物联网感知层

物联网感知层

一、概述

物联网是“传感网”在国际上的通称，是传感网在概念上的一次拓展。通俗地讲，物联网就是万物都接入到互联网，物体通过装入射频识别设备、红外感应器、GPS 或其他方式进行连接，然后通过移动通信网络或其他方式接入到互联网，最终形成智能网络，通过电脑或手机实现对物体的智能化管理和信息采集分析。

物联网应该具备三个特征，一是全面感知，即利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；二是可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；三是智能处理，利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。

在业界，物联网大致被公认为有三个层次，底层是用来感知数据的感知层，第二层是数据传输的网络层，最上面则是内容应用层。其中感知层由各种具有感知能力的设备组成，主要用于感知和采集物理世界中发生的物理事件和数据。感知层至关重要,是物物相连的基础,是实现物联网的最底层技术。物联网感知层是物联网络建立的基础，深入的了解物联网感知层的网络层部分为建立低成本、高效、灵敏的物联网络提供一定的一局。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网获识别物体，采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。物联网与传统网络的主要区别在于，物联网扩大了传统网络的通信范围，即物联网不仅仅局限于人与人之间的通信，还扩展到人与物、物与物之间的通信。

作为下一代信息浪潮的新热点，国内外政府公司和研究机构对物联网投入了极大的关注，IBM 公司提出“智慧地球”，日本和韩国分别提出了“U-japan”和“U-Korea”战略，这都是从国家工业角度提出的重大信息发展战略。中国针对物联网到来的信息浪潮，提出了“感知中国”的发展战略。

二、感知层技术

1．传感器技术

人是通过视觉、嗅觉、听觉及触觉等感觉来感知外界的信息，感知的信息输入大脑进行分析判断和处理，大脑再指挥人做出相应的动作，这是人类认识世界和改造世界具有的最基本的能力。但是通过人的五官感知外界的信息非常有限，例如，人无法利用触觉来感知超过几十甚至上千度的温度，而且也不可能辨别温度的微小变化，这就需要电子设备的帮助。同样，利用电子仪器特别像计算机控制的自动化装置来代替人的劳动时，计算机类似于人的大脑，而仅有大脑而没有感知外界信息的“五官”显然是不够的，计算机也还需要它们的“五官”—传感器。

传感器是一种检测装置，能感受到被测的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

在物联网系统中，对各种参量进行信息采集和简单加工处理的设备，被称为物联网传感器。传感器可以独立存在，也可以与其他设备以一体方式呈现，但无论哪种方式，它都是物联网中的感知和输入部分。在未来的物联网中，传感器及其组成的传感器网络将在数据采集前端发挥重要的作用。

传感器的分类方法多种多样，比较常用的有按传感器的物理量、工作原理、输出信号的性质这3种方式来分类。此外，按照是否具有信息处理功能来分类的意义越来越重要，特别是在未来的物联网时代。按照这种分类方式，传感器可分为一般传感器和智能传感器。一般传感器采集的信息需要计算机进行处理；智能传感器带有微处理器，本身具有采集、处理、交换信息的能力，具备数据精度高、高可靠性与高稳定性、高信噪比与高分辨力、强自适应性、低价格性能比等特点。

传感器是摄取信息的关键器件，它是物联网中不可缺少的信息采集手段，也是采用微电子技术改造传统产业的重要方法，对提高经济效益、科学研究与生产技术的水平有着举足轻重的作用。传感器技术水平高低不但直接影响信息技术水平，而且还影响信息技术的发展与应用。目前，传感器技术已渗透到科学和国民经济的各个领域，在工农业生产、科学研究及改善人民生活等方面，起着越来越重要的作用。

2．RFID技术

RFID是射频识别（Radio Frequency Identification）的英文缩写，是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，它利用射频信号通过空间电磁耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息实现物体识别。RFID既可以看做是一种设备标识技术，也可以归类为短距离传输技术。

RFID是一种能够让物品“开口说话”的技术，也是物联网感知层的一个关键技术。在对物联网的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过有线或无线的方式把它们自动采集到中央信息系统，实现物品（商品）的识别，进而通过开放式的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。

RFID系统主要由三部分组成：电子标签（Tag）、读写器（Reader）和天线（Antenna）。其中，电子标签芯片具有数据存储区，用于存储待识别物品的标识信息；读写器是将约定格式的待识别物品的标识信息写入电子标签的存储区中（写入功能），或在读写器的阅读范围内以无接触的方式将电子标签内保存的信息读取出来（读出功能）；天线用于发射和接收射频信号，往往内置在电子标签和读写器中。

RFID技术的工作原理是：电子标签进入读写器产生的磁场后，读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（有源标签或主动标签）；读写器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

由于RFID具有无需接触、自动化程度高、耐用可靠、识别速度快、适应各种工作环境、可实现高速和多标签同时识别等优势，因此可用于广泛的领域，如物流和供应链管理、门禁安防系统、道路自动收费、航空行李处理、文档追踪/图书馆管理、电子支付、生产制造和装配、物品监视、汽车监控、动物身份标识等。以简单RFID系统为基础，结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构筑一个由大量联网的读写器和无数移动的标签组成的，比Internet更为庞大的物联网成为RFID技术发展的趋势。

