《物联网应用技术》课后习题答案

模块一物联网概念和体系结构学习单元一问题与思考问题：结合国内外对于物联网的定义，谈谈你是如何理解和认识物联网的？答：物联网目前为止还没有一个精确且被公认的定义，之前国内外普遍公认的是MITAuto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID时最早提出来的物联网概念。在2005年国际电信联盟发布的报告中，物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。国际电信联盟发布的ITU互联网报告中，对物联网做了如下定义，即通过二维码识读设备、射频识别装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。最简洁明了的定义：物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。中国物联网校企联盟将物联网定义为当下几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合，实现物体与物体之间环境和状态信息实时共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。广义上说，当下涉及信息技术的应用，都可以纳入物联网的范畴。综上所述，“物联网概念”是在“互联网概念”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网络概念。如果说互联网是通过网络连接计算机并实现网络两端“人与人”的沟通，那么物联网则是实现网络两端“人与物”或者“物与物”的连接沟通，人们需要做的是将网络两端的物赋予“智慧”和“感知”，即通过嵌入智能技术和传感技术，将物赋予智慧和感知能力，从而使得人类的生活和工作环境成为一个能够为人类提供智能化和系统化服务的环境。也可以说是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与网络相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。物联网定义：将与人类活动相关的事物赋予感知或被感知的能力，通过信息的采集处理、组网传输、整理并服务于人类的网络系统，使人类生产和生活更加智能高效。物联网技术具有嵌入标识、全面感知、泛在互联、智能挖掘等几个趋势特性。学习单元二问题与思考问题智慧地球、感知中国、U-Korea、I-Japan的共同点和区别是什么？答：总之，不管是智慧地球，还是感知中国，区别只是在于各有侧重，但共同点是一样的，主要表现在以下三个方面。（1）融合各种信息技术，突破互联网的限制，将物体接入信息网络，实现“物物互联”。（2）在网络泛在基础上，将信息技术应用到社会各个领域，从而影响国民经济和社会生活的方方面面。（3）未来信息产业的发展会由信息网络向泛在网络和智能应用方向拓展、延伸和突破。学习单元三问题与思考问题1物联网发展面临的问题是什么?答：物联网作为一个新兴产业，有广阔的发展前景，但是它的发展也面临诸多问题，主要体现在以下几个方面。1.知识产权2.技术标准3.产业链条4.行业协作5.盈利模式6.使用成本7.安全问题问题2我国物联网发展的主要任务是什么?答：我国物联网建设当前的主要任务集中在以下几个方面。（1）大力攻克核心技术。（2）加快构建标准体系。（3）协调推进产业发展。（4）着力培育骨干企业。（5）积极开展应用示范。（6）合理规划区域布局。（7）加强信息安全保障。（8）提升公共服务能力。学习单元四问题与思考问题1讨论物联网和传感网的区别是什么?答：错误地把传感网或RFID网等同于物联网。事实上传感技术和RFID技术都仅仅是信息采集技术之一。除传感技术和RFID技术外，GPS、视频识别、红外、激光、扫描等所有能够实现自动识别与物物通信的技术都可以成为物联网的信息采集技术。传感网或者RFID网只是物联网的一种应用，但绝不是物联网的全部。