第一篇：外文翻譯Lithe物聯(lián)網(wǎng)中的輕量級(jí)安全CoAP協(xié)議

Lithe:物聯(lián)網(wǎng)中的輕量級(jí)安全CoAP協(xié)議

摘要：物聯(lián)網(wǎng)支持廣泛的包含潛在驅(qū)動(dòng)和傳感任務(wù)的應(yīng)用場(chǎng)景，例如，在電子健康領(lǐng)域。為了在應(yīng)用層通信，資源受限的設(shè)備要能夠使用資源受限的應(yīng)用協(xié)議（CoAP），目前互聯(lián)網(wǎng)工程組正在使這項(xiàng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化。為了保護(hù)感知信息的傳送，安全的資源受限協(xié)議授權(quán)使用數(shù)據(jù)報(bào)傳輸層安全協(xié)議（DTLS）作為底層安全協(xié)議來(lái)進(jìn)行身份認(rèn)證和保密通信。然而，數(shù)據(jù)包傳輸層安全協(xié)議最初是用在比較強(qiáng)大的設(shè)備上的，這些設(shè)備通過(guò)可靠的高帶寬的鏈路來(lái)進(jìn)行通信。在這篇論文中我們提出了Lithe——物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)報(bào)傳輸層安全協(xié)議和資源受限的應(yīng)用協(xié)議的集成協(xié)議。通過(guò)Lithe，另外我們利用低功率無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)IPV6協(xié)議（6 LoWPAN），提出了一個(gè)新穎的DTLS頭壓縮計(jì)劃，旨在顯著降低能源消耗。最重要的是我們提出的DTLS頭壓縮方案不威協(xié)DTLS提供的端到端的安全屬性。同時(shí)，它在保持DTLS標(biāo)準(zhǔn)性的情況下，大大降低了傳播的數(shù)量字節(jié)。我們?cè)贑ontiki操作系統(tǒng)下基于DTLS來(lái)評(píng)估了我們的方法。評(píng)估結(jié)果表明該方案在包的大小，能量消耗，處理時(shí)間方面有了顯著改善，而且能夠在壓縮DTLS時(shí)得到全網(wǎng)響應(yīng)。

索引詞：CoAP，DTLS，CoAPs，6LoWPAN，security，IoT

一、簡(jiǎn)介

低功率無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)IPV6協(xié)議（6 LowPAN）允許使用低功耗的IP網(wǎng)絡(luò)和有損耗的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，例如無(wú)線傳感網(wǎng)（WSNs）。這樣的IP連接的智能設(shè)備正成為互聯(lián)網(wǎng)的一部分，因此形成了物聯(lián)網(wǎng)或者嚴(yán)格來(lái)說(shuō)形成了IP連接的物聯(lián)網(wǎng)。然而由于TCP的擁塞控制算法，使得它在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的性能很差，低功率無(wú)線電和傳感網(wǎng)絡(luò)中的損耗進(jìn)一步惡化了它的性能。因此物聯(lián)網(wǎng)中主要使用無(wú)連接的UDP。此外。HTTP主要是在TCP基礎(chǔ)上運(yùn)行，它在損耗和受限環(huán)境下效率低下。IETF工作在無(wú)連接的輕量級(jí)的CoAP上，CoAP是物聯(lián)網(wǎng)中新提出的協(xié)議。它是為了滿足特定需求，如在資源受限下支持簡(jiǎn)單，低開(kāi)銷(xiāo)，多播傳輸。當(dāng)物體連接到不可信的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，安全就尤其重要了。例如，醫(yī)療監(jiān)測(cè)代表一個(gè)典型的對(duì)安全敏感的應(yīng)用場(chǎng)景。這里，一種智能裝置，例如，如胰島素，可能被附加到病人的身體并向后端服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)定期報(bào)告病人的情況。在緊急情況下，醫(yī)生還可以向病人的身體即時(shí)注射治療藥物。

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鍵管理、數(shù)據(jù)加密、完整性保護(hù)和身份驗(yàn)證，CoAP提出使用數(shù)據(jù)報(bào)傳輸層安全(DTLS)作為安全協(xié)議。DPLS支持的CoAP被稱為安全CoAP（CoAPs）。DTLS是一個(gè)健壯的協(xié)議，它需要大量的信息交流來(lái)建立一個(gè)安全的會(huì)話。雖然DTLS支持多種對(duì)等認(rèn)證的加密原語(yǔ)和負(fù)載保護(hù)，但它最初用于長(zhǎng)度不是一個(gè)關(guān)鍵因素的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景。因此，它限制物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，使用DTLS協(xié)議就會(huì)很低效。為應(yīng)對(duì)資源約束和基于網(wǎng)絡(luò)的IEEE 802.15.4的大小限制，定義了6 LoWPAN頭壓縮機(jī)制。6 LoWPAN標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)定義了IP報(bào)頭的標(biāo)題壓縮格式，IP擴(kuò)展報(bào)頭和UDP報(bào)頭。我們相信把6 LoWPAN報(bào)頭壓縮機(jī)制應(yīng)用于壓縮其他有明確的頭字段的協(xié)議非常有益。

在這篇文章中我們通過(guò)用6 LoWPAN報(bào)頭壓縮機(jī)制來(lái)壓縮底層DTLS協(xié)議并提出了輕量級(jí) CoAPs。我們命名輕量級(jí)6 LoWPAN為壓縮的CoAPs Lithe。DTLS頭的目的是雙重壓縮。

首先，由于通信比計(jì)算需要更多的能量，所以可以通過(guò)減少消息大小來(lái)提高能源效率。第二，當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)大小大于鏈路層MTU時(shí)，避免應(yīng)用6 LoWPAN碎片。從安全角度來(lái)看，由于6 LoWPAN禁不住碎片攻擊，所以只要有可能，避免碎片是非常重要的。壓縮的DTLS保證了Lithe中的6 LoWPAN主機(jī)和典型的應(yīng)用未壓縮的CoAPs網(wǎng)絡(luò)主機(jī)之間的端到端安全。圖1顯示了一個(gè)典型的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，包含了應(yīng)用CoAPs的節(jié)點(diǎn)的6 LoWPAN網(wǎng)絡(luò)通過(guò)6LowPAN邊界路由器(6BR)與互聯(lián)網(wǎng)連接。

據(jù)我們所知，我們是第一個(gè)提出用6LowPAN機(jī)制壓縮DTLS并使輕量級(jí)CoAPs應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的。我們?cè)贑ontiki操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了DTLS頭壓縮機(jī)制。這篇論文的主要貢獻(xiàn)有：

為了增加DTLS的適用性，我們提出了新穎的標(biāo)準(zhǔn)的DTLS壓縮機(jī)制，在此基礎(chǔ)上可以將CoAPs應(yīng)用于受限的設(shè)備。

我們?cè)谝粋€(gè)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)壓縮的DTLS并且在硬件上進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果定量的表明，與未壓縮的CoAP/DTLS相比，Lithe在很多方面都很高效。

文章的余下部分是這樣安排的。我們首先在第二章總結(jié)了相關(guān)工作。第三章對(duì)所用到的技術(shù)做了簡(jiǎn)要的概述。第四章，我們介紹了DTLS頭壓縮機(jī)制。第五章，我們給出了實(shí)現(xiàn)。第六章，論述了網(wǎng)絡(luò)設(shè)置并討論評(píng)估結(jié)果。最后在第七章做出總結(jié)。

二、相關(guān)工作

在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)中提供端到端的安全通信是一個(gè)廣泛的研究領(lǐng)域。然而，相對(duì)來(lái)說(shuō)，在端到端安全研究中很少考慮到了6LoWPANs。設(shè)備的資源約束和無(wú)線鏈接的自然損耗是阻礙把端到端安全應(yīng)用到6LoWPANs的主要原因。最近，有組織在分析基于IP的物聯(lián)網(wǎng)的安全性挑戰(zhàn)，為滿足資源有限的設(shè)備的需求，該組織還提出了改善或修改標(biāo)準(zhǔn)IP安全協(xié)議的方案。在相關(guān)工作的討論中，我們專注于旨在實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)端到端安全的方案。

先前，我們提出了一個(gè)頭壓縮方法，它通過(guò)用IPsec來(lái)保證6LowPAN中的節(jié)點(diǎn)與因特網(wǎng)中的主機(jī)之間的通信安全。我們定義下一個(gè)頭壓縮(NHC)編碼來(lái)壓縮認(rèn)證頭(AH)和封裝安全有效載荷(ESP)的擴(kuò)展報(bào)頭。Jorge擴(kuò)展了我們的解決方案，其中包括IPsec隧道模式。他們?cè)谖⑿筒僮飨到y(tǒng)上實(shí)施和評(píng)估了他們的建議。IPsec安全服務(wù)在特定的機(jī)器上運(yùn)行的所有應(yīng)用程序之間共享。盡管我們用

6LowPAN壓縮的IPsec可以用來(lái)在網(wǎng)絡(luò)層提供輕量級(jí)的E2E安全，但它最初不是為像HTTP和CoAP這樣的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)的。TLS或DTLS web協(xié)議是常見(jiàn)的安全解決方案。TLS運(yùn)行在TCP上，而在UDP基礎(chǔ)上