3．二维码技术

二维码（2-dimensional bar code）技术是物联网感知层实现过程中最基本和关键的技术之一。二维码也叫二维条码或二维条形码，是用某种特定的几何形体按一定规律在平面上分布（黑白相间）的图形来记录信息的应用技术。从技术原理来看，二维码在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”和“1”比特流的概念，使用若干与二进制相对应的几何形体来表示数值信息，并通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息的自动处理。

与一维条形码相比二维码有着明显的优势，归纳起来主要有以下几个方面：数据容量更大，二维码能够在横向和纵向两个方位同时表达信息，因此能在很小的面积内表达大量的信息；超越了字母数字的限制；条形码相对尺寸小；具有抗损毁能力。此外，二维码还可以引入保密措施，其保密性较一维码要强很多。二维码可分为堆叠式/行排式二维码和矩阵式二维码。其中，堆叠式/行排式二维码形态上是由多行短截的一维码堆叠而成；矩阵式二维码以矩阵的形式组成，在矩阵相应元素位置上用“点”表示二进制“1”，用“空”表示二进制“0”，并由“点”和“空”的排列组成代码。

二维码具有条码技术的一些共性：每种码制有其特定的字符集；每个字符占有一定的宽度；具有一定的校验功能等。二维码的特点归纳如下：（1）高密度编码，信息容量大：可容纳多达1850个大写字母或2710个数字或1108个字节或500多个汉字，比普通条码信息容量约高几十倍；

（2）编码范围广：二维码可以把图片、声音、文字、签字、指纹等可以数字化的信息进行编码，并用条码表示；

（3）容错能力强，具有纠错功能：二维码因穿孔、污损等引起局部损坏时，甚至损坏面积达50%时，仍可以正确得到识读；

（4）译码可靠性高：比普通条码译码错误率百万分之二要低得多，误码率不超过千万分之一；

（5）可引入加密措施：保密性、防伪性好；

（6）成本低，易制作，持久耐用；

（7）条码符号形状、尺寸大小比例可变；

（8）二维码可以使用激光或CCD摄像设备识读，十分方便。

与RFID相比，二维码最大的优势在于成本较低，一条二维码的成本仅为几分钱，而RFID标签因其芯片成本较高，制造工艺复杂，价格较高。对这两种标

4．ZigBee

ZigBee是一种短距离、低功耗的无线传输技术，是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术，它是IEEE 802.15.4协议的代名词。ZigBee的名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，即蜜蜂靠飞翔和“嗡嗡”（Zig）地抖动翅膀与同伴传递新发现的食物源的位置、距离和方向等信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。ZigBee采用分组交换和跳频技术，并且可使用3个频段，分别是2.4GHz 的公共通用频段、欧洲的868MHz频段和美国的915MHz频段。ZigBee主要应用在短距离范围并且数据传输速率不高的各种电子设备之间。与蓝牙相比，ZigBee更简单、速率更慢、功率及费用也更低。同时，由于ZigBee 技术的低速率和通信范围较小的特点，也决定了ZigBee技术只适合于承载数据流量较小的业务。

ZigBee技术主要包括以下特点：

（1）数据传输速率低。只有10～250kbit/s，专注于低传输应用；

（2）低功耗。ZigBee设备只有激活和睡眠两种状态，而且ZigBee网络中通信循环次数非常少，工作周期很短，所以一般来说两节普通5号干电池可使用6个月以上；

（3）成本低。因为ZigBee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本；

（4）网络容量大。ZigBee支持星形、簇形和网状网络结构，每个ZigBee 网络最多可支持255个设备，也就是说每个ZigBee设备可以与另外254台设备相连接；

（5）有效范围小。有效传输距离10～75m，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定，基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境；

（6）工作频段灵活。使用的频段分别为2.4GHz、868MHz（欧洲）及915MHz （美国），均为免执照频段；

（7）可靠性高。采用了碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突；节点模块之间具有自动动态组网的功能，信息在整个ZigBee网络中通过自动路由的方式进行传输，从而保证了信息传输的可靠性；

（8）时延短。ZigBee针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短；

（9）安全性高。ZigBee提供了数据完整性检查和鉴定功能，采用AES-128加密算法，同时根据具体应用可以灵活确定其安全属性。

由于ZigBee技术具有成本低、组网灵活等特点，可以嵌入各种设备，在物联网中发挥重要作用。其目标市场主要有PC外设（鼠标、键盘、游戏操控杆）、消费类电子设备（电视机、CD、VCD、DVD等设备上的遥控装置）、家庭内智能控制（照明、煤气计量控制及报警等）、玩具（电子宠物）、医护（监视器和

传感器）、工控（监视器、传感器和自动控制设备）等非常广阔的领域。

5．蓝牙

蓝牙（Bluetooth）是一种无线数据与话音通信的开放性全球规范，和ZigBee 一样，也是一种短距离的无线传输技术。其实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的短距离无线接口，将通信技术与计算机技术进一步结合起来，是各种设备在无电线或电缆相互连接的情况下，能在短距离范围内实现相互通信或操作的一种技术。

蓝牙采用高速跳频（Frequency Hopping）和时分多址（Time Division Multiple Access，TDMA）等先进技术，支持点对点及点对多点通信。其传输频段为全球公共通用的2.4GHz频段，能提供1Mbit/s的传输速率和10m的传输距离，并采用时分双工传输方案实现全双工传输。

