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IoT设备受到网络攻击的风险伴随着设备数量的增长而不断增加，因此在设计产品时就必须考虑到系统的安全。

高德纳咨询公司最近的报告预测，到 2020 年，全世界将有 200.4 亿的物联网设备相互连接，且平均每天约还有 550 万设备连接到整个网络中来。此外，到 2020 年时，新增的商业设备和系统中将会有超过一半会包含 IoT 组件。

这个数字非常惊人，同时也说明标准 PC 的安全和反病毒方案将不能满足将来所互联的 IoT 设备可能遭遇的网络攻击威胁。

最近，Forrester TechRadar 研究了使 IoT 嵌入式设备变得更安全的可能举措。该研究定义了 IoT 安全的使用情形和商业价值，并展望了 13 个最相关的、最重要的 IoT 安全技术。除了 IoT 威胁检测、IoT 块环链、IoT 安全分析等比较新兴的 IoT 安全技术之外，该研究还包括 IoT 授权、IoT 加密等比较核心的技术。

日益增长的安全威胁

最近几年，许多广为人知的网络攻击已经表明了缺乏 IoT 安全所能导致的威胁，其中最着名的攻击可能是 “Stuxnet 蠕虫病毒” 攻击。Stuxnet 蠕虫病毒有针对性地攻击伊朗的铀浓缩设施的工业可编程逻辑控制器(PLC)。专家认为，Stuxnet 蠕虫病毒至少攻击了超过 1000 台的离心机，这些离心机通过广域网(WAN)连接到了运行 Windows 操作系统的工业可编程逻辑控制器上。

即使你实施了一定的 IoT 安全措施，你所连接的小工具也可能成为犯罪分子攻击的媒介。去年秋天，互联网 DNS 供应商 Dyn 遭受到一次网络攻击，这次攻击打乱了人们对公共网站的访问。攻击者能够利用的联网设备非常之多，甚至包括 DVR、相机等。

确保物联网安全

确保物联网设备安全是一件非常棘手的事。由于物联网设备的形状、尺寸和功能通常会大相径庭，因此传统的端点安全模型显得有些不切实际。

最重要的是，就其本质而言，物联网设备在电源、性能和功能方面都比较受限，许多设备使用的是定制的、非标准的操作系统，例如 NANIX —— Linux 的一个早期可穿戴设备的版本。

由于有如此多的资源受限的设备，网络管理员几乎不可能知道所有设备的运行情况。此外，还有一些情况甚至更复杂 —— 许多 IoT 设备具有非常长的生命周期却几乎没有任何安全机制，例如商业或工业中的温度传感器。

此外，由于原始的设计不够完善，或者由于资源有限(例如存储空间和处理能力)，许多 IoT 设备打补丁或者升级非常不方便。

最后，由于许多设备使用的是非标准的或者历史遗留的通信协议(例如 M2M)，它们很难被大多数安全设备识别。

物联网安全八大关键技术

侧信道分析(例如差分电源分析 DPA 或者差分电磁分析 DEMA)用于从未经保护的处理器或者 FPGA 之中提取加密密钥。

由于物联网安全的挑战不断加大，因此需要技术和生产同时来解决这些问题。下面列举了八个提升 IoT 安全性的关键技术：

1.网络安全：IoT 网络现在以无线网络为主。在 2015 年，无线网络的流量已经超过了全球有线网络的流量。由于新生的 RF 和无线通信协议和标准的出现，这使得 IoT 设备面临着比传统有限网络更具挑战性的安全问题。

2.身份授权：IoT 设备必须由所有合法用户进行身份验证。实现这种认证的方法包括静态口令、双因素身份认证、生物认证和数字证书。物联网的独特之处在于设备(例如嵌入式传感器)需要验证其他设备。

3.加密：加密主要用于防止对数据和设备的未经授权访问。这一点估计有点困难，因为 IoT 设备以及硬件配置是各种各样的。一个完整的安全管理过程必须包括加密。

4.安全侧信道攻击：即使有足够的加密和认证，IoT 设备也还可能面临另一个威胁，即侧信道攻击。这种攻击的重点不在于信息的传输工程，而在于信息的呈现方式。侧信道攻击(SCA)会搜集设备的一些可操作性特性，例如执行时间、电源消耗、恢复密钥时的电磁辐射等，以进一步获取其它的价值(图 2)。

5.安全分析和威胁预测：除了监视和控制与安全有关的数据，还必须预测未来的威胁。必须对传统的方法进行改进，寻找在既定策略之外的其它方案。预测需要新的算法和人工智能的应用来访问非传统攻击策略。

6.接口保护：大多数硬件和软件设计人员通过应用程序编程接口(API)来访问设备，这些接口需要对需要交换数据(希望加密)的设备进行验证和授权的能力。只有经过授权，开发者和应用程序才能在这些设备之间进行通信。

7.交付机制：需要对设备持续得更新、打补丁，以应对不断变化的网络攻击。这涉及一些修复漏洞的专业知识，尤其是修复关键软件漏洞的知识。

8.系统开发：IoT 安全需要在网络设计中采用端到端的方法。此外，安全应该至始至终贯穿在整个产品的开发生命周期中，但是如果产品只是传感器，这就会变得略微困难。对于大多数设计者而言，安全只是一个事后的想法，是在产品实现(而不是设计)完成后的一个想法。事实上，硬件和软件设计都需要将安全考虑在整个系统当中。

总结

 由于 IoT 设备的快速增长以及这些设备之间无线连接所带来的挑战，产品设计者必须重视网络安全问题。这里介绍的八个关键的 IoT 安全技术是传统方法与最新方法的结合，是与工具的结合，最终以确保 IoT 的真正安全。