6LowPAN網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先。

Brachmann提出了TLS-DTLS映射來(lái)保障物聯(lián)網(wǎng)安全。然而，這需要有可靠的6BR和在6BR間歇時(shí)的端到端安全。Kothmayr調(diào)查了在可信平臺(tái)模塊上用DTLS來(lái)獲得對(duì)RSA算法的硬件支持。然而，他們利用了DTLS，而沒(méi)有用任何壓縮方法，這會(huì)造成DTLS消息中的冗余位縮短整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。Granjal評(píng)估了帶有CoAP的DTLS在安全通信中的性能。他們注意到稀缺性負(fù)載空間在需要更大的有效載荷的應(yīng)用程序中會(huì)有問(wèn)題。作為一種替代方法，他們建議在其他層使用像IPsec這樣的壓縮形式來(lái)保證安全。在最近的研究中，Keoh 討論了保護(hù)以IP連接并使用DTLS協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)的安全的意義，并提出了一個(gè)安全的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，用延長(zhǎng)的DTLS對(duì)單播和多播密鑰進(jìn)行訪問(wèn)和管理。

上述解決方案要么對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中的TLS或DTLS的使用進(jìn)行了評(píng)估，要么對(duì)破壞端到端安全的當(dāng)前架構(gòu)進(jìn)行評(píng)估。本文通過(guò)使用6LowPAN頭壓縮機(jī)制來(lái)減少物聯(lián)網(wǎng)中DTLS的開(kāi)銷(xiāo)。

我們提出了設(shè)計(jì)思想以減少雙向的基于證書(shū)的DTLS握手的能源消費(fèi)。我們提出的建議如下：

1、預(yù)先驗(yàn)證可靠的6BR中的證書(shū)。

2、全面恢復(fù)會(huì)話以避免重新握手。

3、資源有限的設(shè)備的所有者來(lái)承擔(dān)握手任務(wù)。在物聯(lián)網(wǎng)中驗(yàn)證基于證書(shū)的可行性的工作與這一工作是互補(bǔ)的。為使基于證書(shū)的相互握手更高效，我們計(jì)劃把DTLS報(bào)頭壓縮與這些想法集合起來(lái)。最近，類似于NHC的通用頭壓縮（GHC）也被定義成可以允許上層頭壓縮。6LowPANGHC對(duì)于所有的頭和類似于頭的結(jié)構(gòu)是一個(gè)通用的壓縮方案，但是一個(gè)低效的方法。它是我們的解決方案的替代方法，在將來(lái)的工作中，我們計(jì)劃把我們的6LowPAN-NHC與6LowPAN-GHC做一個(gè)比較。

三、背景

由于物聯(lián)網(wǎng)的異質(zhì)性，將有資源限制的設(shè)備安全而有效的連接起來(lái)是一項(xiàng)很有挑戰(zhàn)性的工作。目前，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組正在標(biāo)準(zhǔn)化不同的協(xié)議，如CoAP，6LowPAN，低電力有損網(wǎng)絡(luò)中的IPv6路由協(xié)議，以使這些協(xié)議可以應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)中。本文的重點(diǎn)是讓用CoAP協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間進(jìn)行安全有效的溝通。在本章中我們突出了在輕量級(jí)CoAP發(fā)展中使用的技術(shù)，即物聯(lián)網(wǎng)的HTTP變體。

A、CoAP和DTLS CoAP是運(yùn)行在不可靠UDP協(xié)議上的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它最初是為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的。CoAP是最常用的同步Web協(xié)議的變種，如HTTP，是專為受限制的設(shè)備和機(jī)器與機(jī)器之間的溝通設(shè)計(jì)的。

然而，盡管CoAP提供了與HTTP類似的REST接口，但與現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)中它的變體相比，CoAP更注重輕量級(jí)和成本效益。為了保護(hù)CoAP傳輸，建議數(shù)據(jù)報(bào)TLS(DTLS)作為主要的安全協(xié)議，類似于TLS保護(hù)HTTP(HTTPs)，安全的DTLS CoAP協(xié)議稱為CoAPs。然后就可以通過(guò)如下的CoAPs協(xié)議安全地訪問(wèn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中的web資源：

coaps://myIPv6Address:port/MyResource 我們給出了DTLS協(xié)議的簡(jiǎn)要概述來(lái)作為DTLS壓縮機(jī)制的基礎(chǔ)。

通過(guò)對(duì)傳輸層和應(yīng)用層的操作，DTLS保證了單個(gè)機(jī)器上不同程序之間的E2E的安全。DTLS包含兩層：底層包含記錄協(xié)議，上層要么包含握手，警告和

ChangeCIPherSpec，要么包含應(yīng)用數(shù)據(jù)。ChangeCIPherSpec在握手過(guò)程中使用，這僅僅表明，記錄協(xié)議應(yīng)該通過(guò)新密碼套件和安全協(xié)商鑰匙來(lái)保護(hù)后續(xù)信息。DTLS使用警報(bào)協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)不同DTLS之間錯(cuò)誤消息的傳送。圖2顯示了在IP/UDP數(shù)據(jù)報(bào)中DTLS的消息結(jié)構(gòu)。

記錄協(xié)議是上層協(xié)議的載體。記錄頭包含其他內(nèi)容類型和片段字段?；趦?nèi)容類型的值，片段字段要么包含握手協(xié)議，警告協(xié)議和ChangeCIPherSpec協(xié)議，要么包含應(yīng)用數(shù)據(jù)。

一旦握手過(guò)程完成，記錄頭主要是負(fù)責(zé)用密碼保護(hù)上層協(xié)議或應(yīng)用數(shù)據(jù)。記錄協(xié)議的保護(hù)包括機(jī)密性、完整性和真實(shí)性的保護(hù)。DTLS記錄是一個(gè)相當(dāng)簡(jiǎn)單的協(xié)議而握手協(xié)議是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，它包含以異步的方式大量交換的消息。圖3給出了完整的握手過(guò)程。握手消息，通常在航班、談判安全密鑰、密碼套件和壓縮方法中使用。本文的范圍只限于報(bào)頭壓縮，而不包括處理密碼記錄和握手協(xié)議。詳細(xì)的握手消息我們參考TLS和DTLS消息。

B、6LoWPAN 6LoWPAN標(biāo)準(zhǔn)定義了與IPv6相關(guān)的WSNs中的IPv6數(shù)據(jù)報(bào)的標(biāo)題壓縮和分化機(jī)制的，也稱為6LowPAN網(wǎng)絡(luò)。壓縮機(jī)制包括IP頭壓縮(IPHC)和下一個(gè)頭壓縮(NHC)。IPHC加密可以在單跳網(wǎng)絡(luò)中將IPv6頭長(zhǎng)度壓縮至2字節(jié)，在多跳網(wǎng)絡(luò)中壓縮至7字節(jié)（1字節(jié)IPHC、1字節(jié)發(fā)送、1字節(jié)跳限制，2字節(jié)源地址，2字節(jié)目的地地址）。在IPHC中的其他加密比特是NH比特，它在設(shè)置時(shí)顯示下一個(gè)頭是用NHC壓縮。NHC是用來(lái)加密IPv6的擴(kuò)展頭和UDP頭。

NHC的大小是一個(gè)多重的八位字節(jié)（主要是一個(gè)八位字節(jié)），它包含可變長(zhǎng)度ID比特和一個(gè)特定的頭編碼比特。有些協(xié)議是UDP負(fù)載的一部分，有著類似于IP和UDP 的頭結(jié)構(gòu)。例如DTLS，IKE。因此，值得推廣6LowPAN頭壓縮機(jī)制來(lái)壓縮這些協(xié)議頭。6LowPAN標(biāo)準(zhǔn)的定義了NHC編碼，可用于UDP頭壓縮，但不能用于上層。需要一個(gè)新的NHC，因?yàn)樵贜HC中沒(méi)有給UDP的NH位，這表明UDP負(fù)載也壓縮了。在第四部分，我們提供了6LowPAN-DTLS的集合和6LowPAN NHCs來(lái)壓縮DTLS。

如圖1所示是頭壓縮在6LowPAN網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。例如，在有限的節(jié)點(diǎn)和6LowPAN邊界路由器之間的應(yīng)用。6BR是用在網(wǎng)絡(luò)和英特網(wǎng)之間轉(zhuǎn)發(fā)消息前，來(lái)壓縮/解壓縮或者片段化/重新組裝它們之間的消息。在這種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中，CoAP使得設(shè)備可以與網(wǎng)絡(luò)主機(jī)之間安全通信，例如標(biāo)準(zhǔn)的電腦和智能電話等，它支持CoAPs協(xié)議。為了適應(yīng)安全協(xié)議，例如在資源受限的物聯(lián)網(wǎng)中的DTLS，把6LowPAN頭壓縮機(jī)制應(yīng)用到這些協(xié)議中也是非常有益的。第四節(jié)里我們提出了DTLS的6LowPAN頭壓縮機(jī)制。以DTLS標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)這些報(bào)頭壓縮是非常重要的，要能夠在傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)上與現(xiàn)有的和新的DTLS主機(jī)之間互操作。

四、DTLS壓縮

DTLS頭壓縮類似于IPHC，僅在6LowPAN網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用，如在傳感器節(jié)點(diǎn)和6BR中使用。這是因?yàn)镈TLS報(bào)頭是UDP負(fù)載的一部分，而且路由所需的所有信息已經(jīng)在IP層提取。在本章中除了描述DTLS的6LowPAN頭壓縮，我們?cè)敿?xì)介紹了如何以符合標(biāo)準(zhǔn)的方式將壓縮的DTLS連接到6 LowPAN。

A、DTLS-6LowPAN 為了將6LowPAN頭壓縮機(jī)制應(yīng)用于壓縮UDP負(fù)載中的頭，我們要么需要在6LowPAN協(xié)議中修改當(dāng)前UDP中的NHC編碼，要么需要給UDP定義一個(gè)不同于ID位的新的NHC。第一個(gè)解決方案需在當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)中修改，因此不是一個(gè)有

