物联网概论第十章

1、1 1 第第十十章章 物联网物联网标准标准 10.1 物联网基础通用标准物联网基础通用标准 10.2 物联网物品标识标准物联网物品标识标准 10.3 物联网关键技术标准物联网关键技术标准 10.4 物联网网络标准物联网网络标准 10.5 物联网安全标准物联网安全标准 10.6 物联网行业应用标准物联网行业应用标准2 210.1 物联网基础通用标准物联网基础通用标准 目前物联网没有形成统一标准，各个企业、目前物联网没有形成统一标准，各个企业、行业都根据自己的特长定制标准，并根据企业或行业都根据自己的特长定制标准，并根据企业或行业标准进行产品生产。这为物联网形成统一的行业标准进行产品生产。这为物联

2、网形成统一的端到端标准体系制造了很大障碍。为物联网制定端到端标准体系制造了很大障碍。为物联网制定标准，应从以下几个方面入手：标准，应从以下几个方面入手： 1、 物联网标准化对象划分物联网标准化对象划分 2、 物联网标准体系划分物联网标准体系划分3 31、 物联网标准化对象划分物联网标准化对象划分图图10-1 物联网（泛在网）标准化对象划分物联网（泛在网）标准化对象划分物物联联网网标标准准化化对对象象网络网络系统系统设备设备接口接口协议协议业务业务4 42、物联网标准体系划分、物联网标准体系划分 图图10-2 物联网标准体系划分物联网标准体系划分泛泛在在网网标标准准体体系系应用层标准应用层标准网

3、络层标准网络层标准感知延伸层标准感知延伸层标准共共性性支支撑撑标标准准5 510.1.2 国际标准化组织国际标准化组织 图图10-3 物联网在不同领域的主要标准组织分布情况物联网在不同领域的主要标准组织分布情况 ITU-T物联网标准进展物联网标准进展ETSI物联网标准进展物联网标准进展GPP/3GPP2物联网标准进展物联网标准进展IEEE物联网标准进展物联网标准进展6 610.210.2 物联网物品标识标准物联网物品标识标准.1 概述概述 识别技术主要实现物联网中物体标识和位置信息的获识别技术主要实现物联网中物体标识和位置信息的获取，它是物联网中非常关键的一个技术点。物联网

4、中的物取，它是物联网中非常关键的一个技术点。物联网中的物体只有被识别之后才能与相关信息绑定，与其他物体及信体只有被识别之后才能与相关信息绑定，与其他物体及信息系统交互，并发挥作用。息系统交互，并发挥作用。RFIDRFID标签、识辨传感器等是物标签、识辨传感器等是物联网识别技术的重要组成部分。在物联网中如何对物体进联网识别技术的重要组成部分。在物联网中如何对物体进行编码、标识未知，如何处理同一物体的多个编码、组合行编码、标识未知，如何处理同一物体的多个编码、组合物体的编码、标签冲突等都是物联网物品识别中研究的重物体的编码、标签冲突等都是物联网物品识别中研究的重点。点。7 7 EPC Global

5、EPC Global提出的提出的“物联网物联网”体系架构由体系架构由EPCEPC编码、编码、EPCEPC标签及读写器、标签及读写器、EPCEPC中间件、中间件、ONSONS服务器和服务器和EPCISEPCIS服务器服务器等部分构成。等部分构成。EPCEPC是赋予物品的唯一的电子编码，其位长是赋予物品的唯一的电子编码，其位长通常为通常为6464位或位或9696位，也可扩展为位，也可扩展为256256位。对不同的应用，位。对不同的应用，规定有不同的编码格式，主要存放企业代码、商品代码和规定有不同的编码格式，主要存放企业代码、商品代码和序列号等。序列号等。 以商品条形码为核心的以商品条形码为核心的E

6、AN UCCEAN UCC（全球统一标识系统（全球统一标识系统）目前已成为全球通用的商用物品编码标准。）目前已成为全球通用的商用物品编码标准。UCCUCC采用采用1212位数字标识代码位数字标识代码UPCUPC（Universal Product CodeUniversal Product Code）码。在）码。在北美以外使用北美以外使用的是的是与与UPCUPC系统相兼容的系统系统相兼容的系统EANEAN（European Article NumberingEuropean Article Numbering）系统。）系统。EANEAN系统主要采用系统主要采用1313位数字标识代码位数字标识代

7、码, , 是是UCCUCC系统的扩展。系统的扩展。8 8.2 物品分类与编码物品分类与编码1 1、 物品分类物品分类 世界通用的商品分类国际标准有两个：一个是用以征世界通用的商品分类国际标准有两个：一个是用以征收关税、制订对外贸易政策、进行贸易管理和统计的关收关税、制订对外贸易政策、进行贸易管理和统计的关税合作理事会商品分类目录税合作理事会商品分类目录( (简称简称CCCNCCCN或或BTN )BTN )；另一个；另一个是联合国统计委员会制订的，用以搜集世界贸易商品资料是联合国统计委员会制订的，用以搜集世界贸易商品资料的国际贸易分类标准的国际贸易分类标准( (简称简称SIF