引言

在美国动漫英雄界中有这么一句话：富人靠科技，穷人靠变异。像钢铁侠、蝙蝠侠这样天生就不能变异的富人，要想上阵杀敌，只能用高科技装备武装自己。穿梭在荧屏中的钢铁侠和蝙蝠侠总是显得无懈可击，不同于笨笨哒“肉盾”美国队长和一身蛮力哒“冬日战士”，这哥俩的生化科技虽强但优点low不是？工业家及发明家斯塔克只需要通过一个感应或一个指令就能变身钢铁侠，显得非常酷。而在蝙蝠侠韦恩的众多炫酷装备中，最碉堡的吸睛利器还属蝙蝠战车（英文为Batmobile），同样，蝙蝠战车的操控只需要一个感应或一个指令就能御敌。钢铁侠、蝙蝠侠这些高富帅之所以牛逼哄哄的，最重要的原因就是他们始终走在世界的最前沿，玩转了高科技，神器一出，谁与争锋？这些源于他们都喜欢和物联网做盆友。

1.物动未来，连接一切

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。其英文名称是：“Internet of things（IoT）”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。

钢铁侠战甲从最初的Mark I升级到Mark VII，应用了物联网技术、纳米技术、大数据与人工智能的结合等亮瞎眼的高科技，在《复仇者联盟2》中我们发现斯塔克的人机互联已经强大到不服不行。而最近上映的《蝙蝠侠大战超人：正义黎明》中蝙蝠侠战车升级成钢铁怪兽，车联网技术更是一绝。

当然，钢铁侠和蝙蝠侠只是漫威动画中的分子，作者赋予英雄超能力以及高科技设想都是设定在特定的环境当中，创作来源于生活，电影赋予了我们对科技的展望。

2.物联网正从大片中悄然而来

据Gartner和IDC联合预测到2018年，全球物联网设备将达到160亿个；Cisco预测的更加大胆，到2020年全球物联网设备将达到500亿个。埃森哲的研究显示，物联网技术将推动中国GDP的实际增长。埃森哲的研究显示，物联网将成为中国经济的增长新动力，到2030年实现GDP累积增长1.8万亿美元。到2030年，制造业，公共服务和资源产业将占物联网所推动中国经济增长总额的60%以上，分别位列前三。

《2015年物联网白皮书》阐言“经过近几年的培育和探索，全球物联网正从碎片化、孤立化应用为主的起步阶段迈入重点聚焦、跨界融合、集成创新的新阶段，市场快速启动，在诸多领域加速渗透，物联网正处于大规模爆发式增长的前夜”。

2016年3月5日李克强总理在“两会”首日的政府工作报告中提出了“十三五”时期主要目标任务和重大举措，其中特别强调了通过大数据、云计算和物联网技术的广泛应用促进创新发展和科技进步，从国家的战略层面为大数据、云计算和物联网技术的发展提供了政策上的红利和广阔的空间。

这些数据无不表明：物联网与制造业、汽车、家居、建筑、生活等行业融合创新。而我们在日常生活中的智能家居、车联网、机器人已不再是高富帅白富美的独享了，随着物联网技术的发展会走入寻常百姓家。

3.物联网加上互联网等于智慧地球

　物联网应用可将众多行业及领域整合在一起，形成具有强大功能的技术架构，因此，物联网也为众多行业及企业提供了巨大的市场和无限机会。物联网给我们的是一次颠覆性、创新性的信息技术革命。届时，物联网再搭上互联网这个桥梁通过物联网域名，在世界任何一个地方我们都可以即时获取万事万物的信息。可以这么说，物联网加上互联网等于智慧地球。只需要你的一个指令：汽车自动驾驶、空调自动开启、机器人自动执行命令。生活将变得更富科技化。

引言

2015年，被提及最多的词语莫过于大数据、云计算。这些高精尖技术已被各个领域所熟知并运用。而与这两个词联系最为密切的另一个词是物联网技术。

智能家居、智慧城市、智能交通等都是物联网技术在各个领域的具体应用。德国工业4.0的技术基础也是物联网技术。目前各行各业都在争取搭乘物联网的顺风车，借势而行。传统农业也不例外。

相对于国外的规模化种植，美国、以色列的现代农业技术已相当成熟，我国农业种植相对落后，目前正在从传统的个体种植作业向规模化的现代种植农业作业转型。

农业部发布的《全国农业可持续发展规划(2015-2030)》中提到，到2020年，农业科技进步贡献率达到60%以上，主要农作物耕种收综合机械化水平达到68%以上。而这些都需要物联网技术的支持。

物联网技术是解决农业目前问题的关键。那么，什么是农业物联网­它在农业中有哪些应用。

1.传感系统是基础 数据应用是核心

对于物联网技术在农业中的应用，基础技术是传感器网络的完善。传感系统的完善与否直接影响着整个农业物联网技术的运行。

什么是农业物联网呢，农业物联网有几个关键的层面：前端生产信息的采集、信息的传输、信息的处理与应用。利用传感器采集土壤、气象、病虫害、农事操作等生产过程中信息，将信息传输到云平台，通过云平台进行加工，为生产管理、质量追溯、农技服务等提供数据支撑是物联网技术在农业中的主要应用。

据了解，物联网技术已被应用到农业的诸多领域，包括农业环境监测、温室控制、节水灌溉、气象监测、产品安全与溯源、设备智能诊断管理等方方面面。

“从应用层面来说，主要是从大田的种植、设施种植、畜禽养殖、水产养殖等的生产过程的应用。”对于物联网在农业中的应用，“目前应用最多的是生产过程中对于生产数据的采集和生产管理控制，以及流通环节的质量追溯。”