利的解決方案。在這篇論文中我們用了第二種方案，它是6LowPAN標(biāo)準(zhǔn)的延伸，有一個(gè)類似的方法適合于區(qū)分NHC和GHC。UDP中NHC的ID位11110，與6LowPAN中定義的標(biāo)準(zhǔn)一樣，表明UDP負(fù)載不壓縮。定義ID位11011表明UDP負(fù)載用6LowPAN-NHC壓縮。ID位1101目前在6LowPAN標(biāo)準(zhǔn)中還未定義。圖4給出了我們提出的UDP中的NHC，它允許UDP負(fù)載的壓縮。在我們的例子中，UDP負(fù)載包含用6LowPAN-NHC壓縮的DTLS頭。

B、用于記錄頭和握手頭的6LowPAN-NHC記錄協(xié)議 在使用DTLS的設(shè)備的生命周期中，給發(fā)送的每個(gè)數(shù)據(jù)包增加了13個(gè)字節(jié)長(zhǎng)的頭字段，另一方面，握手協(xié)議，在握手消息中增加了12字節(jié)的頭。我們提出6LowPAN-NHC來(lái)壓縮記錄協(xié)議和握手協(xié)議，并分別把頭長(zhǎng)度減少到3~5個(gè)字節(jié)。在所有情況下，記錄頭仍是未加密的。因此，總是用在這章中解釋的機(jī)制來(lái)壓縮。

為了向記錄和握手頭提供頭壓縮，我們考慮兩種情況。在第一種情況中，記錄頭的片段（見(jiàn)第三部分）包含握手消息，我們用加密字節(jié)來(lái)壓縮記錄和握手頭消息，并且給出了記錄+握手中6LowPAN-NHC的定義。在第二種情況下，我們給記錄頭定義了6LowPAN-NHC（6LowPAN-NHC-R），與第一種情況不同的是，在記錄頭中的片段是應(yīng)用數(shù)據(jù)而不是握手消息。

我們成功實(shí)現(xiàn)了在DTLS握手后應(yīng)用6LowPAN-NHC-R，并且對(duì)隨后的消息進(jìn)行加密和完整性保護(hù)。圖2a給出了記錄+握手頭和記錄頭的6LowPAN-NHC加密。加密為有以下功能：前4位代表的ID字段用來(lái)區(qū)分 6LowPAN-NHC-RHS和其他編碼，而且符合 6LowPAN-NHC編碼方案。在 6LoWPAN-NHC-RHS情況下我們把ID位設(shè)置到了1000，在 6LoWPAN-NHC-R情況下ID位設(shè)置到了1001。

版本（V）：如果是0，是最新的DTLS，版本1.2，省略了字段。如果是1，版本字段進(jìn)行內(nèi)聯(lián)。

時(shí)代（EC）：如果是0，使用了八位表示時(shí)代，最左邊的八位省略。如果是1，所有16為進(jìn)行內(nèi)聯(lián)。在大多數(shù)情況下實(shí)際年代要么是0要么是1。所以通常使用8位表示年代，這樣允許更大的空間。

序列號(hào)（SN）：序列號(hào)包含48位，有些事前導(dǎo)0。如果序列號(hào)設(shè)為0，就用了16位的序列號(hào)，并且左邊的32位省略了。如果是1，所有的48位用于內(nèi)聯(lián)。如圖5a所示，在 6LoWPAN-NHC-R情況下，我們的SN設(shè)為2位，這樣可以更高效的壓縮序列號(hào)字段。如果SN=00，就用了16位的序列號(hào)，并且左邊的32位省略了。如果SN=01，就用了32位的序列號(hào)并且最左邊的32位省略。如果SN=01，就用了32位的序列號(hào)，并且最左邊的16位省略了。如果SN=10，就用了24位的序列號(hào)，并且最左邊的24位省略了。如果SN=11，所有的48位序列號(hào)用于內(nèi)聯(lián)。

片段（F）：如果F=0，則握手消息沒(méi)有片段化，并且省略了fragment_offset 和 fragment_length字段。這是常見(jiàn)的情況，如果握手消息短于最大記錄長(zhǎng)度時(shí)就會(huì)發(fā)生。如果F=1，fragment_offset 和 fragment_length字段用于互聯(lián)。

在記錄頭上，content_ type字段總是用于內(nèi)聯(lián)。記錄頭中的長(zhǎng)度字段總是省略，因?yàn)榭梢詮妮^低層推算出：或者從 6LoWPAN的頭，或者從 IEEE 802.15.4的頭。我們必須從低層到高層解壓layer-wise，直到完全解壓出UDP報(bào)頭。然后就可以知道UDP有效負(fù)載的長(zhǎng)度并可以計(jì)算出DTLS負(fù)載長(zhǎng)度。由于我們希望在受限的環(huán)境中每個(gè)UDP包只有一個(gè)DTLS記錄頭，所以記錄頭的長(zhǎng)度字段也省略了。當(dāng) 6LoWPAN中的源裝置在每個(gè)UDP包中發(fā)送一個(gè)DTLS記錄時(shí)，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)側(cè)會(huì)有典型的目的裝置在一個(gè)UDP包中傳送多個(gè)DTLS記錄頭。然而，當(dāng)6BR對(duì)傳入的包執(zhí)行壓縮/解壓時(shí)，有可能在6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)中給出這些包的路由之前，對(duì)每個(gè)UDP包執(zhí)行一個(gè)DTLS記錄。

C、6LoWPAN-NHC for ClientHello 我們提出了客戶端友好型的消息6LoWPAN-NHC（6LoWPAN-NHC-C）。在握手過(guò)程中會(huì)發(fā)送兩次客戶端友好型消息，第一次沒(méi)有cookie而第二次有服務(wù)器的cookie。圖5b給出了用6LoWPAN-NHC對(duì)客戶端友好型消息進(jìn)行加密的過(guò)程。

每一個(gè)壓縮頭字段的功能描述如下： 6LoWPAN-NHC-CH中前四位設(shè)為1010用來(lái)表示ID字段。

會(huì)話ID（SI）：如果SI=0，session_id不可用，并將這一字段和8位的前綴長(zhǎng)度字段省略。在DTLS協(xié)議中如果沒(méi)有字段可用，或者用戶想生成新的安全參數(shù)，那么session_id就是空的。只有在DTLS客戶想要恢復(fù)舊會(huì)話時(shí)，才會(huì)使用ClientHello消息。真正的ClientHello中session_id字段包含0-32字節(jié)。然而，它的前綴中總是有一個(gè)8位的字段來(lái)表示session_id的大小。如果SI=1，session_id字段用于內(nèi)聯(lián)。

Cookie（C）如果C=0，cookie字段不可用，省略這一字段和前綴8位。在ClientHello中真正的cookie字段包含1-255字節(jié)。然而，它總是有8位來(lái)表示cookie的長(zhǎng)度。如果C=1，cookie字段用于內(nèi)聯(lián)。

密碼套件（CS): 如果CS=0，使用了CoAP默認(rèn)的（強(qiáng)制性）支持自動(dòng)的鍵管理的密碼套件，并且這個(gè)字段和前綴16位被省略了。在當(dāng)前的CoAP草稿中，TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_CCM_8是一個(gè)強(qiáng)制性的密碼套件。真正的密碼套件字段包含2-2^16?1字節(jié)。并且在前綴中包含16字節(jié)來(lái)表示 cIPher_suites的大小。如果C=1，cipher_suites用于內(nèi)線互聯(lián)。

壓縮方法（CM）：如果CM=0，就為默認(rèn)的壓縮方法，例如，用到了COMPRESSION_NULL，省略這個(gè)字段和前綴8位字段。實(shí)際上壓縮方法字段包含1-2^8-1字節(jié)。它總是在前綴八位包含壓縮方法的大小。如果CM=1，那么壓縮

方法字段用于內(nèi)線互聯(lián)。

在ClientHello中隨機(jī)字段總是用于內(nèi)線互聯(lián)并且總是省略版本字段。版本字段包含的值與DTLS記錄頭中的值一樣。在TLS/SSL情況下，定義版本字段來(lái)讓一個(gè)TLS的客戶指定一個(gè)舊版本以兼容SSL客戶機(jī)，而這在實(shí)際中很少用到。當(dāng)前所有的Web瀏覽器在記錄和ClientHello中使用相同的TLS版本。DTLS1.2（改編自TLS 1.2）提到客戶在ClientHello消息中發(fā)送最新的支持版本。所有DTLS版本(1.0和1.2)的ClientHello消息相兼容。如果客戶機(jī)不兼容這種版本，那么ServerHello消息將包含支持的版本。如果客戶不能夠處理服務(wù)器的版本，它將給出終止與協(xié)議版本連接的警報(bào)。

使用 6LoWPAN-NHC-CH，通常只傳送 ClientHello消息中的隨機(jī)字段，而省略所有其他字段。同時(shí)，cookie會(huì)包含可壓縮的字段。圖6給出了一個(gè)包含ClientHello且未壓縮的IP/UDP數(shù)據(jù)報(bào)。圖7給出了我們提出的壓縮DTLS，它包含ClientHello消息。在應(yīng)用IPHC和 6LoWPAN-NHC頭壓縮后，數(shù)據(jù)報(bào)的尺寸是顯著降低了。

D、服務(wù)器友好型 6LoWPAN-NHC 我們提出了SeverHello消息的 6LoWPAN-NHC（6LoWPAN-NHC-SH）。SeverHello與ClientHello除了密碼套件和壓縮方法字段分別位16和8位外，它們非常相似。圖5給出了用 6LoWPAN-NHC 加密的ServerHello消息。每個(gè)壓縮頭的功能描述如下：前6 LoWPAN-NHC-SH中前四位設(shè)置為1011代表ID字段。版本（V）：為了在最初版本的握手中避免談判，DTLS 1.2標(biāo)準(zhǔn)表明服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)應(yīng)該使用DTLS 1.0版本。如果V設(shè)為0，就使用DTLS1.0版本并省略版本字段。盡管DTLS1.2客戶端不能假定服務(wù)器不支持更高的版本，否則它最終將使用DTLS1.0而非DTLS1.2。如果V設(shè)為1，那么版本字段用于內(nèi)線互聯(lián)。