8、C)SIFC)。9 92 2、物品编码、物品编码要形成统一的物品编码体系，需要遵循以下原则：要形成统一的物品编码体系，需要遵循以下原则： 1 1）唯一性原则：唯一性原则是商品编码的基本原则。是指同一商品）唯一性原则：唯一性原则是商品编码的基本原则。是指同一商品项目的商品应分配相同的商品标识代码，不同商品项目的商品必须分项目的商品应分配相同的商品标识代码，不同商品项目的商品必须分配不同的商品标识代码。配不同的商品标识代码。2 2）无含义性原则：无含义性原则是指商品标识代码中的每一位数字）无含义性原则：无含义性原则是指商品标识代码中的每一位数字不表示任何与商品有关的特定信息。不表示任何与商品有关的

9、特定信息。3 3）稳定性原则：稳定性原则是指商品标识代码一旦分配，只要商品）稳定性原则：稳定性原则是指商品标识代码一旦分配，只要商品的基本特征没有发生变化，就应保持不变。的基本特征没有发生变化，就应保持不变。4 4）规则性原则：规则性原则是指编码应当是按照一定的编码原则编）规则性原则：规则性原则是指编码应当是按照一定的编码原则编制，并配合规范的描述。制，并配合规范的描述。 5 5）通用性原则：同一编码原则应能涵盖所有物品，新增加的品种也）通用性原则：同一编码原则应能涵盖所有物品，新增加的品种也能够适应。能够适应。 6 6）扩展性原则：编码原则的制定应能考虑将来物品的变化趋势。并）扩展性原则：编

10、码原则的制定应能考虑将来物品的变化趋势。并且要对不同的情况留有一定的余地。且要对不同的情况留有一定的余地。101010.310.3 物联网关键技术标准物联网关键技术标准10.3.2 10.3.2 RFIDRFID技术标准技术标准 国际方面，国际方面，RFIDRFID标准已经比较成熟，但是多种标准并标准已经比较成熟，但是多种标准并存，存，ISOISOIECIEC、EPCglobalEPCglobal标准应用最广。标准应用最广。ISOISOIECIEC发布发布的标准涉及空中接口的标准涉及空中接口(18000(18000系列系列) )、应用接口、应用接口(15961)(15961)、数、数据协议据协

11、议(15962)(15962)、实时定位系统、实时定位系统(24730)(24730)、测试、测试(18046(18046、18047)18047)、非接触卡、非接触卡(14443(14443、15693)15693)、具体应用、具体应用( (如动物、如动物、货物集装箱货物集装箱) )等。等。EPCglobalEPCglobal标准是美欧主导的企业标准，标准是美欧主导的企业标准，也在世界范围内广泛应用。此外，各国都在积极制定国家也在世界范围内广泛应用。此外，各国都在积极制定国家标准，如日本的标准，如日本的UIDUID已在日本获得广泛支持和应用。已在日本获得广泛支持和应用。11111 1、ISO

12、ISO制定的制定的RFIDRFID标准体系标准体系 19951995年国际标准化组织年国际标准化组织ISO/IECISO/IEC联合技术委员会联合技术委员会JTCIJTCI设立了子委员会设立了子委员会SC31SC31（以下简称（以下简称SC31SC31），负责），负责RFIDRFID标准化研究工作。标准化研究工作。SC31SC31子委员会负责子委员会负责RFIDRFID标准可以分为标准可以分为四个方面：四个方面：数据标准（如编码标准数据标准（如编码标准ISO/IEC 15691ISO/IEC 15691、数据协议、数据协议ISO/IEC 15692ISO/IEC 15692、ISO/IEC 1

13、5693ISO/IEC 15693，解决了应用程序、标，解决了应用程序、标签和空中接口多样性的要求，提供了一套通用的通信机签和空中接口多样性的要求，提供了一套通用的通信机制）制）空中接口标准（空中接口标准（ISO/IEC 18000ISO/IEC 18000系列）系列）测试标准（性能测试测试标准（性能测试ISO/IEC 18047ISO/IEC 18047和一致性测试标和一致性测试标准准ISO/IEC 18046ISO/IEC 18046）实时定位（实时定位（RTLSRTLS）（）（ISO/IEC 24730ISO/IEC 24730系列应用接口与系列应用接口与空中接口通信标准）空中接口通信标

