物聯(lián)網(wǎng)應用技術導論物聯(lián)網(wǎng)服務和管理技術

《物聯(lián)網(wǎng)應用技術導論》課件

第4章物聯(lián)網(wǎng)服務與管理技術

東軟電子出版社羅漢江主編《物聯(lián)網(wǎng)應用技術導論》教材配套課件4第1頁第4章物聯(lián)網(wǎng)服務與管理技術4.1物聯(lián)網(wǎng)服務與管理技術概述

4.2物聯(lián)網(wǎng)云計算技術4.2.1云計算基本概念4.2.2物聯(lián)網(wǎng)與云計算4.3物聯(lián)網(wǎng)中間件技術4.3.1中間件技術4.3.2物聯(lián)網(wǎng)中間件4.3.3RFID中間件技術

4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.1數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫存放技術4.4.2數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)挖掘4.4.3物聯(lián)網(wǎng)其它智能化技術4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護4.5.1物聯(lián)網(wǎng)安全特點4.5.2物聯(lián)網(wǎng)各層安全問題4.6本章小結第2頁4.1物聯(lián)網(wǎng)服務與管理概述物聯(lián)網(wǎng)服務與管理主要處理數(shù)據(jù)管理與利用問題，包含數(shù)據(jù)流動管理（如中間件技術）、數(shù)據(jù)怎樣存放（數(shù)據(jù)庫與海量存放技術）、怎樣檢索數(shù)據(jù)（搜索引擎）、怎樣使用數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)挖掘與機器學習等）、怎樣保護數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)安全與隱私保護等）等等。物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)是軟硬結合產業(yè)，涵蓋數(shù)據(jù)產生、搜集、托管、發(fā)覺、分析和交易整個生命周期數(shù)據(jù)處理和分析，以及由此產生信息智能是驅動未來信息世界和物理世界基本燃料。本節(jié)主要介紹物聯(lián)網(wǎng)信息處理與服務管理技術中如云計算技術、中間件技術、數(shù)據(jù)庫與存放技術、數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)挖掘、智能信息處理技術、信息安全與隱私保護技術等。第3頁4.2物聯(lián)網(wǎng)云技術技術4.2.1云計算基本概念

1、云計算定義云計算（CloudComputing）是一個基于互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)計算模式，將計算任務分布在大量計算機組成資源池上，使各種應用系統(tǒng)能夠依據(jù)需要獲取計算力、存放空間和各種軟件服務。云計算是網(wǎng)格計算（GridComputing）、（分布式計算）（DistributedComputing）、并行計算（ParallelComputing）、效用計算（UtilityComputing）、網(wǎng)絡存放（NetworkStorageTechnologies）、虛擬化（Virtualization）、負載均衡（LoadBalance）等傳統(tǒng)計算和網(wǎng)絡技術發(fā)展融合產物。

第4頁4.2物聯(lián)網(wǎng)云技術技術4.2.1云計算基本概念2、云計算特點（1）超大規(guī)模?！霸啤焙邢喈斠?guī)模，Google云計算已經(jīng)擁有100多萬臺服務器，（2）虛擬化。云計算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取服務。（3）高可靠性?！霸啤笔褂昧藬?shù)據(jù)多副本容錯、計算節(jié)點同構可交換等辦法來保障服務高可靠性。（4）通用性。云計算不針對特定應用，同一片“云”能夠同時支撐不一樣應用運行。（5）高可擴展性?！霸啤币?guī)模能夠動態(tài)伸縮，滿足應用和用戶規(guī)模增加需要。（6）按需服務。“云”是一個龐大資源池，用戶按需購置，像自來水、電和煤氣那樣計費。（7）極其廉價?！霸啤碧厥馊蒎e辦法使得能夠采取極其廉價節(jié)點來組成云；“云”自動化管理使數(shù)據(jù)中心管理成本大幅降低。第5頁4.2物聯(lián)網(wǎng)云技術技術4.2.1云計算基本概念3、云計算基本服務類型云計算服務類型大致能夠分為：基礎設施即服務IaaS、平臺即服務PaaS和軟件即服務SaaS三類。第6頁4.2物聯(lián)網(wǎng)云技術技術4.2.1云計算基本概念基礎設施即服務IaaS：將硬件設備等基礎資源封裝成服務供用戶使用。在IaaS環(huán)境中，用戶相當于在使用裸機和磁盤，既能夠讓它運行Windows，也能夠讓它運行Linux，因而幾乎能夠做任何想做事情，但用戶必須考慮怎樣才能讓多臺機器協(xié)同工作起來。IaaS最大優(yōu)勢在于它允許用戶動態(tài)申請或釋放節(jié)點，按使用量計費。運行IaaS服務器規(guī)模能夠到達幾十萬臺之多，用戶因而能夠認為能夠申請資源幾乎是無限。同時IaaS能夠認為是由公眾共享，因而含有更高資源使用效率。第7頁4.2物聯(lián)網(wǎng)云技術技術4.2.1云計算基本概念平臺即服務PaaS：對資源抽象層次更深入，提供用戶應用程序運行環(huán)境。PaaS本身負責資源動態(tài)擴展和容錯管理，用戶應用程序無須過多考慮節(jié)點間配合問題。用戶自主權降低，而且必須使用特定編程環(huán)境并遵照特定編程模型。第8頁4.2物聯(lián)網(wǎng)云技術技術4.2.1云計算基本概念軟件即服務SaaS：它將一些特定應用軟件功效封裝成服務，如Salesforce企業(yè)提供在線客戶關系管理CRM（ClientRelationshipManagement）服務。SaaS既不像PaaS一樣提供計算或存放資源類型服務，也不像IaaS一樣提供運行用戶自定義應用程序環(huán)境，它只提供一些專門用途服務供給用調用。第9頁4.2物聯(lián)網(wǎng)云技術技術4.2.2物聯(lián)網(wǎng)與云計算物聯(lián)網(wǎng)被認為是人類社會對物理世界實現(xiàn)“感、知、控”一個伎倆，所以各類信息感應、探測、識別、定位、跟蹤和監(jiān)控看做是物聯(lián)網(wǎng)“前端”，而基于互聯(lián)網(wǎng)對物理世界智能化管理和控制是認為是物聯(lián)網(wǎng)“后端”。物聯(lián)網(wǎng)應用帶來了海量大數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)含有實時感應、高度并發(fā)、自主協(xié)同和涌現(xiàn)效應等特征，迫切需要云計算提供數(shù)據(jù)處理并提供給用服務。即使云計算不是單純?yōu)槲锫?lián)網(wǎng)應用服務，但伴隨物聯(lián)網(wǎng)應用大規(guī)模推廣，大量智能物體會連接到互聯(lián)網(wǎng)上，給云計算帶來很好發(fā)展機遇。第10頁4.2物聯(lián)網(wǎng)云技術技術4.2.2物聯(lián)網(wǎng)與云計算

1、IaaS模式在物聯(lián)網(wǎng)中應用橫向通用支撐平臺和縱向特定物聯(lián)網(wǎng)應用平臺，在IaaS技術虛擬化基礎上可實現(xiàn)物理資源共享和業(yè)務處理能力動態(tài)擴展。IaaS技術在對主機、存放和網(wǎng)絡資源集成與抽象基礎上，含有可擴展性和統(tǒng)計復用能力，允許用戶按需使用。除網(wǎng)絡資源外，其它資源均可經(jīng)過虛擬化提供成熟技術實現(xiàn)，為處理物聯(lián)網(wǎng)應用海量終端接入和數(shù)據(jù)處理提供有效路徑。同時，IaaS對各類內部異構物理資源環(huán)境提供統(tǒng)一服務界面，為資源定制、出讓和高效利用提供統(tǒng)一界面，也有利于實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應用軟系統(tǒng)與硬系統(tǒng)之間某種程度松耦合關系。當前國內建設一些和物聯(lián)網(wǎng)相關云計算中心、云計算平臺，主要是IaaS模式在物聯(lián)網(wǎng)領域應用。第11頁4.2物聯(lián)網(wǎng)云技術技術4.2.2物聯(lián)網(wǎng)與云計算2、SaaS模式在物聯(lián)網(wǎng)中應用

