1、引言

隨著信息技術的飛速發展，網絡涉及的領域持續增多，人們對于網絡的依賴性越來越大，網絡已經成為現代社會不可缺少的一個組成部分。正如高新技術往往最先應用于軍事領域的規律，網絡最初也是在軍事領域得到成功應用，隨后逐漸推廣，也開始應用于民用領域。網絡從儀向用于提供新聞閱讀，到提供網站與用戶之間的互動，使得人與人之間的社會交互更加便捷，發展至今已經能夠逐步提供人與物、甚至物與物之間的交互。網絡給人類的生活帶來了翻天覆地的變化，對人類影響重大。如今，即將由互聯網時代邁入物聯網時代，未來網絡的發展值得人們加以關注。

2、物聯網概述

網絡從出現以來一直發展迅速。人們已經歷過Web1.0時代，現在正處于Web2.0時代，不久即將跨人Web3.0時代。在Web1.0時代，信息以廣播的方式傳播，用戶只能被動地獲取信息，網站提供給用戶的內容是由網站編輯進行組織處理后提供的，以物為中心，典型代表有新浪、搜狐、網易等門戶網站。進入Web2.0時代，信息以點對點（P2P）方式傳播，用戶能夠參與創造主體內容，用戶既是信息的生產者，也是信息的獲取者。Web2.0以用戶為中心。加強了網站與用戶、用戶與用戶之間的交互，其典型代表有Facebook、Linkedin、人人網等。

Web2.0的應用方式主要有五種：博客（Blog）、新聞聚合（Rich Site Summary.RSS）、互聯網百科全書（Wiki）、社會化網絡服務 （Social Networking Services。SNS）、標簽（Tag）。雖然，較之Web1.0的用戶參與度有所增加，但在Web2.0中有一個1%規律，即在100人在線群體中，有1個人創建內容，10個人參與互動，剩下89個人只是在旁觀。如果進入Web3.0時代。用戶的參與度將得到極大的提高。Google首席執行官Eric Sohmidl將Web3.0的主要特征概括為：“應用程序相對較小、數據處于Cloud中、應用程序可以在任何設備上運行（PC或移動電話）、應用程序的速度非常快并能進行很多自定義”。另外，網絡將向人工智能進化，開放技術、開放身份、分布式萬維數據庫也均是其特征。Web3.0時代將實現”無處不聯網”的偉大構想，正因為如此，所有物品均聯入網絡，人們可以通過網絡實時管理控制各自的物品，可以說人們每時每刻均參與在網絡之中。而”無處不聯網”的場景在過去是難以想象的，由于科技水平的不斷提高，這一構想即將成為現實，這就是物聯網時代的到來。

物聯網是在互聯網的基礎上，充分利用智能嵌入技術、無線數據通信技術、無線射頻識別技術（RFID）、遙感技術、微納技術，構建智能網絡，由過去僅能在網上進行人與人的溝通發展至能夠進行人與物、物與物的互動。通過給鐵路、電器等嵌入芯片，這些物品能夠自動進行感應、識別，人類也可以遠程控制物品，整個地球都變得智慧起來。事實上，這個”Interact of Things”的概念并不是最近才提出的，早在1999年已經有相應的說法。只是物聯網發展的時代似乎正在到來。正如其字面的意思，它是由Internet發展而來的，是繼個人計算機、互聯網之后。IT產業的第三次變革。IBM前首席執行官郭士納曾提出“十五年周期定律”，即“計算模式每隔15年發生一次變革”，這同英特爾創辦者摩爾發現的摩爾定律一樣準確：1965年前后發生的變革以大型機為標志，1980年前后的變革以個人計算機的普及為標志，而1995年前后的變革則以互聯網的發展為標志，也許到2010年將會發生物聯網的變革。既然美國政府的”信息高速公路”戰略能夠催熟互聯網，那么可以預見，如今在全球金融危機下提出的”智慧地球”戰略也將能夠推動物聯網的發展。

3、物聯網原理

物聯網由EPC（產品電子代碼）標簽、解讀器、分布式savant軟件系統、Internet、ONS（Object Naming Service） 服務器、PML（Physical Markup Language）服務器以及眾多數據庫組成。各部分通過協同下作，經由傳送、感應、管理等過程，實現物與物之間的感知，因此，物聯網又稱傳感網。

