结合云计算的物联网新技术探究

张少初

摘 要：本文研究了云计算的物联网新技术，包括网络安全问题解决方法，网络传输层通信问题解决方法，技术标准的统一问题。

关键词：云计算;物联网;通信

物联网技术在融合了云计算之后，发展速度有了突飞猛进的进展，不仅仅在技术手段降低了难度，而且有效的发挥了物联网技术在应用领域的优势。无论是存储能力还是计算能力，云计算的高效率技术都很好的满足了物联网的需求，通过数据共享和交换，解决了或者方便了许多实际问题。物联网技术的发展是人类科技发展的必然趋势。如下图所示，未来的社会，物联网技术将会完全普及，物联网已经渗透到人类常生活的诸多领域。

1.网络安全问题解决方法

安全问题是物联网技术发展的主要问题，安全问题表现的比较复杂，可以细致的划分为许多层面，现阶段发展物联网技术，安全问题的客服是最具备操作性的。通过对现有实例的分析和总结，作者认为安全问题主要可以根据物联网的结构，划分为以下几个层面逐一解决：

1）信息感知层安全问题：在感知层之中，节点表现出的特点是数量众多以及硬件结构十分简单，所以计算能力和存储能力较弱，这就导致了普通的加密保护技术很难完美的实。所以节点就存在很容易被攻击的缺点。这些攻击内容主要包括外来入侵控制、拒绝安全服务、及无法进行安全认证等等。

2）网络传输层安全问题：网络传输层主要职能就是保证有效的数据正确传输，所以传输层的安全问题必须受到高度重视，数据和信息不能被恶意捕获或修改。由于传输信息的规模庞大，这就势必导致安全问题的出现，这就包括中间人攻击、跨网控制攻击、路由攻击等等。

3）功能应用层安全问题：应用层是物联网技术最主要的功能模块，由于结构复杂、数据量大，所出现的不确定因素就更多，所以这一层的安全问题众多，是物联网技术发展需要克服的难点。应用层提供了最广泛的数据交换和共享的服务，主要就是基于云计算平台所搭建的，所以这一层的安全问题也就依赖着云计算的安全问题。由于云计算是一个开发的平台，它对整个外界都提供高效的服务，所以这种无处不在的，无时不在的服务类型就会导致安全问题。云计算平台首先要具备抵抗外来入侵的能力，通过实时的安全保护策略抵抗随时随地可能存在的风险，在这期间还要保证服务的不中断，系统的继续稳定运行。其次，物联网技术的髙数据量都存储在云计算的服务器中。云计算的服务器分布在世界各地，服务器的多样性和复杂性导致了用户并不知道自己的数据存储在何地，是不是存在安全隐患。云计算现在主要通过虚拟化技术实现数据共享，众多虚拟机共享一个资源，如果没有实现对每一数据的加密和隔离，就使得数据完全透明，可以被其他非法用户亲自访问。

应用层安全是基于云计算技术的物联网系统的主要安全问题。应用层直接和外界进行数据交换和共享，是物联网的功能模块。应用层是搭建在云计算平台上进行相关功能操作的，所以只需要考虑如何在云计算平台保证物联网数据的安全。对于物联网中不同数据进行高效和严格的保护，作者认为引用数据库技术之中对于模式的划分规则和权限分配方法是十分有效的。在数据库系统中，主要进行三级模式结构的划分，即内模式、模式、外模式。内模式是数据库的物理结构，模式是数据库的逻辑结构，而外模式就是用户模式，是模式的子模式。模式和内模式都具备所有操作权限，外模式只有通过认证以后需要什么权限向模式进行申请，申请成功以后模式才分配给外模式权限。