14、准）12122 2、EPCglobal EPCglobal 制定的制定的RFIDRFID标准体系标准体系 EPCglobalEPCglobal是由美国统一代码协会（是由美国统一代码协会（UCCUCC）和国际物品）和国际物品编码协会（编码协会（EANEAN）于）于20032003年年9 9月共同成立的非营利性组织，月共同成立的非营利性组织，其主要职责是在全球范围内对各个行业建立和维护其主要职责是在全球范围内对各个行业建立和维护EPCglobalEPCglobal网络，保证供应链各环节信息的自动、实时识网络，保证供应链各环节信息的自动、实时识别，采用全球统一标准。别，采用全球统一标准。 EPC g

15、lobalEPC global体系框架包含三种主要的活动，每种活动体系框架包含三种主要的活动，每种活动都是由都是由EPC globalEPC global体系框架内相应的标准支撑的，如图体系框架内相应的标准支撑的，如图10-510-5所示。所示。1313图10-5 EPC global体系框架14141 1）EPCEPC物理对象交换。物理对象交换。 用户与带有用户与带有EPCEPC编码的物理对象进行交互。对于许多编码的物理对象进行交互。对于许多EPC globalEPC global网络终端用户网络终端用户来说，物理对象是商品，用户是该商品供应链中的成员，物理对象交换包括许多来说，物理对象是商

16、品，用户是该商品供应链中的成员，物理对象交换包括许多活动，诸如装载、接收等。还有许多与这种商业物品模型不同的其他用途，但这活动，诸如装载、接收等。还有许多与这种商业物品模型不同的其他用途，但这些用途仍然包括对物品使用标签进行标识。些用途仍然包括对物品使用标签进行标识。EPC globalEPC global体系框架定义了体系框架定义了EPCEPC物理对物理对象交换标准，从而能够保证当用户将一种物理对象提交给另一个用户时，后者将象交换标准，从而能够保证当用户将一种物理对象提交给另一个用户时，后者将能够确定该物理对象有能够确定该物理对象有EPCEPC代码并能较好地对其进行说明。代码并能较好地对其进

17、行说明。2 2）EPCEPC基础设施。基础设施。 为达成为达成EPCEPC数据的共享，每个用户开展活动时将为新生成的对象进行数据的共享，每个用户开展活动时将为新生成的对象进行EPCEPC编码编码，通过监视物理对象携带的，通过监视物理对象携带的EPCEPC编码对其进行跟踪，并将搜集到的信息记录到组织编码对其进行跟踪，并将搜集到的信息记录到组织内的内的EPCEPC网络中。网络中。EPC globalEPC global体系框架定义了用来收集和记录体系框架定义了用来收集和记录EPCEPC数据的主要设施数据的主要设施部件接口标准，因而允许用户使用互操作部件来构建其内部系统。部件接口标准，因而允许用户使

18、用互操作部件来构建其内部系统。3 3）EPCEPC数据交换。数据交换。 用户通过相互交换数据，来提高自身拥有的运动物品的可见性，进而从用户通过相互交换数据，来提高自身拥有的运动物品的可见性，进而从EPC EPC globalglobal网络中受益。网络中受益。EPC globalEPC global体系框架定义了体系框架定义了EPCEPC数据交换标准，为用户提供了数据交换标准，为用户提供了一种点对点共享一种点对点共享EPCEPC数据的方法，并提供了用户访问数据的方法，并提供了用户访问EPC globalEPC global核心业务和其他相核心业务和其他相关共享业务的机会。关共享业务的机会。15

19、151 1、 EPC EPC编码规则编码规则 EPCEPC编码是与编码是与EAN/UCCEAN/UCC编码兼容的新一代编码标准，在编码兼容的新一代编码标准，在EPCEPC系统中，系统中，EPCEPC编码与现行编码与现行GTINGTIN相结合，因而相结合，因而EPCEPC并不是并不是取代现行的条形码标准，而是由现行的条形码标准逐渐过取代现行的条形码标准，而是由现行的条形码标准逐渐过渡到渡到EPCEPC标准或者是在未来的供应链中标准或者是在未来的供应链中EPCEPC和和EAN/UCCEAN/UCC系统系统共存。共存。EPCEPC是存储在射频标签中的惟一信息，且已经得到是存储在射频标签中的惟一信息，

20、且已经得到UCCUCC和和EANEAN两个主要国际标准监督机构的支持。在我国，两个主要国际标准监督机构的支持。在我国，EANEAN/ /UCCUCC系统中系统中GTINGTIN编码是由中国物品编码中心负责分配编码是由中国物品编码中心负责分配和管理。和管理。 编码原则：编码原则： 1 1）惟一性。）惟一性。2 2）永久性。）永久性。3 3）简单性。）简单性。4 4）可扩展性。）可扩展性。5 5）保密性与安全性。）保密性与安全性。6 6）无含义。）无含义。16162 2、EPCEPC编码结构编码结构 EPCEPC代码是由一个版本号加上另外三段数据（依次为代码是由一个版本号加上另外三段数据（依次为域