3.1基本概念

EPC，即產品電子代碼，是為每一件物理目標分配的一個唯一的、可查找的標識碼。EPC編碼是由一個標頭和另外三段數據組成的一組數字，這三段數據一次為廠商識別代碼、對象圖2標簽與解讀器的通信機制分類代碼以及序列號。其中標頭標識EPC的版本號，它使得以后的EPC可有小同的長度或類型;廠商識別代碼是描述與此EPC相關的生產廠商的信息。EPC 編碼示例如圖1。

自動識別產品技術中心（Auto-ID）假定存儲EPC的物理標簽是電磁標簽 EMID（Electromagnetic Identification）。EMID是一種可以跟標簽解讀器進行無線通信的存儲裝置。為了降低價格，標簽上僅僅存儲EPC，相關該標簽的其它信息存儲在網絡數據庫中。

解讀器是使用多種方式與標簽交互信息的設備，主要負責將接收到的電磁波轉換為相應的數據信息。分布式Savant軟件系統是處于解讀器與Internet之間的中間件。解讀器把傳感器和電子標簽七的信息讀取出來，送到 Savant，數據經過Savant處理后，傳送到Interact。所謂ONS（Object Naming Service），是指對象名稱解析服務，是一種全球查詢服務，可以將EPC編碼轉換成一個或多個Internet地址，從而為Savant系統指明如何找到此編碼對應的貨品的詳細信息。

所謂PML（Physieal Markup Language），是指物理標記語言。PML服務器是提供與ID相關聯信息的服務器，其主要存儲的內容有：每個生產商產品的原始信息，如產品EPC、產品名稱、產品種類、生產廠商、產地、生產日期、有效期、是否是復雜產品，主要成分等;產晶在供應鏈中的路徑信息。如單位角色、單位名稱、倉庫號、讀寫器號、時間、城市、解讀器用途以及時間等庫存信息。

3.2工作原理

當標簽與解讀器之間的距離達到一定的閾值時，盤繞解讀器的天線與盤繞標簽的天線之間就會形成一個磁場。標簽中包含的信息經過調制通過磁場以電磁波的形式發送給解湊器，解讀器接收到相應電磁波后就進行解調，將電磁波轉換為數據信息，即標簽的EPC編碼，如圖2所示。

首先，解瀆器讀取一連串EPC信息并且將其傳人分布式Savant軟件系統，如圖3所示。Savant具有數據平滑、數據校驗以及數據暫存等功能，由 Savant將相應EPC信息傳給ONS服務器，找到該EPC對應的IP地址，然后ONS服務器指示savant到一個保存著產品文件的PML服務器查找相關的物品信息，找到的相應文件信息可以南Savant復制，經過Savant處理后，將其傳送到Internet，從而相應文件中的產品信息就能夠傳送到供應鏈上。

利用解讀器會遇到解讀器沖突和標簽沖突兩個問題。所謂解讀器沖突，是指如果兩個或兩個以上的解讀器的覆蓋范有重疊，那么它們發出的信號可能互相干擾。為避免這種沖突，Auto-ID采用時分多址機制（TDMA），即指示解讀器在不同時段讀取信息，保證它們不會相互干擾。相應的，標簽沖突是指在一個解讀器的同一覆蓋范圍內在同一時刻兩個或兩個以上的芯片向解讀器發送信號，這些信號互相疊加干擾解讀器清晰判斷信息。對此，Auto-ID采用的解決方法是：在某一時刻，解讀器只要求第一位數符合它的要求的標簽回應，如果有超過一個標簽的第一位數相同。則再對第二位數做出要求。依此類推，直到僅有一個標簽回應為止。這一過程看似復雜，其實可以做到非常迅速。

4、物聯網關鍵技術

物聯網給積累到今天的IT技術提供了一個發展機遇。，從個人計算機時代到瓦聯網時代再到物聯網時代，相對應的變革則是”從信息處理到信息傳播冉到信息傳感。信息發展越來越進入物質領域”。物聯網把新一代信息技術充分運用在各行各業之中，將感應器嵌入到各物體之中，以互聯網為基礎，實現人類社會與物理系統的整合，以便對物體實施實時的管理和控制。從而提高資源利用率和生產力水平。

