信息化技术及校园信息化建设

信息化技术及校园信息化建设杨邓奇博士副教授主要内容容信息化相相关概念念几种主流流的信息化技术P2P技术及其其在校园园信息化化中的应应用云计算技术术及其在在校园信信息化中中的应用用物联网与智智慧校园园信息化相相关概念念信息技术术指有关信息息的收集集、识别别、提取取、变换换、存储、、传递、处处理、检检索、检检测、分分析和利利用等的相关技术。信息化是指培育、发发展以智能化化工具为为代表的的新的生产产力并使之造造福于社社会的历史过过程信息化相相关概念念工业、农农业、商商业、国防及社会生活活等各个个方面皆皆存在信信息化档案管理理信息化化政府办公公信息化化企业管理理信息化化教育信息息化战争信息息化信息化的的意义高效时间效率率、空间间效率、、产出效效率可靠在业务比比较繁忙忙时人工工容易出出错、纸纸质数据据不易保保存环保绿色、低低碳（绿绿色计算算）信息化的的目标初级的信信息化建建设目标标电子化、、无纸化化、无接接触简化工作作、节省省成本、、提高效效率高级的信信息化建建设目标标想什么就就有什么么（人的需求求驱动）人性化——人文与技技术的统统一信息化六六大要素素开发利用用信息资源建设国家家信息网网络推进信息技术术应用发展信息技术术和产业培育信息化人才制定和完善信信息化政政策信息化六六大要素素开发利用用信息资源抽象、描描述，将将现实生生活数字字化信息资源源的组织织与管理理集中控制制与存储储、统一一管理和和调度（资源服务务器）分布式存存储、统统一管理理和调度（调度服务务器，Tracker）分布式存存储、分分散式管管理和调度（无中心节节点）信息资源源的共享享一对一（（点对点点通信））一对多（（C/S模式）多对多（（P2P模式、云云计算、、AdHoc、）信息化六六大要素素建设国家家信息网网络国家公共共网络设设施平台台，信息息高速公公路国家信息息基础设设施（NII）不断扩展展的仪器设备（通信设设备、终终端设备备、传输输介质））各种网络络协议各种网络络标准和和传输编码信息化六六大要素素推进信息技术术应用各种应用用平台、、应用软软件的部部署和推推广发展信息技术术和产业应用是技技术进步步的原动动力培育信息化人才人才是信息息化建设设的执行行者制定和完善信信息化政策政策是信信息化建建设的保保障信息化的的技术基础早期：计算机技技术现在：现代通信信网络技术术数据库技技术信息化技技术基础础信息化核核心技术术网络技术术本质上是是网络应应用技术术信息化也也可以说说是网络络化网络技术术（计算算机技术术+通信技术术）高性能（（高速、可可靠）智能化（（大数据）移动化（（智能手机机的兴起起）安全化（（信息化部部署的保保障条件件）网络即计计算机计算机网络技术术的发展展第一阶段段：20世纪50年代将彼此独独立的计计算机技技术与通通信技术术相结合合。第二阶段段：20世纪60年代美国国防防高级研研究计划划局（DARPA）的ARPANET与分组交交换技术术的出现现。第三阶段段：20世纪70年代中期期网络体系系结构与与网络协协议的国国际标准准化研究究及开放放系统互互连参考考模型（（OSI//RM）的提出出。第四阶段段：20世纪90年代起Internet及高速网络网络计算算的新时时代未来的网网络结构构：IPovereverything//EverythingoverIP第1章概概述用户BackBoneAccessNetworkPOP用户AccessNetwork用户用户POPPOPPOPPointofPrensence汇聚点端用户：机顶盒、手机、计算机、物体等网络计算算的新时代云云计算计算资源源的演进进：从集集中到分分散再到到集中全世界只只需要5台电脑就就足够了了——托马斯·沃森个人用户户的内存存只需640K足矣——比尔·盖茨计算时代代网络时代代云时代网络计算算的新时时代——物联网第1章概概述两种通信信方式在网络边边缘的端端系统中中运行的的程序之之间的通通信方式式通常可可划分为为两大类类：非对等通通信模式式C/S模式（Client//Server模式）B/S模式（Client//Server模式）对等通信信模式P2P模式（Peer-to-Peer方式)运行客户程序网络边缘缘网络核心心运行服务器程序AB①请求服务②得到服务客户服务器客户A向服务器器B发出请求求服务，，而服务器器B向客户A提供服务务。