问题2讨论物联网和互联网的关系是什么?答：错误地把物联网当成互联网的无限延伸，把物联网当成所有物的完全开放、全部互连、全部共享的互联网平台。实际上物联网绝不是简单的全球共享互联网的无限延伸，而且互联网也不仅仅指我们通常认为的国际共享的计算机网络，互联网也有广域网和局域网之分。物联网既可以是平常意义上的互联网向物的延伸，也可以根据现实需要及产业应用组成局域网、专业网。现实中没必要也不可能使全部物品联网，也没必要使专业网、局域网都必须连接到全球互联网共享平台。今后的物联网与互联网会有很大不同，类似智能物流、智能交通、智能电网等专业网以及智能小区等局域网才是最大的应用空间。问题3讨论物联网和泛在网的关系是什么?答：物联网是指通过部署具有一定感知、计算、执行和通信能力的各种设备，获得物理世界的信息，通过网络实现信息的传输、协同和处理，从而实现广域的人与物、物与物之间信息交换的互联的网络。换言之，物联网的几个关键环节是“感知、传输、处理”。泛在网络也被称作无所不在的网络，泛在网络是为了打破地域限制，实现人与人、人与物、物与物之间按需进行的信息获取、传递、存储、认知、决策、使用等服务。人们可以在不意识到网络存在的情况下，随时随地通过适合的终端设备上网并享受服务。泛在网络要求尽量不改变或少改变现有设备及技术，通过异构网络之间的融合协同作用来实现。物联网和泛在网在定义上有很多重合的地方，都强调物物之间、人物之间的通信，物联网的应用也有泛在化的需求和特征。但是在广度上来说，泛在网络的概念反映了信息社会发展的远景和蓝图，具有比物联网更广泛的内涵。可以说泛在网是一个大而全的蓝图，而物联网是目前该蓝图实施中的物联阶段。学习单元五问题与思考问题1物联网感知层的关键技术是什么?答：具体来说，感知层综合了传感器技术、嵌入式计算技术、智能组网技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化微型传感器的协作实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息。通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到接入层的基站节点和接入网关，最终到达用户终端，从而真正实现“无处不在”的物联网理念。问题2物联网网络层的关键技术是什么?答：由于物联网网络层是建立在Internet和移动通信网等现有网络基础上，除具有目前已经比较成熟的如远距离有线、无线通信技术和网络技术外，为实现“物物相连”的需求，物联网网络层将综合使用IPv6、2G/3G、WiFi等通信技术，实现有线与无线的结合、宽带与窄带的结合、感知网与通信网的结合。同时，网络层中的感知数据管理与处理技术是实现以数据为中心的物联网的核心技术。感知数据管理与处理技术包括物联网数据的存储、查询、分析、挖掘、理解以及基于感知数据决策和行为的技术。问题3物联网应用层的关键技术是什么?答：物联网应用层能够为用户提供丰富多彩的业务体验，然而，如何合理高效地处理从网络层传来的海量数据，并从中提取有效信息，是物联网应用层要解决的一个关键问题。物联网应用层的关键技术主要有M2M技术、用于处理海量数据的云计算技术等。模块二物联网感知技术学习单元一问题与思考问题1按工作原理分类，常见的传感器有哪些?答：传感器按照工作原理可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、磁电式、热电式、压电式传感器等。通常同一机理的传感器可以测量多种物理量，而同一被测物理量又可以采用多种不同类型的传感器来测量。问题2在物联网中传感器的作用是什么?答：作为物联网数据的输入端，传感器在物联网中的位置至关重要。物联网实现物物相连，首先要检测和连接所有事物，实现信息共享。传感器正是实现物联网对事物的感知和检测功能的器件。在物联网应用中，几乎都是基于传感器技术的例子。