在這個整合的網絡中，世界上的所有物品都需要接入，顯然 IPv4的網址是不夠分配的，于是lPv6便適時出現。IPv6以128位二進制數表示IP地址，為人類提供了足夠的IP地址，同樣非常重要的一點是，IPv6彌補了IPv4在安全方面的不足，其目前已經在逐步推廣的過程中。由于所有物品的接入，在網絡上的信息量之大可想而知，傳統的計算機已不足以應付，因此，需要功能超級強大的中心計算機群，即當前各大IT巨頭競相研究的云計算。云計算是一系列相互聯系并且虛擬化的計算機組成的并行和分布式系統模式，把大量存儲器容量和處理器資源集中在一起，統一管理并且協同工作。它是分布式處理、并行處理、網格計算、網絡存儲和大型數據中心的進一步發展和商業實現。簡單地說，云計算就是通過使計算分布在大量的分布式計算機上。充分利用空閑資源、節約成本，提高效率，相當于“超級大型機”。正是云計算技術的運用。 使數以億計的各類物品的實時動態管理變得可能。“云”就是計算機群，人們只關心上網發生的業務，不需要關心存儲或計算發生在哪朵“云”上。

5、物聯網存在的問題

我國的物聯網發展目前處于起步階段，正面臨著一些問題。

首先，就是缺乏統一完整的標準體系。從事于物聯網研究的企業很多，物聯網的相關產品也很多，各企業按照自己的標準生產制造，那么按不同的標準制造出的產品之間很難兼容，就會影響產品間的相互識別和感應。如同影響電子商務發展的瓶頸足標準問題，統一完善的標準體系的缺乏也會影響到物聯網的發展。其實，在互聯網發展之初，也有類似的問題。起初各大廠商基于各自的結構模犁構造網絡，導致不同廠商的網絡與網絡之間不能互連。為解決這個問題。國際標準化組織ISO 提出了OSI開放式系統互聯參考模利，提供了很好的理論依據。由于該模型的設計過于理性化，實現起來比較困難。因此將其作為一個理論模型，而基于這個理論依據開發的TCP/IP模型在行業中得以實現，并且被廣泛使用，成為實用的行業標準，從而實現了網絡與網絡之間的互連，令整個地球變成了一個地球村。由此看來，在物聯網領域似乎可以做螳參照，即先制定出一個理論下的統一完整的標準體系，然后結合實際，再開發行業的實用標準，以使得所有物品之問能夠相互識別、相互感應。

其次，當前的物聯網缺乏成熟的商業模式。由于物聯網中運用的許多新興技術發展不久，使用成本較高，而又由于整個物聯網尚未進入全面普及階段。并未形成產業化優勢，因此，如何找到其中較好的盈利模式稱為業界關注的問題之一。最為系要的一點，也許就是信息安全問題。在物聯網時代，由于“云”的存在，各類信息傳遞極為方便迅速，那么同樣道理的，如果不加防備。病毒也將更為方便地在“云”中傳遞，從而入侵大片計算機系統。據統計，2009年攻擊者還是主要針對Web應用攻擊，而在物聯網時代，人類的衣食住行將完全與網絡聯系在一起，人類越來越離不開Web應用，由此，網絡安傘問題越發重要起來。

云計算平臺是物聯網的基礎，因此，要解決物聯網的安全問題，首先要解決云計算的安全問題，即云安全問題。趨勢科技在云安全方面已經有了一定的研究，其技術核心是基于“信譽度評價”。只要任一用戶請求訪問某頁面，云端便會自動檢測該網頁的信譽度得分，而每個網頁的信譽度得分是根據幾個指標嚴格評定而且實時更新，只要其超出閾值，該網頁便會立刻被屏蔽，從而有效保護用戶的系統安傘。而這一過程的進行是十分迅速的，比起在客戶端安裝殺毒軟件來說消耗小得多。能夠達到零接觸、零感染的防護效果。雖然趨勢科技的研究對于同前的Web攻擊的防護能起到一定作用，但是對于喋喋不休的新的攻擊方式，還需要更進一步的研究。根據微軟的觀點。云計算可看作Cloud+Client。資源在Cloud上的比例的大小可由用戶按需動態選定。那么，用戶放于Cloud 上的資源越多，會越擔心其安全問題。自己的商業機密數據放置于透明的”云”之中，用戶連數據位于哪個國家也無從知曉，必然會擔心其保密性、安全性。在網絡并不十分發達的2001年，一個”Nimda”感染了全球多少臺計算機，那么，在網絡已經成為人們生活的組成部分的物聯網時代，如果攻擊者入侵到”云”之中，帶來的影響之大可想而知。因此，在物聯網時代，一定要時刻警惕安全問題。