經(jīng)過SaaS模式為物聯(lián)網(wǎng)應用提供服務能夠被多個客戶共享使用。

SaaS應用在感知延伸層進行了拓展，依賴感知延伸層各種信息采集設備采集大量數(shù)據(jù)，并以這些數(shù)據(jù)為基礎進行關聯(lián)分析和處理，向最終用戶提供最終業(yè)務功效和服務。比如傳感網(wǎng)服務提供商能夠在不一樣地域布放傳感器節(jié)點，提供各個地域氣象環(huán)境基礎信息。其它提供綜合服務企業(yè)能夠將多個這么提供信息聚合起來，開放給公眾，為公眾提供出行指南。同時，這些信息也被送到政府監(jiān)控中心，一旦有突發(fā)氣象事件，政府公共服務機構就能夠快速展開行動。第12頁4.2物聯(lián)網(wǎng)云技術技術4.2.2物聯(lián)網(wǎng)與云計算3、PaaS模式在物聯(lián)網(wǎng)中應用Gartner把PaaS分成兩類，APaaS和IPaaS。APaaS主要為應用提供運行環(huán)境和數(shù)據(jù)存放；IPaaS主要用于集成和構建復合應用。人們常說PaaS平臺大都指APaaS，如F和GoogleAppEngine。在物聯(lián)網(wǎng)范圍內，因為構建者本身價值取向和實現(xiàn)目標不一樣，PaaS模式詳細應用存在不一樣應用模式和應用方向。第13頁4.3物聯(lián)網(wǎng)中間件4.3.1中間件技術中間件（Middleware）：是一個能夠批量生產、高度可復用軟件。在網(wǎng)絡環(huán)境下，它位于平臺(硬件和操作系統(tǒng))和應用軟件之間，起連接作用。它經(jīng)過提供標準程序接口、協(xié)議等，屏蔽實現(xiàn)細節(jié)，提升應用系統(tǒng)易移植性，主要處理異構網(wǎng)絡下分布式軟件互聯(lián)和互操作問題。第14頁4.3物聯(lián)網(wǎng)中間件4.3.1中間件技術中間件普通含有以下特點：（1）含有標準協(xié)議和接口，可實現(xiàn)不一樣硬件和操作系統(tǒng)平臺上數(shù)據(jù)共享和應用互操作問題。（2）支持分布式計算，提供跨網(wǎng)絡、硬件和操作系統(tǒng)透明性應用或服務交互功效。（3）能滿足大量應用需求。（4）能運行于各種硬件和操作系統(tǒng)平臺上。第15頁4.3物聯(lián)網(wǎng)中間件4.3.1中間件技術中間件分類：中間件所包含范圍十分廣泛，在不一樣角度或不一樣層次上，對中間件分類也會有所不一樣。因為中間件需要屏蔽分布環(huán)境中異構操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡協(xié)議，從各種不一樣平臺角度能夠將中間件分為：（1）數(shù)據(jù)訪問中間件（2）遠程過程調用中間件（3）面向消息中間件（4）基于對象請求代理中間件（5）事務處理中間件（6）工作流中間件等。第16頁4.3物聯(lián)網(wǎng)中間件4.3.2物聯(lián)網(wǎng)中間件物聯(lián)網(wǎng)中間件是中間件技術在物聯(lián)網(wǎng)中應用，能夠包括到物聯(lián)網(wǎng)各個層面，普通處于物聯(lián)網(wǎng)集成服務器、感知層和傳輸層嵌入式設備中。下列圖是一個物聯(lián)網(wǎng)中間件示意圖，它位于物聯(lián)網(wǎng)感知層和應用層之間，主要屏蔽感知層硬件及網(wǎng)絡平臺差異，實現(xiàn)互操作和信息預處理，支持物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)、運行時數(shù)據(jù)共享和開放互聯(lián)互通，保障物聯(lián)網(wǎng)相關系統(tǒng)可靠布署與管理等任務。第17頁4.3物聯(lián)網(wǎng)中間件4.3.2物聯(lián)網(wǎng)中間件物聯(lián)網(wǎng)中間件必要性：1、屏蔽異構性：物聯(lián)網(wǎng)各種傳感器、RFID標簽、二維碼、攝像頭等不一樣信息采集設備及網(wǎng)關擁有不一樣硬件結構、驅動程序和操作系統(tǒng)等。另外，這些設備采集數(shù)據(jù)格式也不相同，需要對這些不一樣數(shù)據(jù)格式進行轉化統(tǒng)一，以方便應用系統(tǒng)處理。

第18頁4.3物聯(lián)網(wǎng)中間件4.3.2物聯(lián)網(wǎng)中間件物聯(lián)網(wǎng)中間件必要性：

2、實現(xiàn)互操作：在物聯(lián)網(wǎng)應用中，一個采集設備采集信息往往供多個應用系統(tǒng)使用。另外，不一樣系統(tǒng)之間也需要數(shù)據(jù)互通與共享。物聯(lián)網(wǎng)本身包括技術種類繁多，為處理各種異構性，使不一樣應用系統(tǒng)處理結果不依賴于各自計算環(huán)境，使不一樣系統(tǒng)能夠依據(jù)應用需要有效地相互集成，需要使用中間件作為一個通用交互平臺。第19頁4.3物聯(lián)網(wǎng)中間件4.3.2物聯(lián)網(wǎng)中間件物聯(lián)網(wǎng)中間件必要性：

3、數(shù)據(jù)預處理：物聯(lián)網(wǎng)感知層往往要采集海量信息，這些原始信息本身也有一定錯誤率，假如直接將這些信息傳輸給應用系統(tǒng)，不但僅會造成應用系統(tǒng)處理困難而瀕臨瓦解邊緣，還有可能得到錯誤結果，所以需要中間件對原始數(shù)據(jù)進行各種過濾、融合、糾錯等處理，然后再傳送給應用系統(tǒng)。第20頁4.3物聯(lián)網(wǎng)中間件4.3.2物聯(lián)網(wǎng)中間件物聯(lián)網(wǎng)中間件是快速構建大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應用架構支撐與工具伎倆，有利于物聯(lián)網(wǎng)應用規(guī)范化和標準化，可大幅降低物聯(lián)網(wǎng)應用建設成本。利用感知事件高效處理技術、海量數(shù)據(jù)挖掘與綜合智能分析技術等關鍵技術中間件，能夠提升物聯(lián)網(wǎng)應用效益。發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)應用中間件有利于支撐大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應用，加緊物聯(lián)網(wǎng)應用發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)中間件有很各種類，主要有RFID中間件、嵌入式中間件、通用中間件和M2M物聯(lián)網(wǎng)中間件等。下面主要介紹RFID中間件。第21頁4.3物聯(lián)網(wǎng)中間件4.3.3RFID中間件技術RFID中間件位于RFID硬件設備與RFID應用系統(tǒng)之間，能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)格式轉換等功效一個中間程序軟件。RFID中間件將RFID讀寫器讀取各種數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過中間件提取、解密、過濾、格式轉換后導入企業(yè)管理信息系統(tǒng)，并經(jīng)過應用系統(tǒng)反應在程序界面上，供操作者瀏覽、選擇、修改、查詢等操作。第22頁4.3物聯(lián)網(wǎng)中間件4.3.3RFID中間件技術RFID中間件特點：1、獨立性。RFID中間件位于RFID讀寫器與后端應用程序之間，不依賴于詳細RFID系統(tǒng)和應用系統(tǒng)。2、數(shù)據(jù)流。RFID中間件能夠將實體對象格式轉換為信息環(huán)境下虛擬對象，所以能夠完成數(shù)據(jù)采集、過濾、整合與傳遞等任務，使正確對象信息傳到用戶使用應用系統(tǒng)。3、處理流。RFID中間件能夠提供次序信息流，能夠設計和管理數(shù)據(jù)流，包含維護數(shù)據(jù)傳輸路徑、數(shù)據(jù)路由和數(shù)據(jù)分發(fā)規(guī)則。還能夠在數(shù)據(jù)傳輸中對數(shù)據(jù)安全性進行管理，確保數(shù)據(jù)安全傳輸。第23頁4.3物聯(lián)網(wǎng)中間件4.3.3RFID中間件技術以全球電子產品編碼EPC為例，介紹EPC系統(tǒng)中間件。