例如，利用传感器、无线通信技术、计算机等技术对智能楼宇的控制，首先就需要红外传感器、温度传感器、湿度传感器、火焰传感器、气体传感器等，通过部署传感器节点，实现对整个楼宇的监控和管理；总之，传感器是物联网获取信息的节点，没有了传感器就没有了信息，物联网也就成了无源之水，因此，传感器在物联网中的作用十分重要。传感器技术的进步也极大促进了物联网技术的发展。学习单元二问题与思考问题1自动识别技术包括哪些技术？它们之间的区别是什么？答：自动识别技术的任务和目的是提供关于人、动物、货物和商品的信息，从广义范围讲包括条码技术、磁卡技术、光学字符识别、生物识别（声音识别及视觉识别）和射频识别等技术。由于射频识别技术的优势和迅猛发展，目前自动识别技术在狭义范围内专指射频识别技术RFID。各种常见自动识别技术的主要特征如下表所示。表1不同识别技术比较表系统参数条形码OCRIC卡生物识别RFID数据密度低低很高高很高机器可读性好好好昂贵好人可读有限简单不可简单不可污渍和潮湿的影响很高很高可能(接触式)根据具体技术不影响遮盖的影响完全失效完全失效—根据具体技术不影响方向和位置的影响低低双向—不影响退化和磨损有限有限有（接触）—不影响购买成本很低中低很高中运行成本低低中(接触式)无无安全轻微轻微高可能高阅读速度慢慢较慢较慢快阅读器和载体之间的最大距离0~50cm<1cm直接接触0~50cm0~5m,微波距离可以更远问题2RFID系统由哪几部分组成?其工作原理是什么？答：一套完整的RFID系统，是由阅读器（reader）与电子标签（tag）也就是所谓的应答器（transponder）及应用软件系统三个部分所组成。其工作原理是阅读器发射一特定频率的无线电波能量给应答器，用以驱动应答器电路将内部的数据送出，此时阅读器便依序接收解读数据，送给应用程序进行相应的处理。以RFID阅读器及电子标签之间的通信及能量感应方式来看，大致上可以分成感应耦合（inductivecoupling)及后向散射耦合（backscattercoupling）两种。一般低频的RFID大都采用第一种方式，而较高频大多采用第二种方式。问题3在物联网技术中RFID的作用是什么?未来RFID技术的发展前景如何？答：RFID是一种非接触式的自动识别技术，自动识别技术的任务和目的是提供关于人、动物、货物和商品的信息。自动识别技术就是应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接近活动，自动地获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术。自动识别技术，将人们从繁重的重复性劳动中解放出来，提高了系统信息的实时性和准确性，从而为生产的实时调整、财务的及时总结以及决策的正确制定提供正确的参考依据。物联网已被确定为中国战略性新兴产业之一，《物联网“十二五”发展规划》的出台，无疑给正在发展的中国物联网又吹来一股强劲的东风，而RFID技术作为物联网发展的最关键技术，其应用市场必将随着物联网的发展而扩大。2010年以来，由于经济形势的好转和物联网产业发展等因素推动，全球RFID市场也持续升温，并呈现持续上升趋势，与此同时，RFID的应用领域越来越多，人们对RFID产业发展的期待也越来越高。目前RFID技术正处于迅速成熟的时期，许多国家都将RFID作为一项重要产业予以积极推动。总之，目前中国无源超高频市场还处于发展初期，核心技术急需突破，商业模式有待创新和完善，产业链需要进一步发展和壮大，只有核心问题得到有效解决，才能真正迎来RFID无源超高频市场的发展。学习单元三问题与思考问题1在物联网中嵌入式技术的作用是什么?答：嵌入式系统的出现，目的就是要把一切变得更简单、更方便、更适用；通用计算机的发展变为功能电脑,普遍进入社会,嵌入式计算机发展的目标是专用电脑,实现“普遍化计算”,因此可以称嵌入式智能芯片是构成未来世界的“数字基因”。正如我国资深嵌入式系统专家沈绪榜院士的预言,“未来十年将会产生具有超过一亿次运算能力的嵌入式智能芯片，嵌入式微控制器或者说单片机好象是一个黑洞,会把当今很多技术和成果吸引进来”。