會(huì)話（ID），密碼套件（CS）和壓縮方法（CM）的加密方式與討論的IV-C部分類似。為了不影響安全性ServerHello中的隨機(jī)字段總是進(jìn)行內(nèi)聯(lián)。

E、其他握手消息中的 6LoWPAN-NHC 剩下的強(qiáng)制性握手消息ServerHelloDone ClientKeyExchange，和Finish沒(méi)有可以壓縮的字段，因此所有字段進(jìn)行內(nèi)聯(lián)。包含了證書(shū)鏈的可選的握手消息和包含了握手消息的數(shù)字簽名的 CertificateVerify，也用來(lái)內(nèi)線互聯(lián)。然而，壓縮一些證書(shū)中的字段也是可能的，但超出了本文的范圍。Pritikin提出了X.509的壓縮計(jì)劃。

大多數(shù)時(shí)候不傳送ServerKeyExchange消息，要么由于加密的出口限制要么因?yàn)榉?wù)器的證書(shū)消息包含足夠的信息來(lái)承認(rèn)客戶端交換premaster secret。然而，如果傳送了這一消息，那么所有的字段都用于內(nèi)線互聯(lián)。在可選的消息CertificateRequest的情況下所有的字段都可以省略。這是可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)閏ertificate_types，supported_signature_algorith和 certificate_authorities字段可以在6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)的一組支持的和優(yōu)先的值之前定義，并且所有的網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)使用相同的設(shè)置值。在傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)中，在將消息發(fā)送到目的地之前，6 BR可以通過(guò)缺省設(shè)置值來(lái)填充空CertificateRequest消息。如果 6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有定義缺省的設(shè)置值，那么所有字段用于內(nèi)線互聯(lián)。

五、實(shí)現(xiàn)

我們?cè)贑ontiki中實(shí)現(xiàn)了Lithe，Contiki是物聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)放源代碼的操作系統(tǒng)。

然而，我們建議的報(bào)頭壓縮機(jī)制可以在任何支持6LowPAN的操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。Lithe的實(shí)現(xiàn)包含4個(gè)部分（1）DTLS（2）CoAP(3)CoAP和DTLS的集合模型。（4）DTLS頭壓縮。DTLS部分，我們使用了開(kāi)放源代碼的微型DTLS，它支持基于pre-shared鍵的基本的密碼套件：TLS_PSK_WITH_AES_128_CCM_8。我們使得微型DTLS適用于WiSMote平臺(tái)和支持 msp430-gcc的20位地址。（版本4.7.0）。CoAP部分，我們?cè)贑ontiki操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)缺省的CoAP。我們開(kāi)發(fā)出了連接CoAP和DTLS的集成模型，并可以使用CoAPs協(xié)議。這種集成允許應(yīng)用程序獨(dú)立訪問(wèn)CoAPs，在這里CoAP消息都是透明的傳送給能夠傳輸保護(hù)信息到目的地DTLS。所有的傳入消息都通過(guò)DTLS來(lái)保護(hù)，因此在DTLS層首先處理并透明傳送給駐留在應(yīng)用層的CoAP。

第四節(jié)我們實(shí)現(xiàn)提出的頭壓縮作為在Contiki操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的6LoWPAN 的擴(kuò)展。6LoWPAN 層在IP層和MAC層之間。IP層的數(shù)據(jù)包可以從節(jié)點(diǎn)傳出來(lái)作為輸出數(shù)據(jù)包。MAC層節(jié)點(diǎn)接受到的數(shù)據(jù)包被看做輸入包。6LoWPAN層從兩個(gè)方向處理所有UDP包。因此，我們使用兩種方法來(lái)從其他UDP包中區(qū)分?jǐn)y帶DTLS消息的UDP包做為有效載荷。在輸入包情況下，預(yù)配置的默認(rèn)DTLS端口用于識(shí)別CoAPs消息。在第二種情況下，包從MAC層接受，NHC-for-UDP和DTLS頭的NHC中的DTLS端口和ID位用來(lái)區(qū)分壓縮頭和未壓縮的頭。第四節(jié)中給出了細(xì)節(jié)。

此外，重要的是要強(qiáng)調(diào)，盡管應(yīng)用頭壓縮，端到端的安全性是不能降低的。這是由于DTLS的設(shè)計(jì)和我們的努力來(lái)保持標(biāo)準(zhǔn)兼容。頭字段在與密碼套件聯(lián)系之后，在記錄層進(jìn)行完整性保護(hù)。在壓縮/解壓過(guò)程中不修改原來(lái)的標(biāo)題也保護(hù)了完整性。在6LoWPAN層解壓后，在DTLS層進(jìn)行包的完整性檢查。把正確性完整性保護(hù)作為正確的減壓證明。

六、評(píng)價(jià)

我們?cè)谶\(yùn)行Contiki操作系統(tǒng)的真正的傳感器節(jié)點(diǎn)上評(píng)估Lithe。我們用 WiSMote作為硬件平臺(tái)。該平臺(tái)的配置有（1）16兆赫，MSP430 5系列、16位RISC微控制器，（2）128/16 kB的 ROM/RAM，（3）一個(gè)IEEE 802.15.4(CC2520)收發(fā)器。我們選擇WiSMotes是因?yàn)橛捎赗AM和ROM的需要DTLS實(shí)現(xiàn)，這會(huì)在第六章B部分詳細(xì)討論。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括兩個(gè)直接通過(guò)無(wú)線電通信的WiSMotes。CC2520收發(fā)器提供了一個(gè)AES-128安全模塊。然而，對(duì)我們不使用AES硬件支持而依靠軟件AES來(lái)評(píng)估。利用涉及DTLS的AES硬件支持的加密計(jì)算得到了更高的性能。我們的評(píng)價(jià)關(guān)注的是DTLS報(bào)頭壓縮對(duì)響應(yīng)時(shí)間和能源消耗節(jié)點(diǎn)的影響。因此，由于軟件AES造成的性能損失不會(huì)影響我們的評(píng)估。此外，為了能夠分析單獨(dú)壓縮的處理開(kāi)銷(xiāo)，我們不支持鏈路層安全。在先前的工作中，我們已經(jīng)用AES支持的硬件來(lái)評(píng)估性能增益。在那里，我們實(shí)施和評(píng)估了IEEE802.15.4鏈路層安全。

A、減少數(shù)據(jù)包大小

我們可以使用6LoWPAN-NHC壓縮機(jī)制顯著降低DTLS頭的長(zhǎng)度。表1顯示了我們提出的DTLS頭壓縮顯著減少了頭比特的數(shù)量，這也類似地減少了無(wú)線傳輸時(shí)間。

包含在所有DTLS消息中的記錄頭，可以壓縮64位，節(jié)省62%的空間。在握手頭的情況下，可以節(jié)省75%的空間。應(yīng)用程序數(shù)據(jù)構(gòu)成的最大數(shù)量的DTLS消息。把記錄頭從104位減少到40位，就允許在每個(gè)包中多傳送64位。大于鏈路層MTU的數(shù)據(jù)包是分散的。碎片不僅引入更多的節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)，它也帶來(lái)安全漏洞。因此，只要有可能，最好避免碎片。在有效載荷略高于分割閾值時(shí)，我們使用壓縮來(lái)避免碎片或減少碎片的數(shù)量。此外，在有限的網(wǎng)絡(luò)中減少傳輸比特對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能和壽命有著巨大的影響。無(wú)線電通信的能源消耗通常高于節(jié)點(diǎn)內(nèi)計(jì)算約10倍。壓縮的能源消耗平衡在用于壓縮和解壓縮的額外內(nèi)部節(jié)點(diǎn)與減少無(wú)線傳輸之間。這種權(quán)衡的影響將在第六章C部分進(jìn)一步討論。

B、RAM和ROM的要求

我們用MSP430工具鏈中的msp430-objdump工具來(lái)分析靜態(tài)RAM和ROM。如表2所示，Lithe需要59.4kB的ROM和9.2kB的RAM。

DTLS的實(shí)現(xiàn)包括密碼功能并且DTLS狀態(tài)機(jī)需要16.8 kB的ROM和3.7 kB的 RAM。

這使得DTLS對(duì)ROM來(lái)說(shuō)是僅次于操作系統(tǒng)的主要貢獻(xiàn)者。The CoAP-Server 需要8 kB的ROM 和.5 kB 的RAM.我們的CoAP-Server提供單個(gè)的資源，這基于CoAP GET請(qǐng)求，把可變負(fù)載長(zhǎng)度的響應(yīng)消息發(fā)送回來(lái)。我們的評(píng)價(jià)中用這個(gè)來(lái)分析壓縮對(duì)不同負(fù)載長(zhǎng)度的CoAPs消息的影響。COAP得以實(shí)現(xiàn)的腳本取決于提供的資源。DTLS頭實(shí)現(xiàn)了對(duì)ROM壓縮2820字節(jié)，對(duì)靜態(tài)RAB

壓縮一個(gè)字節(jié)。一個(gè)字節(jié)的靜態(tài)RAM對(duì)UDP報(bào)頭的壓縮。在Contiki中 6LoWPAN使用的用來(lái)壓縮和片段化的（沒(méi)有DTLS壓縮）全部ROM是3782字節(jié)。這驗(yàn)證了壓縮的DTLS使用相同的ROM順序作為標(biāo)準(zhǔn)的6LoWPAN。如今的感知節(jié)點(diǎn)，例如帶有128K字節(jié)的WiSMote一定能滿足壓縮的CoAPs和其他操作系統(tǒng)的組件，而且還可以提供為其他應(yīng)用提供重要的空間。