2.网络传输层通信问题的解决方法

网络传输层主要进行的是无线传输，主要的特点是数据量大，传输任务大。在网络传输层，由于不需要进行大量数据交换和共享等等功能的操作，需要保证传输过程中数据的传输的畅通性即可。作者认为在这一层，主要的保护策略就是保证数据不丢失，进行完善的传输工作。只需要保证从感知层获得的数据经过稍加整合和处理顺利达到应用层，然后再进行数据交换和共享等等操作。

由于节点数量众多，不同节点的特点也相差很大所以在传输方式的选择上采用分簇算法非常合适。分簇算法的思想是通过某一具体规则对所有节点进行分簇，所有簇设置一个族头节点。一个簇内部的节点可以方便的进行数据交换，不同簇之间的节点数据交换只需要通过簇头节点。当某一节点申请资源的时候，只需要簇头节点进行申请即可。这样大大提高了网络传输资源的利用率，减小了网络负载和堵塞，也可以保证数据和信息的顺利传输。

具体的分簇算法可以采用移动自组织网中的如最小分簇算法、节点权重法、以及无线传感器网络中基于节点能量的分簇算法。由于物联网中节点众多，节点之间的信息交换对于能量需求很大，所以物联网中节点的能量问题必须考虑，本文可以利用技术与无线传感器网络中的能量模型相结合，考虑网络设备的当前剩余能量，节点能量最高的节点被选作簇头，负责管理簇内的所有成员节点，以与它簇之间的通信。这种分簇的结构使得簇内节点只需要保存到簇头的路由即可，且减少了网络中大量的控制信息。在簇形成的初始阶段，首先节点广播信息，信息中包含了每个节点的剩余能量，然后位于通信范围内的节点根据其邻居的剩余能量的多少，选择出最合适的节点作为簇头节点，在簇结构建立之后，节点间就可以进行数据通信了。

3.技术标准的统一问题

物联网是互联网的延伸和拓展，构建一个物物相连的规模庞大网络集合，就必须制定统一的技术标准。由于物联网和互联网差别很大，主要表现在数据量巨大，主要依赖于无线传输，安全性要求更高等等，这就使得原有的互联网的大部分协议无法支持物联网技术。所以可以仿造当初给互联网分层管理的思想，给每一层制定相关协议，保证它的正常实施。这些协议主要是为了对不同阶段的数据实施安全保护，对每一层具体结构的数据传输做出规定等等。

最底层的傳输层没有太大变化，他主要是釆集和感知物理世界的信息和数据。在传输层中，物联网主要依靠的无线传输应该独自划分出来一个模块，制定一些不同于传统互联网的传输层协议。例如制定如何进行传感器高效率传输的传感器协议等等。在最顶层的应用层中，可以划分为三个层面，作者认为此时的应用层不同于以往的互联网应用层。主要是在云平台之中进行数据交换和共享操作的，所以数据量庞大可以通过划分为不同功能的层进行管理，即数据交换层和云共享层。这两层都是功能层，都是对物联网系统进行操作和控制。在这两层需特别制定云计算技术内相关数据的交换和共享协议，例如可制定数据交换协议，它釆用的是分布式计算，网格计算或并行计算技术。在比如对于云共享层，可以制定虚拟化管理协议，保证云计算内部所有数据都是在虚拟资源池进行共享的。除了这些功能划分，作者认为还应该在数据交换层和云共享层下面紧接着加一层安全保护层，虽然在每一层都有相关的数据安全保护协议，但是云平台内部安全性比较复杂，安全问题众多，所以应该特别划分出一层对下层传输来的数据进行安全性监测，保证接下来需要进行操作的数据都是可靠传输的。

4.小结

本文是对基于云计算技术的物联网应用领域的探索，针对现有的应用实例和已经构想出来的系统，作者总结出物联网进一步发展具备哪些问题，也对一些可以解决的问题设计了解决思路。

参考文献：

[1]艾浩军，单志广，张定安等物联网技术与产业发展人民邮电出版社.2011

[2]宗平.物联网概论[M].电子工业出版社.2012

（广西职业师范学院  广西  南宁  530001）