EPC體系主要由EPC電子產品編碼、射頻識別系統(tǒng)（RFID標簽和讀寫器）和信息網(wǎng)絡系統(tǒng)三個部分組成。

第24頁4.3物聯(lián)網(wǎng)中間件4.3.3RFID中間件技術射頻識別系統(tǒng)包含射頻標簽和讀寫器。當EPC標簽貼在物品上或內嵌在物品中時，該物品與標簽中電子產品代碼就建立起了一對一映射關系，經(jīng)過讀寫器能夠對EPC標簽內信息進行讀寫，并將讀取到信息傳遞給EPC中間件系統(tǒng)，經(jīng)處理后存放在當?shù)鼗蜻h程數(shù)據(jù)庫中。用戶能夠在任何地方，經(jīng)過終端或瀏覽器查詢到物品情況。第25頁4.3物聯(lián)網(wǎng)中間件4.3.3RFID中間件技術EPCSavant系統(tǒng)中間件：是連接RFID讀寫器和信息網(wǎng)絡系統(tǒng)通用平臺和接口，主要實現(xiàn)RFID讀寫器與后端應用系統(tǒng)之間信息交互。EPCSavant系統(tǒng)中間件用于捕捉實時信息和事件，并將信息和事件向上傳遞給后端應用系統(tǒng)或向下傳遞給RFID讀寫器。EPCSavant采取分布式結構，以層次化進行組織、管理數(shù)據(jù)流，主要含有數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)聚合和信息傳遞功效。

第26頁4.3物聯(lián)網(wǎng)中間件4.3.3RFID中間件技術1、數(shù)據(jù)過濾

Savant接收來自讀寫器海量EPC數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)里存在大量冗余信息和錯讀信息。比如一臺讀寫器對同一個貨物進行重復上報，或者多臺位置臨近讀寫器對同一貨物進行上報等。Savant采取各種過濾器處理這個問題，比如產品過濾器、時間過濾器、EPC碼過濾器和平滑過濾器等。

第27頁4.3物聯(lián)網(wǎng)中間件4.3.3RFID中間件技術2、數(shù)據(jù)聚合數(shù)據(jù)聚合能夠處理暫時錯誤讀取問題而實現(xiàn)數(shù)據(jù)平滑。采取諸如復雜事件處理技術（ComplexEventProcessing）對RFID數(shù)據(jù)進行處理，能夠經(jīng)過讀寫器接收原始簡單零碎單一信息，轉換為更有意義復雜事件，比如經(jīng)過經(jīng)過一個標簽首次出現(xiàn)和隨即消失，能夠判斷標簽進入事件和離開事件。第28頁4.3物聯(lián)網(wǎng)中間件4.3.3RFID中間件技術3、信息傳遞

Savant中間件將經(jīng)過數(shù)據(jù)過濾和聚合處理后數(shù)據(jù)經(jīng)過消息傳遞方式傳遞給那些需要它們應用程序、EPC信息服務系統(tǒng)或者其它中間件。這些消息能夠以異步方式傳遞，即傳遞者無須等候回應。第29頁4.3物聯(lián)網(wǎng)中間件4.3.3RFID中間件技術Savant還能完成諸如解釋數(shù)據(jù)、確保安全性、數(shù)據(jù)廣播、錯誤恢復、定位網(wǎng)絡資源等服務。利用J2EE平臺中Java消息服務JMS能夠實現(xiàn)這種消息傳遞。JMS采取公布/訂閱模式，對于消息感興趣應用程序能夠訂閱該主題信息。消息采取物理標識語言PML格式，這么即使增加讀寫器種類或者更改RFID標簽數(shù)據(jù)庫軟件，應用端不需要任何修改就能對數(shù)據(jù)進行處理，降低了多對多連接維護復雜性。第30頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術智能信息處理指信息儲存、檢索、智能化分析利用，比如利用人工智能、教授系統(tǒng)對感知信息作出決議和處理等。物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理主要針對感知數(shù)據(jù)，而物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)含有獨特特點：1、異構性在物聯(lián)網(wǎng)中，不但不一樣感知對象有不一樣類型表征數(shù)據(jù)，即使是同一個感知對象也會有各種不一樣格式表征數(shù)據(jù)。比如在物聯(lián)網(wǎng)中為了實現(xiàn)對一棟寫字樓智能感知，需要處理各種不一樣類型數(shù)據(jù)，如探測器傳來各種高維觀察數(shù)據(jù)，專業(yè)管理機構提供關系數(shù)據(jù)庫中關系統(tǒng)計，互聯(lián)網(wǎng)上提供相關超文本鏈接標識語言(HTML)、可擴展標識語言(XML)、文本數(shù)據(jù)等。為了實現(xiàn)完整準確感知，必須綜合利用不一樣類型數(shù)據(jù)取得全方面準確信息。

