本创新计划”的目的是在数万亿日元的ICT行业创造新的市场，并在未来3年内增加30万至40万个就业机会（以累积方式计算），通过鼓励基于新增长策略的ICT投资行为，向ICT产业投入资金。
2009年7月6日，日本IT战略本部发表了i-Japan战略2015，目标是“实现以国民为主角的数字安心、活力社会”。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，透过数字技术达到“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。i-Japan 战略中提出重点发展的物联网业务包括：通过对汽车远程控制、车与车之间的通信、车与路边的通信，增强交通安全性的下一代 ITS 应用；老年与儿童监视、环境监测传感器组网、远程医疗、远程教学、远程办公等智能城镇项目；环境的监测和管理，控制碳排放量。通过一系列的物联网战略部署，日本针对国内特点，有重点地发展了灾害防护、移动支付等物联网业务。
2012年实施的《活力ICT日本》计划中，重点关注关于大数据应用、传感器在内的物联网相关技术。
从“e-Japan”到“u-Japan”再到“i-Japan”，随着时代的变化，日本的信息化建设也实现了“三级跳”。
韩国也经历了类似日本的发展过程。韩国是目前全球宽带普及率最高的国家，也是移动通信、信息家电、数字内容建设居世界前列的国家，这为物联网在韩国的发展奠定了坚实的基础。
1999年，韩国信息通信部出台了《2000年国家社会信息化推进计划》，围绕“十大知识信息强国”的目标，提出了“网络韩国21世纪”的核心课题和近期实施计划。2003年，韩国政府启动了旨在使韩国科技产业保持竞争力的“IT839”计划。
韩国于2002年4月提出了e-Korea（电子韩国）战略，其关注的重点是如何加紧建设IT基础设施，使得韩国社会的各方面在尖端科技的带动下跨上一个新的发展台阶。在e-Korea实施不久后，韩国信息通信基础设施水平得到了大幅提升。其后，韩国国内方方面面都希望借助已有的先进硬件提高生产效率、生活质量等。
2004年，韩国信息通信产业部（MIC）主导成立了u-Korea策略规划小组，并于2006年确立了u-Korea计划，该计划旨在建立无所不在的社会（Ubiquitous Society），在民众的生活环境里建设智能型网络（如IPv6、BcN、USN）和各种新型应用（如DMB、Telematics、RFID），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，也希望扶植IT产业发展新兴应用技术，强化产业优势与国家竞争力。为实现上述目标，u-Korea包括了四项关键基础环境建设以及五大应用领域的研究开发。四项关键基础环境建设是平衡全球领导地位、生态工业建设、现代化社会建设、透明化技术建设，五大应用领域是亲民政府、智慧科技园区、再生经济、安全社会环境、u生活定制化服务。u-Korea主要分为发展期与成熟期两个执行阶段。发展期（2006—2010年）的重点任务是基础环境的建设、技术的应用以及u社会制度的建立；成熟期（2011—2015年）的重点任务为推广u化服务。
在具体实施过程中，2005年韩国信通部推出U-IT839战略以具体呼应u-Korea。韩国信息通信产业部发布的《数字时代的人本主义：IT839 战略》（Humanism in the Digital World：IT839 Strategy）报告指出，无所不在网络社会将是由智能网络、最先进的计算技术，以及其他领先的数字技术基础设施武装而成的技术社会形态。在无所不在的网络社会中，所有人可以在任何地点、任何时刻享受现代信息技术带来的便利。u-Korea意味着信息技术与信息服务的发展不仅要满足于产业和经济的增长，而且在国民生活中将为生活文化带来革命性的进步。
2008年12月，韩国新政府《国家信息化基本计划》出炉，韩国将在2012年年底前，把上网速度提高到目前的10倍，并建立10处产学研汇集的信息科学技术中心区。