21、名管理、对象分类、序列号）组成的一组数字，如表域名管理、对象分类、序列号）组成的一组数字，如表4 4所示。其中版本号用于标识所示。其中版本号用于标识EPCEPC编码的版本次序，它使得编码的版本次序，它使得EPCEPC随后的码段可以有不同的长度；域名管理是描述与此随后的码段可以有不同的长度；域名管理是描述与此EPCEPC相关的生产厂商的信息，例如可口可乐公司；对象分相关的生产厂商的信息，例如可口可乐公司；对象分类记录产品精确类型的信息，例如美国生产的类记录产品精确类型的信息，例如美国生产的330ml330ml罐装罐装减肥可乐（可口可乐的一种新产品）；序列号惟一标识货减肥可乐（可口可乐的一种新产品

22、）；序列号惟一标识货品，它会精确地指明品，它会精确地指明EPCEPC代码标识的是哪一罐代码标识的是哪一罐330ml330ml罐装减罐装减肥可乐。肥可乐。17173 3、EPCEPC编码类型编码类型 目前，目前，EPCEPC代码有代码有6464位、位、9696位和位和256256位位3 3种。为了保证种。为了保证所有物品都有一个所有物品都有一个EPCEPC代码并使其载体代码并使其载体标签成本尽可标签成本尽可能降低，建议采用能降低，建议采用9696位，这样其数目可以为位，这样其数目可以为2.682.68亿个公司亿个公司提供惟一标识，每个生产厂商可以有提供惟一标识，每个生产厂商可以有16001600

23、万个对象种类并万个对象种类并且每个对象种类可以有且每个对象种类可以有680680亿个序列号，这对未来世界所亿个序列号，这对未来世界所有产品已经非常够用了。有产品已经非常够用了。181810.3.310.3.3 传感器技术标准传感器技术标准 传感器网络涉及的技术领域和相关标准化组织较多，传感器网络涉及的技术领域和相关标准化组织较多，目前国际标准化组织（目前国际标准化组织（ISOISO）和国际电工委员会（）和国际电工委员会（IECIEC）的）的第一联合技术委员会（第一联合技术委员会（JTC1JTC1）、国际电子和电气工程师协）、国际电子和电气工程师协会（会（IEEEIEEE）、国际电信联盟（）、国

24、际电信联盟（ITUITU）和互联网工程师任务）和互联网工程师任务组（组（IETFIETF）等国际标准化组织都在开展传感器网络标准相）等国际标准化组织都在开展传感器网络标准相关的研究工作，但大多尚处于标准提案阶段。关的研究工作，但大多尚处于标准提案阶段。191910.410.4 物联网网络标准物联网网络标准10.4.1 10.4.1 概述概述 根据物联网网络分类的类型不同，所对应的网络标准根据物联网网络分类的类型不同，所对应的网络标准也不同。为简单明晰起见，通常将互联网按照通信距离划也不同。为简单明晰起见，通常将互联网按照通信距离划分为无线个域网、无线局域网、无线城域网和无线广域网分为无线个域网

25、、无线局域网、无线城域网和无线广域网，如图，如图10-610-6所示。蜂窝移动通信（所示。蜂窝移动通信（2G2G、3G3G）属于无线广域）属于无线广域网（网（WWANWWAN），），IEEE 802IEEE 802标准系列涵盖了标准系列涵盖了WPANWPAN、WLANWLAN、WMANWMAN和和WWANWWAN几个方面。几个方面。IEEE 802IEEE 802标准系列涵盖了标准系列涵盖了WPANWPAN、WLANWLAN、WMANWMAN和和WWANWWAN几个方面。几个方面。2020RFID3G/TD-SCDMAGPS,GPRS802.20.BWA WiMAX 802.16 WiFi 8

26、02.11 、WPAN WLAN WMAN WWAN 802.15.4 ZigBee 蓝牙蓝牙 UWB图10-6 网络标准212110.4.2 802.15.410.4.2 802.15.4无线个域网（无线个域网（WPANWPAN）标准）标准 IEEE 802.15.4IEEE 802.15.4是是IEEEIEEE标准委员会标准委员会TG4TG4任务组发布的一任务组发布的一项标准。该任务组于项标准。该任务组于20002000年年1212月成立，月成立，ZigBeeZigBee联盟（联盟（ZigBee AllianceZigBee Alliance）于）于20012001年年8 8月成立，月成立

27、，20022002年由英国年由英国InvensysInvensys公司、美国公司、美国MotorolaMotorola公司、日本公司、日本MitsubishiMitsubishi公司公司和荷兰和荷兰PhilipsPhilips公司等厂商联合推出了低成本、低功耗的公司等厂商联合推出了低成本、低功耗的ZigBeeZigBee技术。技术。ZigBeeZigBee是一种新兴的近距离、低速率、低功是一种新兴的近距离、低速率、低功耗的双向无线通信技术，也是耗的双向无线通信技术，也是ZigBeeZigBee联盟所主导的传感网联盟所主导的传感网技术标准。技术标准。2222高层协议高层协议IEEE 802.2逻