蓝牙除具有和ZigBee一样，可以全球范围适用、功耗低、成本低、抗干扰能力强等特点外，还有许多它自己的特点：

（1）同时可传输话音和数据。蓝牙采用电路交换和分组交换技术，支持异步数据信道、三路话音信道以及异步数据与同步话音同时传输的信道；

（2）可以建立临时性的对等连接（Ad hoc Connection)；

（3）开放的接口标准。为了推广蓝牙技术的使用，蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG）将蓝牙的技术标准全部公开，全世界范围内的任何单位和个人都可以进行蓝牙产品的开发，只要最终通过Bluetooth SIG的蓝牙产品兼容性测试，就可以推向市场。

蓝牙作为一种电缆替代技术，主要有以下3类应用：话音/数据接入、外围设备互连和个人局域网（PAN）。在物联网的感知层，主要是用于数据接入。蓝牙技术有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽了道路。ZigBee 和蓝牙是物联网感知层典型的短距离传输技术。

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、Wi-Fi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。

三、小结

物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的信息产业新方向。本文简单介绍了物联网感知层的几种常见技术。物联网的发展前景相当广阔，在不久的将来可能会大规模普及，像如今的互联网一样变成人们日常生活的一部分。

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物联网感知层

物联网感知层 一、概述 物联网是“传感网”在国际上的通称，是传感网在概念上的一次拓展。通俗地讲，物联网就是万物都接入到互联网，物体通过装入射频识别设备、红外感应器、GPS 或其他方式进行连接，然后通过移动通信网络或其他方式接入到互联网，最终形成智能网络，通过电脑或手机实现对物体的智能化管理和信息采集分析。 物联网应该具备三个特征，一是全面感知，即利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；二是可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；三是智能处理，利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。 在业界，物联网大致被公认为有三个层次，底层是用来感知数据的感知层，第二层是数据传输的网络层，最上面则是内容应用层。其中感知层由各种具有感知能力的设备组成，主要用于感知和采集物理世界中发生的物理事件和数据。感知层至关重要,是物物相连的基础,是实现物联网的最底层技术。物联网感知层是物联网络建立的基础，深入的了解物联网感知层的网络层部分为建立低成本、高效、灵敏的物联网络提供一定的一局。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网获识别物体，采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。物联网与传统网络的主要区别在于，物联网扩大了传统网络的通信范围，即物联网不仅仅局限于人与人之间的通信，还扩展到人与物、物与物之间的通信。

作为下一代信息浪潮的新热点，国内外政府公司和研究机构对物联网投入了极大的关注，IBM 公司提出“智慧地球”，日本和韩国分别提出了“U-japan”和“U-Korea”战略，这都是从国家工业角度提出的重大信息发展战略。中国针对物联网到来的信息浪潮，提出了“感知中国”的发展战略。 二、感知层技术 1．传感器技术 人是通过视觉、嗅觉、听觉及触觉等感觉来感知外界的信息，感知的信息输入大脑进行分析判断和处理，大脑再指挥人做出相应的动作，这是人类认识世界和改造世界具有的最基本的能力。但是通过人的五官感知外界的信息非常有限，例如，人无法利用触觉来感知超过几十甚至上千度的温度，而且也不可能辨别温度的微小变化，这就需要电子设备的帮助。同样，利用电子仪器特别像计算机控制的自动化装置来代替人的劳动时，计算机类似于人的大脑，而仅有大脑而没有感知外界信息的“五官”显然是不够的，计算机也还需要它们的“五官”—传感器。 传感器是一种检测装置，能感受到被测的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。在物联网系统中，对各种参量进行信息采集和简单加工处理的设备，被称为物联网传感器。传感器可以独立存在，也可以与其他设备以一体方式呈现，但无论哪种方式，它都是物联网中的感知和输入部分。在未来的物联网中，传感器及其组成的传感器网络将在数据采集前端发挥重要的作用。

物联网解决方案,感知层,通信网络层

物联网解决方案,感知层,通信网络层 篇一：物联网感知层技术 物联网感知层的关键技术 感知层是物联网的基础，是联系物理世界与信息世界的重要纽带。感知层是由大量的具有感知、通信、识别（或执行）能力的智能物体与感知网络组成。其主要技术有：传感器技术、RFID技术、二维码技术、Zig-Bee和蓝牙技术。 1. 传感器技术 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定 规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。人是通过视觉、嗅觉、听觉及触觉等感官来感知外界的信息，感知的信息输入大脑进行分析判断（即 人的思维）和处理，再指挥人作出相应的动作，这是人类认识世界和改造世界具有的 最基本的本能。但是通过人的五官感知外界的信息非常有限，例如，人总不能利用触 觉来感知超过几十甚至上千度的温度吧，而且也不可能辨别温度的微小变化，这就需