在传统的以经验管理为主要模式的种植管理中，施肥、喷药、灌溉等由于经验不同，不同的种植人员会出现不同的种植结果，同时造成水资源浪费，过量施肥喷药等。随着规模化种植的不断推广，行业情形的不断变更，传统的经验管理不能适应规模化的生产作业模式，科学的先进管理方式必将取而代之。

应用物联网技术可以采集动植物信息，时时掌握动植物动态。传感器在农业生产中将起着不可或缺的作用。施肥、喷药、灌溉等环节，都需要传感器的数据采集，通过对所种植产品的土壤、害虫、湿度等的数据来判断何时施肥、何时喷药、何时灌溉以及所需份量，从而避免传统经验式管理的资源浪费和对环境的破坏。

系统还可以进行临界条件的提示和提醒。传感器所收集的信息—空气温度、湿度、土壤水分等接近或超出了作物最佳生长值时，基于物联网技术的智能平台通过手机短信等方式及时提醒种植者，种植者可以根据提醒及时采取相应行动，保障作物生长环境的最优。

“通过传感器所传输的数据，可以随时随地掌握作物的信息，对农作物进行远程管理，同时请专家或通过专家系统对作物的病虫害、长势等进行科学诊断与决策”。通过时时的数据监测，给农作物适宜的生长环境和营养，农作物一方面长得快，长得好，同时还不容易得病，这样能带来更好的经济效益。

传感器所采集的前端生产数据并不仅仅应用于生产领域。在后期的产品流通领域，质量追溯也需要依靠前端生产数据的支持。完善的前端生产数据能够提供作物生产过程中每一个环节的重要数据，能够为产品质量提供良好的保证。

除此之外，前端生产数据对于农产品公司品牌打造，种 子公司、农药公司、化肥公司等的精准营销，涉农贷款的审批，农业保险领域的查勘定损都有积极作用。

2.推广农业物联网 要既了解技术又了解产业

物联网技术在农业中的重要性已经被绝大多数的人所接受，据悉，农业部正计划用3年时间教会农民用手机上网，为下一步的实现农业信息化做准备。

农业物联网的应用能让劳动力从繁重的体力劳动中解放出来，不用现场浇水，不用现场揭开或覆盖保温被，电脑会根据采集的数据，通过其自带的专家系统做出决定。

目前，物联网技术已经在农业开始起步，农业公司开始意识到必须接受这一改革，随着人力成本的不断增长，硬件成本的不断降低，农业物联网化是大势所趋，农业物联网未来会完全改变农产品的生产方式和消费方式。

目前国内物联网技术在农业的应用中，最主要的推广方式是由政府牵头，政府出资，企业运作的模式。农业企业对于物联网技术已经有深入认识，但是受制于资本、成本、技术等种种因素，企业投资运作还需等农业规模化运作，物联网技术普及之后。

3.结语

在未来，随着农业物联网的发展不断深入，“从政府推动企业变革转变为企业主动变革，这是未来农业物联网化的终极趋势。未来企业将依靠大量农业数据的分析、共享，挖掘利用来赚钱。”

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物联网是什么？这大概是你听到这个词语后在脑海里浮现的第一个问题。 

如果你是一个在政府机关的工作的人，也许会说：啊，物联网啊，前些年好像挺火，是不是用互联网思维搞物流啊？

 如果你是一位股民，也许会说：哈，物联网啊，现在互联网的概念股涨得厉害，比新能源还厉害，物联网的概念股也许未来不错呢。

 如果你是一位学生，也许会说：哦，物联网啊，我听过，是不是很多前沿科技和高新技术那些，终结者啊，黑客帝国这样的，超级厉害的。

 这些都不是物联网，从字面意义上来看，物联网就是用网络把物体连接起来，但是其背后却蕴含着很深的含义。

 如果用一个词来形容物联网的状态，那一定是：未来已来。那些本来发生在科幻小说里面的场景正逐渐出现在我们生活中。

‍‍三个故事看物联网的起源‍‍

在真正介绍物联网的概念之前，iot101君想先给大家讲几个故事，这些关于物联网起源的故事，会让大家对物联网形成一个初步的印象。

One:咖啡壶事件

物联网的理念最早可以追溯到1991年英国剑桥大学的咖啡壶事件。小小的咖啡壶竟然能吸引上百万人的关注，这可能吗？

可能。实现这一壮举的就是一只名为“特洛伊”的咖啡壶。

“特洛伊”咖啡壶事件发生在1991年。剑桥大学特洛伊计算机实验室的科学家们在工作时，要下两层楼梯到楼下看咖啡煮好了没有，但常常空手而归，这让工作人员觉得很烦恼。

说到这里不得不吐槽一下——这些理科生和一般人的脑回路真是不太一样，要iot101君说把咖啡壶拿到楼上去不就行了？但人家不，为了解决这个麻烦，他们编写了一套程序，并在咖啡壶旁边安装了一个便携式摄像机，镜头对准咖啡壶，利用计算机图像捕捉技术，以3帧/秒的速率传递到实验室的计算机上，以方便工作人员随时查看咖啡是否煮好，省去了上上下下的麻烦。这样，他们就可以随时了解咖啡煮沸情况，咖啡煮好之后再下去拿。

1993年，这套简单的本地“咖啡观测”系统又经过其他同事的更新，更是以1帧/秒的速率通过实验室网站连接到了因特网上。没想到的是，仅仅为了窥探“咖啡煮好了没有”，全世界因特网用户蜂拥而至，近240万人点击过这个名噪一时的“咖啡壶”网站。就网络数字摄像机而言，确切地说：其市场开发、技术应用以及日后的种种网络扩展都是源于这个世界上最富盛名的“特洛伊咖啡壶”。 