对等连接方式式对等连接接(peer-to-peer，简写为为P2P)是指两个个主机在在通信时时并不区区分哪一一个是服服务请求求方还是是服务提提供方。。只要两个个主机都都运行了了对等连连接软件件（P2P软件），，它们就就可以进进行平等的、、对等连连接通信信。网络边缘缘网络核心心运行P2P程序运行P2P程序DCEF运行P2P程序运行P2P程序几种主流流的信息息化技术术P2P技术及其其在校园园信息化化中的应应用云计算及其在校校园信息息化中的的应用物联网与与智慧校校园P2P技术2001年以来，，大量P2P软件出现。P2P技术被用用于各种种应用，如：文件共享享：Napster、Gnutella、eDonkey、eMule、BT等；科学计算算：SETI@home、Avaki、PopularPower等；协同与服服务共享享平台：JXTA、Magi、Groove等；即时通信：ICQ、QQ、YahooMessenger、MSNMessenger等；视频直播/点播：网络电视视：沸点点、PPStream、PPLive、QQLive、SopCast等。P2P应用系统统分类根据资源源组织、、调度模模式，P2P拓扑结构构被可以以分为：：中心化拓拓扑（CentralizedTopology）；全分布式式P2P拓扑全分布式式非结构构化拓扑扑（DecentralizedUnstructuredTopology）；全分布式式结构化化拓扑（DecentralizedStructuredTopology，也称作作DHT网络）；；半分布式式拓扑（PartiallyDecentralizedTopology）。P2P应用系统统分类集中式P2P文件共享享——BitTorrentWeb服务器Tracker服务器SeederLeecherLeecherLeecherNewArrivalLeecher1234P2P文件共享享中有哪哪些关键键技术？？文件如何何描述？？Pieces、blocks数据交换换策略？？向不同的的用户请请求不通通pieces中blocks文件描述述B编码：一种以简简洁格式式指定和和组织数数据的方方法。元信息文件：即种子文文件，扩扩展名.torrent长度：文件字节数长长度（整整数）名称:文件的名名称。建建议使用用（字节节串）片断长度度:每个片断断的字节节数（整整数）片断（piece）:包含所有20字节(160位)SHA--1散列值的的字符串串，每个个片断都都有唯一一的值。亦称文件的特征信息发布（列表））:（Tracker）服务器的发布URL（列表）创建日期期：（可选选）torrent文件的创创建时间评论：（可选选）发布布者的自自由评论论（字符符串）由…创建：（可选））创建torrent文件的名名字和程程序版本本nodes字段，这这个字段段包含一一系列ip和相应端端口的列列表，是是用于连连接DHT初始node。Announce：Tracker的主服务器announce-list：Tracker服务器列表path：文件的的名字，，在下载载时不可可更改name：推荐的文件夹夹名，此此项可于于下载时时更改。。客户端向Tracker的GET请求参数数info_hash：种子文件件组info字段的SHA--1值。peer_id：客户端端ID，20字节的字字符串端口：客户端端监听的的端口号已上传的的：从客户户端发送送“已开开始”事事件到服服务器算算起的上上传总量已下载的的：从客户户端发送送“已开开始”事事件到服服务器算算起的下下载总量剩下的：客户端端需要下下载的字字节数事件：取值为{已开始，已完成，已停止}中的一个ip：可选。。客户端端的真实实IP地址（使用代代理服务务器时用用）需求数目目：可选。。客户端端想从服服务器接接收的用用户数目目Tracker向客户端的响应参数失败原因因：指示请求失败的原因警告消息：与失败原因因相似，，但响应应仍然会会被正常常处理。时间间隔隔：以秒计计算，是客户端发发送规则则请求到到服务器器之后等等待的时时间。完成：拥有完完整文件件的用户户数，即即做种者者（整数数）未完成：非种子子用户的的数目，，也叫““吸血者者”（整整数）用户：peerslist，默认50用户idIp端口BT用户线路路协议TCP三次握手手在两peer之间建立立TCP连接。