2009年6月，韩国通信委员会（KCC）决定促进未来物体通信网络建设，实现用户随时随地安全方便地进行人与物、物与物之间的智能通信。2009年10月13日，韩国出台了《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，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”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。
从2010年年初开始，韩国政府陆续出台了推动RFID发展的相关政策，为使其成为RFID和传感网行业世界前三强进行努力。韩国政府称，为了加强对行业全面情况的掌握，将在钢铁、电子和医药产品行业内应用高科技识别标签。韩国知识经济部表示，此举旨在推广RFID标签，并建立相关的传感器网络系统，以维持对各种产品进行实时、准确的监测。此项目将获得国家约 450万美元的支持。韩国政府从近期开始启动为期一年的支持计划，并联合其他 8 家公司开始在实际商业环境中试行。
2010年1月，韩国首尔市表示将耗资27亿韩元，建设RFID公共自行车系统示范项目。而韩国的其他国家部门也相继推出一系列关于RFID的项目：韩国海洋研究院出台了构建RFID资产管理系统的政策，韩国警察厅宣布试行第四次RFID基础档案管理系统扩大项目，韩国国土海洋部推出了关于构建顺天地区 USN 海洋群及融合服务的项目，韩国行政安全部推出 2010 年视频档案RFID运用安全扩大项目。
目前，韩国的RFID发展已经从先导应用开始全面推广，而USN也进入实验性应用阶段。2010年9月，韩国通信委员会（KCC）将确立到2012年“通过构建世界最先进的传感器网基础实施，打造未来广播通信融合领域超一流ICT强国”的目标。1.3.3 中国发展状况
我国在物联网领域与技术先进国家相比不算落后。中科学院早在 1999 年就启动了传感网研究，已投入数亿元，目前已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。总体而言，在物联网这个全新产业中，我国的技术研发和产业化水平已经处于世界前列，在世界传感网领域，中国与德国、美国、韩国一起，成为国际标准制定的主导国之一。
2004年，国家金卡工程办公室把RFID产业发展与行业应用列入国家金卡工程的重点工作，启动RFID的试点，并强调RFID应用的一个终极结果就是要形成一个物与物、人与物之间互通互联的物联网。
2005年4月27日，中国RFID产业联盟正式宣布成立。其业务范围将围绕射频识别技术进行技术规范的制定、推广与完善以及产业的发展和协调，促进分会成员之间的资源共享和互惠互利，推动与协助政府制定有利于射频识别发展的重大产业政策，提升分会成员的群体竞争。2005年10月原信息产业部批准成立了电子标签标准工作组，开展电子标签标准的研究。2005年发布的国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020 年）（国发[2005]第 044 号）就早已明确将传感网作为重点领域和优先主题，明确信息产业及现代服务业领域重点、优先支持传感器网络及智能信息处理：重点开发多种新型传感器及先进条码自动识别、射频标签、基于多种传感信息的智能化信息处理技术，发展低成本的传感器网络和实时信息处理系统，提供更方便、功能更强大的信息服务平台和环境。在前沿技术方面更是将智能感知技术作为信息技术的重点。
2006年23个部门（行业）共同成立了国家金卡办RFID应用工作组，启动了相关RFID应用试点工作。在2006年年底，中国移动物联网运营中心即在重庆成立。物联网业务开展之初主要是在交通管理、安全管理以及城市数字化管理等几个安全领域。中国移动物联网业务形成了监控类、定位类、交易类、协同类和智能类五类重要应用。
中国电信物联网平台从2007年开始建设，目前已基本完成，并且在2008年通信展上展示了基于物联网的智慧家居，以及与广联合作推动家电统一接口，为未来物联网在数字家庭、智能家居领域的应用扫清障碍。2008年上半年无锡市与中科院上海微系统研究所合作成立中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心，大力推进传感网、物联网产业化进程。2008年11月，在北京大学举行的第二届中国移动政务研讨会“知识社会与创新2.0”提出，移动技术、物联网技术的发展代表着新一代信息技术的形成，并带动了经济社会形态、创新形态的变革，推动了面向知识社会的以用户体验为核心的下一代创新（创新2.0）形态的形成，进一步推动新一代信息技术的健康发展。