第31頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術2、海量性物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)海洋。在物聯(lián)網(wǎng)中海量對象連接在一起，每個對象每時每刻都在改變，表示其特征數(shù)據(jù)也會不停地積累。怎樣有效地改進已經(jīng)有技術和方法，或者提出新技術和方法，從而高效地管理和處理這些海量數(shù)據(jù)，將是從這些原始數(shù)據(jù)中提取信息并深入融合、推理和決議關鍵。3、不確定性物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)含有顯著不確定性特征，主要包含數(shù)據(jù)本身不確定性、語義匹配不確定性和查詢分析不確定性等。為了取得客觀對象準確信息，需要去粗取精、去偽存真，方便更全方面地進行表示和推理。第32頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.1數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)存放技術在物聯(lián)網(wǎng)應用中數(shù)據(jù)庫起著記憶（數(shù)據(jù)存放）和分析（數(shù)據(jù)挖掘）作用，所以沒有數(shù)據(jù)庫物聯(lián)網(wǎng)是不完整。物聯(lián)網(wǎng)應用存放在數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)含有海量性、多態(tài)性、關聯(lián)性和語義性等特點。當前慣用數(shù)據(jù)庫技術普通相關系型數(shù)據(jù)庫和非關系型數(shù)據(jù)庫（比如實時數(shù)據(jù)庫和NoSQL數(shù)據(jù)庫）。第33頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.1數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)存放技術關系數(shù)據(jù)庫關系數(shù)據(jù)庫是指采取關系模型來組織數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫。簡單地說，關系模型就是二維表格模型，一個關系型數(shù)據(jù)庫就是由二維表及其之間聯(lián)絡組成一個數(shù)據(jù)組織。關系型數(shù)據(jù)庫含有以下特點：1、輕易了解：二維表結構是非常貼近邏輯世界一個概念，關系模型相對網(wǎng)狀、層次等其它模型來說更輕易了解。2、使用方便：通用SQL語言使得操作關系型數(shù)據(jù)庫非常方便，程序員和數(shù)據(jù)管理員能夠方便地在邏輯層面操作數(shù)據(jù)庫，而完全無須了解其底層實現(xiàn)。3、易于維護：豐富完整性（實體完整性、參考完整性和用戶定義完整性）大大降低了數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)不一致概率。當前，關系數(shù)據(jù)庫廣泛應用于各個行業(yè)，是構建管理信息系統(tǒng)，存放及處理關系數(shù)據(jù)不可缺乏基礎軟件。第34頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.1數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)存放技術實時數(shù)據(jù)庫實時數(shù)據(jù)庫（RTDB－RealTimeDataBase）是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展一個分支，是實時系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫技術相結合產物。實時數(shù)據(jù)庫最初是基于先進控制和優(yōu)化控制而出現(xiàn)，對數(shù)據(jù)實時性要求比較高，因而實時、高效、穩(wěn)定是實時數(shù)據(jù)庫最關鍵指標。當前，實時數(shù)據(jù)庫已廣泛應用于電力、石油石化、交通、冶金、軍工、環(huán)境保護等行業(yè)，是構建工業(yè)生產調度監(jiān)控系統(tǒng)、指揮系統(tǒng)、生產實時歷史數(shù)據(jù)中心不可缺乏基礎軟件。物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集之后必須要有一個可靠數(shù)據(jù)倉庫，而實時數(shù)據(jù)庫能夠作為支撐海量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)平臺。第35頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.1數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)存放技術實時數(shù)據(jù)庫一個主要特征是其實時性，包含數(shù)據(jù)實時性和事務實時性。數(shù)據(jù)實時性表現(xiàn)在現(xiàn)場IO數(shù)據(jù)更新周期短。普通數(shù)據(jù)實時性主要受現(xiàn)場設備制約，尤其是對于一些比較老系統(tǒng)而言，情況愈加突出。事務實時性是指數(shù)據(jù)庫對其事務處理速度。它能夠是事件觸發(fā)方式或定時觸發(fā)方式。事件觸發(fā)是該事件一旦發(fā)生能夠立刻取得調度，這類事件能夠得到馬上處理，不過消耗系統(tǒng)資源大；而定時觸發(fā)是在一定時間范圍內取得調度權。作為一個完整實時數(shù)據(jù)庫，從系統(tǒng)穩(wěn)定性和實時性考慮，必須能同時提供這兩種調度方式。第36頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.1數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)存放技術關系數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫選擇實時數(shù)據(jù)庫比關系型數(shù)據(jù)庫更能勝任海量并發(fā)數(shù)據(jù)采集、存放。面對越來越多數(shù)據(jù)，關系型數(shù)據(jù)庫處理響應速度會出現(xiàn)延遲甚至假死，而實時數(shù)據(jù)庫不會出現(xiàn)這么情況。對于倉儲管理、標簽管理、身份管理等數(shù)據(jù)量相對比較小，實時性要求低應用領域，關系型數(shù)據(jù)庫愈加適合。智能電網(wǎng)、水域監(jiān)測、智能交通、智能醫(yī)療等未來面臨海量并發(fā)，對實時性要求極高應用領域，實時數(shù)據(jù)庫含有更多優(yōu)勢。試點型工程階段時，需要采集點較少，關系型數(shù)據(jù)庫能夠替換實時數(shù)據(jù)庫。應用范圍越來越廣泛，采集點就會對應增多，實時數(shù)據(jù)庫是最好選擇。第37頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.1數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)存放技術NoSQL數(shù)據(jù)庫NoSQL也被認為是NotOnlySQL簡寫，是對不一樣于傳統(tǒng)關系型數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)稱。NoSQL不使用SQL作為查詢語言，而是使用如key-value存放、文檔型、列存放、圖型數(shù)據(jù)庫、xml等方式存放數(shù)據(jù)模型。當前使用最多是key-value存放方式。第38頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.1數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)存放技術與傳統(tǒng)關系型數(shù)據(jù)庫相比，NoSQL數(shù)據(jù)庫存放數(shù)據(jù)方式發(fā)生了改變：比如，當需要存放發(fā)票數(shù)據(jù)時，在傳統(tǒng)關系數(shù)據(jù)模型中，需要設計表結構，然后使用服務器端語言將其轉化為實體對象，再傳遞到用戶端(這就是所謂ORM對象關系映射)，而在NoSQL中，只需要保留發(fā)票數(shù)據(jù)。

NoSQL不需要預先設計表和結構就可存放新數(shù)值。第39頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.1數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)存放技術NoSQL數(shù)據(jù)庫擁有三“高”特征：（1）Highperformance（滿足對數(shù)據(jù)庫高并發(fā)讀寫需求）（2）HugeStorage（滿足對海量數(shù)據(jù)高效率存放和訪問需求）

（3）HighScalability&&HighAvailability（滿足對數(shù)據(jù)庫高可擴展性和高可用性需求）。

NoSQL數(shù)據(jù)庫能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)應用大數(shù)據(jù)需求，將會伴隨物聯(lián)網(wǎng)應用發(fā)展展現(xiàn)新應用和發(fā)展空間。第40頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.2數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)挖掘1、數(shù)據(jù)融合及目標數(shù)據(jù)融合是一個數(shù)據(jù)處理技術，指將各種數(shù)據(jù)或信息進行處理得出高效且符適用戶需求數(shù)據(jù)過程。它是利用計算機對按時序取得若干觀察信息，在一定準則下加以自動分析、綜合，以完成所需決議和評定任務而進行一個信息處理技術。數(shù)據(jù)融合類似人類和其它動物對復雜問題綜合處理，比如在區(qū)分一個事物時候，通常會綜合各種感官信息，包含視覺、觸覺、嗅覺和聽覺等。單獨依賴一個感官取得信息往往不足以對事物做出準確判斷，而綜合各種感官數(shù)據(jù)，對事物描述會更準確。數(shù)據(jù)融合也是一個多級、多層面數(shù)據(jù)處理過程，能完成對來自多個信息源數(shù)據(jù)自動檢測、關聯(lián)、預計及組合等處理，并基于多信息源數(shù)據(jù)進行綜合、分析、判斷和決議。第41頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.2數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)融合普通有數(shù)據(jù)級融合、特征級融合、決議級融合等層次融合。（1）數(shù)據(jù)級融合：直接在采集到原始數(shù)據(jù)上進行融合，是最低層次融合，它直接融合現(xiàn)場數(shù)據(jù)，失真度小，提供信息比較全方面。（2）特征級融合：先對來自傳感器原始信息進行特征提取，然后對特征信息進行綜合分析和處理，這一級融合可實現(xiàn)信息壓縮，有利于實時處理，屬于中間層次融合。（3）決議級融合：在高層次上進行，依據(jù)一定準則和決議可信度做最優(yōu)決議，以到達良好實時性和容錯性。第42頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.2數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)挖掘2、數(shù)據(jù)挖掘概念、過程和任務（1）基本概念數(shù)據(jù)挖掘是從大量、不完全、有噪聲、含糊、隨機數(shù)據(jù)中提取潛在、事先未知、有用、能被人了解有用信息和知識數(shù)據(jù)處理過程。與數(shù)據(jù)挖掘相近同義詞有數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)分析和決議支持等。數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)源必須是真實、大量、含噪聲；發(fā)覺是用戶感興趣知識；發(fā)覺知識要可接收、可了解、可利用。被挖掘數(shù)據(jù)能夠是結構化關系數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)，半結構化文本、圖形和圖像數(shù)據(jù)，或者是分布式異構數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)挖掘是決議支持和過程控制主要技術支撐伎倆之一。第43頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.2數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)挖掘（2）數(shù)據(jù)挖掘過程數(shù)據(jù)挖掘過程一個重復迭代人機交互和處理過程，主要包含數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)挖掘和對數(shù)據(jù)挖掘結果評定與表示。①數(shù)據(jù)預處理階段數(shù)據(jù)準備：了解領域特點，確定用戶需求。數(shù)據(jù)選取：從原始數(shù)據(jù)庫中選取相關數(shù)據(jù)或樣本。數(shù)據(jù)預處理：檢驗數(shù)據(jù)完整性及一致性，消除噪聲等。數(shù)據(jù)變換：經(jīng)過投影或利用其它操作降低數(shù)據(jù)量。②數(shù)據(jù)挖掘階段確定挖掘目標：確定要發(fā)覺知識類型。選擇算法：依據(jù)確定目標選擇適當數(shù)據(jù)挖掘算法。數(shù)據(jù)挖掘：利用所選算法，提取相關知識并以一定方式表示。③知識評定與表示階段模式評定：對在數(shù)據(jù)挖掘步驟中發(fā)覺模式（知識)進行評定。知識表示：使用可視化和知識表示相關技術，展現(xiàn)所挖掘知識。第44頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.2數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)挖掘（3）數(shù)據(jù)挖掘主要任務數(shù)據(jù)挖掘任務相關聯(lián)分析、聚類分析、分類、預測、時序模式和偏差分析等，以下分別進行介紹。