28、辑链路逻辑链路类型（类型（LLC）介质访问控制层（介质访问控制层（MAC）868MHz/915MHz物理物理层层特定业务汇聚子层特定业务汇聚子层（SSCS）其他逻辑其他逻辑链路控制标准链路控制标准2400MHz物理层物理层图10-7 IEEE802.15.4标准协议结构232310.4.3 802.1110.4.3 802.11无线局域网（无线局域网（WLANWLAN）标准）标准 802.11802.11是是IEEEIEEE于于19971997年发布的一个无线局域网标准，用于解决办年发布的一个无线局域网标准，用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，主要限于数据存公室局域网和校园

29、网中用户与用户终端的无线接入，主要限于数据存取，速率最高只能达到取，速率最高只能达到2Mb/s2Mb/s。用于它在速率和传输距离上都不能满。用于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，因此，参照足人们的需要，因此，参照ISO/OSI 7ISO/OSI 7层参考模型，层参考模型，IEEEIEEE随后又相继随后又相继推出了推出了802.11b802.11b和和802.11a802.11a两个新标准，两个新标准，20032003年年6 6月发布月发布802.11g802.11g，形成，形成了一个标准系列。了一个标准系列。IEEE 802.11IEEE 802.11标准涵盖了许多子集，包括：标准涵盖

30、了许多子集，包括： 802.11a802.11a：将传输频段放置在：将传输频段放置在5GHz5GHz频段空间；频段空间； 802.11b802.11b：将传输频段放置在：将传输频段放置在2.4GHz2.4GHz频段空间；频段空间； 802.11d802.11d：Regulatory DomainsRegulatory Domains，定义域管理；，定义域管理； 802.11e802.11e：QoSQoS（Quality of ServiceQuality of Service），定义服务质量；），定义服务质量； 802.11f802.11f：IAPP(Inter-Access Point Pr

31、otocol)IAPP(Inter-Access Point Protocol)，接入点内部协，接入点内部协议；议； 802.11g802.11g：在：在2.4GHz2.4GHz频率空间取得更高的速率；频率空间取得更高的速率； 802.11h802.11h：5GHz5GHz频率空间的功耗管理；频率空间的功耗管理； 802.11i802.11i：SecuritySecurity，定义网络完全性。，定义网络完全性。242410.4.4 802.1610.4.4 802.16无线城域网（无线城域网（WMANWMAN）标准）标准 19991999年年7 7月，月，IEEEIEEE设立设立IEEE 80

32、2.16IEEE 802.16工作组，主要工作工作组，主要工作内容是制定宽带无线接入标准，包括空中接口及相关功能内容是制定宽带无线接入标准，包括空中接口及相关功能标准。它由三个工作小组组成，每个小组分别负责不同的标准。它由三个工作小组组成，每个小组分别负责不同的工作：工作：IEEE 802.16.1IEEE 802.16.1负责制定频率为负责制定频率为10GHz60GHz10GHz60GHz的无线的无线接口标准；接口标准；IEEE 802.16.2IEEE 802.16.2负责制定宽带无线接入系统共负责制定宽带无线接入系统共存方面的标准；存方面的标准；IEEE 802.16.3IEEE 802

33、.16.3负责制定频率范围在负责制定频率范围在2GHz10GHz2GHz10GHz之间获得频率使用许可应用的无线接口标准。之间获得频率使用许可应用的无线接口标准。2525.6 6 3G 3G标准标准 3G3G标准由国际电信联盟（标准由国际电信联盟（ITUITU）负责制定，）负责制定，ITUITU最初发最初发展展3G3G的目标是建立一个全球统一的通信标准，但由于利益的目标是建立一个全球统一的通信标准，但由于利益分歧，导致了分歧，导致了3G3G有欧洲提出的有欧洲提出的WCDMAWCDMA、美国提出的、美国提出的cdma2000cdma2000和我国提出的和我国提出的TD-SCDM

34、ATD-SCDMA三种标准并存。三种标准并存。2626.6 6 802.20 802.20移动宽带无线接入（移动宽带无线接入（MBWAMBWA）标准）标准 由于对移动宽带无线接入（由于对移动宽带无线接入（MBWAMBWA）技术的需求不断增）技术的需求不断增加，加，20022002年年1111月，月，IEEEIEEE正式成立了新的正式成立了新的802.20802.20工作组。该工作组。该工作组的目标是：规范低于工作组的目标是：规范低于3.5GHz3.5GHz许可频段的移动宽带无许可频段的移动宽带无线接入（线接入（MBWAMBWA）系统物理层和）系统物理层和MACMAC层的互操作