2009年6月10日，中国科学院发布的“创新2050：科学技术与中国的未来，中国至2050年信息科技发展路线图”描述了物联网的发展路线图。2009年8月，温家宝总理在视察中科院无锡物联网产业研究所时，对于物联网应用也提出了一些看法和要求，提出了“感知中国”理念，由此推动了物联网概念在国内的重视。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“物联网”标准工作组。2009年9月国家发展和改革委员会与工业和信息化部发布《关于进一步做好电子信息产业振兴和技术改造项目组织工作的通知》，RFID、物联网等作为计算机产业及下一代互联网关键技术，被列为重点支持领域。2009年9月，无锡市与北京邮电大学就传感网技术研究和产业发展签署合作协议，这标志中国物联网进入实际建设阶段。2009年9月10日，全国高校首家物联网研究院在南京邮电大学正式成立。2009年10月，中国的第一颗物联网的中国芯——“唐芯一号”芯片研制成功，中国已经攻克了物联网的核心技术。2009年11月3日，无锡建设国家传感网创新示范区（国家传感信息中心）成立。2009年12月8日，重庆邮电大学和无锡物联网产业研究院签署了合作协议，“无锡物联网产业研究院—重庆邮电大学物联网联合研发中心”正式揭牌。2009年12月16日，江苏省政府、无锡市政府与中国电子科技集团公司在滨湖区签署战略合作协议，三方合作共建国家传感网创新示范区。2009 年 12月上旬“乙太视讯网络信息服务系统”开发成功，该系统是物联网实现数据、语音、视讯三网合一的基础组件，也是物联网的核心架构组合的关键，这些成就为我国的物联网产业的发展奠定了基础。
2009年，无锡传感网中心的传感器产品在上海浦东国际机场和上海世博会被成功应用，首批价值1500万元的传感安全防护设备销售成功，这套设备由10万个微小的传感器组成，散布在墙头墙角墙面和周围道路上。传感器能根据声音、图像、振动频率等信息分析判断，爬上墙的究竟是人还是猫狗等动物。此外，运用物联网技术，上海移动已为多个行业客户量身打造了集数据采集、传输、处理和业务管理于一体的整套无线综合应用解决方案。最新数据显示，目前已将超过10 万个芯片装载在出租车、公交车上，形式多样的物联网应用在各行各业大显神通，确保城市的有序运作。在世博会期间，“车务通”全面运用于上海公共交通系统，以最先进的技术保障世博园区周边大流量交通的顺畅；面向物流企业运输管理的“e物流”，为用户提供实时准确的货况信息、车辆跟踪定位、运输路径选择、物流网络设计与优化等服务，大大提升物流企业综合竞争能力。
回首2009年，物联网、传感网概念突发性地爆发，在“感知中国”的国家战略背景下，物联网发展引起政府、资本、产业等各个层面的高度关注。随之而来的物联网发展政策也渐渐明朗起来。一方面，工业和信息化部明确了物联网产业发展优先选择的应用示范领域，如重点工业领域、基础设施、环保监测、公共安全、工业控制、医疗卫生等领域；另一方面，国家将物联网，传感网纳入了新兴产业发展规划中，国家将在财政、信贷等多方面对物联网/传感网的发展进行大力扶持。
2010年首个工作日，无锡物联网产业研究院在iParkII—江苏软件外包产业园正式揭牌，包括市民中心、机场安检等首批3个示范项目同时签约，“感知中国”中心率先走出“科研实验室”，标志着物联网正式向民用市场普及。2010 年 3 月 5 日，温家宝总理在《政府工作报告》将“加快物联网的研发应用”明确纳入重点产业振兴。国务院、发展和改革委员会、工业和信息化部、科学技术部等都在研究制定促进物联网产业发展的扶持政策，由此，推动了中国物联网建设从概念推广、政策制定、配套建设到技术研发的快速发展。2010年6月8日，中国物联网标准联合工作组在北京成立，以推进物联网技术的研究和标准的制定。2010年6月22日，在上海开幕的2010中国国际物联网大会上，工业和信息化部称，物联网已正式列入国家重点发展的五大战略性新兴产业之一。2010年7月，中国电信物联网应用和推广中心等60多家单位加入国内首个物联网联盟，此举将推进物联网产业链价值创新与共同发展。物联网的旋风将无锡推向历史舞台的中央。