随着技术进步的不断加速，我们有理由相信计算机还将继续快速发展并进一步改变我们的生活，让计算变得“无所不能”、“无处不在”。其中“无所不能”将是人工智能技术和超级计算机的结合，而“无所不在”则是嵌入式技术应用的广阔天地。嵌入式控制器的应用几乎无处不在:移动电话、家用电器、汽车……无不有它的踪影。嵌入控制器因其体积小、可靠性高、功能强、灵活方便等许多优点,其应用已深入到工业、农业、教育、国防、科研以及日常生活等各个领域,对各行各业的技术改造、产品更新换代、加速自动化化进程、提高生产率等方面起到了极其重要的推动作用。问题2嵌入式系统的应用领域是什么?答：嵌入式计算机在应用数量上远远超过了各种通用计算机,一台通用计算机的外部设备中就包含了5-10个嵌入式微处理器。在制造工业、过程控制、网络、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等方面均是嵌入式计算机的应用领域。比如：1.工业控制2.交通管理3.信息家电4.家庭智能管理系统5.POS网络及电子商务6.环境工程与自然7.机器人等等领域。模块三物联网通信技术学习单元一问题与思考问题1简述IPv6与物联网的关系?答：作为互联网的一种延伸，将来成型的物联网将基于现有的互联网实现各种物与物、物与人之间的智能通信。可以想象，物联网将要联系的对象包括人们日常生活中的各种事物（人也包括在内），其数量之庞大是现有的互联网节点数量所不能比拟的，为了实现这些事物之间的有效通信，物联网必须为每个接入的对象设定惟一的标志，提供统一的通信平台。这一点让人们自然地联想到了下一代互联网通信协议IPv6。IPv6具有很多适合物联网大规模应用的特性，虽然IPv6还有众多的技术细节需要完善，但从整体来看，使用IPv6不仅能够满足物联网的地址需求，同时还能满足物联网对节点移动性、节点冗余、基于流的服务质量保障的需求，很有希望成为物联网应用的基础网络技术。从长远看，IPv6有利于物联网的持续和长久发展。1.IPv6对物联网的支持1）IPv6在物联网寻址中存在优势；2）IPv6对物联网节点移动的支持。IPv6协议设计之初就是充分考虑了对移动性的支持。针对移动IPv4网络中的三角路由问题，移动IPv6提出了相应的解决方案。3）IPv6在保证物联网网络质量中存在优势。4）IPv6在物联网安全中的优势。5）存在的问题：目前也存在一些技术问题需要解决，例如，无状态地址分配中的安全问题、移动IPv6中的绑定缓冲安全更新问题、流标签的安全防护、全球任播技术的研究等。另外，由于IPv6协议栈过于庞大复杂，不能直接应用到传感器设备中，需要对IPv6协议栈和路由机制进行相应的精简，才能满足低功耗、低存储容量和低传送速率的需求。物联网与IPv6各自的特点决定了它们之间必然产生紧密的联系，物联网构想的实现有赖于IPv6提供强大的支持。此外，物联网的普及必然会对IPv6的发展产生巨大的推动作用。因此，物联网的发展对于IPv6的发展也是具有非凡意义的，二者之间存在相互促进、相互推动的关系。问题2物联网与互联网的关系是什么?答：互联网把世界上的个人计算机连接起来，开发出丰富的内容和成熟的应用。这些内容与应用，针对的是坐在计算机网络两端人与人的信息交流。除了人与人，世界还包括了各种各样的物质和物体，人和物、物和物之间的信息交流催生了物联网的实现。物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，将实现世界彻底地互联互通。物联网的诞生，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。互联网和物联网是有区别的,互联网是一个虚拟的世界，人与人之间的交流只是信息和知识的交流。而物联网是通过在物体里面植入的各种微型的芯片实现人与物体本体的直接相连。同时，物联网必须借助互联网才能实现信息的传递。当物联网和传统网络结合后，世界的网络化进程发生了质的改变。从技术层面上和传统的互联网相比，物联网也有其鲜明的特征。