此外，还有数以万计的电子邮件涌入剑桥大学旅游办公室，希望能有机会亲眼看看这个神奇的咖啡壶。具有戏剧效果的是，这只被全世界偷窥的咖啡壶因为网络而闻名，最终也通过网络找到了归宿，最后关于这只咖啡壶的新闻是是：数字世界最著名的咖啡壶日前在eBay拍卖网站以7 300美元的价格卖出!时间大约在2001年8月。一个不经意的发明，居然在全世界引起了如此大的轰动。

 至于是谁最先想到这个发明的，剑桥大学的科学家们显然不愿意归功于个人。高登是1991年参与建立这个系统的成员之一，他说：“没有人确定到底是谁的主意。我们一致认为这是个好想法，于是就把它编到我们的内部系统里去了。”

 就在“咖啡壶”网站吸引全世界越来越多的关注的时候，它却已经走到了生命的终点。后来，剑桥大学计算机实验室宣布，由于实验室需要搬进位于剑桥郊区的新办公大楼，这个直播网站将关闭。对此，高登解释说：“整个系统已经过时，硬件也已经老化。我们不能把这些陈旧的设备带到新的办公大楼里。” 

Two:比尔·盖茨与《未来之路》

无论你爱他，恨他，你都无法漠视他—这就是比尔·盖茨，有人说他对于软件的贡献，就像爱迪生之于灯泡。1995年，这位微软帝国的缔造者曾撰写过一本在当时轰动全球的书—《未来之路》，他在这本书中预测了微软乃至整个科技产业未来的走势。盖茨在书中写道：“虽然现在看来这些预测不太可能实现，甚至有些荒谬，但是我保证这是本严肃的书，而决不是戏言。10年后我的观点将会得到证实。”

在该书中，比尔·盖茨也提到了“物联网”的构想，意即因特网仅仅实现了计算机的联网，而未实现与万事万物的联网，但迫于当时网络终端技术的局限，这一构想无法真正落实。那么现在这些预言实现了多少呢？ 

《未来之路》中写道：您将会自行选择收看自己喜欢的节目，而不是等着电视台为您强制性选择。如今的数字电视已经实现了这种视频点播功能，机顶盒功不可没。您还可以通过网络，使用网络电视来实现上述目标。

《未来之路》中写道：如果您计划购买一台冰箱，您将不用再听那些喋喋不休的推销员唠叨，电子论坛将会为您提供最为丰富的信息。如今的因特网上，几乎没有您找不到的，只有您想不到的，各类论坛、购物网站、交友网站等提供的最新信息，让您天天应接不暇。

《未来之路》中写道：一对邻居在各自家中收看同一部电视剧，然而在中间插播电视广告的时段，两家电视中却出现完全不同的节目。中年夫妻家中的电视广告节目是退休理财服务的广告，而年轻夫妇的电视中播放的是假期旅行广告。此项定制广告业务至今为止还没有得以实现，不过部分高科技公司已经着手开始进行定制广告业务的销售，相信在不久的将来我们就可以看到这个画面。

《未来之路》中写道：音乐销售将出现新模式。那些对光盘和磁带等产品感到头疼的用户将可以不再受它们的侵扰，以全新数字模式出现的音乐产品将会登陆市场，且音乐将会成为因特网信息高速公路上一个重要的组成部分。分。比尔·盖茨的先知先觉体现无疑，但是让人感到迷惑的是，10年前的比尔·盖茨既然已经意识到数字音乐市场的巨大潜力，为什么微软不第一个兼职做数字音乐产品，而让苹果在市场上抢得先机呢？难道是微软不差钱!

《未来之路》中写道：如果您的孩子需要零花钱，您可以从计算机钱包中给他转5美元。另外，当您驾车驶过机场大门时，电子钱包将会与机场购票系统自动关联，为您购买机票，而机场的检票系统将会自动检测您的电子钱包，查看是否已经购买机票。如今的信用卡、网上支付、移动支付、eBay 服务、电子机票最接近比尔·盖茨的预测，它们共同开启了电子商务时代。

《未来之路》中写道：您可以亲自进入地图中，这样可以方便地找到每一条街道、每一座建筑。虚拟的第二人生提供完全模拟现实的生活体验，谷歌地球提供的地图几乎可以覆盖地球上任何地方，甚至可以“找根皮筋儿做弹弓打你家玻璃”。

《未来之路》中写道：您丢失或者失窃的摄像机将自动向您发送信息，告诉您它现在所处的具体位置，甚至当它已经不在您所在的城市也可以被轻松找到。十分不幸，比尔·盖茨的预言没有实现，不过让我们感到欣慰的是，未来物联网能够轻而易举地实现上述功能。

Three:艾什顿与MIT自动识别中心

真正的“物联网”概念最早由英国工程师凯文·艾什顿（Kevin Ashton）于1998年春在宝洁公司的一次演讲中首次提出。

90年代中期，艾什顿加入宝洁公司做品牌管理，负责发布玉兰油彩妆系列。当他走入零售店铺巡视时，发现了一种棕色的唇膏总是处于售罄的状态，而库存里却还有不少。一开始，艾什顿被告知这只是偶然的现象，但经过调查，他发现至少在十家店铺中，有四家存在同样的问题，没有在货架上有针对性的摆放正确的产品。

当时，零售商利用条形码管理库存，但是这并不能帮助他们选择应该在货架上摆放何种商品，因为条形码无法跟踪物品的位置信息。而零售商推出的会员卡中，会内置一种应用了无线射频识别技术(RFID)的无线通信芯片。

这让艾什顿产生了灵感，如果在口红的包装中内置这种芯片，并且有一个无线网络能随时接收芯片传来的数据，零售商们就可以获知货架上有哪些商品，及时知道何时需要补货了。

于是，艾什顿开始在宝洁公司的内部讲座中使用“物联网”的概念，认为移动互联技术可以使得万物相连，帮助人们更好地做出决策，这引起了广泛关注。当时作为麻省理工学院(MIT)赞助商的宝洁公司遂派艾什顿与MIT合作进行研究，成立了自动识别(Auto-ID)中心，将物联网的概念变成了现实，专注研究RFID技术以及智能包装系统。

