浅谈云计算与物联网的融合发展

续晓燕 丛雪

摘要：该文从云计算与物联网相融合的角度了介绍了云计算和物联网当前的状况，分析了两者协同发展的可行性。目前物联网的发展已经提升到了国家战略的高度，引起了各界特别是IT界的高度关注。但是物联网的发展离不开它的支持平台，特别是云计算的帮助。二者的发展是相互促进，相互渗透的。云计算作为一种计算模型已经为物联网的前身-无线传感网提供了大量的技术支持，使物联网的出现及发展成为可能。该文分析了云计算和物联网的关系、融合的模式，并指出二者的发展前景和面临的挑战。

关键词：云计算；物联网；智慧地球；数据存储；应用共享；用户端

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)24-5782-03

Talking about the Development of Cloud Computing Integration with the Internet of Things

XU Xiao-yan1, CONG Xue2

(1.Shandong Business Institute,Yantai 264670,China; 2.PLA 94860 Troops, Nanjing 210049, China)

Abstract: This article from cloud computing and networking perspective on cloud computing and Internet of things current situation, anal yses the feasibility of joint development of the two. Current Internet of things development has promoted to the height of the national strat egy, attracted the attention of especially the IT community. However things develop without it support platform, in particular cloud com puting help. Both developments were mutually reinforcing, and interpenetration. Cloud computing as a predecessor of the computational models have been developed for the Internet of things-Wireless sensor network with extensive technical support, make it possible to the emergence and development of things. This paper analyzes the relationship between cloud computing and networking, integration models, and noted that their development prospects and challenges.

Key words: cloud computing; internet of things; the smart earth; data storage; application sharing; user side

美国总统奥巴马就职后对IBM提出的“智慧地球”（建议政府投资新一代的智慧型基础设施）概念给予积极回应，并上升至美国国家战略。由此引发了世界各国对物联网的广泛关注。国务院总理温家宝在2009年8月7日到中科院无锡研发中心考察,指出关于物联网要尽快去做的三件事情：一是把传感系统和3G中的TD技术结合起来；二是在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展；三是尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心。在过去的10年间，由于互联网技术取得了巨大成功,推动了经济的快速增长。所谓物联网，就是“物物相联的互联网”。这种说法具有两层含义：第一，互联网是物联网的核心和基础，物联网是互联网的延伸和扩展；第二，其用户不再是人和服务器而是任何物品。由于物联网把用户端由人推广到了物，所以处理的信息量呈级数倍的上升，需要将网络上分布的计算、存储、服务构件、网络软件等资源集中起来，以资源虚拟化的方式，为用户提供方便快捷的服务。云计算可以很好的实现这些，，它可以实现计算与存储的分布式与并行处理。如果把“云”看作一个虚拟化的存储与计算资源池，那么云计算则是这个资源池基于网络平台为用户提供的数据存储和网络计算服务。互联网是最大的一片“云”，其上的各种计算机资源共同组成了若干个庞大的数据中心及计算中心。

1物联网的概念

1.1物联网的定义

物联网的概念是在互联网的基础之上提出来的，它的定义是：利用射频识别（RFID）技术、红外线感应器、GPS全球定位系统、激光扫描器等设备，依据约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，从而实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。也就是说物联网是智能感知、识别技术与普通运算技术在网络中的融合应用，是互联网的拓展应用。因此物联网发展的核心是应用创新，物联网发展的灵魂是用户体验创新。

1.2物联网的意义

物联网的连接使得地球就像有“智慧”的生命系统，由越来越多的终端、越来越多的组织和自然系统相互联接构成。人类拥有了前所未有的速度和自由度，能够从容的建设，汇集、整合和连接存在于任何地方的各类资源。物联网把新一代IT技术充分运用到各行各业之中，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，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合网络当中，丰丰收在能力超级强大的中心计算机群，能够整合网络内的人员、机器、设备和基础设施进行实时的管理和控制，以便达到“智能化”管理的状态，提高资源利用率和生产力水平，促进人与自然的和谐发展。

2云计算的原理

云计算（Cloud Computing）是分布式处理（Distributed）、并行处理（Parallel Computing）和网格计算（Grid Computing）的组合发展。从某种程度上可以把云计算看作是计算机科学概念在商业上的具体实现。云计算把计算分布在大量的分布式计算机上而不是仅仅利用本地计算机或者远程服务器，这种手段使得企业数据中心的运行将与互联网更为相似。云计算的实现使企业能够将资源切换到需要的应用上，按照需求访问计算机和存储系统。这种经营方式，使得计算能力成为一种可以流通的商品，就象水、电、天燃气一样，方便快捷而费用低廉。在不久的将来，用要完成超级运算或者管理大型任务，需要的仅仅是一台电脑或者一个手机。