首先，它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性采集环境信息，不断更新数据。其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。还有，物联网不仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。从本质上而言，无论是互联网还是物联网，都是通过人与机器、机器与机器的交互，最终服务于人类，实现广义范围上的人与人之间的信息交互。学习单元二问题与思考问题1什么是移动通信技术?移动通信网由哪几部分组成？答：移动通信是指通信双方有一方或两方处于运动中的通信。也就是说，至少有一方具有可移动性，可以是移动台与移动台之间的通信，也可以是移动台与固定用户之间的通信。相比固定通信而言，移动通信网络具有覆盖广、建设成本低、部署方便、可移动等特点，因此满足了人们无论何时何地都能进行通信的愿望。未来移动通信网络将是物联网最主要的接入手段之一。移动通信包括陆、海、空移动通信。移动通信网包括：1）移动业务交换中心2）基站3）移动台4）中继传输系统。数字蜂窝移动通信系统结构如图所示。图3-1数字蜂窝移动通信系统结构问题2移动通信与物联网业务如何实现交互？答：为了方便，人们总习惯用移动的方式与网络连接。无线终端通过无线移动通信网络接入物联网并能实现对目标物体的识别、监控和控制等功能。由于物联网信息节点的广泛性和移动性，决定了无线通信技术将是物联网的主要联网技术。现代移动通信网络为物联网的实现提供了很好的物质基础，移动通信系统必将在物联网的组网中得到广泛应用。移动通信系统一般由移动终端、传输网络和网络管理维护等部分组成，因此移动通信在物联网的应用主要包括以下几个方面。1.移动通信终端在物联网中的应用。2.移动通信传输网络在物联网中的应用。3.移动通信网络管理平台在物联网中的应用。虽然移动通信网络和物联网的结构类似，功能相近，可以将移动通信系统广泛应用到物联网之中，但是现在的移动通信系统必须根据物联网的使用特点加以改进。包括1.对移动终端的改进2.对网络管理的改进。覆盖地域广泛的移动通信网络系统为人们提供了随时随地进行信息联网传输的方便手段，物联网则为人们描绘了对实物世界进行更加智能化管理的美好前景，将移动通信技术应用于物联网中的信息接入和传输，实现移动通信网络和物联网的有机融合，无疑既能极大地促进物联网的普及应用，也能为移动通信网扩展应用业务范围。实际上，现在的移动运营商已经将移动通信技术和系统应用到物联网中，利用现有的移动通信网络开展形式多样的物联网业务。例如，各运营商利用移动通信网络开展移动支付业务，物流行业基于移动通信网络的车辆/货物智能管理系统，以及运营商与汽车制造商合作推出基于移动通信系统的车载信息网络等，都将移动通信技术应用到物联网领域。虽然已经有了一些移动技术和物联网的融合应用，但是大都局限于一些特定行业，还远没有在人们的日常生活中普及。究其原因，主要在于两个方面：一是缺乏统一的相关标准对市场规范和引导，这是移动技术和物联网大规模融合应用首先需要解决的主要问题；二是能够吸引大众的具体业务还有待于大力研究开发，同第三代移动通信的发展普及类似，缺乏有足够吸引力的具体应用业务是影响移动通信大规模应用于物联网的另一个主要因素。有理由相信，上述两方面的问题解决之后，移动通信和物联网的融合应用必会得到迅速发展和普及。学习单元四问题与思考问题1什么是无线传感网?简述无线传感网络的应用范围？答：无线传感器网络是由大量静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络所有者。无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。应用领域可以归纳为军事、航空、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。问题2简述无线传感网和物联网的关系?