艾什顿对物联网的定义很简单：把所有物品通过射频识别等信息传感设备与因特网连接起来，实现智能化识别和管理。MIT自动识别中心提出，要在计算机因特网的基础上，利用RFID、无线传感器网络(WSN，Wireless Sensor Network)、数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“物联网”。 在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。

凯文·艾什顿后来离开MIT自动识别中心，成为RFID读写器供应商ThingMagic公司市场副总裁。2007年，加入清洁能源合同EnerNOC，但仍在ThingMagic公司顾问委员会中任职。2008年，Kevin Ashton创立了Zensi公司，并担任该公司的首席执行官。2010年4月，该公司被电子硬件制造商贝尔金(Belkin)国际公司收购。

以一支铅笔为例，铅笔是由木材，石墨，油漆等构成的，它们都是真实存在的“物质”；而铅笔上的商标图案，铅笔的用途等就是我们对基本信息处理之后，再加上我们自身拥有的知识而形成的新的较为复杂的信息。 

我们通过眼睛感受外界信息，大脑则通过对眼睛所收集到的信息进行分析，从而可以知道铅笔的长短、颜色等属性，进而可以分析得出“这是一只XX牌的快用完的铅笔，我还只能用它写几行字了”这样复杂并有意义的信息。

在这里，“看”这个动作就是从“物质”中提取“信息”的过程，就是一种“联”，而从“看”到“想”这过程也是一种“联”。

有了这些概念后，我们再来谈谈什么是原子，什么又是比特。原子是构成物质的基本单位；而比特是信息的基本构成单元，是一个计量单位，就像不同原子构成世界一样，比特构成了信息。

可以说，原子是真实存在的，而比特则不是，它只是人类根据自身需要构造出来的概念。而物联网要做的，就是在宏观上将二者结合起来，你不用看、闻、听也能获得信息，乃至不用自己处理信息和亲手操作也能让很多事物自己为你服务。这个过程，将不再由人类自身来主导，而是通过传感技术、网络技术和数据分析技术来实现。这就是所谓的原子与比特的碰撞。

在微观结构上，物质世界和信息世界二者都是由各自最基础的结构建立起来的，我们人类可以联网，那么理论上由物质组成的一切理论上都可以联网。

所以， 我们再来谈谈“联”这个过程是怎么发生的。这里可以分为“感知”，“传输”，“应用”三个部分来看。

首先，我们需要“眼睛”，才能“看见”，这就是物联网感知层作用的原理。其主要使用的是传感器。传感器其实由来已久，非但不是什么新鲜事物，反而可以说是“老古董”。那让我们来试着揭开传感器的面纱让它更性感一点：古代工匠在造房子的时候要确认每根柱子都是笔直的，于是用一块石头悬在棉线上确认地心方向，这就是把我们看不见的重力，转化为我们看得见的棉线；再来看看体温计，它也是把温度这种我们人类自身难以通过感官来量化的信息转化为看得见的汞柱长度；同样，古典的照相机也是一种传感器，它能够把镜头传入的光信号转化为对底片的刺激，最终留下影像。

虽然现在的传感器已经做到精致小巧，但是其本质上仍然在作着类似的工作。不过不同的是，它们无需把感受到的信息直接传达给人，而是通过一些技术手段转化成电磁信号，交给其他后端设备来处理，之后再进一步进行利用。

很多传感器的感知能力已经远远超过了人类的感受世界的能力，甚至比人类更加精准，就感受物质世界而言已经甩了人类好几条大街了，“千里眼”“顺风耳”神话故事等早已不是什么新鲜事了。更重要的是，大多传感器产生的结果都是可以用数字来计量的。这就代表着，这些传感器产生的信息可以直接用计算机能懂的语言进行传输，而且可被用于数据分析。

使用传感器的好处在于，我们人类自身的感知能力有限，很多我们需要的信息是无法感知的，传感器的存在刚好能够解决这些问题，能够让人类看到更广阔的世界，成为我们的第六感官。

其次，‍我们需要“神经”才能“传输”，这是物联网的网络层的运作方式。WiFi、蓝牙、Zigbee，不同的通信协议相当于不同的交通工具。

传输是一个非常重要的概念。当我们的信息采集好了之后，如果不能传输，那么信息就失去了存在的意义。就像你手上有一批上好的丝绸，但是需在异地进行加工和贩卖，如果没有通过运输工具将其运输到目的地一样，置放在原地的丝绸是多余的。在丝绸运输过程中，我们也需要一个运输的通路，我们用公路、铁路甚至运河来运输；运输目的地是下游的加工厂，他们那里可以把丝绸做成衣服再卖钱。那么，这里将丝绸比喻成传感器采集到的信息，而运输工具相当于能够承载这些信息的载体，而河就是传输时用的网络，加工厂就是最终数据处理的中心。在这个过程中船扮演着非常重要的角色。

各大厂商虽然形成了多种联盟或平台，但是依然争相抢夺对智能家居或者智能硬件的标准的定制。往简单的讲，他们就是类似于“码头”“车站”“运输公司”之间的关系，当你选择用船运输的时候，你就不需要上公路去跑一样的道理。当然，事实上你可以选择多种运输方式同时运用，信息本身是不变的，关键是看哪种更方便更经济。

而诸如电信、移动、联通等公司则更偏向于扮演“运河”或者“铁路”这样的角色，是用来承载运输用的“船”或“车”的。现在物联网的发展一定程度受限于网络的发展，铁路不多，运河不宽，车船的载重能力都制决定着我们这张“网”的发展。