BT握手消息息确认信信息的一一致性。。<pstrlen><<pstr><<reserved>><info__hash><<peer_id>检查协议议是否一一致检查infor_hash是否一致致Diffie--Hellman握手协议议协商加加密密钥钥（rc4）消息keep-alive:<<len==0000>bitfield:<len==0001+X><id=5><bitfield>interested:<len==0001><<id==2>notinterested:<<len=0001><id=3>BT用户线路路协议消息choke:<<len=0001><id=0>unchoke:<<len=0001>><id=1>>request:<<len=0013>><id=6>><索引><开始><长度>(请求)piece:<len==0009+X><id=7><索引><开始><块>（响应）have:<<len=0005>><id=4>><pieceindex>cancel:<len==0013><<id==8><<索引><开始><长度>port:<<len=0003>><id=9>><listen-port>（用于DHT）数据交换换策略——节点选择择排队通常建议议用户在在每个连连接上保保持一些些未完成成的请求求。阻塞与最佳畅通策略（3+1模式）随机选择择4个instrested用户进行行数据上上传。阻塞算法法：tit--for-tat-ish；每10秒钟，阻阻塞4个用户中中上传速速率最小小的。最佳畅通：发现是否比当当前使用用的更好的未使用用连接。。最佳畅通的用用户30秒循环一一次最新连接接的用户被选选中作为为最近畅畅通的可可能是其其他peer的3倍，这给给它们得到到一个完完成块就就上传的的机会。数据交换换策略——节点选择择反冷落当过了1分钟而没没有从某个非最佳畅畅通用户得到一个个片断，，BitTorrent认为它被被那个用用户“冷冷落”了了，不上上传给那那个用户。这会频繁繁导致超超过1个的用户户同时变变成最佳佳畅通最后阶段下载接近近完成时时，最后后几块的的速度有有变慢的的趋势。。为了加加速，客客户端向向其他所所有拥有有自己缺缺少块的的用户发发送请求求。为防防止变成成无效，，客户端端在每个个块完成成后就向向其他用用户发送送一个取取消的消消息。数据交换换策略——片段选择择Piece::每个piece由若干个个block组成客户端可以随机顺序下载载片断。最少片段段优先原原则首先下载源最少的片断。。客户端端可以从从每个其其他用户户保存的的原始位位字段来来决定，，通过拥拥有消息息来更新新。然后后，客户户端可以以下载出出现在其其他用户户位字段段中频率率最低的的片断。分布式P2P系统结构化P2P系统DHT网络的理理论基础础六度分割割理论或或小世界界理论：你和任何一一个陌生生人之间间所间隔隔的人不不会超过过五个，也就是说说，最多通过过五个中中间人你你就能够够认识任任何一个个陌生人在IP网络的基基础上，，构建P2P覆盖网（（overlaynetwork）在P2P节点与节节点之间间建立逻逻辑联系系，确保保任意节节点之间间逻辑联联通。在资源与节点之间间建立逻辑联系系，为资资源找到到发布节节点（资资源信息息管理节节点）能否不超超过6次交互找找到网络络中任意意资源？？？？如何实现现？ID是基础也也是核心心ID空间结构化DHTP2P网络给每个节点点分配一个个唯一的标识符，，称为ID。系统中中所有ID构成一个个欧式距距离空间间，其满满足：基于DHT的结构化化P2P系统拓扑扑基于DHT的结构化化P2P系统拓扑扑基于DHT的结构化化P2P系统拓扑扑半分布式式——混合式半分布式式——混合式P2P概念模型型应用层统一调度层资源管理层节点管理层网络传输服务层TCP/IP参考体系应用层运输层互连层网络接口层应用层统一调度层资源管理层节点管理层网络传输服务层P2P参考模型P2P参考模型与TCP/IP参考体系层次对应关系文件共享视频直播点播即时通信分布式计算分布式存储应用层用户接口用户接口用户接口用户接口用户接口共享文件编码、解码等格式化节目列表、视频块编码、解码等格式化用户标识、通信消息编码、解码格式化空闲CPU