2.1云计算的特点

云计算提供了最可靠、最安全的数据存储中心，用户不用再担心数据丢失、病毒入侵等麻烦。用户将文档保存在类似于Google Docs的网络上，就不用再担心数据的丢失或者损坏。因为在“云”的另一端，有全世界最专业的数据中心来帮用户保存数据。同时，严格的权限管理策略可以帮助你放心地与你指定的人共享数据。

云计算对用户端的设备要求最低，使用起来也最方便。云计算作用一种服务平台提供给用户的服务是全方位的，是便捷的低要求的。它避免了更新系统和安装杀毒防火墙软件的繁琐，用户只需有一台可以上网的电脑，有一个喜欢的浏览器，在浏览器中键入URL，就可以尽情享受云计算带给你的无限乐趣。

云计算可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享。云计算具有良好的数据同步性，在云计算的网络应用模式中，数据只有一份，保存在“云”的另一端，用户的所有电子设备只需要连接互联网，就可以同时访问和使用一份数据。

云计算为用户使用网络提供了几乎无限多的可能。云计算为存储和管理数据提供了几乎无限多的空间，也为我们完成各类应用提供了几乎无限强大的计算能力。它提供了个人电脑或者其他电子设备不可能提供的无限量的存储空间和计算能力，个人和单个设备的能力是有限的，但云计算的潜力却几乎是无限的。

物联网的精神实质是自由、平等和共享。作为一种最能体现物联网精神的计算模型，云计算代表了未来的发展发向。

2.2云计算与物联网的关系

云计算是物联网发展的基石，它对物联网的实现起了不可替代的促进作用。

首先，实现物联网的核心是云计算。运用云计算这种计算模型或以使物联网中数以兆计的物品的动态实时管理和智能分析成为可能。建设物联网的三大基石包括：

传感器等电子元器件；

传输的通道，比如电信网；

高效的、动态的、可以大规模扩展的技术资源处理能力；

云计算模式使得第三块基石“高效的、动态的、可以大规模扩展的技术资源处理能力”成为现实。

其次，云计算促进了物联网和互联网的智能融合。物联网和互联网的结合是更高层次的整合，需要“更透彻的感知，更安全的互联互通，更深入的智能化”，需要依靠高效的、动态的、可以大规模扩展的技术资源处理能力。云计算的交付模式是创新型的，是简化型的服务。加强物联网和互联网之间及其内部的互联互通，是实现新商业模式的快速创新，促进物联网和互联网的智能融合的有力手段。

2.3云计算和物联网的融合

云计算与物联网各自具备很多优势，如果把云计算与物联网融合在一起，就能很容易地实现地球信息的智能化。云计算与物联网的融合可以采用以下几种模式。

1)单中心-多终端模式：此类模式适用于小范围的物联网终端（例如：传感器、摄像头或3G手机等）。这种模式是由云中心作为数据处理的核心，把从终端获得的信息传输给云由云中心处理数据，并且由云中心提供统一的操作界面供操作者查看。

2)多中心-大量终端模式：此类模式适用于区域跨度大的企业和单位。。

3)信息、应用分层处理-海量终端模式：此类模式是为用户范围广、信息及数据种类多、安全性要求高等特征的使用者量身打造的。当前，客户对各种海量数据的处理需求越来越多，需要根据客户需求及云中心的分布情况进行合理的资源分配。

云计算与物联网的有效融合，会给用户带来更为方便、快捷和低廉的服务。使技术层面上更为一致，使网络层上能够互联互通、无缝覆盖，使业务层上更容易的使用统一的IP协议，使经营上相互竞争合作从而加速朝着向人类提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇，使行业管制和政策方面也逐渐趋向统一。

3云计算与物联网融合的前景

云计算和物联网虽然是新兴事物，但是在当前已经有很多公司在研发应用。例如：IBM公司发布的蓝云（Blue Cloud）计划，微软的Dynamic CRM Online, Exchange Online, Office Communications Online等面对企业的计算服务，亚马逊网络云计算服务，谷歌的GAE, Google Docs等云计算服务，从大量的实例中我们看出云计算与物联网融合的前景是巨大的。