要电子设备的帮助。同样，利用电子计算机特别象计算机控制的自动化装置来代替人 的劳动，那么计算机类似于人的大脑，而仅有大脑而没有感知外界信息的“五官”显然 是不足够的，中央处理系统也还需要它们的“五官”——即传感器。 基于传感器的传感器技术是对感知节点的不同定义与探索。比如一个温度传感器 可以实时地传输它所测量到得环境温度，这是基于温度利用汞的液态与温差变化而形 成的；声控灯安装在楼道之间，有人路过就亮，这是基于人走路时声音的分贝大小来 进行控制；高速路上的收费站人们开车经过时，在地面的称重传感器会将车辆重量反 馈给电脑，以便确认其是否超重，这是基于弹簧弹性收缩变化的张力长度来进行测量。 未来传感器技术可能是温度、湿度、声音、压力等物理参数，亦可以是氧气、二 氧化碳等化学成分的含量等化学参数。把这些物理与化学集合而成的传感器是现在人 们追求的技术，及机器人得目标。 2. RFID技术

物联网感知层安全问题

以下为物联网感知层安全问题，一起来看看： 1、物联网感知层的安全威胁 物联网感知层的任务是感知外界信息，完成物理世界的信息采集、捕获和识别。感知层的主要设备包括：RFID阅读器、各类传感器(如温度、湿度、红外、超声、速度等)、图像捕捉装置(摄像头)、全球定位系统装置、激光扫描仪等。 这些设备收集的信息通常具有明确的应用目的，例如：公路摄像头捕捉的图像信息直接用于交通监控;使用手机摄像头可以和朋友聊天以及与他人在网络上面对面交流;使用导航仪可以轻松了解当前位置以及前往目的地的路线;使用RFID技术的汽车无匙系统，可以自由开关车门。 各种感知系统在给人们的生活带来便利的同时，也存在各种安全和隐私问题。例如，使用摄像头进行视频对话或监控，在给人们生活提供方便的同时，也会被具有恶意企图的人利用，从而监控个人的生活，窃取个人的隐私。近年来，黑客通过控制网络摄像头窃取并泄露用户隐私的事件偶有发生。 根据物联网感知层的功能和应用特征，可以将物联网感知层面临的安全威胁概括如下。 (1)物理捕获 感知设备存在于户外，且被分散安装，因此容易遭到物理攻击，其信息易被篡改，进而导致安全性丢失。RFID标签、二维码等的嵌入，使接入物联网的用户不受控制地被扫描、追踪和定位，这极大可能会造成用户的隐私信息泄露。RFID技术是一种非接触式自动识别

技术，它通过无线射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预。由于RFID标签设计和应用的目标是降低成本和提高效率，大多采用“系统开放”的设计思想，安全措施不强，因此恶意用户(授权或未授权的)可以通过合法的阅读器读取RFID标签的数据，进而导致RFID标签的数据在被获取和传输的过程中面临严重的安全威胁。另外，RFID 标签的可重写性使标签中数据的安全性、有效性和完整性也可能得不到保证。 (2)拒绝服务 物联网节点为节省自身能量或防止被木马控制而拒绝提供转发数据包的服务，造成网络性能大幅下降。感知层接入外在网络(如互联网等)，难免会受到外在网络的攻击。目前，最主要的攻击除非法访问外，主要是拒绝服务攻击。感知节点由于资源受限，计算和通信能力较低，因此对抗拒绝服务的能力比较弱，可能会造成感知网络瘫痪。 (3)木马病毒 由于安全防护措施的成本、使用便利性等因素的存在，某些感知节点可能不会采取安全防护措施或者很简单的信息安全防护措施，这可能会导致假冒和非授权服务访问问题产生。例如，物联网感知节点的操作系统或者应用软件过时，系统漏洞无法及时修复，物体标识、识别、认证和控制就易出现问题。 (4)数据泄露 物联网通过大量感知设备收集的数据种类繁多、内容丰富，如果保护不当，将存在隐私泄露、数据冒用或被盗取问题。如果感知节点所感知的信息不采取安全防护措施或者安全防护的强度不够，则这些信息可能会被第三方非法获取。这种信息泄露在某些时候可能会造成很大的危害。