2011年，全国各地掀起了兴建物联网产业基地的高潮，并在各个领域发展物联网工程。2011年 4 月，财政部、工信部联合印发《物联网发展专项资金管理暂行办法》，对专项资金的支持范围与方式等做出明确规定，并启动2011年物联网发展专项资金申报工作。2011年6月，由中科院、清华同方、中兴通信、IBM、中国惠普公司等18家联盟发起单位联合倡议，协同有关部委、专家学者及相关企业共同组建了中国物联网应用与推进联盟。2011年7月，国家传感器网络标准工作组正式发布了我国已完成的传感网首批 6 项标准征求意见稿。包括《总则》、《术语》、《低速无线传感器网络网络层和应用支持子层技术规范》、《信号接口规范》、《信息安全通用技术规范》、《标识传感节点编码规范》。2011 年 12 月，首个由我国牵头制定地物联网国际标准——《ISO18186：2011集装箱——RFID货运标签系统》在日内瓦正式颁布，这是物流、物联网领域第一个由中国专家发起、起草和主导的国际标准，也是我国交通运输系统首次领衔制定国际标准。
2012年2月，工信部发布《物联网“十二五”发展规划》，将超高频和微波RFID标签、智能传感器明确为支持重点，并明确在九大领域开展示范工程；2012年5月，国务院审议通过的《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》明确将物联网作为重要任务和重大工程。2012 年 8 月，发布《无锡国家传感网创新示范区发展规划纲要（2012—2020 年）》，加大对示范区内物联网产业的财政支持。截至2012年10月，我国近220个城市提出或已开展智慧城市建设。
2013年2月，国务院发布《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》，对我国物联网发展状况和国际发展形势的分析判断，以“十二五”期间为重点，针对当前物联网发展面临的突出问题，以及长远发展的需要，从全局性和顶层设计的角度进行了系统考虑，提出了推动我国物联网有序健康发展的总体思路，即“以市场为导向，以企业为主体，以突破关键技术为核心，以推动需求应用为抓手，以培育产业为重点，以保障安全为前提，营造发展环境，创新服务模式，强化标准规范，合理规划布局，加强资源共享，深化军民融合，打造具有国际竞争力的物联网产业体系”。
目前，物联网在中国正蓬勃地发展，但是整体而言，中国的物联网尚处在初级阶段，缺乏顶层蓝图规划，科技与产业主攻方向不明。在物联网普及的道理上，还有很长的路要走。
物联网是继 PC、互联网、无线通信技术之后第四次信息技术革命，有重大的科学意义和应用价值。依靠物联网人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。物联网的出现将从生活、生产、社会、经济、政治、军事、科技等方面影响人类生活和世界。EPoSS（the European Technology Platforn on Smart Systems，Intefration，欧洲智能系统集成技术平台）在《Internet of Things in 2020》报告中分析预测，物联网在未来将迅速发展，它的发展将经历4个阶段：2010年之前RFID广泛应用于物流、零售和制药领域，2010—2015年间实现物体互联，2015—2020年间物体进入半智能化，2020年之后物体进入全智能化。该研究预测了物联网的未来成长历程。根据美国权威咨询机构FORRESTER预测，到2020年世界上物对物互联的业务与人对人通信的业务将达到30：1，因此物联网常被称为下一个万亿级的通信业务。毫无疑问，如果“物联网”时代来临，人们的日常生活将发生翻天覆地的变化。人们正走向“物联网”时代，但这个过程可能需要很长的时间。
1.4 物联网系统架构
物联网应该具备3个特征：全面感知，可靠传递和智能处理。全面感知，即利用二维码、RFID、传感器等随时随地获取物体信息，实现对“物”的识别；可靠传递，即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输；智能处理，即利用云计算、数据挖掘、中间件等技术，对海量数据和信息进行分析和处理，实现对物品的智能化的控制。针对物联网的 3 个特征，业界对物联网的体系公认为分为三个层次，用来感知数据的感知层，进行数据传输的网络层，以及与行业需求相结合的应用层，如图1-2所示。