6、物聯網最新動態

2009年11月19至20日，由天地互連公司主辦的“2009無線技術世界暨物聯網國際高峰會議”在北京舉辦，該會議全面探討和分享傘球物聯網產業鏈成熟度和最新發展情況，特別是物聯網作為繼計算機、互聯網之后，世界信息產業的第三次浪潮在全球的部署與運營情況。

2009年11月28日，由計算機世界傳媒集團主辦的“2009年中國IT財富（CEO）年會&中國信息豐管（CIO）年會”在北京困際會議中心隆重開幕。在會上，IBM大中華區董事長兼首席執行官錢大群對于“智慧地球”戰略做出進一步介紹。IBM將“智慧地球”解釋成三個 “I”：Instrumented、Interconnected、InteIligent。如果這三個“I”在中國得到實現，中國將成為“感知中國”，由物聯網帶動新的經濟發展。

2009年12月16日，由宏霸數碼科技有限公司、中同自動識別網聯合主辦的主題為：“全面感知可靠傳送智能處理——2009年物聯網應用發展論壇”即將在北京召開。屆時將與政府、行業協會、相關企業及媒體共同探討中國物聯網應用現狀及發展前景。

2010年3月，將在北京舉辦“第二屆中國RFID與物聯網發展年會”暨中國RFID產業聯盟2010年度會員代表大會。國家金卡工程協調領導小組辦公室的預通知文件指出：“年會將以‘智慧中國用芯感知，RFID應用促進物聯網發展’為主題，通過搭建一個產、學、研、用廣泛交流合作的平臺，共同探討和交流‘智慧地球’、‘感知中國’與未來物聯網發展帶給中網RFID產業與應用的機遇與挑戰;進一步統一認識、明確方向、找準定位、積極而又穩妥地推進中國 RFID與物聯網的發展進程，為改善民生、惠及百姓、構建和諧社會做出新貢獻”。

7、物聯網應用場景

在物聯網時代。任何設備只要能夠接入網絡均能夠實現智能化操作。人們日常生活中普遍使用的手機，就可以成為一個典型的智能終端。中國移動推出的手機支付業務就是一個物聯網的實際應用。其技術核心是將手機中的SIM卡換成RFID-SIM卡，這樣一來，手機便具有了信用卡的功能，用戶在消費時只需要將手機在接收器上輕輕一掃就可以完成劃賬和獲知消費清單。中國電信主推的“全球眼”技術也是對物聯網概念的實現。只要在需要并且有權限進行監控的物品中嵌入感應芯片，就可以通過中國電信的“全球眼”對相應物品進行實時監控。上海海關已經采用這種遠程監控技術對通關物品進行實時監控，上海浦東國際機場也已經通過在機場周圍布設許多傳感器集成的傳感節點建立機場防入侵系統，從而大大減輕人員負擔，提高效率。中國聯通則以公交卡手機進軍物聯網市場。其在上海推出的公交卡手機完全可以替代公交卡，用戶上車只需將手機對準讀卡器即可“刷卡”付費，大大方便了市民的出行。

目前物聯網正處于起步階段，由于技術的限制，其實際應用并不多見。隨著業界對各項核心技術的攻關，物聯網的應用將會越來越普遍，人們很快就能夠感受到物聯網給工作和生活帶來的便利。可以預見，臺燈將能夠根據室外光線強弱自動調節燈光亮度、交通燈將能夠根據道路汽車流量自動指揮文通、洗農機將能夠根據衣服質地自動改變洗滌方式？？這種智慧的生活在物聯網時代即將成為現實。

8、結語

中科院上海微系統與信息技術研究所副所長、中科院無錫高新微納傳感網工程中心主任劉海濤曾說：“與計算機、互聯網產業不同，中國在物聯網領域享有國際話語權！”中國在物聯網的研究上與其他技術先進的國家具有同發優勢，應該繼續投入研究。只要中國掌握了物聯網的關鍵技術，在物聯網領域中兇將會在國際上取得領先地位，更會得益于物聯網給人類帶來的便利。