物联网的技术架构详解

物联网的技术架构详解 物联网（Internet of Things，IoT）是指将各种物理设备、物品、传感器、执行器等通过互联网连接起来，实现信息的交互和共享，从而实现智能化管理和服务的一种技术。物联网的技术架构包括感知层、网络层、平台层和应用层，下面将对每个层次进行详细解释。 一、感知层 感知层是物联网的第一层，它的主要功能是收集各种数据和信息。感知层可以通过各种传感器和执行器来收集物品的数据和信息，例如温度、湿度、位置、重量等等。这些数据和信息可以通过感知网、短距离无线通信技术等手段传输到网络层。感知层还需要考虑如何实现低功耗、低成本、高可靠性等需求，以便实现物联网的长期监测和控制。 在感知层中，传感器是核心设备之一。传感器是一种能够感受外界信号并将其转化为电信号的装置，它可以将温度、湿度、压力、重量、光等物理量转化为电信号，从而实现物理世界和数字世界的连接。传感器技术的发展是物联网发展的重要基础之一，它能够提高物联网系统的精度和可靠性。 另外，感知层还需要考虑执行器的设计。执行器是一种能够将数字信号转化为物理量的装置，例如电机、控制阀等。执行器需要满足快速响应、高精度、高稳定性等要求，以便实现物联网系统的控制和调节。 二、网络层 网络层是物联网的第二层，它的主要功能是将感知层收集到的数据和信息进行传输和通信。网络层需要支持各种通信协议和网络协议，例如Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等等，同时还需要考虑如何实现数据的安全传输和可靠性保障。 在网络层中，无线通信技术是关键技术之一。无线通信技术可以通过无线电波、微波等方式实现数据的传输和通信。在物联网系统中，无线通信技术需要满足低功耗、低成本、高可靠性等要求，以便实现物联网系统的长期监测和控制。 另外，网络层还需要考虑数据的安全性和可靠性。物联网系统需要面对各种安全威胁，例如黑客攻击、数据泄露等。因此，网络层需要采用各种安全机制和技术手段，保障物联网系统的安全性。同时，网络层还需要考虑数据的可靠性保障，例如采用数据校验、备份等技术手段，避免数据的丢失和损坏。 三、平台层 平台层是物联网的第三层，它的主要功能是对感知层和网络层收集到的数据和信息进行管理和处理。平台层需要支持各种数据处理和分析技术，例如数据挖掘、人工智能、机器学习等等，以便实现数据的智能化管理和应用。 在平台层中，云计算是核心技术之一。云计算是一种基于互联网的计算模式，它将计算资源、存储资源等提供给用户使用，同时支持各种应用程序的部署和管理。在物联网系统中，云计算可以实现对海量数据的存储和处理，支持各种应用层的智能化应用。 另外，平台层还需要考虑数据的安全性和隐私保护。物联网系统需要处理各种敏感数据和隐私数据，例如个人信息、位置信息等。因此，平台层需要采用各种安全机制和技术手段，保障数据的安全性和隐私保护。 四、应用层 应用层是物联网的顶层，它的主要功能是将感知层和网络层收集到的数据和信息进行具体应用。应用层需要支持各种应用协议和应用软件，例如HTTP协议、MQTT协议、物联网云平台等等同时还需要考虑如何实现应用的智能化和个性化。 在应用层中，各种应用程序和软件是核心内容之一。这些应用程序和软件可以基于不同的应用场景和应用需求进行设计和开发，例如智能家居、智能制造、智能物流等。应用层需要支

物联网之感知层和传输层

物联网之感知层和传输层 物联网（Internet of Things）是指通过各种传感器、识别技术和网络通信技术，将各种物体与互联网连接起来，实现设备之间的信息交互和智能化管理的网络系统。在物联网系统中，感知层和传输层起着至关重要的作用。本文将深入探讨物联网中的感知层和传输层，并分析其在物联网系统中的功能和作用。 一、感知层 感知层是物联网系统中最底层的部分，负责采集和感知现实世界中的信息。感知层通过各类传感器和探测设备，将物体的状态和环境信息转化为数字信号，以便于后续处理和传输。常见的感知设备包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光线传感器等。这些设备能够实时监测和收集各类物体的信息，为物联网系统提供数据基础。 感知层的主要功能包括数据采集、数据处理和信号转换。首先，感知层通过传感器对物体的各种参数进行采集，并将采集到的数据传输到上层。其次，感知层对采集到的数据进行初步处理，如滤波、去噪等，确保数据的准确性和可靠性。最后，感知层将处理后的数据转化为数字信号，并传送至传输层。 二、传输层 传输层是物联网系统中的中间层，负责将感知层采集到的数据传输至应用层。传输层是实现设备之间通信的桥梁，其主要功能是将感知

层采集到的数据进行处理、封装和传输。传输层可以使用多种通信协 议和技术，如Wi-Fi、蓝牙、LoRa等，实现设备之间的数据传输。 传输层的主要作用是数据传递和通信管理。首先，传输层负责将感 知层采集到的数据传送至应用层，以满足不同应用的需求。其次，传 输层需要对数据进行可靠的传输，保证数据的完整性和安全性。此外，传输层还需要管理设备之间的通信连接，确保设备的稳定运行和互联 互通。 三、感知层和传输层的关系 感知层和传输层在物联网系统中密切相关，两者共同协作，实现设 备之间的信息交互和数据传输。 首先，感知层通过采集和感知设备，将物体的信息转化为数字信号，并传输至传输层。感知层将物理世界的信息进行转换和处理，为传输 层提供数据源。 其次，传输层接收感知层传来的数据，对数据进行处理和封装，选 择合适的通信协议和技术，将数据传输至应用层。传输层负责实现设 备之间的通信，确保数据的可靠传输和设备的互联互通。 总体而言，感知层和传输层在物联网系统中扮演着关键的角色。感 知层负责采集和感知现实世界的信息，将物体的状态和环境信息转化 为数字信号；传输层负责将感知层采集到的数据进行处理和传输，实 现设备之间的通信。两者相互配合，共同构建起物联网系统的基础。