C、運(yùn)行時(shí)間性能

我觀察當(dāng)使用壓縮的DTLS時(shí)的運(yùn)行時(shí)間性能，并把它與使用為經(jīng)壓縮的DTLS做比較。我們分別在一個(gè)具有 Radio Duty Cycling(RDC)和沒(méi)有RDC的6LoW-PAN網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)。當(dāng)使用RDC時(shí)，收音機(jī)在大部分時(shí)間是關(guān)閉的，并且要么在特定的間隔打開(kāi)來(lái)檢查傳入數(shù)據(jù)包的媒介，要么在傳送包是打開(kāi)。我們使用在Contiki操作系統(tǒng)中提供的duty cycled MAC協(xié)議，有著默認(rèn)設(shè)置的X-MAC。在我們對(duì)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行評(píng)估時(shí)，我們關(guān)注的是傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗和網(wǎng)絡(luò)范圍的執(zhí)行時(shí)間。為評(píng)估能量消耗，我們使用Contiki操作系統(tǒng)提供的能量估計(jì)模塊。這個(gè)模塊提供CPU的使用時(shí)間，LPM，特定函數(shù)收發(fā)器。每個(gè)這些組件的絕對(duì)計(jì)時(shí)器值可以使用以下方程轉(zhuǎn)換成能源：

（1）DTLS壓縮開(kāi)銷(xiāo)：DTLS頭的節(jié)點(diǎn)內(nèi)計(jì)算壓縮和解壓縮而引起的開(kāi)銷(xiāo)幾乎可以忽略不計(jì)。然而，為了完整性我們測(cè)量和顯示它的完整性。圖8顯示了頭消息中用于壓縮（壓縮和解壓縮）的額外能量消耗。每一個(gè)握手消息包含記錄和握手頭。平均來(lái)說(shuō)，每個(gè)基于預(yù)共享秘鑰的DTLS握手消息消耗4.2uJ能量。

（2）CoAPs初始化：在CoAPs初始化過(guò)程中在使用DTLS握手協(xié)議的兩個(gè)通信終端建立了一個(gè)安全會(huì)話。這一握手過(guò)程同時(shí)使用了記錄和握手頭，這意味著這兩種頭都可以被壓縮。額外的節(jié)點(diǎn)內(nèi)計(jì)算和減少數(shù)據(jù)包大小之間的權(quán)衡表明

他自身在DTLS握手時(shí)傳輸包的能源消耗。表3把在應(yīng)用壓縮情況下的傳輸能量損耗和未應(yīng)用壓縮情況下的能量損耗進(jìn)行了比較。平均來(lái)看，傳輸和接受壓縮包需要使用的能量減少15%。這是因?yàn)樵趬嚎s過(guò)程中包的大小變的更小。

（3）CoAPs請(qǐng)求-響應(yīng)：一旦CoAPs初始化過(guò)程完成了，例如已經(jīng)完成了握手，一個(gè)感知節(jié)點(diǎn)就可以通過(guò)DTLS記錄協(xié)議來(lái)發(fā)送/接收安全的CoAP消息。盡管與記錄協(xié)議相比握手協(xié)議的能量消耗更大，但它旨在初始化階段或接下來(lái)的預(yù)握手階段執(zhí)行。

為了測(cè)量記錄頭的壓縮性能，我們?cè)贑oAP請(qǐng)求-應(yīng)答消息過(guò)程中測(cè)量能量消耗和往返時(shí)間（RTT）。當(dāng)客戶準(zhǔn)備CoAP請(qǐng)求時(shí)我們開(kāi)始測(cè)量，并在收到服務(wù)器應(yīng)答和處理后結(jié)束。相應(yīng)的CoAP響應(yīng)包含不同的負(fù)載長(zhǎng)度。更精確來(lái)說(shuō)，在0-48字節(jié)范圍中使用了8種不同的負(fù)載大小。我們選擇了48是因?yàn)樵贑oAPs情況下，48字節(jié)的CoAP負(fù)載 中6LoWPAN 片段發(fā)揮了作用。然而，Lithe不會(huì)導(dǎo)致碎片，因?yàn)橥ㄟ^(guò)壓縮減少了比特?？梢栽趫D9a中看出這種作用，該圖表明了CoAP的客戶端，以及傳送壓縮和未壓縮的CoAPs的請(qǐng)求和應(yīng)答（不帶RDC且長(zhǎng)度不一樣）的客戶機(jī)的平均內(nèi)部節(jié)點(diǎn)損耗。由于應(yīng)答消息總是一個(gè)常量，所以傳送CoAP GET應(yīng)答消息所需的能量一樣。因此，CoAP應(yīng)答的能量消耗可以通過(guò)壓縮來(lái)降低10%。因此，減少的能量范圍在4-26%，其中最大可以節(jié)省48字節(jié)的能量。

為了分析CoAPs請(qǐng)求—響應(yīng)的總體能量損耗，我們疊加了客戶端和服務(wù)器之間的能量損耗，并在圖9b中給出了描述。在該圖中我們觀察到平均節(jié)省了約7%的能量。然而，通過(guò)壓縮來(lái)避免碎片的情況下，節(jié)省的能量達(dá)到了20.6%。這是因在48字節(jié)的負(fù)載中，6LoWPAN在兩個(gè)碎片中傳送包，而經(jīng)過(guò)壓縮后包就不會(huì)在碎片中傳送。

減少的傳送時(shí)間也會(huì)影響將RTT應(yīng)用于CoAPs的請(qǐng)求—應(yīng)答消息，如圖10b所示，在沒(méi)有RDC的情況下，RTT平均減小1.5%，除了48字節(jié)的負(fù)載。在這種情況下，帶壓縮的RTT甚至能效77%，因?yàn)楸苊饬怂槠?。為了評(píng)估由安全性引起的總體開(kāi)銷(xiāo)，我們也在沒(méi)有安全性的CoAP中加了值。只要不需要碎片。沒(méi)有安全性的CoAP中的RTT占CoAPs的1/3。在圖10b中我們看有RDC的RTT，我們可以看到所有的三種情況：（1）沒(méi)有任何安全性的CoAP（2）CoAPs（3）帶有DTLS壓縮的DTLS（Lithe），RTT值都在同一范圍，處理CoAP應(yīng)答消息有48字節(jié)的負(fù)載。這是RDC的副作用。RDC通過(guò)把收音機(jī)加入大部分休眠狀態(tài)而節(jié)省了很多能量。然而這樣的代價(jià)是時(shí)延變大。RDC中的包并不直接傳輸。發(fā)送方必須等到接收方醒來(lái)，最壞的情況會(huì)將等待整個(gè)休眠期。結(jié)果表明，總體來(lái)說(shuō)使用RTT的等待時(shí)間比未使用RTT長(zhǎng)。我們?cè)趲в蠷DC的網(wǎng)絡(luò)中觀察到了這一現(xiàn)象。例如，圖10b，帶偶48字節(jié)的負(fù)載，壓縮使得RTT縮小了50%。

七、結(jié)論

能夠應(yīng)用COAP的主機(jī)將會(huì)成為物聯(lián)網(wǎng)不可分割的一部分。此外，現(xiàn)實(shí)中使用COAP的裝置需要安全解決方案。為此，DTLS是使CoAP(CoAPs)安全的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。在這篇論文中我們調(diào)查了通過(guò) 6LoWPAN頭壓縮來(lái)減少DTLS開(kāi)銷(xiāo)的可能性，并且給出了6LoWPAN第一個(gè)DTLS報(bào)頭壓縮規(guī)范。結(jié)果定量的表明可以壓縮DTLS并且可以使用6LoWPAN標(biāo)準(zhǔn)壓縮機(jī)制來(lái)大大減少它的開(kāi)銷(xiāo)。我們對(duì)壓縮的DTLS的實(shí)現(xiàn)結(jié)果和評(píng)估表明，與CoAPs相比，由于從能量消耗和網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間方面來(lái)看，DTLS壓縮具有高效性，這使得可以減少CoAP的開(kāi)銷(xiāo)。如果使用未壓縮的DTLS導(dǎo)致了6LoWPAN的碎片，那么壓縮的DTLS與未壓縮的DTLS有著顯著的不同。

在未來(lái)的工作中我們計(jì)劃在有真實(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景的真實(shí)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中部署Lithe。這樣的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)置由受限設(shè)備，標(biāo)準(zhǔn)的電腦和智能手機(jī)組成。在現(xiàn)實(shí)世界中部署幫助我們對(duì)一個(gè)異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行徹底評(píng)估，并最終證明Lithe在對(duì)安全敏感的應(yīng)用中的使用情況。

第二篇：外文翻譯--物聯(lián)網(wǎng)