在物联网体系架构中，三层的关系可以这样理解：感知层相当于人体的皮肤和五官；网络层相当于人体的神经中枢和大脑；应用层相当于人的社会分工。在各层之间，信息不是单向传递的，也有交互、控制等，所传递的信息多种多样，这其中关键是物品的信息，包括在特定应用系统范围内能唯一标识物品的识别码和物品的静态与动态信息。下面对这三层分别介绍。图1-2 物联网体系架构示意图
1.感知层
物联网与传统网络的主要区别在于，物联网扩大了传统网络的通信范围，即物联网不仅仅局限于人与人之间的通信，还扩展到人与物、物与物之间的通信。在物联网具体实现过程中，是通过感知层实现对物的感知。感知层处于三层架构的最底层，是物联网发展和应用的基础，主要实现物理世界信息的采集、自动识别和智能控制，解决人类世界和物理世界的数据获取问题，其作用类似于人体的皮肤和五官。
感知层一般通过传感器、摄像头等设备采集外部物理世界的数据，通过蓝牙、红外、ZigBee、工业现场总线等短距离传输技术传递数据。感知层所需要的关键技术包括检测技术、短距离传输技术等，其中又包括芯片研发、通信协议研究、RFID 材料、智能节点供电等细分技术。
对于目前关注和应用比较多的高速公路不停车收费系统、超市仓储管理系统、飞机场的行李自动分类系统等都是利用识别RFID信息的扫描仪或感应器读取附着在设备上的RFID标签来实现的。RFID标签、识别RFID信息的扫描仪或感应器都属于物联网的感知层。
2.网络层
网络层是物联网的神经中枢和大脑——用于信息传递和信息处理。网络层包括通信网与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。
网络层解决的是传输和预处理感知层所获取的数据的问题。这些数据可以通过移动通信网、互联网、企业内部网、各类专网、小型局域网等进行传输，特别是当三网融合后，有线电视网也能承担数据传输的功能。物联网所需的关键技术包括长距离通信技术、网络技术等。
物联网的网络层建立在现有的移动通信网和互联网基础上。由于物联网网络层将承担比现有网络更大的数据量和面临更高的服务质量要求，所以现有网络尚不能满足物联网的需求，这就意味着物联网需要对现有网络进行融合和扩展，利用新技术以实现更加广泛和高效的互联功能。此外，为实现“物物相连”的需求，物联网网络层将综合使用IPv6、2G/3G、Wi-Fi等通信技术，实现有线与无线的结合、宽带与窄带的结合、感知网与通信网的结合。同时，网络层中的感知数据管理与处理技术是实现以数据为中心的物联网的核心技术。感知数据管理与处理技术包括物联网数据的存储、查询、分析、挖掘、理解以及基于感知数据决策和行为的技术。
3.应用层
应用层是物联网的“社会分工”——与行业需求结合，实现广泛智能化。应用层是物联网与行业专业技术的深度融合，与行业需求结合，实现行业智能化，这类似于人的社会分工。
应用层的主要功能是把感知和传输来的信息进行分析和处理，做出正确的控制和决策，实现智能化的管理、应用和服务。这一层解决的是信息处理和人机界面的问题。具体来讲，应用层将网络层传输来的数据通过各类信息系统进行处理，并通过各种设备与人进行交互。这一层也可按形态直观地划分为两个子层：一个是应用程序层；另一个是终端设备层。应用程序层进行数据处理，完成跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能，包括电力、医疗、银行、交通、环保、物流、工业、农业、城市管理、家居生活等，可用于政府、企业、社会组织、家庭、个人等，这正是物联网作为深度信息化网络的重要体现。而终端设备层主要是提供人机界面，物联网虽然是“物物相连的网”，但最终是要以人为本的，最终还是需要人的操作与控制，不过这里的人机界面已远远超出现在人与计算机交互的概念，而是泛指与应用程序相连的各种设备与人的交互。
物联网的行业特性主要体现在其应用领域内，目前绿色农业、工业监控、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通和环
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]