时钟表示、计算任务分解、编码等空闲存储单元表示、存储数据编码、加密等统一调度层会话管理会话管理会话管理会话管理会话管理文件搜索、共享组管理和数据交换控制等节目搜索、共享组管理和数据交换控制等用户搜索、共享组管理和消息交换控制等空闲CPU时钟搜索、共享组管理和数据交换控制等空闲存储单元搜索、共享组管理和数据交换控制等资源管理层完成资源抽象、索引映射、索引发布、更新、存储及索引定位等功能节点管理层完成节点抽象、节点连通性管理及节点定位等功能网络传输服务层提供端到端的通信五种常见见P2P应用P2P应用中的的安全问问题ID映射攻击、Sybil攻击、节点插入攻击、中间人攻击…与路由相关安全问题与资源相关安全问题与应用相关安全问题P2P应用安全问题与节点ID相关安全问题路由表污染、不正确路由、Eclipse攻击、行为不一致、篡改、否认…内容污染、索引污染、存取攻击、非授权访问、行为不一致、篡改、否认…恶意代码、不良信息、搭便车、伪数据块攻击的、信息泄露、行为不一致、篡改、否认…P2P对视频直直播点播播的促进进第一代：：C/S式的视频频点播第二代：：基于CDN的视频直直播点播播第三代：基基于P2P的视频直直播点播播（P4P）P2P技术的发发展趋势势安全最主要的的是内容容监管、、监控以以及版权权控制等等相关问问题“节能””地理感知知，P4P（ProactivenetworkProviderParticipationforP2P）是P2P技术的升升级版，，意在加加强服务务供应商商(ISP)与客户端端程序的的通信，，降低骨骨干网络络传输压压力和运运营成本本，并提提高改良良的P2P文件传输输的性能能。与P2P随机挑选选Peer不同，P4P协议可以以协调网网络拓扑扑数据，，能够有有效选择择Peer，从而提提高网络络路由效效率。用户满意意度我为人人人、人人人为我P2P技术与校校园信息息化建设设典型应用用资源共享享平台课程资源源、学习习资料视频点播播直播平平台视频教学学资源、、远程教教学等即时通信平台台（分布式、、集中式式）校讯通，飞信信、QQ、微信等等几种主流流的信息息化技术术P2P技术及其其在校园园信息化化中的应应用云计算及其在校校园信息息化中的的应用物联网与智智慧校园园信息化面面临的挑挑战——海量数据据数据爆炸炸性增涨。数据中的的绝大部部分将存存储在世世界各地地的数据中心。GB-TB-PB-EB如何应对对海量数数据的存储和计算？2005年,美国新建立的的数据中中心需要消耗耗的能量量=加利福尼尼亚州所所消耗能能量的10%（大约5GW），约40亿美金。英国的1500个数据中中心每年消耗耗的能量量和英国国第十大大城市莱卡斯特特所需要的的能量相相当。2010年，英国国单个数据据中心每年在能能量上的的花费达达到大约约740万英镑。计算机集集群系统统由于采采用商用用化部件件，其能能耗问题题更为突突出。信息化面面临的挑挑战——IT基础设施施能耗云计算的的机遇大部分企企业IT基础设施施的利用用率只有有35%..还有许多多企业的的IT资源利用用率不到到15%（IDC报告）.Google的数据表表明其绝绝大部分分服务器器的利用用率在10%到50%之间。Why????突发性的数据访访问行为为。推动力摩尔定律律。商用化的的组件组组成的电电脑其性性能已足足以支持持多个操操作系统统的并行行运行。。虚拟机技技术的复复苏（出出现在上上世纪70年代，并并主要用用在IBM360的大型机机中）利用商用用化的计计算机组组件来构构造云环环境利用虚拟拟机技术术来实现现计算资资源的按按需分配配。云计算的的理念云计算模模式即为为电厂集中中供电模模式，它的最终目目标是将计算、、服务和和应用作作为一种种公共设设施提供供给公众众，使人们们能够像像使用水水、电、、煤气和和电话那那样使用用计算机机资源。•用并行计计算解决决大计算算问题云计算是是一种资源交付付和使用用模式，指指通过网网络获得得应用所所需的资资源（硬硬件、平平台、软软件）提供资源源的网络络被称为为“云””。