35、性。此系统层的互操作性。此系统基于基于IPIP技术，单用户峰值数据传输速率超过技术，单用户峰值数据传输速率超过1Mb/s1Mb/s，系统，系统支持在城域网环境下终端移动速度高达支持在城域网环境下终端移动速度高达250km/h250km/h的移动通的移动通信，并且在频谱效率、用户端持续数据传输速率、用户容信，并且在频谱效率、用户端持续数据传输速率、用户容量等方面比已有移动系统有明显优势。量等方面比已有移动系统有明显优势。2727.7 7 M2M M2M标准进展标准进展 M2MM2M是是“机器对机器通信（机器对机器通信（Machine to MachineMachine to M

36、achine）”或者或者“人对机器通信（人对机器通信（Man to MachineMan to Machine）”的简称。主要的简称。主要是指通过是指通过“通信网络通信网络”传递信息从而实现机器对机器或人传递信息从而实现机器对机器或人对机器的数据交换，也就是通过通信网络实现机器之间的对机器的数据交换，也就是通过通信网络实现机器之间的互联、互通。互联、互通。 M2MM2M作为物联网在现阶段的最普遍的应用形式，在欧作为物联网在现阶段的最普遍的应用形式，在欧洲、美国、韩国、日本等国家实现了商业化应用。国际上洲、美国、韩国、日本等国家实现了商业化应用。国际上各大标准化组织中各大标准化组织中M2MM2M

37、相关研究和标准制定工作也在不断相关研究和标准制定工作也在不断推进。几大主要标准化组织按照各自的工作职能范围，从推进。几大主要标准化组织按照各自的工作职能范围，从不同角度开展了针对性研究。不同角度开展了针对性研究。282810.510.5物联网安全标准物联网安全标准10.5.1 10.5.1 概述概述 物联网网络层的安全主要分为两类物联网网络层的安全主要分为两类: : 一是来自于物联一是来自于物联网本身网本身( (主要包括网络的开放性架构、系统的接入和互联主要包括网络的开放性架构、系统的接入和互联方式、以及各类功能繁多的网络设备和终端设备的能力等方式、以及各类功能繁多的网络设备和终端设备的能力等

38、) )安全隐患安全隐患; ; 二是源于构建和实现物联网网络层功能的相二是源于构建和实现物联网网络层功能的相关技术关技术( (如云计算、网络存储、异构网络技术等如云计算、网络存储、异构网络技术等) )的安全弱的安全弱点和协议缺陷。点和协议缺陷。292910.5.2 10.5.2 网络安全网络安全1 1、美国、美国TCSEC(TCSEC(桔皮书桔皮书) ) 美国国防部的可信计算机系统评价准则（美国国防部的可信计算机系统评价准则（Trusted Trusted Computer System Evalution Criteria TCSECComputer System Evalution Crit

39、eria TCSEC，桔皮书），桔皮书）是计算机信息安全评估的第一个正式标准，具有划时代的是计算机信息安全评估的第一个正式标准，具有划时代的意义。该准则于意义。该准则于19701970年由美国国防科学委员会提出，并于年由美国国防科学委员会提出，并于19851985年年1212月由美国国防部公布。月由美国国防部公布。TCSECTCSEC将安全分为将安全分为4 4个方面个方面：安全政策、可说明性、安全保障和文档。该标准将以上：安全政策、可说明性、安全保障和文档。该标准将以上4 4个方面分为个方面分为7 7个安全级别，按安全程度从最低到最高依次个安全级别，按安全程度从最低到最高依次是是D D、C1C

40、1、C2C2、B1B1、B2B2、B3B3、A1A1。30302 2、 欧洲欧洲ITSECITSEC 19911991年，欧共体发布了信息技术安全评价准则（年，欧共体发布了信息技术安全评价准则（Information Technology Security Evaluation Criteria Information Technology Security Evaluation Criteria ,ITSEC,ITSEC）。）。19931993年，加拿大发布了加拿大可信计算机产品年，加拿大发布了加拿大可信计算机产品评价准则（评价准则（CTCPECCTCPEC），），CTCPECCTCPEC综

41、合了综合了TCSECTCSEC和和ITSECITSEC两个准两个准则的优点。同年，美国在对则的优点。同年，美国在对TCSECTCSEC进行修改补充并吸收进行修改补充并吸收ITSECITSEC优点的基础上，发布了美国信息技术安全评价联邦准优点的基础上，发布了美国信息技术安全评价联邦准则则 (FC) (FC)。 ITSECITSEC与与TCSECTCSEC不同，其观点是应当分别衡量安全的功不同，其观点是应当分别衡量安全的功能和安全的保障，而不应象能和安全的保障，而不应象TCSECTCSEC那样混合考虑安全的功能那样混合考虑安全的功能和安全的保障。因此，和安全的保障。因此，ITSECITSEC对每个

