物联网发展与研究综述

王陆彤菲

（山东省兖州市实验高级中学，兖州 272100）

物联网发展与研究综述

王陆彤菲

（山东省兖州市实验高级中学，兖州 272100）

物联网是当今社会发展和创新产生的一项技术，本文对物联网概况、起源与应用以及国内外发展现状等方面展开了论述，并总结了物联网传感、RFID、通信等关键技术，及其研究进展和所面临的各项挑战，为今后物联网的发展进程提供更广阔的思路。

物联网；RFID技术；发展；挑战

1 引言

RFID映射技术的引入为物联网的诞生打下了基础，1990年已出现物联网的实践，但其概念是在1999年被首次提出的。从那时起物联网逐渐走入科学领域也渐渐地步入人们的生活。随着科技的进步物联网所涉及到的领域越来越多，并在科学领域以及社会发展层面具有积极的推动作用，但与此同时物联网作为当今时代的新兴技术仍面临着很多挑战。因此还需要对其进行更深入的探索。

2 物联网概况

当IBM公司于2009年1月23日提出“智慧地球”战略后，便铺下了社会对物联网的研究探索之路，此后各个领域都在物联网这个新兴科技上取得了质的飞跃，虽然这只是个开始，但物联网的发展前景却十分乐观。基于射频识别（RFID）的各种设计产品逐渐问世，丰富生活的同时也提高了生活效率[1]。

2.1 物联网的定义

物联网实际上就是基于射频技术（RFID）、红外感应器、GPS、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络连接物联网域名实现互联互通（M2M)，最终完成智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理，并应用大集成、以及基于云计算的SaaS营运等模式的一种网络模式[2]。

2.2 物联网的起源与应用

2.2.1 起源

施乐公司于1990年推出了网络可乐贩售机，物联网的初次实践成功了。物联网的再次提及是在比尔盖茨的作品《未来之路》（1995）中，但都未引起广泛重视。直到1999年美国麻省理工学院（MIT）的Kevin Ash-ton教授首次提出物联网的概念[3],掀起了各大领域对物联网的研究热潮。

2.2.2 物联网的应用

2.2.2.1 基本应用模式

（1）对象的智能标签。即通过二维码RFID技术来实现不同的个体的区分。例如如今我们市场上广泛利用的智能卡、条形码等大多就是利用这个技术来识别并获取信息的，此外还有各种中小学学籍卡如今也是通过二维码扫描来查询信息。此技术在网络当中的作用也不容小觑：各种信息储存、检索都是通过这种技术完成的。

环境监控和对象跟踪。即通过多种类型传感器建立传感器网络，同样也可以通过此模式来实现对某个路况甚至某个地点进行实时状态的获取和所设定对象行为的监控，例如对空气中PM2.5值的监控、对路段拥堵状况的显示、对各公共场所分贝的显示等。

（2）对象的智能控制。物联网通过大量的数据计算以及对智能网络的使用，可以依据传感器网络通过获取的数据进行判断来控制对象完成所要求的任务，此种模式目前在家居方面应用较多，同样也可以根据车流量来控制红绿灯间隔。

物联网可以在各个行业各个领域都得以充分利用，可以利用嵌入式芯片将这种传感器放入各种物件中，同时可以实现将“物”与“物”通过互联网完美地整合连接起来，接着再通过大数据进行分析、加工、传送等来完成一系列的控制行为。在这种新兴科技的基础上人类可以用更精准便捷的方式来经营管理生活以及帮助生活质量的提高，减少资源使用，提高生产力，共建“智慧地球”。

2.2.2.2 应用案例

（1）防入侵系统。上海浦东国际机场中的防入侵系统首次使用了物联网传感器产品。系统总共放置了3万多个传感节点，全方面铺设开以防止外来入侵。

（2）路灯控制系统。济南园博园中所有的功能性照明都是采用ZigBee无线路灯照明节能环保技术来控制的。

（3）首家高铁物联网技术应用中心。2010年6月，苏中科技城的科技支持下，高铁物联网技术实现了首次应用。据工作人员介绍，购票方式变得更加人性化、多样化，旅客们摆脱了拥挤的车站购票方式。与地铁相类似的检票方式也可加快通过速度[4]。