①關聯(lián)分析(associationanalysis)兩個或兩個以上變量取值之間存在某種規(guī)律性，稱為關聯(lián)。數(shù)據(jù)關聯(lián)是數(shù)據(jù)庫中存在一類主要、可被發(fā)覺知識。關聯(lián)分為簡單關聯(lián)、時序關聯(lián)和因果關聯(lián)。關聯(lián)分析目標是找出數(shù)據(jù)庫中隱藏關聯(lián)網(wǎng)。普通用支持度和可信度兩個閥值來度量關聯(lián)規(guī)則相關性，還可引入興趣度、相關性等參數(shù)，使得所挖掘規(guī)則更符合需求。

②聚類分析(clustering)聚類是把數(shù)據(jù)按攝影同性歸納成若干類別，同一類中數(shù)據(jù)彼此相同，不一樣類中數(shù)據(jù)相異。聚類分析能夠建立宏觀概念，發(fā)覺數(shù)據(jù)分布模式，以及可能數(shù)據(jù)屬性之間相互關系。第45頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.2數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)挖掘③分類(classification)分類是找出一個類別概念描述，它代表了這類數(shù)據(jù)整體信息，即該類內涵描述，用這種描述結構模型，普通用規(guī)則或決議樹模式表示。分類是利用訓練數(shù)據(jù)集經(jīng)過一定算法而求得分類規(guī)則。分類可被用于規(guī)則描述和預測。④預測(predication)預測是利用歷史數(shù)據(jù)找出改變規(guī)律，建立模型，并由此模型對未來數(shù)據(jù)種類及特征進行預測。預測關心是精度和不確定性，通慣用預測方差來度量。⑤時序模式(time-seriespattern)時序模式是指經(jīng)過時間序列搜索出重復發(fā)生概率較高模式。與回歸一樣，它也是用己知數(shù)據(jù)預測未來值，但這些數(shù)據(jù)區(qū)分是變量所處時間不一樣。⑥偏差分析(deviation)在偏差中包含很多有用知識，數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)存在很多異常情況，發(fā)覺數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)存在異常情況是非常主要。偏差檢驗基本方法就是尋找觀察結果與參考之間差異。第46頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.2數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)挖掘3、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)挖掘時決議支持和過程控制主要技術伎倆，是物聯(lián)網(wǎng)中主要一環(huán)。針對物聯(lián)網(wǎng)含有行業(yè)應用特征，對各行各業(yè)、數(shù)據(jù)格式各不相同海量數(shù)據(jù)進行整合、管理、存放，并在整個物聯(lián)網(wǎng)中提供數(shù)據(jù)挖掘服務，實現(xiàn)預測、決議，進而反向控制這些傳感網(wǎng)絡，到達控制物聯(lián)網(wǎng)中客觀事物運動和發(fā)展進程目標。在物聯(lián)網(wǎng)中進行數(shù)據(jù)挖掘已經(jīng)從傳統(tǒng)意義上數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、潛在模式發(fā)覺與挖掘，轉向成為物聯(lián)網(wǎng)中不可缺乏工具和步驟。第47頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.2數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)挖掘（1）物聯(lián)網(wǎng)計算模式物聯(lián)網(wǎng)普通有兩種基本計算模式，即物計算模式和云計算模式。物計算模式基于嵌入式系統(tǒng)，強調實時控制，對終端設備性能要求較高，系統(tǒng)智能主要表現(xiàn)在終端設備上。物計算模式建立在對智能信息結果利用上，對集中處理能力和系統(tǒng)帶寬要求較低。云計算以互聯(lián)網(wǎng)為基礎，目標是實現(xiàn)資源共享和資源整合，其計算資源是動態(tài)、可伸縮、虛擬化。云計算模式經(jīng)過分布式構架采集物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)，系統(tǒng)智能主要表達在數(shù)據(jù)挖掘和處理上，需要較強集中計算能力和高帶寬，但終端設備比較簡單。第48頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.2數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)挖掘（2）兩種模式選擇物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘結果主要用于決議控制，挖掘出模式、規(guī)則、特征指標用于預測、決議和控制。在不一樣情況下，能夠選取不一樣計算模式。物計算模式：對于要求實時高效數(shù)據(jù)挖掘，物聯(lián)網(wǎng)任何一個控制端均需要對瞬息萬變環(huán)境實時分析、反應和處理，需要物計算模式和利用數(shù)據(jù)挖掘結果。基于云計算模式：以海量數(shù)據(jù)挖掘為特征應用要處理海量數(shù)據(jù)，需要進行數(shù)據(jù)質量控制，如多源、多模態(tài)、多媒體、多格式數(shù)據(jù)存放與管理確保數(shù)據(jù)質量。另外，物聯(lián)網(wǎng)計算設備和數(shù)據(jù)含有天然分布特征。第49頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.2數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)挖掘（3）數(shù)據(jù)挖掘算法選擇普通而言，數(shù)據(jù)挖掘算法能夠分為分布式數(shù)據(jù)挖掘算法和并行數(shù)據(jù)挖掘算法等。分布式數(shù)據(jù)挖掘算法適合數(shù)據(jù)垂直劃分算法、重視數(shù)據(jù)挖掘多任務調度算法。而并行數(shù)據(jù)挖掘算法適合數(shù)據(jù)水平劃分、基于任務內并行挖掘算法。云計算技術能夠認為是物聯(lián)網(wǎng)應用一塊基石，能夠確保分布式并行數(shù)據(jù)挖掘，高效實時挖掘，云服務模式是數(shù)據(jù)挖掘普適模式，能夠確保挖掘技術共享，降低數(shù)據(jù)挖掘應用門檻，滿足海量挖掘要求。第50頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.2數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)挖掘（4）數(shù)據(jù)挖掘應用物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘分析應用通常都能夠歸納為預測和尋證分析兩大類。預測（Forecasting）：主要用在（完全或部分）了解現(xiàn)實狀況情況下，推測系統(tǒng)在近期或者中遠期狀態(tài)。比如：