“云云”中的的资源在在使用者者看来是是可以无无限扩展展的，并并且可以以随时获获取2009随需应变变的计算算软件即是是服务1990效用计算算网格计算算•基于网络络预订应应用程序序•把计算资资源作为为一种可可计量的的服务提提供•整合的端端到端业业务，能能够快速速响应任任何客户户需求、、市场机机会或者者外部威威胁•在任何时时间、任任何地点点访问动动态提供供的IT资源云计算起起源及演进云计算云计算的的类别基础设施施即服务务（实实用计算算、虚拟拟化）IaaS———InfrastructureasaService是为IT行业创造虚拟拟的计算算和数据据中心，使得其其能够把把计算单元元、存储储器、I/O设备、带带宽等计计算机基基础设施施，集中起起来成为为一个虚虚拟的资资源池来来为整个个网络提提供服务务。用多少算算多少AmazonWebServices，简作AWS弹性计算算云EC2（ElasticComputeCloud）——计算简单存储储服务S3（SimpleStorageService）——存储GoogleAppEngine平台设施施即服务务PaaS———PlatformasaService一种无需需下载或或安装，，即可通通过因特特网发送送操作系统统和相关服服务的模模式。能够将私私人电脑脑中的资资源转移移至网络络云。软件即服服务SaaS———SoftwareasaServiceSaaS是一种基基于互联联网提供供软件服服务的应应用模式式。软件租赁赁：用户户按使用用时间和和使用规规模付费费绿色部署署：用户户不需安安装，打打开浏览览器即可可运行不需要额额外的服服务器硬硬件软件（应应用服务务）按需需定制云计算服服务模式按需定制制。按需付费（（pay--as--you-go）。节约成本本用户可以不再再需要购购买昂贵贵的计算算机系统统，不再再因为需需要短时时间使用用某个软软件而不不得不购购买该软软件的使使用版权权。集中管理理将软件、、硬件等等各种资资源集中中在云端端管理，，减少原原先分散散在各地地的信息息中心，，节约管管理成本本。云计算的的概念模模型云计算技技术体系系结构云计算特特点超大规模模：服务器器群虚拟化：可以看看作是一一片用于于计算的的云高可靠性性：冗余副副本、负负载均衡衡通用性：支撑千千变万化化的实际际应用高可扩展展性：灵活、、动态伸伸缩按需服务务：按需购购买极其廉价价：不再需需要一次次性购买买超级电电脑安全：摆摆脱数据据丢失、、病毒入入侵方便：支持多多终端、、数据共共享云存储云存储即将网络中大大量各种种不同类类型的存存储设备备通过应应用软件件集合起起来协同同工作，共同对对外提供供数据存存储和业业务访问功能的一一个系统统。有网络的地地方就有有存储云存储的的核心是是应用软件件与存储设备备相结合，，通过应用软件件来实现现存储设设备向存存储服务务的转变变。云存储系系统的四层结结构模型型存储层由存储设备备和连接接存储设设备的局局域网、、广域网网或光纤纤通道构构成。基础管理完成虚拟化和和资源统统一描述述，通过集群群、分布布式文件件系统和和网格计计算等技技术，实实现云存存储中多多个存储储设备之之间的协协同工作作应用接口为不同的的应用平台台提供服服务的接接口，如视频监监控应用用平台、网络硬盘引用用平台，，远程数数据备份份应用平平台等。。访问层用户访问问云存储储系统的的接口云存储的的支持技技术宽带网络络的发展网络是基基础，网网络无时时不在，，无处不不在WEB2.0技术实现数据据、文档档、图片片和视音音频等内内容的集集中存储储和资料料共享。应用存储储的发展应用存储储是一种种在存储设备备中集成成了应用用软件功功能的存储设备备，降低低成本，，提高性性能和效效率。集群技术术、网格格技术和和分布式式文件系统统云存储系系统是一一个多存储设设备、多应用、多服务协协同工作的集合体CDN内容分发发、P2P技术、数数据压缩缩技术存储虚拟拟化技术术、存储储网络化化管理技术云计算在在校园信信息化的的应用校园信息息建设的的现状：：资源分配配分散硬件资源源利用率率低本地备份份安全性性低维护工作作庞大校园云的的优势机房建设设（基础设施施即服务务、平台即服服务、软件及服服务）超强计算算能力，，高效率率利用资源分布式数数据中心心保证系系统容灾灾能力灵活的配配置调整整方式沟通家校校社区网络教学学、移动动在线学学习按需分配配，降低低成本微软云计计算参考考架构微软教育育“云””平台目目标家长学生老师领导资源共享享平台教学内容教方式学方式家学校微软教育育“云””参考架架构校园数据据中心面面临的问问题提高数据中心的服务质量:如何保障教学的可持续性?