Internet of Things

1.The definition of connotation The English name of Internet of Things, referred to as: the IOT.Internet of Things through the pass, radio frequency identification technology, global positioning system technology, real-time acquisition of any monitoring, connectivity, interactive objects or processes, collecting their sound, light, heat, electricity, mechanics, chemistry, biology, the location of a variety of the information you need network access through a variety of possible things and things, objects and people in the Pan-link intelligent perception of items and processes, identification and management.The Internet of Things IntelliSense recognition technology and pervasive computing, ubiquitous network integration application, known as the third wave of the world's information industry development following the computer, the Internet.Not so much the Internet of Things is a network, as Internet of Things services and applications;Internet of Things is also seen as Internet application development.Therefore, the application of innovation is the core of the development of Internet of Things, and the user experience as the core innovation is the soul of Things.2.The meaning of “material” Where the “objects” to meet the following conditions can be included in the scope of the “Internet of Things”: 1.Receiver have the appropriate information;2.Have a data transmission path;3.Have a certain storage capabilities;4.To have the CPU;5.To have the operating system;6.Have specialized applications;7.Have a data transmitter;8.Follow the communication protocol of Things;9.World Network, a unique number that can be identified.3.“Chinese style” as defined in Internet of Things(Internet of Things)refers to is the ubiquitous(Ubiquitous)terminal equipment(Devices)and facilities(Facilities), including with the “inner intelligence” sensors, mobile terminals, industrial systems, floor control system, the family of Intelligentfacilities, video surveillance systems, and external can “(Enabled)，such as RFID, a variety of assets(the Assets), personal and vehicle carrying the wireless terminal” intelligent objects or animals “or” smart dust “(the Mote), through a variety of wireless and / or cable over long distances and / or short-range communication networks to achieve interoperability(M2M), application integration(the Grand Integration), and based on cloud computing, SaaS operation mode, in internal network(intranet), private network(extranet), and / or the Internet(Internet)environment, the use of appropriate information security mechanisms to provide a safe, controlled and even personalized real-time online monitoring, retrospective positioning, alarm linkage, command and control plan management, remote control, security, remote repair and maintenance, online upgrades, statistical reporting, decision support, the leadership of the desktop(showcase of the Cockpit Dashboard)management and service functions, ”Everything,“ ”efficient, energy saving, security environmental protection, “" possession, control, Camp integration.4.EU definition In September 2009, the Internet of Things and enterprise environments held in Beijing, China-EU Seminar on the European Commission and Social Media Division RFID Division is responsible for Dr.Lorent Ferderix, given the EU's definition of things: the Internet of Things is a dynamic global network infrastructure, it has a standards-based and interoperable communication protocols, self-organizing capabilities, including physical and virtual ”objects“ of identity, physical attributes, virtual features and smart interface and seamless integration of information networks.Internet of Things Internet and media, the Internet and business Internet one, constitute the future of the Internet.5．change The Internet of Things(Internet of Things)the word universally recognized at home and abroad Ashton, Professor of the MIT Auto-ID Center in 1999 first proposed to study RFID.The report of the same name released in 2005, the International Telecommunication Union(ITU), the definition and scope of the Internet of Things has been a change in the coverage of a larger expansion, no longer refers only to the Internet of Things based on RFID technology.Since August 2009, Premier WenJiabao put forward the ”Experience China“ Internet of Things was officially listed as a national one of the five emerging strategic industries, to write the ”Government Work Report“ Internet of Things in China has been the great concern of the society as a whole degree of concern is unparalleled in

the United States, European Union, as well as other countries.The concept of Internet of Things is not so much a foreign concept, as it has been the concept of a ”Made in China“, his coverage of the times, has gone beyond the scope of the 1999 Ashton professor and the 2005 ITU report referred to, Internet of Things has been labeled a ”Chinese style“ label.6．Background The concept of Internet of Things in 1999.Internet-based, RFID technology and EPC standards, on the basis of the computer Internet, the use of radio frequency identification technology, wireless data communication technology, a global items of information to real-time sharing of the physical Internet ”Internet of things“(referred to as the Internet of Things), which is also the basis of the first round of the China Internet of Things boom set off in 2003.The sensor network is built up based on sensing technology network.Chinese Academy of Sciences in 1999 on the start sensor network research and has made some achievements in scientific research, the establishment of applicable sensor network.1999, held in the United States, mobile computing and networking International Conference, ”The sensor network is a development opportunity facing humanity in the next century.In 2003, the United States, “Technology Review” proposed sensor network technology will be future changes ten people's lives first.November 17, 2005, the WSIS held in Tunis(WSIS), the International Telecommunication Union released ITU Internet Report 2005: Internet of Things “, citing the concept of the” Internet of things “.The report pointed out that the ubiquitous ”Internet of Things“ communication era is approaching, all the objects in the world, from tires to toothbrushes, from housing to the tissue via the Internet, take the initiative to be exchanged.Radio Frequency Identification(RFID), sensor technology, nanotechnology, intelligent embedded technology will be more widely used.According to the description of the ITU, the era of things, a short-range mobile transceivers embedded in a variety of daily necessities, human beings in the world of information and communication will receive a new communication dimension, from any time communication between people of the place of connection extended to the communication connection between persons and things and things and things.The Internet of Things concept of the rise, largely due to the International Telecommunication Union(ITU), the title of Internet of Things 2005 annual Internet

Report.However, the ITU report the lack of a clear definition of Things.Domestic Internet of Things is also there is no single standard definition, but the Internet of Things In essence, the Internet of Things is a polymer application of modern information technology to a certain stage of development and technological upgrading of various sensing technology modern network technology and artificial intelligence and automation technology aggregation and integration of applications, so that the human and material wisdom of dialogue to create a world of wisdom.Because the development of the Internet of Things technology, involving almost all aspects of IT, innovative application and development of a polymer, systematic, and therefore be called revolutionary innovation of information industry.Summed up the nature of the Internet of Things is mainly reflected in three aspects: First, the Internet features that need to be networked objects must be able to achieve the interoperability of the Internet;identification and communication features, that is included in the Internet of Things ”objects“ must to have the functions of automatic identification and physical objects communication(M2M);intelligent features, the network system should have automated, self-feedback and intelligent control features January 28, 2009, Obama became the President of the United States, held with U.S.business leaders a ”round table“, as one of the only two representatives, IBM CEO Sam Palmisano for the first time that ”the wisdom of the Earth“ this concept, it is recommended that the new government to invest in a new generation of intelligent infrastructure.February 24, 2009 news, IBM Greater China CEO money crowd called ”Smarter Planet“ strategy announced in the forum 2009IBM.This concept was put forth, that is the great concern of the United States from all walks of life, and even analysts believe that IBM's vision is very likely to rise to U.S.national strategy, and caused a sensation in the world.IBM believes that the industry, the next phase of the mission is to make full use of the new generation of IT technology in all walks of life among specifically, is the embedded sensors and equipment to the power grid, railways, bridges, tunnels, highways, buildings, water supply systems dams, oil and gas pipelines and other objects, and is generally connected to the formation of Things.Strategy conference, IBM, and implant the concept of ”wisdom“ in the implementation of the infrastructure, strong, not only in the short term to stimulate the economy, promote employment, and in a short period of time for China to build a

mature wisdom infrastructure platform.IBM ”Smarter Planet“ strategy will set off again after the wave of Internet technology industrial revolution.Former IBM CEO Lou Gerstner has raised an important point of view, every 15 years, a revolution in computing model.This judgment is the same as Moore's Law accurately call it a ”15-year cycle Law“.Before and after 1965, changes to the mainframe as a symbol, 1980 marked by the popularization of personal computers, 1995, the Internet revolution.Each such technological change are caused by the enterprise, industry and even the national competitive landscape of major upheaval and change.To a certain extent in the Internet revolution is ripening by the ”information superhighway“ strategy.1990s, the Clinton administration plan for 20 years, $ 200 billion to-4000 billion, construction of the U.S.National Information Infrastructure, to create a huge economic and social benefits.Today, the ”Smarter Planet“ strategy by many Americans that there are many similarities with the ”information superhighway“, the same they revive the economy, a key strategy for competitive advantage.The strategy can be set off, not only for the United States, such as the Internet revolution was the wave of technological and economic concern, more attention from the world.”Internet of Things prospects are very bright, it will dramatically change our current way of life.“ Demonstration director of the Center of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, National Electrical and Electronic Zhao Guoan said.Industry experts said that the Internet of things to our life personification of the things became a kind of human.Goods(goods)in the world of physical objects associated with each other ”exchange“, without the need for human intervention.The Internet of Things using radio frequency identification(RFID)technology, to achieve the interconnection and sharing of the automatic identification of goods(products)and information through the computer Internet.It can be said that the Internet of Things depict the world is full of intelligent.In the world of Internet of Things, material objects connected to the dragnet.The second session, held at Peking University in November 2008, China Mobile Government Seminar ”Knowledge Society and Innovation 2.0“, the experts made the mobile technology, the Internet of Things technology led to the development of economic and social form, innovative forms of change, and promote the The next generation of innovation for the knowledge society as the core of user experience