①在智能電網(wǎng)中，預測近期擾動可能性和發(fā)生地點；

②在智能交通系統(tǒng)中，預測擁阻和事故在特定時間和地點可能發(fā)生概率；

③在環(huán)境保護體系中，依據(jù)不一樣地點廢物排放，預測未來發(fā)生生物化學反應產生污染可能性。第51頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.2數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)挖掘尋證分析（ProvenanceAnalysis）：當系統(tǒng)出現(xiàn)問題或者達不到預期效果時，分析它在運行過程中哪個步驟出現(xiàn)了問題。比如：（1）在食品安全應用中，一旦發(fā)生質量問題，需要在食品供給鏈中尋找對應證據(jù)，明確原因和責任；（2）在環(huán)境監(jiān)控中，當污染物水平超標時，需要在統(tǒng)計中尋找分析原因。第52頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.2數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)挖掘在精準農業(yè)中應用示例：經(jīng)過植入土壤或暴露在空氣中傳感器監(jiān)控土壤性狀和環(huán)境情況；數(shù)據(jù)經(jīng)過物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)竭h程控制中心，可及時查詢當前農作物生長環(huán)境現(xiàn)實狀況和改變趨勢，確定農作物生產目標；經(jīng)過數(shù)據(jù)挖掘方法還能夠知道環(huán)境溫度濕度和土壤各項參數(shù)等原因是怎樣影響農作物產量，怎樣調整它們才能夠最大程度地提升農作物產量等。第53頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.3物聯(lián)網(wǎng)其它智能化技術針對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)智能處理，需要研究以下內容：（1）以融合和決議為目標海量數(shù)據(jù)實時挖掘基于物聯(lián)網(wǎng)服務需求，物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)挖掘應分為兩個方面：輔助常規(guī)決議數(shù)據(jù)挖掘和輔助數(shù)據(jù)融合數(shù)據(jù)挖掘。

（2）以情境感知為目標不確定性建模和推理針對數(shù)據(jù)本身不確定性；針對語義映射不確定性；針對查詢分析不確定性。第54頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.3物聯(lián)網(wǎng)其它智能化技術1、物聯(lián)網(wǎng)智能化技術物聯(lián)網(wǎng)智能化技術是將智能技術研究結果應用到物聯(lián)網(wǎng)中，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)智能化。比如物聯(lián)網(wǎng)能夠結合智能化技術如人工智能等，應用到物聯(lián)網(wǎng)中。物聯(lián)網(wǎng)目標是實現(xiàn)一個智慧化世界，它不但僅感知世界，關鍵在于影響世界，智能化控制世界。物聯(lián)網(wǎng)依據(jù)詳細應用結合人工智能，能夠實現(xiàn)智能控制和決議。第55頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.3物聯(lián)網(wǎng)其它智能化技術人工智能普通有兩種不一樣方式：一個采取傳統(tǒng)編程技術，使系統(tǒng)展現(xiàn)智能效果，而不考慮所用方法是否與人或動物機體所用方法相同，這種方法叫工程學方法（Engineeringapproach）。另一個是模擬法（Modelingapproach），不但要看效果，還要求實現(xiàn)方法也和人類或生物機體所用方法相同或相類似。第56頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.3物聯(lián)網(wǎng)其它智能化技術采取工程學方法，需要人工詳細要求程序邏輯，在已經(jīng)有實踐中被屢次采取。從不一樣數(shù)據(jù)源（就包含物聯(lián)網(wǎng)感知信息）搜集數(shù)據(jù)中提取有用數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行濾除以確保數(shù)據(jù)質量，將數(shù)據(jù)經(jīng)轉換、重構后存入數(shù)據(jù)倉庫或數(shù)據(jù)集市，然后尋找適當查詢、匯報和分析工具和數(shù)據(jù)挖掘工具對信息進行處理，最終轉變?yōu)闆Q議。第57頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.3物聯(lián)網(wǎng)其它智能化技術模擬法應用于物聯(lián)網(wǎng)一個方向是教授系統(tǒng)：是一個模擬人類教授處理領域問題計算機程序系統(tǒng)，不但采取基于規(guī)則推理方法，而且采取諸如人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法與技術。依據(jù)教授系統(tǒng)處理問題類型，把教授系統(tǒng)分為解釋型、診療型、調試型、維修型、教育型、預測型、規(guī)劃型、設計型和控制型等類型。第58頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.3物聯(lián)網(wǎng)其它智能化技術另外一個方向為模式識別，經(jīng)過計算機用數(shù)學技術方法來研究模式自動處理和判讀，如用計算機實現(xiàn)模式（文字、聲音、人物、物體等）自動識別。計算機識別顯著特點是速度快、準確性和效率高，識別過程與人類學習過程相同，可使物聯(lián)網(wǎng)在“識別端”——信息處理過程起點就含有智能性，確保物聯(lián)網(wǎng)上每個非人類智能物體有類似人類“自覺行為”。第59頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.3物聯(lián)網(wǎng)其它智能化技術2、物聯(lián)網(wǎng)教授系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)教授系統(tǒng)是指在物聯(lián)網(wǎng)上一類含有專門知識和經(jīng)驗計算機智能程序系統(tǒng)或智能機器設備，經(jīng)過網(wǎng)絡化布署教授系統(tǒng)來實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)基本智能處理，對用戶提供智能化教授服務功效。第60頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.3物聯(lián)網(wǎng)其它智能化技術物聯(lián)網(wǎng)教授系統(tǒng)可實現(xiàn)對多用戶教授服務，其決議數(shù)據(jù)起源于物聯(lián)網(wǎng)智能終端采集數(shù)據(jù)。智能終端采集數(shù)據(jù)提交到物聯(lián)網(wǎng)應用數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)反應了當前問題求解狀態(tài)集合。推理機是實施問題求解關鍵執(zhí)行機構，是對知識進行解釋程序，它按照一定策略對找到知識進行解釋執(zhí)行，并把結果統(tǒng)計到數(shù)據(jù)庫中。解釋器用于對求解過程作出說明，并回答下列問題提問。知識庫是問題求解所需要行業(yè)領域知識集合，包含基本事實、規(guī)則等信息。知識獲取負責建立、修改和擴充知識庫，是教授系統(tǒng)中把問題求解各種專門知識從教授頭腦中或者其它知識源轉換到知識庫主要機構。在物聯(lián)網(wǎng)中引入教授系統(tǒng)使物聯(lián)網(wǎng)對其接入數(shù)據(jù)含有分析判斷并提供決議依據(jù)能力，使物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)初步智能化。第61頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.3物聯(lián)網(wǎng)其它智能化技術3、物聯(lián)網(wǎng)智能化處理

第62頁4.4物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術4.4.3物聯(lián)網(wǎng)其它智能化技術物聯(lián)網(wǎng)智能化主要表達在數(shù)據(jù)層和智能處理層。數(shù)據(jù)層主要包含實時數(shù)據(jù)庫、知識庫、模型庫、神經(jīng)網(wǎng)絡、歷史數(shù)據(jù)庫。智能處理層包含數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)分析、預測、決議、指令下達、匯報生成等信息處理。其中數(shù)據(jù)分析需要統(tǒng)計模型、神經(jīng)網(wǎng)絡、交叉分析等智能分析工具。預測需要統(tǒng)計學模型、神經(jīng)網(wǎng)絡等伎倆支持。第63頁4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護物聯(lián)網(wǎng)應用和發(fā)展很快會融入我們社會和生活方方面面。據(jù)權威預計，到全世界智能物體（Smartthings）有近500億連接到網(wǎng)絡中去，物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過感知與控制，將物聯(lián)網(wǎng)融入到我們生活、生產和社會中去，物聯(lián)網(wǎng)安全問題不容忽略。假如忽略物聯(lián)網(wǎng)安全問題，我們隱私會因為物聯(lián)網(wǎng)安全性微弱而暴露無遺，從而嚴重影響我們正常生活。所以在發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)同時，必須對物聯(lián)網(wǎng)安全隱私問題愈加重視，確保物聯(lián)網(wǎng)健康發(fā)展。第64頁4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護4.5.1物聯(lián)網(wǎng)安全特點與互聯(lián)網(wǎng)不一樣，物聯(lián)網(wǎng)特點在于無處不在數(shù)據(jù)感知、以無線為主信息傳輸、智能化信息處理。從物聯(lián)網(wǎng)整個信息處理過程來看，感知信息經(jīng)過采集、匯聚、融合、傳輸、決議與控制等過程，表達了與傳統(tǒng)網(wǎng)絡安全不一樣特點。物聯(lián)網(wǎng)安全特征表達了感知信息多樣性、網(wǎng)絡環(huán)境異構性和應用需求復雜性，展現(xiàn)出網(wǎng)絡規(guī)模和數(shù)據(jù)處理量大，決議控制復雜等特點，對物聯(lián)網(wǎng)安全提出了新挑戰(zhàn)。物聯(lián)網(wǎng)除了面對傳統(tǒng)TCP/IP網(wǎng)絡、無線網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡等傳統(tǒng)網(wǎng)絡安全問題之外，還存在著大量本身特殊安全問題。第65頁4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護4.5.1物聯(lián)網(wǎng)安全特點詳細地講，物聯(lián)網(wǎng)安全主要有以下特點：