42、系统赋予两种等级：对每个系统赋予两种等级：FF（FunctionalityFunctionality）即安全功能等级，）即安全功能等级，EE（European European assuranceassurance）即安全保障等级。另外，）即安全保障等级。另外，TCSECTCSEC把保密作为安把保密作为安全的重点，而全的重点，而ITSECITSEC则把完整性、可用性与保密性作为同等则把完整性、可用性与保密性作为同等重要的因素。重要的因素。313110.5.310.5.3 数据安全数据安全 数据的保密性、可用性、可控性和完整性是数据安数据的保密性、可用性、可控性和完整性是数据安全技术的主要研究内

43、容。与数据安全密切相关的技术主要全技术的主要研究内容。与数据安全密切相关的技术主要有以下几种有以下几种：1 1、 访问控制：访问控制： 该技术主要用于控制用户可否进入系统该技术主要用于控制用户可否进入系统以及进入系统的用户能够读写的数据集；以及进入系统的用户能够读写的数据集；2 2、 数据流控制：该技术和用户可访问数据集的分发有关数据流控制：该技术和用户可访问数据集的分发有关，用于防止数据从授权范围扩散到非授权范围；，用于防止数据从授权范围扩散到非授权范围；3 3、 推理控制：该技术用于保护可统计的数据库，以防止推理控制：该技术用于保护可统计的数据库，以防止查询者通过精心设计的查询序列推理出机

44、密信息；查询者通过精心设计的查询序列推理出机密信息；4 4、 数据加密：该技术用于保护机密信息在传输或存储时数据加密：该技术用于保护机密信息在传输或存储时被非授权暴露；被非授权暴露；5 5、 数据保护：该技术主要用于防止数据遭到意外或恶意数据保护：该技术主要用于防止数据遭到意外或恶意的破坏，保证数据的可用性和完整性。的破坏，保证数据的可用性和完整性。323210.5.4 网络安全协议网络安全协议1、 SSL协议协议 SSL协议是由协议是由Netscape公司研究制定的安全协议。公司研究制定的安全协议。该协议向基于该协议向基于TCP/IP的客户的客户/服务器应用程序提供客户服务器应用程序提供客户

45、端和服务器端的鉴别、数据完整性及信息机密性等安全端和服务器端的鉴别、数据完整性及信息机密性等安全服务。服务。TCPIP握手层 记录层 SSL握手协议SSL改变密码规约协议SSL告警协议SSL记录协议HTTP图 10-8 SSL协议栈3333类型长度参数1字节3字节图10-9 握手协议报文格式 报文类型参数hello-request空client-hello版本、随机数、会话ID、密码规约、压缩算法server-hello版本、随机数、会话ID、密码规约、压缩算法certificateX.509 证书链server-key-exchange参数、签名certificate-request类型、C

46、A列表server-done空certificate-verify签名client-key-exchange参数、签名finished哈希值图10-10 报文类型3434图 10-11 握手过程client-helloserver-hellocertificateserver-key-exchangecertificate-requestserver-hello-donecertificateclient-key-exchangecertificate-verifychange-cipher-specfinishedchange-cipher-specfinished协 商 建 立 安 全 关

47、 联 （ 版 本 、会 话 ID、 密 码 规 约 、压 缩 算 法 、 初 始 随 机 数 ）服 务 器 发 送 证 书 、 密 钥 交 换 、证 书 请 求 、 结 束 Hello客 户 发 送 证 书 、 密 钥 交 换 、证 书 验 证改 变 密 码 规 约 ，结 束 握 手35352 2、 网际安全协议网际安全协议IPSecIPSec 网际协议安全网际协议安全(IPSec)(IPSec)对对IPv4IPv4和和IPv6IPv6的数据包提供了的数据包提供了访问控制、无连接完整性、数据源认证、重放检测与拒绝访问控制、无连接完整性、数据源认证、重放检测与拒绝、保密性和有限的流量保密性等安全

48、服务。它采用端对端、保密性和有限的流量保密性等安全服务。它采用端对端的安全保护模式，具有保护工作组、局域网计算机、域客的安全保护模式，具有保护工作组、局域网计算机、域客户和服务器、距离很远的分公司、户和服务器、距离很远的分公司、ExtranetExtranet、漫游客户以、漫游客户以及远程管理计算机间通讯的能力。使用及远程管理计算机间通讯的能力。使用IPSecIPSec不需要更改不需要更改上层的应用程序或协议，用户可以很方便地在现有网络部上层的应用程序或协议，用户可以很方便地在现有网络部署署IPSecIPSec。3636 IPSec IPSec 协议组包含协议组包含Authentication

49、 HeaderAuthentication Header（AHAH）协）协议、议、Encapsulating Security PayloadEncapsulating Security Payload（ESPESP）协议和）协议和Internet Key ExchangeInternet Key Exchange（IKEIKE）协议。其中）协议。其中AHAH协议定义了协议定义了认证的应用方法，提供数据源认证和完整性保证；认证的应用方法，提供数据源认证和完整性保证；ESPESP协协议定义了加密和可选认证的应用方法，提供机密性保证。议定义了加密和可选认证的应用方法，提供机密性保证。可以根据实际安