答：中国物联网高校联盟认为，传感器网络的发展历程分为以下三个阶段，即传感器→无线传感器→无线传感器网络（大量微型、低成本、低功耗的传感器节点组成的多跳无线网络）。由于无线传感网在国际上被认为是继互联网之后的第二大网络，2003年美国《技术评论》杂志评出对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术，传感器网络被列为第一。在现代意义上的无线传感网研究及其应用方面，在2006年我国发布的《国家中长期科学与技术发展规划纲要》中，为信息技术确定了三个前沿方向，其中有两项就与传感器网络直接相关，就是智能感知和自组网技术。无线传感网是物联网关键技术之一，也是构建物联网的基础，尽管无线传感网络技术仍处于初步应用阶段，但已经展示出了非凡的应用价值，相信随着物联网技术的推进，一定会得到更大的应用。模块四物联网支撑技术学习单元一问题与思考问题1什么是中间件?请举例说明。答：中间件（middleware）是与操作系统、数据库并列的三大基础软件之一。顾名思义，中间件处于操作系统软件与用户的应用软件中间。中间件在操作系统、网络和数据库之上，应用软件的下层，总的作用是为处于自己上层的应用软件提供运行与开发的环境，帮助用户灵活、高效地开发和集成复杂的应用软件。最早具有中间件技术思想及功能的软件是国际商业机器公司（IBM）的CICS，但由于CICS不是分布式环境的产物，因此人们一般把Tuxedo作为第一个严格意义上的中间件产品。Tuxedo是1984年在当时属于AT&T公司的贝尔实验室开发完成的，但由于分布式处理当时并没有在商业应用上获得像今天一样的成功，Tuxedo在很长一段时期里只是实验室产品，后来被NOVELL收购，在经过Novell并不成功的商业推广之后，1995年被现在的BEA公司收购。国内在中间件领域的起步时间也比较早，如东方通科技早在1992年就开始中间件的研究与开发，1993年推出第一个产品TONGLINK/Q。问题2在物联网中中间件的作用是什么?答：中间件屏蔽了底层操作系统的复杂性，使程序开发人员面对一个简单而统一的开发环境，减少程序设计的复杂性，将注意力集中在自己的业务上，不必再为程序在不同系统软件上的移植而重复工作，从而大大减少了技术上的负担。中间件带给应用系统的，不只是开发的简便、开发周期的缩短，也减少了系统的维护、运行和管理的工作量，还减少了计算机总体费用的投入。同时，中间件作为新层次的基础软件，其重要作用是将不同时期、不同操作系统上开发的应用软件集成起来，彼此如一个天衣无缝的整体协调工作，这是操作系统、数据库管理系统本身做不了的。中间件的这一作用，使得以往在应用软件上的劳动成果在技术不断发展之后，仍然物有所用，节约了大量的人力、财力。学习单元二问题与思考问题1云计算的服务模式和关键技术是什么？答：根据现在最常用，也是比较权威的美国国家标准技术研究院（nationalinstituteofstandardsandtechnology,NIST）定义，从用户体验的角度出发，云计算主要分为三种服务模式。这三种服务模式是软件即服务（softwareasaservice，SaaS）、平台即服务（platformasaservice,PaaS）和基础设施即服务（ynfrastructureasaservice,IaaS）。对普通用户而言，主要面对的是SaaS这种服务模式，而且几乎所有的云计算服务最终的呈现形式都是SaaS。云计算是一种新型的超级计算方式，以数据为中心，是一种数据密集型的超级计算，在数据存储、数据管理、编程模式等多方面具有自身独特的技术。1）数据存储技术。为保证高可用、高可靠和经济性，云计算采用分布式存储的方式来存储数据，采用冗余存储的方式来保证存储数据的可靠性，即为同一份数据存储多个副本。另外，云计算系统需要同时满足大量用户的需求，并行地为大量用户提供服务。2）数据管理技术。云计算系统对大量数据集中进行处理和分析并向用户提供高效的服务。3）编程类型。