物联网感知层的特点及常见威胁

以下为物联网感知层的特点及常见威胁： 感知层主要特点: 物联网感知层是物联网与传统互联网的重要区别之一，感知层的存在使得物联网的安全问题具有一定的独特性。总体来说，物联网感知层主要有以下几个特点: 1、大量的节点数目 物联网感知对象种类多样，监测数据需求较大，感知节点常被部署在空中、水下、地下等人员接触较少的环境中，应用场景复杂多变。因此，一般需要部署大量的感知层节点才能满足全方位、立体化的感知需求； 2、多样的终端类型 感知层在同一感知节点上大多部署不同类型的感知终端，如稻田监测系统，一般需要部署用以感知空气温度、湿度、二氧化碳含量以及稻田水质等信息的感知终端。这些终端的功能、接口以及控制方式不尽相同，导致感知层终端种类多样、结构各异； 3、较低的安全性能 从硬件上看，由于部署环境恶劣，感知层节点常面临自然或人为的损坏；从软件上看，受限于性能和成本，感知节点不具备较强的计算、存储能力，因此无法配置对计算能力要求较高的安全机制，最终造节点安全性能不高问题的出现。 感知层常见安全威胁: 从攻击方式上看，感知层的安全威胁可以分为物理攻击、身份攻击和资源攻击。 1、物理攻击 （1）物理损坏 感知节点应用场景复杂多样，易于受到自然损害或人为破坏，导致节点无法正常工作。（2）非法盗窃

因缺乏监管，终端设备被盗窃、破解，导致用户敏感信息泄露，影响系统安全。 2、身份攻击 （1）假冒攻击 攻击者非法获取用户身份信息，并冒充该用户进入系统，越权访问合法资源或享受服务。（2）非法替换 攻击者替换原有的感知层节点设备，系统无法识别替换后的节点身份，导致信息感知异常。 3、资源攻击 （1）信道堵塞 攻击者恶意占用信道，导致信道被堵塞，不能正常传送数据。 （2）耗尽资源 攻击者通过不停向节点发送无效请求，占用节点的计算、存储资源，影响节点正常工作。（3）重放攻击 攻击者截获各种信息后重新发送给系统，诱导感知节点做出错误的决策。

物联网感知层安全要求

物联网感知层安全要求 物联网感知层是指物联网体系结构中的最底层，主要负责监测和感知环境中的各种信息和数据，包括传感器、嵌入式系统、无线通信设备等，是整个物联网系统的基础。由于物联网感知层具有分布式、异构、大规模的特点，安全问题一直是物联网领域面临的难点之一，因此，本文将以此为出发点，探讨物联网感知层安全要求。 1. 安全意识 物联网感知层建立在现代通信技术和计算机网络基础上，它是整个物联网系统的基础，在保证整个系统的稳健性和可靠性方面起着重要的作用。因此，在物联网感知层安全方面，首先需要重视安全意识。要求相关从业人员加强安全意识教育，提高安全意识，从而有效的避免信息泄露和其他安全问题的出现。 2. 安全策略 为了保障物联网感知层的安全，需要采取一系列的安全策略。首先，需要建立适当的物联网感知层安全机制，从硬件、软件和网络等方面进行安全防范。其次，应该从技术上加强对物联网感知层进行加密和认证，并建立完善的物联网加密机制和管理体系，对数据进行加密和管理。 3. 安全通信 物联网感知层内部设备的通信需要满足高效、安全、可靠、可控等多种要求，因此，也需要考虑安全通信的问题。可以采取一些措施，如加密、身份验证等，保证通信的安全与可靠。 4. 安全管理 物联网感知层设备非常多，因此，需要建立完善的设备管理策略，包括设备注册、设备认证、设备检测、设备授权等。同时，也需要对设备运行过程中产生的日志进行管理，及时发现异常情况并进行处理。 5. 安全维护 物联网感知层是分布式、异构、大规模的系统，设备数量多、地理位置分散，因此，需要定期对设备进行维护和管理，及时修复设备的漏洞和安全问题，并采取一系列安全保护措施，确保设备的安全与稳定。 综上所述，物联网感知层安全要求是物联网系统中非常重要的一环，既涉及到设备安全，也涉及到数据安全。要求相关从业人员要加强安全意识教育，从技术上

贯穿物联网三个层次的是

贯穿物联网三个层次的是类似于仿生学，让每件物品都具有“感知能力”，就像人有味觉、嗅觉、听觉一样，物联网模仿的便是人类的思维能力和执行能力。而这些功能的实现都需要通过感知、网络和应用方面的多项技术，才能实现物联网的拟人化。所以物联网的基本框架可分为感知层、网络层和应用层三大层次。 感知层 感知层是物联网的底层，但它是实现物联网全面感知的核心能力，主要解决生物世界和物理世界的数据获取和连接问题。 物联网是各种感知技术的广泛应用。物联网上有大量的多种类型传感器，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同，所以每个传感器都是唯一的一个信息源。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性地采集环境信息，不断更新数据。 物联网运用的射频识别器、全球定位系统、红外感应器等这些传感设备，它们的作用就像是人的五官，可以识别和获取各类事物的数据信息。通过这些传感设备，能让任何没有生命的物体都拟入化，让物体也可以有“感受和知觉”，从而实现对物体的智能化控制。 通常，物联网的感知层包括二氧化碳浓度传感器、温湿度传感器、二维码标签、电子标签、条形码和读写器、摄像头等

