万物互联：物联网核心技术与安全 - (EPUB全文下载)

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书籍内容：

万物互联：物联网核心技术与安全
第0章　究竟什么是物联网
第1章　物联网的形成与发展
第2章　物联网的时代特征
第3章　物联网的感知识别技术体系
第4章　物联网的网络传输技术体系
第5章　物联网的管理服务技术体系
第6章　物联网的综合应用技术体系
第7章　物联网安全
附录　值得关注的网站
后记
第0章　究竟什么是物联网
0.1　聪明的咖啡壶
1991年，剑桥大学特洛伊计算机实验室的科学家们在工作时，要走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。
为了解决这个麻烦，他们在咖啡壶旁边安装了一个便携式摄像机，镜头对准咖啡壶，图像以每秒3帧的速率传输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，如图0-1所示。
图0-1　咖啡壶和远端监测示意图（图片来源：智享生活）
1993年，这套简单的本地“咖啡观测”系统又通过实验室网站连接到Internet。没想到仅仅为了窥探“咖啡煮好了没有”，全世界Internet用户蜂拥而至，近240万人点击过这个“咖啡壶”网站。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，咖啡壶在某拍卖网站高额卖出！顺着这个思路，作者特别希望有这么一个物联网幼儿园，每个家长随时可以在手机上看到孩子在园期间的状态，通过孩子的行为提醒老师，我家的宝宝想上厕所了；当然也可以用于敬老院；如果在鞋底嵌入电子标签，就可以防止走失，这就延伸到可穿戴设备。
0.2　植入的标签
在007系列电影《大战皇家赌场》中有这么一个情节：M夫人让人使用貌似冲击钻的大家伙在007的手臂中植入了一枚电子芯片，并通过扫描设备将身份信息植入芯片，如图0-2所示。
007对M夫人说：“你想监视我？”M夫人不动声色地说：“是的。”但正是这枚能够进行识别和定位的芯片，在关键时刻发出求救信息并分析中毒因素，使007死里逃生。
图0-2　007被植入标签用的“钻头”（图片来源：电影《大战皇家赌场》）
这枚电子芯片就是射频标签，只不过在实际生活中，人们无须植入，但须随身携带，例如身份证（2代），还有公交（地铁）卡、门禁卡、各种支持射频识别的Pay工具等。在身份证能够电子化地存入手机时，人们就真的能够只带手机出远门了。
标签不仅能够被“植入”，它正被广泛应用于商品，例如超市货物的条形码、图书的身份与作者的身份、火车票下角的二维码等，如图0-3所示。其中，二维码不仅可以表示商品、商场，包括实物或虚拟的，还能标识人，例如图0-3中的二维码名片。现在二维码也可以用于打车、购物等支付行为了。当然，标签功能的实现还能够以一整套的设备出现，例如GPS定位系统，也就是给装备了定位芯片的物体打了个位置标签（可以用一组经度、纬度、高度组成的字符串表示）。
图0-3　条形码和二维码
在未来的电子火车票时代，买好火车票后只需将票下载到一个卡片或手机里，避免了到火车站取票的烦恼。当然也可以把个人行程与身份证等ID在后台绑定。
如图0-4所示是电子文身和“小型胶囊”式皮下射频识别（RFID）芯片。此外，还有可植入耳朵的耳机，以及摩托罗拉公司正在研制的拥有射频识别芯片功能的药片。
图0-4　电子文身和皮下RFID芯片（来源：科技日报）
电子文身由超薄电极、电子元件、传感器、无线电源和通信系统所组成，可以测量佩戴者的心率、血压、皮肤的温度（紧张度）等数据，有助于专业人员跟踪佩戴者的健康指标（伤口的愈合情况等）。皮下射频识别芯片相应的“小型胶囊”长12mm，直径为2mm，采用具有良好生物适应性的SCHOTT 8625玻璃制作而成(1)。这种胶囊内置一种通信芯片，能把近距离通信（NFC）和射频识别很好地结合在一起，能使用手机上的近距离通信标准，从而实现解锁、传输名片等作用。与此同时，它也支持ISO14443A协议的射频识别数据传输，可以用于刷门禁、启动汽车等。
0.3　不停车的ETC
高速公路“ETC”（电子不停车收费系统）也许是得到了“不停购物车结算”的启发。例如，在某国际大型零售超市购物结算时，顾客只需推着购物车走过结算的门禁，通过每个商品的标签自动结算，在下一个门禁付款即可，购物车在结算时不用停，避免了排队并提高了购物效率。
ETC是指车辆在进入收费站时，通过识读车载标签设备从而实现车辆识别、信息写入，在出口处自动从预先绑定的IC卡或银行账户上扣除相应资金，是国际上正在不断普及的一种用于道路、大桥和隧道的电子收费系统，以提高通行效率，如图0-5所示。
图0-5　ETC通行示意图
中国自主知识产权的“双片式ETC电子标签”获得了2014年度国家科学技术进步奖二等奖。车辆身份管理和公路电子收费用户卡的有机整合，能够实现车辆进入ETC通道时，收费站管理系统自动核对车辆信息，这也许将成为车联网的一个入口。
0.4　思考
通过以上的例子，让我们进行递进式分析，详情见表0-1。
表0-1　物联网概念的递进式分析
注：横向注重关键技术的应用延伸，纵向注重列举典型应用场景。
沿着表0-1中“物”的一列，把物的对象扩展，通过标签技术、嵌入技术、智能技术等，让物聪明到能够与我们交流。
沿着表0-1中“网”的一列，把网络升级，使网络能够成为承载交流信息、翻译人与物甚至不同种类物的语言的工具。
“联系”随之扩展为万事万物的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。简言之，通过物联网技术，让物可以与人类交流：人类问：咖啡煮好没？咖啡壶可以答：好了。
这样就可以揭开物联网神秘的面纱，将其理解为：可以和物沟通交流的技术体系。
通过在各种各样的日常用品上植入芯片或电子标签，装入GPS定位系统，或者通过摄像机等传感器感知它们的状态，人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度，从任何时间、任何地点的人与人之间的沟通连接，扩展到人与物、物与物之间的沟通连接，如图0-6所示。
如此这般，“物联网”时代的图景：当司机出现操作失误时，汽车会自动报警；不想自驾 ............

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