50、全需求，选择使用其中的一种或者同时使可以根据实际安全需求，选择使用其中的一种或者同时使用这两种协议。用这两种协议。AHAH和和ESPESP都可以提供认证服务，都可以提供认证服务，AHAH提供的提供的认证服务要强于认证服务要强于ESPESP。IKEIKE用于密钥交换。用于密钥交换。373710.5.510.5.5 隐私保护规范隐私保护规范 隐私保护是物联网安全的一个重要问题。在物联网隐私保护是物联网安全的一个重要问题。在物联网“无处不在无处不在”的网络环境下，用户在享受个性化服务的同时的网络环境下，用户在享受个性化服务的同时也可能泄露自身的隐私信息；另一方面物联网的任务通常也可能泄露自身的隐私信

51、息；另一方面物联网的任务通常由多个节点协作完成，协作过程中节点的输出也可能造成由多个节点协作完成，协作过程中节点的输出也可能造成隐私泄露。因此，如何在保持用户隐私机密性的同时不降隐私泄露。因此，如何在保持用户隐私机密性的同时不降低数据分析处理的效率是必须解决的安全问题。低数据分析处理的效率是必须解决的安全问题。383810.610.6 物联网行业应用标准物联网行业应用标准.1 概述概述 联网相关的行业已经或正在制定一些行业应用特定的联网相关的行业已经或正在制定一些行业应用特定的标准。如标准。如KNXKNX的智能建筑通信标准、的智能建筑通信标准、WMB USWMB US计量仪

52、表无计量仪表无线通信标准、线通信标准、HGIHGI的家庭网关标准、的家庭网关标准、FCCFCC正牵头制定美国智正牵头制定美国智能电网标准、欧盟能电网标准、欧盟CENCENCENELECCENELECETSIETSI正联合制定智能计正联合制定智能计量标准等。量标准等。3939.2 智能电网智能电网 目前，国外研究智能电网标准体系的国际主要标准组目前，国外研究智能电网标准体系的国际主要标准组织与机构主要有国际电工委员会织与机构主要有国际电工委员会IECIEC、美国国家标准技术、美国国家标准技术研究院（研究院（NISTNIST）与电气和电子工程师协会）与电气和电子工程师协会(IE

53、EE)(IEEE)三大组织三大组织机构。机构。20082008年底，年底，IEC/SMB(IEC/SMB(国际电工委员会国际电工委员会/ /标准化管理标准化管理局局) )批准设立战略小组批准设立战略小组SG3SG3来帮助来帮助IECIEC制定智能电网标准。制定智能电网标准。SG3SG3的主要任务是智能电网体系的研发，包括首先应建立的主要任务是智能电网体系的研发，包括首先应建立的达到设备和系统互操作的规约和模型的标准化。的达到设备和系统互操作的规约和模型的标准化。4040IEC SG3 智能电网与标准的观点是：智能电网与标准的观点是：智能电网智能电网包括发电到用电之间所有部分的系统。系统有大量分

54、包括发电到用电之间所有部分的系统。系统有大量分布式智能节点，紧密耦合并实时运行，装置即是电工设备，也是智能布式智能节点，紧密耦合并实时运行，装置即是电工设备，也是智能节点；节点；在现有电力设备上建设，可具有多种形态，需融合和利用现有成熟在现有电力设备上建设，可具有多种形态，需融合和利用现有成熟系统；系统；优化系统运行维护，指导电力网络发展；优化系统运行维护，指导电力网络发展；智能电网工程要考虑多方利益：用户、设备生产商、电力企业和监智能电网工程要考虑多方利益：用户、设备生产商、电力企业和监管部门；管部门；自由和创新，可能的互操作；自由和创新，可能的互操作； 两个并行方向：需求和规范要研究对象的

55、外部和内部。重视各种方两个并行方向：需求和规范要研究对象的外部和内部。重视各种方案解决的需求问题。工程初始阶段，标准将强调用户的需求（从外部案解决的需求问题。工程初始阶段，标准将强调用户的需求（从外部看），需要电力企业、配电和输电运营商提出他们的要求，必须使用看），需要电力企业、配电和输电运营商提出他们的要求，必须使用针对用户需求的标准；工程后期适当地使用标准来指导技术设计和规针对用户需求的标准；工程后期适当地使用标准来指导技术设计和规范（从内部看），使得系统设计人员和集成人员能交互，动作协调，范（从内部看），使得系统设计人员和集成人员能交互，动作协调，甚至可以用互换的装置。甚至可以用互换的装置。4141NISTNIST的智能电网标准制定三步走计划分别是：的智能电网标准制定三步走计划分别是：1 1、通过所有利益相关方共同参与的开放、公开的程序，明、通过所有利益相关方共同参与的开放、公开的程序，明确当前适用的标准、待制定的标准以及标准制定的优先级确当前适