为了使用户能更轻松地享受云计算带来的服务，让用户能利用该编程模型编写简单的程序来实现特定的目的，云计算上的编程模型必须十分简单，必须保证后台复杂的并行执行和任务调度向用户和编程人员透明。问题2简述云计算和物联网的关系。答：云计算是物联网发展的基石，并且从以下两个方面促进物联网的实现。首先，云计算是实现物联网的核心，运营云计算模式使物联网中以兆计算的各类物品的实时动态管理和智能分析变成可能。物联网通过将射频识别技术、传感技术、纳米技术等新技术充分运用在各行业之中，将各种物体充分连接，并通过无线网络将采集到的各种实时动态信息送达计算机处理中心进行汇总、分析和处理。其次，云计算促进物联网和互联网的智能融合，从而构建智慧地球。物联网和互联网的融合，需要更高层次的整合，需要“更透彻的感知，更安全的互联互通，更深入的智能化”。这同样需要依靠高效的、动态的、可以大规模扩展的技术资源处理能力，而这正是云计算模式所擅长的。同时，云计算的创新型服务交付模式，简化服务的交付，加强物联网和互联网之间及其内部的互联互通，可以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。物联网和云计算的关系非常密切。物联网发展的最终目的就是实际的应用，而实际的应用必然存在海量的数据存储和计算要求，云计算是最好的解决方式。学习单元四问题与思考问题1简述数据库系统的定义和组成是什么?答：数据库是统一管理的相关数据的集合，能为各种用户共享，具有最小冗余度，数据间联系密切，又有较高的数据独立性。数据库管理系统（DBMS）是操纵和管理数据库的软件系统，它由一组计算机程序构成，管理并控制数据资源的使用。在计算机软件系统的体系结构中，数据库管理系统位于用户和操作系统之间。DBMS是数据库系统的核心，主要用于实现对共享数据有效的组织、管理和存取。问题2数据库与物联网的关系是什么?答：物联网是物物相连的互联网，涉及万事万物，所以其数据量呈现一些新的特点：海量数据、多态性、关联性、数据与时间、空间相关等。如何对收集的数据进行稳定的存储、高效地组织，并最终实现有效的整合和利用，是物联网发展必须面对的关键问题。数据库在整个物联网中发挥着记忆（数据存储）、分析（数据挖掘）的作用。所以选择一个适合的数据平台就显得尤为重要。当前数据库理论与技术的发展极其迅速，其应用日益广泛，层次、网状、关系型数据库在传统的管理事务型应用领域获得了极大成功，随着数据库的应用向新的领域扩展，如CAD/CAM、CIMS、数据通信、电力调度、交通控制、物流跟踪、作战指挥、实时仿真等，这些应用既需要数据库来支持大量数据的共享，维护其数据的一致性，又需要实时处理来支持其任务（事务）与数据的定时限制。模块五物联网安全技术学习单元一问题与思考问题1什么是信息安全，物联网的安全特征是什么?答：信息安全是指信息网络的硬件、软件及其系统中的数据受到保护，不受偶然或者恶意的原因而遭到破坏、更改、泄露，系统连续可靠正常地运行，信息服务不中断。从物联网的信息处理过程来看，感知信息经过采集、汇聚、融合、传输、决策与控制等过程，整个信息处理的过程体现了物联网安全的要求与特点，也揭示了所面临的安全问题。（1）感知网络的信息采集、传输与信息安全问题。（2）核心网络的传输与信息安全问题。（3）物联网业务的安全问题。此外，可以从安全的机密性、完整性和可用性来分析物联网的安全需求。物联网的信息完整性和可用性贯穿物联网数据流的全过程，网络入侵、拒绝攻击服务、路由攻击等都使信息的完整性和可用性受到破坏。同时物联网的感知互动过程也要求网络具有高度的稳定性和可靠性，物联网与许多应用领域的物理设备相关联，要保证网络的稳定可靠。因此，物联网的安全特征体现了感知信息的多样性、网络环境的多样性和应用需求的多样性，呈现出网络的规模和数据的处理量大，决策控制复杂，给安全研究提出了新的挑战。问题2物联网安全与传统网络安全的区别是什么?答：物联网相较于传统网络，其感知节点大都部署在无人监控的环境，具有能力脆弱、资源受限等特点，并且由于物联网在现有传输网络基础上扩展了感知网络和智能处理平台，传统网络安全措施不足以提供可靠的安全保障，从而使得物联网的安全问题具有特殊性。