最后，我们在工厂加工“信息”，是对信息的处理和运用。这就是物联网的应用层，这一层面上具有最大的想象空间。因此，有了包括智能恒温器、智能空调在内智能家居；有了智能手表、VR在内的智能硬件、可穿戴设备。

‍‍“物联网”与“互联网”有什么区别？‍‍

在iot101君在谈及“物联网”时，常常会有人问： “物联网”和“互联网”到底有什么区别？

首先，“物联网”是在“互联网”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种概念。互联网着重信息的互联互通和共享，解决的是人与人的信息沟通问题；物联网则是通过人与人、人与物、物与物的相联，解决的是信息化的智能管理和决策控制问题。

互联网与物联网在终端系统接入方式上也不相同。互联网用户通过端系统的服务器、台式机、笔记本和移动终端访问互联网资源；物联网应用系统将根据需要选择无线传感器网络或RFID应用系统接入互联网。

互联网思维影响下的企业，会在与用户终端的交互上苦下功夫，这就是传统的入口思维，就是流量的思维。这也是我们现在手机热、手表热、手环热、APP热、公众号热等热产生的一个很重要原因。 

运用这样的思维方式发展到现在已经非常成熟了，其演变可形成全新的商业模式。往后就是互联网的UGC（User Generated Content指用户原创内容）应用兴起，Facebook、Twitter、天涯、知乎、人人、微博等等。这一批UGC引领了互联网的一个时代，将人们线下的交流搬到线上，让人们能够更方便快捷地表达自己的思想。但是由于缺乏有效的管理机制，大量垃圾信息充斥了人们的生活。特别是一些你毫无兴趣的广告推送，你还不得不忍受。其实商家也很郁闷，花大价钱撒广告，结果只引起少数人关注。而物联网技术的发展，将改变这一现状，这背后其实是信息交换的问题。商家不能掌握用户喜好，用户也不知道商家到底有什么产品，两边一抓瞎，传统广告都是靠蒙。 

除了这些，还有更重要的一点区别。直接讲比较抽象，我们不如举个例子：现在有某品牌智能空调，你到家之前可以先用手机开启它，它能保证你回家的时候家里室温刚好是你提前设定好的温度，而离家之后也不会因为忘了关空调而心疼电费，因为你随时可以在手机上把它关掉。同时，它还能自己除甲醛，控制空气湿度和氧含量，这种体验当然不赖。

但是这其中还有一些问题。第一是空调无法自动感知环境，就是说你需要自己关注空调的运行状态而且亲自去操作，这其实是你对“空调工作状态”及“家里空气状态”这样的信息进行了判断和处理；第二就是手机只能实现对空调的控制，而不能同时调节通风装置和窗户、空气净化器、加湿器等设备来让室内空气达到最好的状态。 

物联网就是想改变这种现状，让空调里集成的很多类型的传感器，能够不间断地监测它周围室内的温度、湿度、光等环境的变化。比如它可以判断房间中是否有人及人是否有移动，并以此决定是否开启温度调节设备。

这也是物联网对互联网的一个巨大优势：感知层的运用。而对物联网而言，这些信息的产生和传输很大程度上主动的。人将更少地参与到信息的采集和分析，大量不必要亲自关注的信息交给设备和网络去处理，从而能够将人从信息爆炸的困局中解脱出来。 

在物联网时代，需求表达这一过程将被弱化，信息传递方式的改变将会引领商业模式的变革。虽然在技术手段上，一系列“互联网+”达到的效果与物联网已经接近了，但其思路还是存在差别的。未来会产生更多的终端并不是需要用户去互动，而是实现自动地，智能地直接为人服务。 

物联网发展到一定阶段将实现由用户到制造商的逆向定制，这是智能制造技术和供应链发展的一大方向。大规模定制意味着更贴近用户需求，而且可根据市场反应实时调整产品策略。

‍‍所有物体都有必要联网吗？通过何种方式相联？‍‍

未来万物联网是一种什么状态呢？大到汽车，小到纽扣，都可能都会被植入芯片而冠上“智能”的名字。这种“智能”有必要吗？我们什么时候能实现呢？ 

第一点，我们常常说起“智能”，并不一定是这个产品本身具有“智能”，他们只是真正具有运算和处理能力的某个“大脑”的延伸终端而已。举一个简单的例子，你进电梯之前，电梯通过感应到有人就把门打开了，这当然不是电梯自己处理的，而是中央控制系统在管。同时，中控系统还有的部分程序负责通风，有的部分负责照明，有的部分调节供电。这个过程中，电梯、排气扇等设备就像我们的手脚，而中控系统才是真正具有“智能”的大脑。

以一瓶可乐为例，在生产之初，我们就能够通过相关技术，知道它的原料中蔗糖是由哪片甘蔗地提供，可可来自哪科可可树。生产过程中，我们知道它是哪条流水线上出来的产品，质量由谁负责。再往后，我们知道它怎样被送到用顾客手上的。到这里，消费者看不到“智能”的影子。这瓶可乐在到手上之前却至少经过了原料供应商、生产商、销售终端等几个智能系统的管控。

这种管控有多大意义呢？对可乐这样成熟的产品来说或者价值有限，但如果是对水果蔬菜、对牛奶、对药品呢？那意义自然又不一样了。这其中主要作用自然是加强了对这些和我们健康息息相关的事物的监管。

那么对消费者而言，智能体现在哪些方面呢？其实，真正的智能可不是“溯源”这么简单。对用户而言，这基本将是一个不可感的过程。还是以上面那瓶可乐为例，我们买了这瓶可乐，喝下去是喜欢还是不喜欢呢？这就可能和我们前面讲的智能穿戴设备联系起来，通过对我们生理特征和动作的数据收集和分析，加上面部表情的分析（如果你戴着某种智能眼镜的话），我们就能大致知道你喜不喜欢这种口味了。 