1、物聯(lián)網(wǎng)設備、節(jié)點等無人看管，輕易受到操縱和破壞。物聯(lián)網(wǎng)許多應用代替人完成一些復雜、危險和機械工作，物聯(lián)網(wǎng)中設備、節(jié)點工作環(huán)境大都是無人監(jiān)控。所以攻擊者很輕易接觸到這些設備，從而對設備或其嵌入其中傳感器節(jié)點進行破壞。攻擊者甚至能夠經(jīng)過更換設備軟硬件，對它們進行非法操控。比如，在遠程輸電過程中，電力企業(yè)能夠使用物聯(lián)網(wǎng)來遠程操控一些變電設備。因為缺乏看管，攻擊者可輕易地使用非法裝置來干擾這些設備上傳感器。假如變電設備一些主要參數(shù)被篡改，其后果將會極其嚴重。

第66頁4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護4.5.1物聯(lián)網(wǎng)安全特點詳細地講，物聯(lián)網(wǎng)安全主要有以下特點：2、信息傳輸主要靠無線通信方式，信號輕易被竊取和干擾。物聯(lián)網(wǎng)在信息傳輸中多使用無線傳輸方式，暴露在外無線信號很輕易成為攻擊者竊取和干擾對象，對物聯(lián)網(wǎng)信息安全產生嚴重影響。比如攻擊者能夠經(jīng)過竊取感知節(jié)點發(fā)射信號，來獲取所需要信息，甚至是用戶機密信息并可據(jù)此來偽造身份認證，其后果不堪構想。同時，攻擊者也能夠在物聯(lián)網(wǎng)無線信號覆蓋區(qū)域內，經(jīng)過發(fā)射無線電信號來進行干擾，從而使無線通信網(wǎng)絡不能正常工作，甚至癱瘓。比如在物流運輸過程中，嵌入在物品中標簽或讀寫設備信號受到惡意干擾，很輕易造成一些物品丟失。

第67頁4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護4.5.1物聯(lián)網(wǎng)安全特點詳細地講，物聯(lián)網(wǎng)安全主要有以下特點：3、出于低成本考慮，傳感器節(jié)點通常是資源受限。物聯(lián)網(wǎng)許多應用經(jīng)過布署大量廉價傳感器覆蓋特定區(qū)域。廉價傳感器普通體積較小，使用能量有限電池供電，其能量、處理能力、存放空間、傳輸距離、無線電頻率和帶寬都受到限制，所以傳感器節(jié)點無法使用較復雜安全協(xié)議，因而這些傳感器節(jié)點或設備也就無法擁有較強安全保護能力。攻擊者針對傳感器節(jié)點這一弱點，能夠經(jīng)過采取連續(xù)通信方式使節(jié)點資源耗盡。

第68頁4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護4.5.1物聯(lián)網(wǎng)安全特點詳細地講，物聯(lián)網(wǎng)安全主要有以下特點：4、物聯(lián)網(wǎng)中物品信息能夠被自動地獲取和傳送。物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過對物品感知實現(xiàn)物物相連，比如經(jīng)過RFID(射頻識別)、傳感器、二維識別碼和GPS定位等技術能夠隨時隨地且自動地獲取物品信息。一樣這種信息也能被攻擊者獲取，在物品使用者沒有覺察情況下，物品使用者將會不受控制地被掃描、定位及追蹤，對個人隱私組成了極大威脅。第69頁4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護4.5.1物聯(lián)網(wǎng)安全特點物聯(lián)網(wǎng)安全要求及安全建設：物聯(lián)網(wǎng)安全總體要求物理安全、信息采集安全、信息傳輸安全和信息處理安全，而最終目標就是要確保信息機密性、完整性、真實性和網(wǎng)絡容錯性。物聯(lián)網(wǎng)安全性要求物聯(lián)網(wǎng)中設備自己必須是安全可靠，不僅要可靠地完成設計規(guī)定功能，更不能發(fā)生故障危害到人員或者其他設備安全；其次，它們必須有能力防護自己，在遭受黑客攻擊和外力破壞時候依然能夠正常工作。物聯(lián)網(wǎng)信息安全建設是一個復雜系統(tǒng)工程，需要從政策引導、標準制定、技術研發(fā)等等多方面向前推進，提出堅實信息安全保障伎倆，保障物聯(lián)網(wǎng)健康、快速發(fā)展。第70頁4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護4.5.2物聯(lián)網(wǎng)各層安全問題綜合而言，物聯(lián)網(wǎng)從安全上講包括到信息安全感知、可靠感知數(shù)據(jù)傳輸和安全信息操控。從層面上講，如圖所表示，包括到感知層、網(wǎng)絡層、信息處理層和應用層四個層面。第71頁4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護4.5.2物聯(lián)網(wǎng)各層安全問題對于物聯(lián)網(wǎng)安全，能夠參考互聯(lián)網(wǎng)所設計安全防范體系，在傳感層、網(wǎng)絡傳輸層和應用層分別設計對應安全防范體系，以下列圖所表示。第72頁4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護4.5.2物聯(lián)網(wǎng)各層安全問題2、感知層安全問題：感知層處于物聯(lián)網(wǎng)最底層，是物聯(lián)網(wǎng)原始數(shù)據(jù)起源地，也是許多物聯(lián)網(wǎng)應用層控制硬件實現(xiàn)端。物聯(lián)網(wǎng)感知層要實現(xiàn)感知和控制功效，一旦感知層節(jié)點受到攻擊，不但能夠破壞數(shù)據(jù)正確起源，還會造成控制失敗，從而破壞物聯(lián)網(wǎng)正常工作。第73頁4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護4.5.2物聯(lián)網(wǎng)各層安全問題物聯(lián)網(wǎng)在感知層采集數(shù)據(jù)時，其信息傳輸方式主要采取無線網(wǎng)絡傳輸,對這種暴露在公共場所中信號假如缺乏有效保護辦法話，很輕易被非法監(jiān)聽、竊取、干擾；物聯(lián)網(wǎng)中物品設備大多都是布署在無人監(jiān)控地點完成任務，那么攻擊者就會比較輕易地接觸到這些設備，從而能夠對這些設備或其承載傳感器進行破壞，甚至經(jīng)過破譯傳感器通信協(xié)議，對它們進行非法操控。感知節(jié)點另外一個問題是功效單一、能量有限、數(shù)據(jù)傳輸和消息也沒有特定標準，為提供統(tǒng)一安全保護體系帶來障礙。