感知终端。感知层采集信息的来源，它的主要功能是识别物体、采集信息，其作用相当于人的五个功能器官。 对于目前关注和应用较多的射频识别网络来说，附着在设备上的射频识别标签和用来识别射频信息的扫描仪、感应器都属于物联网的感知层。 网络层 广泛覆盖的移动通信网络是实现物联网的基础设施，网络层主要解决感知层所获得的长距离传输数据的问题。它是物联网的中间层，是物联网三大层次中标准化程度最高、产业化能力最强、最成熟的部分。它由各种私有网络、互联网、有线通信网、无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。 网络层的传递，主要通过因特网和各种网络的结合，对接收到的各种感知信息进行传送，并实现信息的交互共享和有效处理，关键在于为物联网应用特征进行优化和改进，形成协同感知的网络。 网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送。其具体功能包括寻址、路由选择，以及连接的建立、保持和终止等。它提供的服务使运输层不需要了解网络中的数据传输和交换技术。 网络层的产生是物联网发展的结果。在联机系统和线路交换的环境中，通信技术实实在在地改变着人们的生活和工作方式。 传感器是物联网的“感觉器官”，通信技术则是物联网传输信息的“神经”，实现信息的可靠传送。

典型物联网感知层的相关知识点总结

典型物联网感知层的相关知识点总结 一、物联网的定义 物联网：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，环境以及状态信息实时的实时共享以及智能化的收集、传递、处理和执行。（广义物联网：当下涉及到信息技术的应用，都可以纳入物联网的范畴。） 二、物联网架构及组成 物联网架构可分为三层：感知层、网络层、应用层。 感知层：由各种传感器构成，包括“温湿度传感器、二维码标签、RFID标签、读写器、摄像头、红外线、GPS”等感知终端，感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。 感知层功能：主要的功能和作用“完成信息采集和信号处理工作”，这类设备中多采用“嵌入式系统软件”与之适应，由于需要感知的地理范围和空间范围比较大，包含的信息也比较多。该层中的设备还需要通过自组织网络技术，以协同工作的方式组成一个自组织的多节点网络进行数据传递。 网络层：由各种网络，包括互联网、光电网、网络管理系统和云计算平台等组成，是整个物联网的中枢，负责传递和处理感知层获取的信息。 网络层功能：主要功能是“直接通过现有互联网（IPv4 / IPv6网络）、移动通信网（eg: GSM、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、无线接入网、无线局域网等）、卫星通信网”等基础网络设施，对来自感知层的信息进行接入和传输。

应用层：是物联网和用户的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。 应用层功能：应用层主要包括“各类用户界面显示设备以及其它管理设备”等，它是物联网体系结构的最高层。应用层根据用户的需求可以面向各类行业实际应用的管理平台和运行平台，并根据各种应用的特点集成相关的内容服务。 三、RFID系统组成及示意图 RFID系统组成主要分为四个部分： 1、标签（Tag）：由“耦合元件”及“芯片”组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象，用于阅读器识别。 2、阅读器（Reader）: 读取（或写入）含有标签信息的设备。 3、天线（Antenna）: 在“标签”和“读写器”间传递射频信号。（RFID：Radio Frequency Identification，即射频识别，是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象，可快速地进行物品追踪和数据交换。） 4、计算机系统（Computer）：计算机系统除计算机硬件外，主要由“应用软件”和“中间件”组成。 （1）应用软件：是直接面向RFID应用最终用户的人机交互界面，协助使用者完成对读写器的指令操作以及对中间件的逻辑设置，逐级将RFID原子事件转化为使用者可以理解的业务事件，并使用可视化界面进行展示。 （2）中间件：是实现RFID硬件设备与应用系统之间的数据传输、过滤、数据

物联网的名词解释

物联网的名词解释 物联网，即Internet of Things，简称IoT，指的是利用各种设备和物品之间的无线通信技术，将它们与互联网连接在一起，实现智能化的互联互通。 一、物联网的定义 物联网是一种以物品为中心，通过无线通信技术实现物与物之间的连接与通信的网络系统。它可以让各种物品、设备、传感器等通过互联网进行数据交互，实现交互、控制和协调等功能。 二、物联网的组成 物联网由四个主要组成部分构成：感知层、传输层、应用层和支撑层。 1. 感知层：感知层是物联网中的最底层，用于收集物品和环境中的数据。这些数据可以通过各种传感器、RFID标签、摄像头等设备进行感知和捕捉。 2. 传输层：传输层是物联网中的核心层，负责将感知层采集到的数据进行传输，确保可靠的数据传输和通信。传输层可以使用无线通信技术，如蓝牙、Wi-Fi、Zigbee等，也可以使用有线通信技术，如以太网、光纤网络等。

3. 应用层：应用层是物联网中的上层，用于处理和应用来自传输层 的数据。它可以将数据进行处理、分析、存储和展示，实现各种功能，如远程监控、智能家居、智能交通等。 4. 支撑层：支撑层是物联网中的基础层，包括网络基础设施、安全 与隐私保护、标准与协议等。支撑层的作用是确保物联网系统的正常 运行和安全性。 三、物联网的应用领域 物联网具有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面： 1. 智能家居：物联网可以将家中的各种电器设备、家居安防系统等 连接到一起，实现集中控制和远程操控，提高家居的安全性和便利性。 2. 智慧城市：物联网可以将城市中的各种设施、交通系统、环境监 测等连接到一起，实现城市的智能化管理和优化。 3. 工业控制：物联网可以将工厂中的各种设备、机器人等连接到一起，实现生产流程的智能化控制和监测。 4. 农业物联网：物联网可以应用于农业领域，实现农田监测、作物 生长环境的控制和精确农业。 5. 医疗保健：物联网可以连接医疗设备、监护设备等，实现远程监 测和医疗服务的提供，提高医疗保健的效率和质量。 四、物联网的挑战和前景