物联网安全与传统网络安全的区别则主要体现在以下两个方面。（1）已有的对传感网（感知层）、互联网（传输层）、移动网（传输层）、云计算（处理层）等的一些安全解决方案在物联网环境可能不再适用，主要原因有三点。一是物联网所对应的传感网数量和终端物体规模是单个传感网所无法相比的，二是物联网所联接的终端物体的处理能力将有很大差异，三是物联网所处理的数据量将比现在的互联网和移动网都大得多。（2）即使分别保证感知层、传输层和处理层的安全，也不能保证物联网的安全，主要原因有三点。一是物联网是融几个层于一体的大系统，许多安全问题来源于系统整合；二是物联网的数据共享对安全性提出更高的要求；三是物联网的应用将对安全提出新要求，例如，隐私保护不属于任一层的安全需求，但却是许多物联网引用的安全需求。学习单元二问题与思考问题1物联网的安全威胁的有哪些?答：根据物联网目前主流体系架构,安全威胁分别来自感知层、传输层和应用层。感知层安全威胁主要有针对射频识别安全威胁、无线传感网安全威胁和移动智能终端安全威胁；传输层和应用层安全威胁主要针对无线网络、云计算、IPv6的数据泄露或破坏以及海量数据融合等安全问题，针对用户隐私泄露、访问控制措施设置不当、安全标准不完善等问题。问题2针对物联网安全威胁的对策有哪些?答：一、物联网感知层的信息安全对策：如1）RFID系统中个人隐私问题解决方案：使用kill标签；使用sleep标签；使用表面涂有铝箔的购物袋。2）对于信号干扰的针对性抗干扰措施有：通过数据编码提高数据的抗干扰能力;通过数据编码和数据的完整性校验提高抗干扰能力;通过多次重发比较,剔除出错的数据。3）可以使用各种认证和加密手段来确保标签和阅读器之间的数据安全。二、物联网传输层的安全防范对策：（1）在网络设备中启用安全模块，如入侵防御功能、包过滤功能来阻断一些常见的攻击行为。（2）采用安全的路由协议和路由信息认证，引入能及时发现并报告系统中未授权或异常现象的入侵检测技术作为第二道防线。（3）在无线网络的通信中，建立一种统一、兼容一致的认证方案，强化认证机制、密钥机制、机密性算法选取机制等。（4）采用划分安全区域、协议转换、协议隔离信息摆渡、数据融合和智能处理等技术措施。物联网应用层的安全防范对策：（1）应在数据智能化处理的基础上加强数据库访问控制策略，当不同用户访问同一数据时，应根据其安全级别或身份限制其权限和操作，并采用加密技术来保证数据的安全性和隐私，如手机定位应用、电子病历等。（2）加强数据溯源能力和网络取证能力，完善网络犯罪取证机制，使用户能够对自己的行为负责。（3）在应用中考虑到系统的性能及容量，上线运行前先进行性能压力测试。（4）软件设计中采用相关技术避免安全漏洞，在上线运行前应进行漏洞扫描。（5）考虑在不影响网络与业务平台应用的同时，如何建立一个全面、统一、高效的安全管理平台。学习单元三问题与思考问题物联网的网络安全机制主要包含哪几种?答：一、密钥管理机制；二、安全路由协议；三、数据处理与隐私性；四、认证与访问控制；五、安全数据融合机制；六、决策与控制安全；七、容侵容错技术。模块六物联网典型应用学习单元一问题与思考问题车联网技术是什么？简述智能交通系统的组成。答：车联网是指装载在车辆上的电子标签通过无线射频等识别技术，实现在信息网络平台上对所有车辆的属性信息和静、动态信息进行提取和有效利用，根据不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的监管并提供综合服务。智能交通系统是一个复杂的综合性系统，包括以下一些子系统：(1)交通信息服务系统(ATIS)；(2)交通管理系统(ATMS)；(3)公共交通系统(APTS)；(4)先进的车辆控制系统(AVCS)；(5)货运管理系统；(6)电子收费系统(ETC)；(7)紧急救援系统(EMS)。学习单元二问题与思考问题谈谈你是如何理解和认识未来智能家居的？答：智能家居是物联网应用技术中的一项重要应用。智能家居中的设备实现