3 物联网的关键技术

物联网就是包含了传感技术、RFID技术、嵌入式系统技术、通信技术、信息安全技术等的一种新兴科技。

3.1 传感技术

传感技术基于传感器、大规模无线传感网络，进行综合智能处理的技术，众所周知，传感技术也是计算机应用当中的关键技术。传感器是一种能感受到被测量信息的检测装置。并能够通过传输、处理、存储、显示、记录和控制已经过检测的信息，是自动检测和自动控制的首要环节[5]。

3.2 RFID技术射频识别

RFID标签是传感器技术之一，RFID技术是嵌入式技术和无线射频技术的结合体，RFID在自动识别中也有着广阔的前景[6]。

3.3 嵌入式系统技术

嵌入式系统技术是综合了集成电路技术、传感器技术、计算机软硬件、电子应用技术的一项复杂技术。近年来嵌入式系统技术的应用较为广泛：智能手机，C/D,甚至航天航空的卫星系统也会用到嵌入式技术。这种嵌入式技术随处可见，也正是这种技术被广泛的运用在新兴产业中，不断推动着科技的发展[6]。

3.4 无线通信技术

物联网的最终发展形态必定具有“泛在网络”的特点,使得人们无论何时何地都能够保持与目标对象间的通信。由此看来,无线通信技术的重要性是不容忽视的。而目前物联网所涉及的一些核心技术中也综合了无线通信技术,无线通信技术的应用实现了对物联网的构想，使低成本和易于实现成为了可能[7]。

3.5 信息安全技术

物联网的应用中不可避免的会涉及到信息的存储与传输，因此信息安全技术也是不可缺少的[8]。一个完整的物联网系统必须确保用户信息的安全性，避免潜在的安全隐患。

4 物联网的研究进展与挑战

4.1 国内外研究进展

中科院在1999年开始了对传感网的相关研究，并于2001年成立了微系统研究与发展中心。至今已在RFID技术、无线智能传感器网络通信技术等众多物联网技术上取得了不小的成就，也逐步完善了各项技术功能。

2009年8月，温家宝总理曾指出，物联网将成为国家经济技术发展的战略支柱之一。2010年3月十一届全国人大三次会议上将“物联网”首次写入政府工作报告。2012年2月14日，工信部正式发布的《物联网‘十二五’发展规划》表明计划在2020年前投入3．86万亿元资金用于物联网的研发[9]。

外国很多大学在无线传感器网络方面开展了大量工作。如加州大学洛杉矶分校的NESL、LECS及CENS等实验室。奥本大学和麻省理工学院也展开了自组织无线传感器网络的相关研究，并成功开发了一系列实验系统。宾汉顿大学成立了计算机系统研究实验室，对传感器网络系统的应用层设计、移动自组织网络协议展开了相关研究。新加坡国立大学的无线传感器网络实验室等也开展了无线传感器网络方面的研究[10]。

4.2 物联网面临的挑战

科学的进步为我们带来了物联网，物联网同时也促进了科学的发展。随着社会的进步和发展，人们对于网络的依赖性也随之增强。物联网为我们的生活带来了便捷，但对于网络安全性的要求也越来越迫切。大到军事领域、医学领域、航空领域等，小到与我们生活息息相关的通信、出行、个人信息等等，无一不与网络信息相关，如果网络的安全性受到了攻击，那将面临着极大的危害。

目前，物联网是武器化DDoS的主要途径。2016年，网络黑客利用物联网僵尸网络，对用户群体发起攻击，也包括大规模DDoS攻击。我们的生活离不开汽车及医疗设备等工具的使用，因此，黑客针对越来越多的机器和传感器采用赎金的方式进行攻击。但人们为了能重新使用诸如恒温器或调解心跳的起搏器，会以赎金的方式进行修复，但受害者支付赎金任然可能导致反复攻击。物联网设备采用共享IP地址和不常见的操作系统，不容易轻易被识别，因此，它不仅会成为受到攻击的目标，同时也可成为网络安全事故的肇事者。物联网作为最终端点，数年内可能会陷入无法控制的状态。