物联网感知层技术

物联网感知层的关键技术 感知层是物联网的基础，是联系物理世界与信息世界的重要纽带。感知层是由大量的具有感知、通信、识别（或执行）能力的智能物体与感知网络组成。其主要技术有：传感器技术、RFID技术、二维码技术、Zig-Bee和蓝牙技术。 1.传感器技术 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。人是通过视觉、嗅觉、听觉与触觉等感官来感知外界的信息，感知的信息输入大脑进行分析判断（即人的思维）和处理，再指挥人作出相应的动作，这是人类认识世界和改造世界具有的最基本的本能。但是通过人的五官感知外界的信息非常有限，例如，人总不能利用触觉来感知超过几十甚至上千度的温度吧，而且也不可能辨别温度的微小变化，这就需要电子设备的帮助。同样，利用电子计算机特别象计算机控制的自动化装置来代替人的劳动，那么计算机类似于人的大脑，而仅有大脑而没有感知外界信息的“五官”显然是不足够的，中央处理系统也还需要它们的“五官”——即传感器。 基于传感器的传感器技术是对感知节点的不同定义与探索。比如一个温度传感器可以实时地传输它所测量到得环境温度，这是基于温度利用汞的液态与温差变化而形成的；声控灯安装在楼道之间，有人路过就亮，这是基于人走路时声音的分贝大小来进行控制；高速路上的收费站人们开车经过时，在地面的称重传感器会将车辆重量反馈给电脑，以便确认其是否超重，这是基于弹簧弹性收缩变化的力长度来进行测量。 未来传感器技术可能是温度、湿度、声音、压力等物理参数，亦可以是氧气、二氧化碳等化学成分的含量等化学参数。把这些物理与化学集合而成的传感器是现在人们追求的技术，与机器人得目标。 2.RFID技术 RFID(射频识别技术)是一门独立的将不同的跨学科的专业技术综合在一起，如高频技术、微波与天线技术、电磁兼容技术、半导体技术、数据与密码学、制造技术和应用技术等。这是本世纪最有发展前途的信息技术之一，已得到世界各国的高度重视并得到广泛开发与应用。从结构上讲RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器和很多应答器组成。 快速扫描。RFID辨识器可同时辨识读取数个RFID标签。 RFID的优点如下： (1)体积小型化、形状多样化。RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸的固定尺寸和印刷品质。此外，RFID标签更可往小型化与多样形态发展，以应用于不同产品。 (2)抗污染能力和耐久性。传统条形码的载体是纸，因此容易受到污染，但RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。此外，由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特别容易受到折损；RFID卷标是将数据存在芯片中，因此可以免受污损。 (3)可重复使用。现今的条形码印刷上去之后就无法更改，RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标储存的数据，方便信息的更新。 (4)穿透性和无屏障阅读。在被覆盖的情况下，RFID能够穿透纸、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡

物联网感知层技术

引言： 物联网（InternetofThings，IoT）是指通过互联网将各种物理设备（如传感器、智能设备等）连接起来，实现数据的交互和共享，从而实现智能化的生活和工作。而在物联网中，感知层技术发挥着至关重要的作用，它能够让物体具备感知、采集和传输数据的能力，为物联网提供基础数据支持。本文将从引言概述、正文内容、总结几个方面，详细阐述物联网感知层技术的相关内容。 概述： 物联网感知层技术是构建物联网的基础，它能够将物理世界和数字世界进行连接，实现物体间的智能交互。感知层技术主要包括传感器技术、嵌入式系统技术、通信技术等。在感知层技术中，传感器技术是最核心的一部分，它能够将物理世界的信息转化为数字信号，并通过通信技术将数据传输到云端或其他设备中进行处理和分析。 正文内容： 一、传感器技术： 1.传感器的基本原理：传感器是物联网感知层的核心设备，它能够将物理量转化为电信号，并输出给其他设备进行处理。传感器技术的基本原理是根据物理量与电信号之间的相互作用关系来实现

的，常见的传感器类型包括温度传感器、湿度传感器、光敏传感器等。 2.传感器的分类：根据传感器的工作原理和测量对象的不同，传感器可以分为接触式传感器和非接触式传感器。接触式传感器需要与测量对象直接接触进行测量，非接触式传感器则不需要直接接触。 3.传感器的应用场景：传感器广泛应用于智能家居、智能工厂、智能交通等领域，能够实现环境监测、智能安防、智能物流等功能。 二、嵌入式系统技术： 1.嵌入式系统的定义：嵌入式系统是指在其他系统中嵌入的计算机系统，通常包括硬件和软件两个部分。嵌入式系统通过感知层设备上的嵌入式芯片来实现数据的采集和处理。 2.嵌入式系统的特点：嵌入式系统具有体积小、功耗低、响应速度快等特点，能够适应物联网中大规模的传感、控制和通信需求。 3.嵌入式系统的应用领域：嵌入式系统广泛应用于智能方式、智能家电、智能汽车等领域，能够实现智能化的数据处理和控制。 三、通信技术：