在互联网时代，我们的作法是传照片，写评论，打分。那么到了物联网时代，这个过程很大一部分能自动完成，“买家秀”的方式将通过另一种真实而高效的途径反馈给生产商和其他买家。然后我们生产可乐的生产商慢慢就知道，这个顾客购买可乐的频率是多少，喜欢可乐里面含有多少气体，喜欢的甜度又是多少。如果你不喜欢，那么你喜欢雪碧吗，如果不喜欢，那么是碳酸汽还是柠檬的关系呢？你平时喜欢吃荔枝，荔枝味的饮料对你来说是不是更合适呢？ 

通过这样一步步建立精准的用户模型，未来我们享受到的衣食住行等等各方面的智能化服务将带来越来越贴近我们的真实想法，让我们感到这瓶可乐“真贴心”，而不是这瓶可乐“真智能”。 

对个人用户而言，建立的是精准的模型，而对群体而言，通过收集到的用户信息，将能得到更加普遍适用的结果。于是可以为不同人群推出新的饮料，而这些饮料会在你刚好感到想喝一点的时候出现在你的手边。 

‍‍从批量化向定制化过渡，物联网将为制造业发展带来哪些新的机会？‍‍

 试想如果未来所有的物体都能联网，都具备与其他物体和人交流信息的能力，那么我们的生活会发生什么翻天覆地的变化？生活变得丰富而简单自然不必多说，在产品体验方面的改变会更令我们欣喜。

说到产品，你也许听过一个词：智能制造。智能制造是怎么一回事呢？我们可以从物联网的基本运作方式来说明。 

首先是传感器，就是我们前面讲到的机器的“眼睛”和“耳朵”类似的东西。我们可以通过RFID（电子标签）等技术对正在生产线上等待加工的零件进行识别，这个过程就像刷身份证一样，能获取到产品的任何信息。通过这样的技术，我们就能够随时知道某个零件加工到哪一步了，还能对零件的质量进行监测，以防止零件出现问题。 

由于能够实时对每个零件的状态进行把控，就为定制化的生产提供了可能。比如以往我们造一辆汽车，同一型号的车都是一模一样的，顾客的选择都是在已经造好的车型里面选。这种感觉就像就像皇帝选妃子，妃子长什么样是妃子的父母说了算，皇帝有的也只是选择权。精挑细选后给皇帝的妃子自然应该能令皇帝满意，但这么多妃子，哪怕三千佳丽，也不一定有皇帝最称心的那一款。

而现在，我们作为消费者，不再只能被动选择商品，而是其在生产过程阶段还能参与其中，我们有机会把自己的想象力融入到我们需要的东西里。就像前面讲的，如果你想买一辆具有某些特色的车（如特别的标志，特殊的座椅，变色的车窗等），你要做的就是提前把这些告诉汽车生产厂家，他们就能按照你提出的要求，将一辆专属于你的汽车生产出来。

‍‍大数据：藏在啤酒和尿布背后的秘密; 云计算：物联网的隐形大脑‍‍

我们提到物联网，就不得不把它与现在非常火热的另一个概念联系起来，那就是“大数据”。 

大数据是怎么一回事呢？有一个为人津津乐道经典案例，就是啤酒与尿布的例子。一家美国超市把尿布与啤酒这两种风马牛不相及的商品居然摆在一起，但这一奇怪的举措居然使尿布和啤酒的销量大幅增加了。原来，美国的妇女通常在家照顾孩子，所以她们经常会嘱咐丈夫在下班回家的路上为孩子买尿布，而丈夫在买尿布的同时又会顺手购买自己爱喝的啤酒。

那么，这些数据谁谁在处理呢，他们又是怎么处理的呢，这里就要提到云计算的概念。云计算被认为是一种革命性的计算方法，是继大型计算机到客户端-服务器的大转变之后的又一关于计算方式的重大转变。

举一个不那么恰当但比较好理解得例子。使用过QQ远程助手的朋友大概可以体验云计算，你在QQ提供的界面里面访问对方的电脑，使用对方的软件。云计算大概也可以看做这么种方式，不过对方的电脑变成了处理能力超强的云计算中心，而处理方式更加复杂一些。

云计算给我们带来了全新的解决思路。由于通讯技术的不断发展，我们的计算不一定要在本地进行。比如，在远程操作的例子，哪怕你的电脑没有安装一个程序，你仍然能够获得这个程序的使用结果。而我们平时收发邮件，这些邮件存储在我们的邮箱里，而不是在我们的电脑上，这其实可以视作早期的云服务。这种理念，简单概括起来就是“网络即电脑”。只要有网络，我们就能获得更高的运算能力。

目前云计算还处于基础阶段，现在的云计算被分为三层：基础设施即服务（IaaS），平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）。基础设施可以看做是我们的电脑主机，其实质是大规模的主机集群。平台的地位大致相当于我们的计算机系统，类似于windos，是开发和运行程序的基础。软件服务我们就明白多了，微信、游戏客户端、美图秀秀这样的都是软件。

借助云计算，企业的管理成本将降低。由于云计算的作用，一些企业不用浪费金钱和精力建立自己的数据处理中心，而将自己的一些数据和企业管理软件放在公共的云服务器上；而另一些企业对于数据的安全性和专业性等要求较高，于是自建云服务器，于是有了公有云、私有云、的概念之别；有一些私有云并不能满足企业的运算需求，向公有云服务器寻求支持，于是就有了混合云的提法。 

同时，云计算中心能够根据实际需求来安排服务器的运算，让整个计算中心保持高效的运作，避免了运算资源的浪费。除此之外，云计算的好处在于按使用付费。这就是说，你可以按照实际需要的存储空间或者运算能力购买云服务。这是云服务诞生之初的“电厂模式阶段”就提出的理念，即把计算能力当做像水、电这样的产品来出售。现在基本已经变成现实，而在未来，个人用户也将慢慢感受到这种全新方式给生活带来的改变。