(innovative 2.0)the formation of innovation and development of the form to pay more attention to the user to focus on people-oriented.Research institutions is expected to 10 years, the Internet of Things may be mass adoption of this technology will develop into one of thousands of yuan-scale high-tech market, the industry than the Internet 30 times.It is learned that the things industry chain can be broken down into the identity, perception, processing and information transfer, four links, each link of the key technologies for the wireless transmission network of RFID, sensors, smart chip and telecom operators.EPOSS in the ”Internet of Things in 2020“ report, an analysis predicted that the future development of the Internet of Things will go through four stages, 2010, RFID is widely used in the field of logistics, retail and pharmaceutical objects interconnect 2010 to 2015, 2015 ~ In 2020, the object into the semi-intelligent, intelligent objects into 2020.As the vanguard of the Internet of Things, RFID has become the most concerned about the technology market.The data show that the global RFID market size in 2008 from $ 4.93 billion in 2007 rose to $ 5.29 billion, this figure covers all aspects of the RFID market, including tags, readers and other infrastructure, software and services.RFID card and card-related infrastructure will account for 57.3 percent of the market, reaching $ 3.03 billion.Application from financial and security industries will drive the market growth of RFID cards.Analysis International forecasts, the Chinese RFID market size in 2009 will reach 5.0 billion, a CAGR of 33%, in which the electronic tag is more than 3.8 billion Yuan, the reader close to 700 million yuan, software and services market to reach 500 million Yuan pattern.MEMS is the abbreviation of the micro-electromechanical systems, MEMS technology is built on the basis of micro / nano, the market prospect is broad.The main advantage of the MEMS sensor is the small size, large-scale mass production cost reduction, mainly used in two major areas of automotive and consumer electronics.Under ICInsight the latest report is expected in 2007-2012, global sales of semiconductor sensors and actuators based on MEMS will reach 19 percent compound annual growth rate(CAGR), compared with $ 4.1 billion in 2007 to five years will achieve $ 9.7 billion in annual sales.7．Principle Internet of Things is on the basis of the computer Internet, RFID, wireless data communications technology, to construct a cover everything in the world's ”Internet

of Things“.In this network, the goods(products)to each other ”exchange“, without the need for human intervention.Its essence is the use of radio frequency identification(RFID)technology to achieve the interconnection and sharing of the automatic identification of goods(products)and information through the computer Internet.The Internet of Things is a very important technology is radio frequency identification(RFID)technology.RFID is radio frequency identification(Radio Frequency Identification)technology abbreviation, is an automatic identification technology in the 1990s began to rise, the more advanced a non-contact identification technology.The development of RFID technology based on a simple RFID system, combined with existing network technology, database technology, middleware technology, to build a one composed by a large number of networked readers and numerous mobile label, much larger than the Internet of Things trend.RFID, it is able to let items ”speak“ a technique.In the ”Internet of Things“ concept, RFID tags are stored in the specification and interoperability information collected automatically by wireless data communications network to a central information system, to achieve the identification of goods(products), and then through the open computer network for information exchange and sharing, items ”transparent“ management.The information technology revolution in the Internet of Things is referred to as IT mobile Pan of a specific application.Internet of Things through IntelliSense, identification technology and pervasive computing, ubiquitous network convergence applications, breaking the conventional thinking before, human beings can achieve ubiquitous computing and network connectivity.The traditional thinking has been the separation of physical infrastructure and IT infrastructure: on the one hand, airports, roads, buildings, while on the other hand, the data center, PC, broadband.In the era of the ”Internet of Things“, reinforced concrete, cable with the chip, broadband integration into a unified infrastructure, in this sense, the infrastructure is more like a new site of the Earth, the world really works it, which including economic management, production operation, social and even personal life.”Internet of Things“ makes it much more refined and dynamic management of production and life, to manage the future of the city to achieve the status of ”wisdom" to improve resource utilization and productivity levels, and improve the relationship between man and nature.外文翻譯：

物聯(lián)網(wǎng)

1.定義內(nèi)涵

物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱為Internet of Things，簡(jiǎn)稱：IOT。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)等技術(shù)，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過(guò)程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，通過(guò)各類可能的網(wǎng)絡(luò)接入，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的泛在鏈接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品和過(guò)程的智能化感知、識(shí)別和管理。物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)智能感知、識(shí)別技術(shù)與普適計(jì)算、泛在網(wǎng)絡(luò)的融合應(yīng)用，被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。與其說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)，不如說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務(wù)和應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)也被視為互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展。因此應(yīng)用創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心，以用戶體驗(yàn)為核心的創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂。2.“物”的涵義

這里的“物”要滿足以下條件才能夠被納入“物聯(lián)網(wǎng)”的范圍： 1．要有相應(yīng)信息的接收器； 2．要有數(shù)據(jù)傳輸通路； 3．要有一定的存儲(chǔ)功能； 4．要有CPU； 5．要有操作系統(tǒng)； 6．要有專門(mén)的應(yīng)用程序； 7．要有數(shù)據(jù)發(fā)送器； 8．遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議；

9．在世界網(wǎng)絡(luò)中有可被識(shí)別的唯一編號(hào)。3.“中國(guó)式”定義

物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)指的是將無(wú)處不在（Ubiquitous）的末端設(shè)備（Devices）和設(shè)施（Facilities），包括具備“內(nèi)在智能”的傳感器、移動(dòng)終端、工業(yè)系統(tǒng)、樓控系統(tǒng)、家庭智能設(shè)施、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等、和“外在使能”(Enabled)的，如貼上RFID的各種資產(chǎn)（Assets）、攜帶無(wú)線終端的個(gè)人與車(chē)輛等等“智能化物件或動(dòng)物”或“智能塵?！保∕ote），通過(guò)各種無(wú)線和/或有線的長(zhǎng)距離和/或短距離通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通（M2M)、應(yīng)用大集成（Grand Integration)、以及基于云計(jì)算的SaaS營(yíng)運(yùn)等模式，在內(nèi)網(wǎng)（Intranet）、專網(wǎng)（Extranet）、和/或互聯(lián)網(wǎng)（Internet）環(huán)境下，采用適當(dāng)?shù)男畔踩Ｕ蠙C(jī)制，提供安全可控乃

至個(gè)性化的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、定位追溯、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、調(diào)度指揮、預(yù)案管理、遠(yuǎn)程控制、安全防范、遠(yuǎn)程維保、在線升級(jí)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、決策支持、領(lǐng)導(dǎo)桌面（集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)“萬(wàn)物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)?！钡摹肮堋⒖?、營(yíng)”一體化。4.歐盟的定義

2009年9月，在北京舉辦的物聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)環(huán)境中歐研討會(huì)上，歐盟委員會(huì)信息和社會(huì)媒體司RFID部門(mén)負(fù)責(zé)人Lorent Ferderix博士給出了歐盟對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的定義：物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，它具有基于標(biāo)準(zhǔn)和互操作通信協(xié)議的自組織能力，其中物理的和虛擬的“物”具有身份標(biāo)識(shí)、物理屬性、虛擬的特性和智能的接口，并與信息網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫整合。物聯(lián)網(wǎng)將與媒體互聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)一道，構(gòu)成未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)。5.變化

物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)這個(gè)詞，國(guó)內(nèi)外普遍公認(rèn)的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID時(shí)最早提出來(lái)的。在2005年國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布的同名報(bào)告中，物聯(lián)網(wǎng)的定義和范圍已經(jīng)發(fā)生了變化，覆蓋范圍有了較大的拓展，不再只是指基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)。

自2009年8月溫家寶總理提出“感知中國(guó)”以來(lái),物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國(guó)家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，寫(xiě)入“政府工作報(bào)告”，物聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)受到了全社會(huì)極大的關(guān)注，其受關(guān)注程度是在美國(guó)、歐盟、以及其他各國(guó)不可比擬的。

物聯(lián)網(wǎng)的概念與其說(shuō)是一個(gè)外來(lái)概念，不如說(shuō)它已經(jīng)是一個(gè)“中國(guó)制造”的概念，他的覆蓋范圍與時(shí)俱進(jìn)，已經(jīng)超越了1999年Ashton教授和2005年ITU報(bào)告所指的范圍，物聯(lián)網(wǎng)已被貼上“中國(guó)式”標(biāo)簽。

6.背景

物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年提出的。當(dāng)時(shí)基于互聯(lián)網(wǎng)、RFID技術(shù)、EPC標(biāo)準(zhǔn)，在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用射頻識(shí)別技術(shù)、無(wú)線數(shù)據(jù)通信技術(shù)等，構(gòu)造了一個(gè)實(shí)現(xiàn)全球物品信息實(shí)時(shí)共享的實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)“Internet of things”（簡(jiǎn)稱物聯(lián)網(wǎng)），這也是在2003年掀起第一輪華夏物聯(lián)網(wǎng)熱潮的基礎(chǔ)。

傳感網(wǎng)是基于感知技術(shù)建立起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)。中科院早在1999年就啟動(dòng)了傳感網(wǎng)的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些適用的傳感網(wǎng)。1999年，在美國(guó)召開(kāi)的移動(dòng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)國(guó)際會(huì)議提出了，“傳感網(wǎng)是下一個(gè)世紀(jì)人類面臨的又一個(gè)發(fā)展機(jī)遇”。2003年，美國(guó)《技術(shù)評(píng)論》提出傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來(lái)改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首。

2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)（WSIS）上，國(guó)際電信聯(lián)盟發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，引用了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。

報(bào)告指出，無(wú)所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時(shí)代即將來(lái)臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過(guò)因特網(wǎng)主動(dòng)進(jìn)行交換。射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將到更加廣泛的應(yīng)用。

根據(jù)ITU的描述，在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，通過(guò)在各種各樣的日常用品上嵌入一種短距離的移動(dòng)收發(fā)器，人類在信息與通信世界里將獲得一個(gè)新的溝通維度，從任何時(shí)間任何地點(diǎn)的人與人之間的溝通連接擴(kuò)展到人與物和物與物之間的溝通連接。物聯(lián)網(wǎng)概念的興起，很大程度上得益于國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)2005 年以物聯(lián)網(wǎng)為標(biāo)題的互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告。然而，ITU的報(bào)告對(duì)物聯(lián)網(wǎng)缺乏一個(gè)清晰的定義。

雖然目前國(guó)內(nèi)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)也還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)定義，但從物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上看，物聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展到一定階段后出現(xiàn)的一種聚合性應(yīng)用與技術(shù)提升，將各種感知技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能與自動(dòng)化技術(shù)聚合與集成應(yīng)用，使人與物智慧對(duì)話，創(chuàng)造一個(gè)智慧的世界。因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展幾乎涉及到了信息技術(shù)的方方面面，是一種聚合性、系統(tǒng)性的創(chuàng)新應(yīng)用與發(fā)展，也因此才被稱為是信息產(chǎn)業(yè)的第三次革命性創(chuàng)新。物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)概括起來(lái)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是互聯(lián)網(wǎng)特征，即對(duì)需要聯(lián)網(wǎng)的物一定要能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；二是識(shí)別與通信特征，即納入物聯(lián)網(wǎng)的“物”一定要具備自動(dòng)識(shí)別與物物通信（M2M）的功能；三是智能化特征，即網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)具有自動(dòng)化、自我反饋與智能控制的特點(diǎn)