在感知層，普通感知信息要經(jīng)過一個或多個與外界網(wǎng)連接網(wǎng)關節(jié)點（sink或gateway）作為感知層和通信層聯(lián)絡渠道，但一旦網(wǎng)關節(jié)點被破壞，感知層信息將無法傳遞到網(wǎng)絡層。第74頁4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護4.5.2物聯(lián)網(wǎng)各層安全問題感知層信息安全問題主要有以下幾個方面：（1）傳感網(wǎng)普通節(jié)點被敵手捕捉，為入侵者對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)起攻擊提供了可能性；（2）傳感網(wǎng)網(wǎng)關節(jié)點被敵手控制，安全性全部丟失；（3）盡管現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)具備相對完整安全保護能力，但因為互聯(lián)網(wǎng)中存在數(shù)量龐大節(jié)點，將會造成大量數(shù)據(jù)同時發(fā)送，使得傳感網(wǎng)節(jié)點（普通節(jié)點或網(wǎng)關節(jié)點）受到來自于網(wǎng)絡拒絕服務（DOS）攻擊；（4）接入到物聯(lián)網(wǎng)超大量傳感節(jié)點標識、識別、認證和控制問題。第75頁4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護4.5.2物聯(lián)網(wǎng)各層安全問題物聯(lián)網(wǎng)感知層信息安全防護（1）加強對傳感網(wǎng)機密性安全控制在傳感網(wǎng)內部，需要有效密鑰管理機制，用于保障傳感網(wǎng)內部通信安全，機密性需要在通信時建立一個暫時會話密鑰，確保數(shù)據(jù)安全。比如在物聯(lián)網(wǎng)構建中選擇射頻識別系統(tǒng)，應該依據(jù)實際需求考慮是否選擇有密碼和認證功效系統(tǒng)。第76頁4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護4.5.2物聯(lián)網(wǎng)各層安全問題物聯(lián)網(wǎng)感知層信息安全防護（2）加強節(jié)點認證個別傳感網(wǎng)（尤其當傳感數(shù)據(jù)共享時）需要節(jié)點認證，確保非法節(jié)點不能接入。認證性能夠經(jīng)過對稱密碼或非對稱密碼方案處理。使用對稱密碼認證方案需要預置節(jié)點間共享密鑰，在效率上比較高，消耗網(wǎng)絡節(jié)點資源較少，許多傳感網(wǎng)都選取此方案；而使用非對稱密碼技術傳感網(wǎng)普通含有很好計算和通信能力，而且對安全性要求更高。在認證基礎上完成密鑰協(xié)商是建立會話密鑰必要步驟。

第77頁4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護4.5.2物聯(lián)網(wǎng)各層安全問題物聯(lián)網(wǎng)感知層信息安全防護（3）加強入侵監(jiān)測一些主要傳感網(wǎng)需要對可能被敵手控制節(jié)點行為進行評定，以降低敵手入侵后危害。敏感場所，節(jié)點要設置封鎖或自毀程序，發(fā)覺節(jié)點離開特定應用和場所，開啟封鎖或自毀，使攻擊者無法完成對節(jié)點分析。（4）加強對傳感網(wǎng)安全路由控制幾乎全部傳感網(wǎng)內部都需要不一樣安全路由技術。傳感網(wǎng)安全需求所包括密碼技術包含輕量級密碼算法、輕量級密碼協(xié)議、可設定安全等級密碼技術等。第78頁4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護4.5.2物聯(lián)網(wǎng)各層安全問題

3、網(wǎng)絡傳輸層安全問題：處于網(wǎng)絡末端節(jié)點傳輸如感知層問題一樣，節(jié)點功效簡單，能量有限，使得它們無法擁有復雜安全保護能力，對網(wǎng)絡傳輸層安全保障帶來困難。物聯(lián)網(wǎng)傳輸層主要用于把感知層搜集到信息安全可靠地傳輸?shù)叫畔⑻幚韺?，然后依?jù)不一樣應用需求進行信息處理，而網(wǎng)絡層是一個高度異構網(wǎng)絡。物聯(lián)網(wǎng)傳輸層異構網(wǎng)絡信息交換安全性是其中脆弱點，尤其在網(wǎng)絡認證方面，難免存在中間人攻擊和其它類型攻擊。這需要有更高安全防護辦法。第79頁4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護4.5.2物聯(lián)網(wǎng)各層安全問題

3、網(wǎng)絡傳輸層安全問題：對于關鍵承載網(wǎng)絡而言，即使它含有相對完整安全保護能力，但因為物聯(lián)網(wǎng)中節(jié)點數(shù)量龐大，且常以集群方式存在。對于事件驅動應用，大量數(shù)據(jù)同時發(fā)送能夠致使網(wǎng)絡擁塞，產生拒絕服務攻擊。在傳輸層會帶來愈加復雜網(wǎng)絡安全問題。大量節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸需求會造成網(wǎng)絡擁塞，產生拒絕服務攻擊。另外，現(xiàn)有通信網(wǎng)絡安全架構都是以人通信角度設計，對以物為主體物聯(lián)網(wǎng)需要建立新傳輸與應用安全架構。第80頁4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護4.5.2物聯(lián)網(wǎng)各層安全問題

3、網(wǎng)絡傳輸層安全問題：對于傳輸層安全要求：（1）數(shù)據(jù)機密性：要確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中不泄露內容；（2）數(shù)據(jù)完整性：要確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中不被非法篡改，而且被篡改數(shù)據(jù)輕易被檢測出；（3）數(shù)據(jù)流機密性：對數(shù)據(jù)流量進行保密，預防數(shù)據(jù)流量信息被非法竊??；（4）DDOS攻擊檢測與預防：DDOS是網(wǎng)絡中常見攻擊現(xiàn)象，在物聯(lián)網(wǎng)中要能及時檢測到DDOS攻擊發(fā)生，并能對脆弱節(jié)點如網(wǎng)關DDOS攻擊進行防護；（5）移動網(wǎng)絡中認證與密鑰協(xié)商（AKA）機制一致性或兼容性、跨越認證和跨網(wǎng)認證等，比如不一樣無線網(wǎng)絡所使用不一樣AKA機制對跨網(wǎng)認證不利。第81頁4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護4.5.2物聯(lián)網(wǎng)各層安全問題

傳輸層信息安全問題主要有以下幾個方面：（1）DOS攻擊、DDOS攻擊；（2）假冒攻擊、中間人攻擊等；（3）跨異構網(wǎng)絡網(wǎng)絡攻擊。第82頁4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護4.5.2物聯(lián)網(wǎng)各層安全問題物聯(lián)網(wǎng)傳輸層信息安全防護：傳輸層安全機制分為端到端機密性和節(jié)點到節(jié)點機密性。端到端機密性安全機制能夠確保數(shù)據(jù)完整性，主要安全機制包含：端到端認證機制；端到端密鑰協(xié)商機制；端到端密鑰管理機制；端到端機密性算法選取機制等。對于節(jié)點到節(jié)點安全性機制主要包含節(jié)點認證和密鑰協(xié)商機制。對于跨網(wǎng)絡安全形式需要建立不一樣網(wǎng)絡環(huán)境認證銜接機制。另外，網(wǎng)絡傳輸能夠依據(jù)需要分為單播通信、組播通信和廣播通信，針對不一樣類型通信模式要有對應認證機制和機密性保護機制。第83頁4.5物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護4.5.2物聯(lián)網(wǎng)各層安全問題綜合以上情況，傳輸層安全架構主要包含一些幾個方面：（1）節(jié)點認證、數(shù)據(jù)機密性、完整性、數(shù)據(jù)流機密性、DDOS攻擊檢測與預防；（2）移動網(wǎng)中AKA機制一致性或兼容性、跨域認證和跨網(wǎng)認證；（3）密鑰管理、端對端加密和節(jié)點對節(jié)點加密、密碼算法和協(xié)議等；（4）組播和廣播通信認證性、機密性和完整性機制等。第