如何保证校园数据中心的数据安全?如何提高服务器的利用率，减少服务器的重复购买?如何整合校园内各系的机房资源，避免重复建设?降低成本:快速应对变化的教学需求:如何准确的掌握学校的软硬件资产?如何根据教学需要，实现软件的快速部署和自动更新?分合合早期计算算技术以以合为特特征：大型设备备大型机房房个人电脑脑的发展展使分成成为主流流，计算算机飞入入寻常百百姓家网络技术术的发展展使云计计算成为为了合的的模式，，计算和和存储通通过网络络隐形于于云端—大象无形形计算机技技术的分合演演义最终到底底是分是是合呢？？几种主流流的信息息化技术术P2P技术及其在校校园信息息化建设设的应用云计算及其其在校园园信息化化建设的的应用物联网与智智慧校园园物联网定定义物联网是将将各种信息传感感设备（如射频识别别（RFID）装置、、红外感感应器、、全球定定位系统统、激光光扫描器器等种种种装置）与互联网结结合起来来而形成成的一个个巨大网网络。装置在各类物物体上的的电子标标签（RFID）、传感感器、二二维码等之间经过接口与无无线网络络相连，给物体赋予予智能，实现人与物体、物体与物体互相间的沟通和对话。物联网的应应用举例例智能家居居定时、远远程操作作食品过期期提醒安全门禁禁什么是智智能家居居？想要什么么就是什什么智能交通通什么是智智能交通通？怎么走最省时时间、最最经济就就怎么走走智能停车车场管理理系统“天眼””系统物联网应应用前景景分析美国权威威咨询机机构FORRESTER预测：到到2020年，世界界上物物物互联的的业务，，跟人与与人通信信的业务务相比，，将达到到30比１，因因此，““物联网网”被称称为是下下一个万万亿级的的通信业业务。“物联网网”被称称为继计计算机、、互联网网之后，，世界信信息产业业的第三三次浪潮潮。物联网简简介泛在网五五层结构构感知层主主要完成成信息的的收集与与简单处理。接入层主主要完成成各类设设备的网网络接入入,该层重点点强调各各类接入入方式,比如3G/4G、Mesh网络、WiFi、有线或或者卫星星等方式式；支撑层又又称中间间件,或者业务务层对下需要要对网络络资源进进行认知知,进而达到到自适应应传输的的目的;本层的完完成信息息的表达达与处理理,最终达到到语义互互操作和和信息共共享的目目的;对上提供供统一的的接口与与虚拟化化支撑,虚拟化包包括计算算虚拟化化和存储储虚拟化化等内容容,较为典型型的技术术是云计计算；应用层主主要完成成服务发发现和服服务呈现现的工作作。网络层为为原有的的互联网网、电信信网或者者电视网网,主要完成成信息的的远距离离传输等等功能；；感知层智能嵌入入式标识、感感知协同、互互动网络层融合接入入信息存储储应用层数据挖掘掘决策物联网简简介三层结构构物联网简简介中国移动动定义的的物联网网结构物联网简简介感知层介介绍公共感知层物联网简简介网络层介介绍城域网/虚拟VPN互联网（（有线、、WiFi、Mesh）2G,3G,,4G网络卫星网广电电视视网络、、BWM网络物联网简简介应用层介介绍信息获取取信息传输输信息处理理与展示示（信息量量）物联联信息的的海量化化（设备接接入）亿亿万异构构设备的的泛在接接入（网络架架构）信信息和存存储的物物理边缘缘化（网络管管理）网网络管理理的高度度自治化化（物物互互联）物物物互动动的协同同和智能能化（物理安安全）隐隐私的易易泄露，，面临更更多安全全（设备制制造）设设备的小小型微型型化（能量获获取）能能量自取取、大容容量。。。物联网简简介物联网的的特征1.物联网架架构技术术2.统一标识识技术3.通信技术术4.网络技术术物联网关键键技术5.软件服务务与算法法6.硬件7.功率和能能量存储储8.安全和隐隐私技术术9.标准目标：信息互通通框架达到到健壮、、可扩展展性以及及公平性性目的挑战：开放的竞竞争环境境，框架架必须模块化和和可扩展展性SOA架构中，，内容提提供者和和使用者者之间如如何进行行便捷的的交流，，即语义的互互操作性性事件驱动动结构使得得无法采采用一种种办法解解决所有有的问题题物体的离离线特性性非中心控控制的分布式架架构增加解决决方案提提供者的的参与，，形成一一个竞争争的市场场1.