比如智能家居系统，其一部分运算其实就是依托云服务器，因为我们的家里面的数据处理中心（电脑或手机）没有必要一直保持开机状态。而更多的诸如交通系统、工厂制造系统、社区服务系统等等都将依托于私有云或者公有云的服务。除了这些，我们前面提到云计算还是打通各种物联网标准的有效手段，两个采用不同技术标准的设备也具有了互相交换数据的可能，简单说来，就像你在网上和一个外国人聊天，哪怕你不懂他的语言，只要通过相应的翻译软件，就能够理解对方的意思了。

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摘要：物联网给人们的社会生活方式带来了‍深刻的影响和便捷，本文分别对物联网的关键技术、物联网的应用进行了详细阐述，为物联网研究提供了理论参考和借鉴。

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关键字：物联网；关‍键技术；应用领域

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1物联网的关键‍技术

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1.1物联网‍感知技术

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物联网包括各种信息的传感设备，作用是让网络终端同其检测对象连接，对检测对象进行识别、控制、跟踪等。传感器技术是自动化和信‍息技术的重要支撑，与物联网技术息息相关。传感器技术广泛应用在各个领域，如工业自动化生产领域、医疗卫生领域、家用电气领域、军事领域等。

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1.2物联网通信技‍术

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物联网通信形式分为：“人与人”、“物与物”、“人与物”三种形式，物联网给每一个联网的用户提供‍一个IPv6地址进行通信，IPv6是针对固定有线网设计，在无线移动设备的环境下应用比较困难。要想实现物联网通信，高效率的通信方式，应着重研究多频率射频前端和协议模式；频谱分配、物联网扩频通信；基于认知无线电、软件无线电的物联网通信体系。

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1.3物联网网络技‍术

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物联网对网络技术方面要求无线和有线传输技术、web3.0的应用和分配技术。物联网发展的动力是网络、无线通信技术，本文主要对MMDS、WLAN、WiMax、UWB、WSN五中通信技术做一下介绍。（1）MMDS的组成系统由MMDS和用户端射频系统。首先，MMDS发射系统将接受到的卫星信号、录像机等外来信号进行处理在发送到发射塔，再由天线进行发‍射，用户设备接受到MMDS信号，经过处理后供用户使用。（2）WLAN是利用计算机网络和无线通信技术，它的传输媒介是无线多址信道，可以为客户提供不限时间、地点、设‍备要求的宽带网络接入。WLAN在网络类型上分为对等网络和基础结构网络，对等网络是在WLAN的覆盖范围内，点对点和点对多点的通信同由一组有无线接口卡的计算机组成。（3）WiMax可以实现50公里的远距离传输，网络的覆盖面积近3G发射塔的10倍，接入速度是70M，是3G速度的30倍，与WiFi相比WiMax拥有更好的安全性和扩展性，它也可以将WiFi热点连接到网络上，实现50公里线性地区内的网络覆盖。（4）UWB是无载波的通信技术，常用于有效传输距离在10m以内的近距离和高速的无线通信，UMB技术可以满足客户不同覆盖率和容量的需求，对网络容易进行扩展，其采用分布式网络构架将负载分散到各个网元。

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1.4物联网数据处理‍技术

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物联网的数据处理的方案‍为：海量的数据存储和访问以及数据库的处理技术，存储设备中常用的仍然是磁盘阵列和光盘库等，但其应用环境和信息的存储特点各不相同。对于原始的人工处理海量数据访问的方法来讲，对未来的访问机制是独立于其生产系统之外的查询系统和历史数据的归档，自动的对原始数据进行归档，并且与主机分离，减轻主机的负担，在脱离主机的同时客户依然可以访问数据。

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2物联网‍应用

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2.1智能电网‍

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智能电网采用先进的设备技‍术、控制方法、传感技术、测量技术达到安全、经济、可靠、无污染的目标。物联网在微网中可以解决公共电网的双向传输问题、电能过剩和新能源并网稳定性等问题。同时，物联网对供电系统故障的定位和恢复也起到至关重要的作用，其快速性的诊断和恢复，保证为用户提供稳定的电能。

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2.2智能‍交通

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物联网在城市交通中，结合交‍通信号控制系统、公路车辆监测记录、道路交通管理信息系统、交通诱导系统等，实时集成整合车辆的走向、运货信息，方便警务人员对交通事故的快速处理，保证交通通畅，智能交通可以实时监控交通情况，城市上下班高峰期时，正确疏导交通车辆避免交通拥堵。

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2.3智‍能物流

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现代物流和物联网的结合，为物‍流行业的自动化、网络化、信息化带来了极大的便利。将物联网传感器安装在河流中，实时检测水流情况，以获取准确信息，防止事故的发生。物联网技术应用在发货、入闸、出港、运输、到港、出闸、收货等每个环节上减少工作人员的工作量，也可避免人为出错。

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2.4智能‍家居

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智能家居是以网‍络通信、设备自动化、信息家电集服务、管理于一身的提供舒适、安全、便利的生活环境。美国、法国、韩国、日本等发达国家是制定智能家居行业标准和业务探索的领头羊，目前这些国家智能家居已经得到了广泛应用，物联网家居在我国主要集中在北京、上海、深圳等城市，集中在物联网智能家电的研发。

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3结‍语

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本文对物联网技术应用进行综述，分别对感知、通信、网络、数据处理等关键技术上进行了详细的阐述，列举了物联网在智能电网‍、智能交通、智能物业、智能家居中的应用为物联网技术的应用研究提供了理论依据。

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