首先是解决服器节点的不可靠性问题。随着物联网由局域网过渡到城域网，感知层获得的信息呈指数型增长，从而使得服务器数目线性增长。服务器的大量增加使得节点出错的概率随之变大。服务器的硬件资源的承受能力是有一定的范围限制的，当服务器同时响应的数量超过自身的限制时，服务器就会崩溃。然而物联网领域却在逐步扩大，物的数量呈几何级的增长使得物的信息呈爆炸性增长，随之而来的访问量定会空前高涨。为了让服务器能安全的执行，就必须购买更高级的服务器和大量增加服务器，或限制访问服务器的次数。这在现实中是不可行的，增加服务器，虽然能用钱来解决访问的压力，但会造成设备浪费，因为访问量的变化是不确定的，在不同的年份不同的季节访问的数量有很大的变化。而限制访问带来的弊端理旬致命的，会使的访问的成功率极大程度的增加。所以用云计算技术，动态的增加减少服务器的数量和质量，能完美的解决这类问题。

其次是让物联网从局域网发展到城域网甚至是广域网，更大程度的实现上信息资源共享。局域网中的物联网就像是一个超市，物联网中的物就是超市中的商品，商品离开这个超市到另外的超市，尽管它还存在，但服务器端该物体的信息会随着它的离开而消失。通过云计算技术，物联网的信息直接存放在Internet的“云”中，而每个“云”有数以百万计的服务器分布在全世界的各个角落，不论在哪里，只要拥有传感器芯片，“云”中最近的服务器就能够接收到它的信息，并对其定位、分析、存储和更新。用户的地理位置也不再受限，只要有Internet就能共享最新信息。

最后是利用数据挖掘来处理云计算，增强物联网的数据处理能力，使信息处理由分散走向集中管理。运用云计算技术，利用处理程序将任务分成若干个小的子任务，然后将这些子任务交由云模式下的几百万台计算机群处理，以实现快速地对海量数据进行分析、处理、存储挖掘，快速的提取出有价修值的信息。这也是将云计算技术与数据挖掘技术相结合给物联网带来的另一大竞争优势。

4云计算与物联网融合所面临的问题

云计算的确给物联网带来了不可多得的机遇。但这并不是说目前所面临的情况都是有利的。事实是，实现云计算在物联网系统中的完美应用，目前还面临着很多挑战。

1）标准问题。由于当今世界各国在物联网方面制定的技术标准互不相同，因此很难兼容。如果技术标准得不到统一，物联网将很难在世界范围内互联互通，或者实现世界范围内的跨越性发展。

2）数据安全性问题：用户数据的安全问题是云计算平台不得不考虑的问题。这里面包含两层意思:一要在技术上、管理上确保数据安全；二要让用户确信服务商能够保证数据安全。另外，也需要对数据的容错性、连续数据保护等方面加以关注。

3）个人隐私的保护问题：在云计算平台中，每个用户都处在开放的环境中。在该平台中无论是提供或者接受服务，都有可能将个人隐私不经意间暴露出来。长此以往，将可能引起一系列意想不到的问题。因此，如何加强对个人隐私的保护对云计算来讲是一个重要的问题，也是云计算必然要面对的挑战。

5结束语

云计算和物联网是目前计算机、信息管理、经济管理等领域的研究热点。云计算作为一种优秀的计算模型，在海量数据的融合管理，数百万计的资源整合等方面具有不可替代的作用。而物联网作为一种新兴事物，是在互联网基础上的创新发展，物联网把用户终端由人升级到了物的层面，使得“智慧地球”的实现成为可能。但是随着物联网的持续发展，整合的资源由小型局域网逐步推进到城域网、广域网，需要处理的数据越来越多，面临的问题同样也会越来越多越来越复杂。该文就这些问题进行了分析，并在最后提出了云计算和物联网在融合阶段可能面临的挑战。

参考文献：

[1]陈明,王锁柱.物联网的产生与发展[J].计算机教育,2010(12).

[2]黎春兰,邓仲华.论云计算的价值[J].图书与情报,2009(4).

[3]邓倩妮,陈全.云计算及其关键技术[J].高性能计算发展与应用,2009(1).

[4]通信世界网[EBOL]. http://www.cww.net.cn/.

[5]韩燕波,赵卓峰,王桂玲,等.物联网与云计算[J].中国计算机学会通讯,2010,6(2):58-63.

[6]微软私有云解决方案. [EBOL].http://www.microsoft.com.

[7]英特尔云计算.[EBOL].http://www.intel.com.

[8]云计算与虚拟化技术[EBOL].http://www.searchcloudcomputing.com.cn.

[9]李虹.物联网与云计算:助力战略性新兴产业的推进[M].北京：人民邮电出版社,2011.