物联网架架构技术术需求与研研究内容容需求分分析析存储和计计算能力力的边缘缘化物体具有有存储、、处理能能力局部物体体间协同同工作物体间断断性通信信连接物体移动动、无线线链路动动态变化化分布式的的缓存和和信息融融合支持物体体的移动动和环境境变化物体移动动带来信信息的移移动物体上下下文不断断变化网中网物体之间间自治的的、动态态的组网网已有多种种网络的的操作平平台、信信息结构构、文档档格式等等都存在在异构特特征研究内容容端到端的的分布式式开放架架构，异异构系统统的互操操作性；；非中心控控制的自自治架构构；边缘节点点移动智智能架构构；云计算技技术，事事件驱动动架构，，掉线和和同步操操作；使用市场场机制来来增加竞竞争和参参与；支持语义义互操作作的体系系结构；；事件驱动动的体系系结构；；支持有效效缓存、、信息同同步和分分布式信信息融合合的体系系结构。。1.物联网架架构技术术需求与研研究内容容逻辑和功功能模块块概念、工工具和服服务的平平台方法法1.物联网架架构技术术参考结构构聚合器/网关节点聚合器/网关节点聚合器/网关节点主机管理信息系统主机管理信息系统主机管理信息系统广域通信和网络以及互联网执行器执行器执行器1.物联网架架构技术术我们理解解的参考考结构CableNetWiFiZigbee区域

服务器家庭网关IP/IPv6IP/ID/IPv6有线相对分布布的集中中式管理相对集中中的分布布式支撑撑——区域服务务器分区区管理——区域服务务器集中中放置1.物联网架架构技术术区域服务务器参考考结构1.物联网架架构技术术与云计算算支撑平平台的结结合区域服务务器分布式存存储功能能区域服务务器分布式计计算功能能谁控制唯唯一识别别符？2.统一标识识技术标识概述述标识的必必要性?银行卡会员卡交通卡社保卡公园门票小额支付卡单位门禁卡2.统一标识识技术需求与研研究内容容挑战：如何处理理物体的的组合\合成\拆分\替换带来来的UID变化如何处理理UID与物体之之间关系系的映射射关系，，比如同同一批次次的产品品编号是是否相近近如何确保保国家、、企业、、个人均均具有一一定的UID分配权利利不透明UID与匿名机机制支持已有有ID机制虚拟物体体的ID分配问题题需求分析析目标：对对物体进进行统一一标识进行物体体的区分分\查找标识基本本需求对单个物物体进行行唯一标标识支持一类类物品的的标识【某类物品品的查询询】复合物体体：有多多个组件件，每个个部件都都有标识识号【动态变化化】安全需求求非层次命命名：标标识应该该独立于于自身位位置和上上下文环环境等信信息层次结构构研究内容容标识的分分配标识的管管理标识加密密解密标识存储储匿名标识识技术标识映射射机制标识结构构设计2.统一标识识技术需求与研研究内容容物联网>>RFIDRFID的成功经经验能否否推广到到物联网网？RFID具有单向向寻址的的特点2.统一标识识技术RFID标识分配配的成功功经验3.通信技术术通信技术术现状分分析已有多种种标准的的通信技技术包含有线线（同轴轴电缆、、光纤、、ADSL、LAN等），无无线（SMS、USSD、MMS、GPRS、CDMA、3G、WLAN、蓝牙、、ZigBee、UMA、HSDPA、LTE等）。大量的通通信需求求物与物通通信，物物与人通通信从物理世世界的感感知信息息到数字字世界的的通信执行器完完成物理理世界动动作的通通信存储感知知信息的的分布式式存储系系统的通通信数据挖掘掘和服务务的通信信、对实实体跟踪踪和定位位的通信信需求分析析目标：解决海量量物体的的通信问问题挑战：提供一个个完整的的端到端系统网络连接接的范围围将成指指数增长长，可测测量性，，互操作作性如何确保保网络运运营商的的投资回回报新的射频频技术和和需要满满足新设设备的连连接需求求研究内容容物体间信信息交换换的通信信技术底层无线线协议之之间的互互操作分布式数数据存储储和传感感数据收收集，认认证和跟跟踪系统统相关的的通信问问题与物理世世界用户户的交互互相关的的通信问问题数据挖掘掘和服务务的通信信与处理理问题软件无线线电技术术和认知知无线电电通信技技术无连接的的通信问问题3.通信技术术需求与研研究内容容3.通信技术术当前相关关的解决决方案多协议的的互操作作本体翻译传感器网网络组网网方式RFID组网方式式DTN组网方式式移动通信信或者卫卫星等其其他简单单组网方方式4.组网技术术感知层组组网技术术现状分分析4.