2009年1月28日，奧巴馬就任美國(guó)總統(tǒng)后，與美國(guó)工商業(yè)領(lǐng)袖舉行了一次“圓桌會(huì)議”，作為僅有的兩名代表之一，IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧地球”這一概念，建議新政府投資新一代的智慧型基礎(chǔ)設(shè)施。

2009年2月24日消息，IBM大中華區(qū)首席執(zhí)行官錢(qián)大群在2009IBM論壇上公布了名為“智慧的地球”的最新策略。

此概念一經(jīng)提出，即得到美國(guó)各界的高度關(guān)注，甚至有分析認(rèn)為ＩＢＭ公司的這一構(gòu)想極有可能上升至美國(guó)的國(guó)家戰(zhàn)略，并在世界范圍內(nèi)引起轟動(dòng)。ＩＢＭ認(rèn)為，產(chǎn)業(yè)下一階段的任務(wù)是把新一代ＩＴ技術(shù)充分運(yùn)用在各行各業(yè)之中，具體地說(shuō)，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并且被普遍連接，形成物聯(lián)網(wǎng)。

在策略發(fā)布會(huì)上，IBM還提出，如果在基礎(chǔ)建設(shè)的執(zhí)行中，植入“智慧”的理念，不僅僅能夠在短期內(nèi)有力的刺激經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)就業(yè)，而且能夠在短時(shí)間內(nèi)為中國(guó)打造一個(gè)成熟的智慧基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)。

IBM希望“智慧的地球”策略能掀起“互聯(lián)網(wǎng)”浪潮之后的又一次科技產(chǎn)業(yè)革命。IBM前首席執(zhí)行官郭士納曾提出一個(gè)重要的觀點(diǎn)，認(rèn)為計(jì)算模式每隔15年發(fā)生一次變革。這一判斷像摩爾定律一樣準(zhǔn)確，人們把它稱為“十五年周

期定律”。1965年前后發(fā)生的變革以大型機(jī)為標(biāo)志，1980年前后以個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及為標(biāo)志，而1995年前后則發(fā)生了互聯(lián)網(wǎng)革命。每一次這樣的技術(shù)變革都引起企業(yè)間、產(chǎn)業(yè)間甚至國(guó)家間競(jìng)爭(zhēng)格局的重大動(dòng)蕩和變化。而互聯(lián)網(wǎng)革命一定程度上是由美國(guó)“信息高速公路”戰(zhàn)略所催熟。20世紀(jì)90年代，美國(guó)克林頓政府計(jì)劃用20年時(shí)間,耗資2000億-4000億美元,建設(shè)美國(guó)國(guó)家信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

而今天，“智慧的地球”戰(zhàn)略被不少美國(guó)人認(rèn)為與當(dāng)年的“信息高速公路”有許多相似之處，同樣被他們認(rèn)為是振興經(jīng)濟(jì)、確立競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略能否掀起如當(dāng)年互聯(lián)網(wǎng)革命一樣的科技和經(jīng)濟(jì)浪潮，不僅為美國(guó)關(guān)注，更為世界所關(guān)注。

“物聯(lián)網(wǎng)前景非常廣闊，它將極大地改變我們目前的生活方式?！蹦暇┖娇蘸教齑髮W(xué)國(guó)家電工電子示范中心主任趙國(guó)安說(shuō)。業(yè)內(nèi)專家表示，物聯(lián)網(wǎng)把我們的生活擬人化了，萬(wàn)物成了人的同類。在這個(gè)物物相聯(lián)的世界中，物品（商品）能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無(wú)需人的干預(yù)。物聯(lián)網(wǎng)利用射頻自動(dòng)識(shí)別（RFID）技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品（商品）的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享?？梢哉f(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)描繪的是充滿智能化的世界。在物聯(lián)網(wǎng)的世界里，物物相連、天羅地網(wǎng)。

2008年11月在北京大學(xué)舉行的第二屆中國(guó)移動(dòng)政務(wù)研討會(huì)“知識(shí)社會(huì)與創(chuàng)新2.0”上，專家們提出移動(dòng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)社會(huì)形態(tài)、創(chuàng)新形態(tài)的變革，推動(dòng)了面向知識(shí)社會(huì)的以用戶體驗(yàn)為核心的下一代創(chuàng)新（創(chuàng)新2.0）形態(tài)的形成，創(chuàng)新與發(fā)展更加關(guān)注用戶、注重以人為本。有研究機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)10年內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)就可能大規(guī)模普及，這一技術(shù)將會(huì)發(fā)展成為一個(gè)上萬(wàn)億元規(guī)模的高科技市場(chǎng)，其產(chǎn)業(yè)要比互聯(lián)網(wǎng)大30倍。

據(jù)悉，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈可以細(xì)分為標(biāo)識(shí)、感知、處理和信息傳送四個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)分別為RFID、傳感器、智能芯片和電信運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)。EPOSS在《Internet of Things in 2020》報(bào)告中分析預(yù)測(cè)，未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將經(jīng)歷四個(gè)階段，2010年之前RFID被廣泛應(yīng)用于物流、零售和制藥領(lǐng)域，2010~2015年物體互聯(lián)，2015~2020年物體進(jìn)入半智能化，2020年之后物體進(jìn)入全智能化。

作為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的排頭兵，RFID成為了市場(chǎng)最為關(guān)注的技術(shù)。數(shù)據(jù)顯示，2008年全球RFID市場(chǎng)規(guī)模已從2007年的49.3億美元上升到52.9億美元，這個(gè)數(shù)字覆蓋了RFID市場(chǎng)的方方面面，包括標(biāo)簽、閱讀器、其他基礎(chǔ)設(shè)施、軟件和服務(wù)等。RFID卡和卡相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施將占市場(chǎng)的57.3%，達(dá)30.3億美元。來(lái)自金融、安防行業(yè)的應(yīng)用將推動(dòng)RFID卡類市場(chǎng)的增長(zhǎng)。易觀國(guó)際預(yù)測(cè)，2009年中國(guó)

RFID市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到50億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為33%，其中電子標(biāo)簽超過(guò)38億元、讀寫(xiě)器接近7億元、軟件和服務(wù)達(dá)到5億元的市場(chǎng)格局。

MEMS是微機(jī)電系統(tǒng)的縮寫(xiě)，MEMS技術(shù)是建立在微米/納米基礎(chǔ)之上的，市場(chǎng)前景廣闊。MEMS傳感器的主要優(yōu)勢(shì)在于體積小、大規(guī)模量產(chǎn)后成本下降快，目前主要應(yīng)用在汽車(chē)和消費(fèi)電子兩大領(lǐng)域。根據(jù)ICInsight最新報(bào)告，預(yù)計(jì)在2007年至2012年間，全球基于MEMS的半導(dǎo)體傳感器和制動(dòng)器的銷(xiāo)售額將達(dá)到19%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)，與2007年的41億美元相比，五年后將實(shí)現(xiàn)97億美元的年銷(xiāo)售額。7.原理

物聯(lián)網(wǎng)是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID、無(wú)線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)覆蓋世界上萬(wàn)事萬(wàn)物的“Internet of Things”。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，物品(商品)能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無(wú)需人的干預(yù)。其實(shí)質(zhì)是利用射頻自動(dòng)識(shí)別(RFID)技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品(商品)的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享。

物聯(lián)網(wǎng)中非常重要的技術(shù)是射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)。RFID是射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification）技術(shù)英文縮寫(xiě)，是20世紀(jì)90年代開(kāi)始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，是目前比較先進(jìn)的一種非接觸識(shí)別技術(shù)。以簡(jiǎn)單RFID系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合已有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、中間件技術(shù)等，構(gòu)筑一個(gè)由大量聯(lián)網(wǎng)的閱讀器和無(wú)數(shù)移動(dòng)的標(biāo)簽組成的，比Internet更為龐大的物聯(lián)網(wǎng)成為RFID技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。

而 RFID，正是能夠讓物品“開(kāi)口說(shuō)話”的一種技術(shù)。在“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想中，RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)著規(guī)范而具有互用性的信息，通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把它們自動(dòng)采集到中央信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物品(商品)的識(shí)別，進(jìn)而通過(guò)開(kāi)放性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換和共享，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的“透明”管理。

信息化革命的浪潮，物聯(lián)網(wǎng)被稱為信息技術(shù)移動(dòng)泛在化的一個(gè)具體應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)智能感知、識(shí)別技術(shù)與普適計(jì)算、泛在網(wǎng)絡(luò)的融合應(yīng)用，打破了之前的傳統(tǒng)思維，人類可以實(shí)現(xiàn)無(wú)所不在的計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)連接。傳統(tǒng)的思路一直是將物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施分開(kāi)：一方面是機(jī)場(chǎng)、公路、建筑物，而另一方面是數(shù)據(jù)中心，個(gè)人電腦、寬帶等。而在“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代，鋼筋混凝土、電纜將與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施，在此意義上，基礎(chǔ)設(shè)施更像是一塊新的地球工地，世界的運(yùn)轉(zhuǎn)就在它上面進(jìn)行，其中包括經(jīng)濟(jì)管理、生產(chǎn)運(yùn)行、社會(huì)管理乃至個(gè)人生活?！拔锫?lián)網(wǎng)”使得人們可以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，管理未來(lái)的城市，達(dá)到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關(guān)系。