预计到2020年，物联网设备将达200亿台。因此，越来越多的恶意用户会实施更加频繁、更具毁坏性的攻击。面临着这些新的威胁，技术人员以及消费者应提高对其的防御意识。完善的安全监管对于电力、热力、公共交通、医疗卫生、物流等行业所采用的物联网技术设备的保护起到至关重要的作用。为了免受黑客破坏性的攻击，各个相关组织机构必须自身采取强有效的保障措施，如采取设备指纹识别方式、人脸识别等多种属性识别设备的方式，来弥补只有采用IP地址才能创建行为和信用的弊端。2018年及以后，物联网将引入新安全措施，包括设备识别、自动化监管和可用性。安全的物联网平台才能保障物联网的长期成功运作以避免灾难的发生[11]。

我们不仅要关注到网络设备系统的安全性，同时更要将网络的各种方式进行更为详细和完整的评估。有句话叫知己知彼才能百战百胜，我们要详细了解并找到网络中的各项风险节点，找出各项不安全的因素，详细制定各项针对性的安全防护措施，才能防范于未然，消除各项不安全的因素对于物联网的攻击，更好的保障国家的网络设施健康稳定的发展，能更好的造福于人类。

5 结束语

互联网的开发趋于成熟，但是其技术创新的任务任重道远，我们现处在创新的关键阶段，而物联网的发展及推广会对互联网的发展起到推动的作用。随着人们对于物联网的认知越来越明确，对于物联网的需求越来越强烈，对于物联网的安全越来越迫切，还有更多的机器自动处理问题、智能服务问题、网络安全问题等学术研究等着我们去挑战。物联网的推广使用，对互联网的技术创新与发展提出了更详尽的需求，也为互联网的革新注入了新的活力。而解决此前互联网技术发展中遇到的智能服务问题、自动处理的语义问题等，也被再次提上日程。

在目前互联网技术创新的关键阶段,希望有更多的专业技术人员能够从事关于物联网的研究探索,为我国物联网技术创新奠定理论基础.希望本文能够吸引更多的年轻人对物联网进行更加深层次的研究[12]。

[1] liu55272153．物联网发展现状综述_百度文库[EB/OL].https://wenku.baidu.com/view/9fac10bf960590c69ec37681.html,2011-06-27/2017-08-18.

[2] 百度．百度百科[EB/OL].https://baike.baidu.com/item/物联网概念#reference-[1]-2911674-wrap,2016-06-23/2017-08-18.

[3] 搜狗．搜狗百科[EB/OL].http://baike.sogou.com/v5735926.htm?fromTitle=物联网, 2017-06-06/2017-08-18.

[4] 洁心无忧．物联网的应用案例_百度文库[EB/OL].https://wenku.baidu.com/view/80fb49215901020207409c3e.html,2011-08-12/2017-08-18.

[5] 王尧．物联网及其关键技术[J]．软件导刊，2010, 09(10):147-148

[6] 欧阳思韵．物联网技术及应用[EB/OL].http://www.360doc.com/conte nt/12/1230/12/7547833_257131727.shtml,2012-12-30/2017-08-18.

[7] 胡向东，邹洲，敬海霞等．无线传感器网络安全研究综述[J]．仪器表学报，2006, 27(6):307-311

[8] 胡向东．物联网研究与发展综述[J]．数字通信，2010, 37(2):17-21

[9] 杜经纬，李海涛，梁涛．国内外物联网研究现状及展望[J]．世界科技研究与发展，2013, 35(3)

[10] 物流产品网．国内外物联网技术研究进展[EB/OL].http://www.56products.com/News/2009-12-1/87HDIJ5444JGJ1C125.html,2009-12-1/2017-08-18.

[11] 科技潮人．赎金攻击/PDoS威胁 2017年物联网安全还将面临哪些挑战？-OFweek物联网[EB/OL].http://iot.ofweek.com/2016-11/ART-132209-8130-30068549.html,2016-11-19/2017-08-18.

[12] 沈苏彬，林闯．物联网研究的机遇与挑战[J]．软件学报，2014, 25(8):1621-1624

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.10.021

TN92，TN96，TN91文献标示码：A

1672-7274（2017）10-0055-03