组网技术术接入组网网现状分分析传感网络络之上建建立IP网络IP网络之上建立传感网络4.组网技术术接入组网网现状分分析基于普通通网关的的组网结结构基于DTN网关的组网结构需求分析析目标：集合有线线和无线线方式，，实现物物体无缝缝和透明明接入挑战：支持现有有网络结结构组网系统统间可扩展、跨平台兼兼容支持芯片级的组网减小开销销并为物物体提供供有效连连接的解解决方案案芯片通信信结构中中参数动动态配置置通信基础础设施随随网络负负荷和变变化通过功率率感知来来进行自自适应可能以IP为基础研究内容容开发“网网络中的的网络””的基础础设施，，支持动动态区域域组网匿名组网网IP和后IP技术移动断续续连接场场景下的的组网技技术网络自治治管理技术：自自感知、、自学习习、自配配置、自自修复、、自管理理适用于固固定、移移动、有有线、无无线的多多层次组组网技术术无连接的的通信，，甚至无无IP的通信4.组网技术术需求与研研究内容容4.组网技术当前相关关的已有有产品6LoWPAN：基于IPv6的传感器器网络需求分析析目标：实现不同同软件的的统一与与互操作作挑战：如何在大大量无关关软件模模块中建建立一个个固有应应用软件件将不同的的环境下下的软件件整合成成一个系统统面向服务务的计算算松耦合合组织网网络服务务，并建建立一个个虚拟网络络互联网之之上，定定义一个个新的协协议来描描述和解解决服务务实例分布式智智能，解决可可扩展性性的关键键研究内容容服务发现现和组合合语义互操操作性和语义传感感Web人机交互互自管理技技术来克克服增加加的复杂杂度和节节能分布式自自适应软软件开放性中间件能量有效效的微操作系系统虚拟化软软件数据挖掘掘等数学模模型和算算法5.软件服务务与算法参考结构构5.软件服务务与算法当前相关关热点介介绍参考架构构中的研研究内容容需求分析析目标：低功耗多处理系系统中的的自适应硬件和并行处理相关关研究挑战：对配置进进行动态态修改和和设置处理自适适应和自自配置设设计时的的不可预预测问题题根据具体体应用和和上下文文的通信信需求按按需调整整基础设设施之间间的互联联情况研究内容容纳米技术术-小型化传感技术术-嵌入式传传感器\执行器桥接纳米米技术和和微系统统(SOC)解决方案案通信-天线，能能量有效效RF前端技术术自配置，，自优化化，自愈愈合电路路结构聚合电子子低功耗微微处理器器\微控制器器，硬件件加速器器自旋电子子抗干扰技技术6.硬件需求与研研究内容容需求分析析目标：让传感设设备从环环境中获取能量量，这些物物体的电电池可以以自动地地进行充充电挑战：能量收集集技术仍仍然不够够微功率技技术的应应用大能量存存储设备备的小型型化问题题能源高效效利用研究内容容微能源技技术光电池、、微燃料料电池和和微反应应堆、微微高容量量能量存存储等技技术静电、压压电和电电磁能量量转化机机制印刷电池池、热电电系统、、微型制制冷器和和微燃料料发电机机基于微机机电系统统（MEMS）设备的的能量获获取技术术能量感知知协议7.物联网能能量技术术需求与研研究内容容太阳能电电池7.物联网能能量技术术相关的已已有产品品需求分析析目标：保护个人人隐私、、商业机机密、国家安全全挑战：阻止非授授权实体体的识别别和跟踪踪阻止未授授权信息息的访问问物体位置置、数据据所有性性等需要要考虑研究内容容非集中式式的认证证和信任任模型数据所有有权关系系责任和义义务异构设备备间的隐隐私保护护技术离散认证证和可信信模型能量高效效的加密密和数据据保护云计算的的安全和和信任隐私策略略管理8.安全和隐隐私技术术需求与研研究内容容需求分析析目标：异构设备备通过标标准接口口和数据据模型来来确保不不同系统统间的信信息交互互挑战：物联网的的异构设设备互联联（接口口标准与与数据模模型）已有多个个标准（（硬件、、组网、、通信等等技术都都存在各各种各样样的标准准，物联联网设备备应该向向支持多多协议，，多频段段发展））信息产生生和收集集（完整整、可信信）研究内容容互操作方方面：语义数据据模型无线方面面：频谱分配配、发射射功率及及通信协协议的标标准化数据方面面：数据生成成、数据据可追溯溯的质量量和完整整性研究物联联网异构构设备接口的标准化化和标识技术术的标准化化9.标准需求和研研究内容容物联网与校校园信息息化校园物联网以信息网络络为依托托，利用用数字化化手段