物联网的安全形态三要素

物联网安全的要素物联网的安全形态主要体现在其体系结构的各个要素上，主要包括物理要素、运行要素、数据要素三个方面。1 物理要素物理安全是物联网安全的基础要素。主要涉及感知控制层的感知控制设备的安全，主要包括对传感器及RFID的干扰、屏蔽、信号截获等, 是物联网安全特殊性的体现。2 安全运行要素运行安全，存在于物联网的各个环节中，涉及到了物联网的三个层次，其目的是保障感知控制设备、网络传输系统及处理系统的正常运行，与传统信息系统安全基本相同。3 数据安全数据安全也是存在于物联网的各环节之中，要求在感知控制设备、网络传输系统、处理系统中的信息不会出现被窃取、被篡改、被伪造、被抵赖等性质。
物联网的核心概念在于“基于网络对物品信息的按需、自动、及时、可靠感知”。一般认为物联网应具备三个基本特性：①及时感知信息，即利用各种可用的感知手段，能实现对物体动态信息的实时采集；②可靠传输信息，即通过各种信息网络与互联网的融合，将感知的信息准确可靠地传递出去；③智能处理信息，即利用云计算等智能计算技术对海量的数据和信息进行分析和处理，以便按需、自动地获取到有用信息并对其进行利用。物联网的本质是通过能够获取物体信息的传感器来进行信息采集，通过网络进行信息传输与交换，通过信息处理系统进行信息加工及决策。

物联网卡是由移动通信运营商提供的针对物联网、特别是M2M领域的SIM卡，满足智能硬件和物联网行业对设备联网的需求。相比手机等使用的现有SIM卡，由于卡号需求量大、工作环境苛刻、资费和管理要求独特，各移动通信运营商均推出了专门针对物联网市场的SIM卡，即物联网卡。1物理形态目前分为插拔式MP卡和贴片式MS卡两种。插拔式MP卡就是目前手机等普遍使用的SIM卡，贴片式MS卡则属于嵌入式SIM卡(eSIM)。具体分类和尺寸如下表：

MP卡(M2M Plug-In卡)包括普通级MP1卡和工业级MP2卡，根据不同等级采用普通芯片和普通卡基材料，或是采用能够适应特殊环境要求的特殊芯片、特殊卡基材料。外观和管脚定义与普通SIM卡相同。

MS卡(M2M SMD卡)则直接焊接在M2M模组上，以实现紧密牢固的物理连接和可靠的接口通信，物理特性、电气特性和传输协议方面与普通SIM卡相同，该种卡片在某些物理性能如附着力、抗振等方面更有优越表现。也分为普通级MS0卡和工业级MS1卡。

无论是MS还是MP卡，在工作环境（温湿度，振动，干扰等）、寿命（读写次数等）方面相比手机等使用的普通SIM卡均有优势。

2号段以中国三大运营商为例，为便于区分管理，使用了专用前缀以及普通和特别两种长度的卡号，具体如下：

3功能

针对物联网设备的应用场景和特点，分为带[流量+短信+语音]功能的13位号段卡，和带[流量+受限短信]功能的11位号段卡，具体如上表。

4资费

计费方式灵活，降低客户的总体成本，具体资费标准见各运营商官网上的介绍。此外，以中国移动为例，在整个计费环节新增测试期和沉默期，满足客户测试期需求，并为客户免费提供测试流量及短信。

5申请和使用

物联网卡一般不针对普通消费者开放，而是以实名方式批量销售给企业用户；同时，物联网卡有专用的APN（服务接入点）。正是由于物联网卡在流量资费方面一般有优势，所以网上出现了大量针对普通消费者兜售物联网卡的情况。

6服务和运营

国内三大运营商均提供了物联网卡管理平台，给企业用户分配专用帐号或开放API，提供如空中写卡、位置定位、流量管理等服务。

LPWAN(低功耗广域网)，也称为LPWA)或LPN，是一种用于物联网(例如，以电池为电源的传感器)的类型，这是一种能够以低比特率进行远距离通信的无线网络。LPWAN可以同时满足覆盖和续航的要求。以最小的功耗提供最长的距离覆盖是LPWAN最大的技术优势。
3个LPWAN技术的特点
LPWAN技术是近年来国际上一项物联网接入的革命性技术。远距离、低功耗、低运维是LPWAN技术最大的特点。与现有的WiFi、蓝牙、ZigBee等技术相比，LPWAN真正实现了广阔的发展，并且能够实现物联网的低成本完全覆盖。
1广域覆盖
LPWAN技术使物联网设备之间的通信距离达到3-20公里。低功耗LPWAN技术的运用，让数据可以在智能城市中进行长距离传输。
2低功耗
使用LPWAN的主要优势之一是低功耗。有了LPWAN，当不使用物联网设备时，设备会自动进入休眠模式。并且物联网设备处于休眠模式时耗电非常少，所以这一优势有助于节省电力。低功耗和低使用率又引起连锁反应，使用LPWAN的这些物联网设备的电池寿命预计为5到10年。
3降低成本
LPWAN技术的运用大大降低了物联网设备的相关成本。低功耗的特点让物联网设备可以使用电池成本降低，物联网设备的成本也相应减少。除此之外，设备的维护成本也得到的了大幅降低。此外，通过LPWAN传输数据的网关数量将相应减少，从而进一步降低基础设施成本。
LPWAN在智慧城市上的应用
3种LPWAN的主流技术
LPWAN技术是一种无线通信解决方案，它可以解决许多以前无法解决的需求，但目前的LPWAN市场上已经出现了各种类型的技术。目前市场上主要的LPWAN技术包括NB-IoT、eMTC、LORA。
NB-IoT是物联网领域的一项新兴技术，支持广域网中低功耗设备的蜂窝数据连接。它也称为低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持设备有效连接，待机时间长，对网络连接要求高。据称，NB-IoT设备的电池续航时间可以提高到至少10年。
eMTC作为物联网的一种应用场景。它具有超可靠和低延迟的特点。eMTC主要应用在设备之间的通信需求上。
Lora是一项专有技术， Semtech为其提供芯片。Lora技术改变了以往在传输距离和功耗之间的折衷，为用户提供了一个简单的系统，可以实现远距离、长续航、大容量，进而扩展传感器网络。
目前，与NB-IoT相比，LORA 无线模块 是目前最成熟、最稳定的窄带物联网通信技术。它的免费网络专用网络远远优于运营商持续不断收费的NB网络，而且LoRa不需要终生付费。然而，LORA在物联网通信发展中的应用难度大、长期性强、准入门槛高。运营商将采用NB-IoT和eMTC，而Lora将专注于企业级应用。
3种LPWAN技术应用场景

LPWAN技术能够在智慧城市的建设中起到举足轻重的作用。例如，智能路灯、湿度传感器、智能电表和智能停车场不需要很高的数据速率，但需要非常广泛的覆盖。特别是在停车管理、智能冷链、智能抄表等方面。
LPWAN的应用
LPWAN技术在智能抄表中的应用
在智能抄表解决应用中，水、电、气、热等抄表终端通过LoRaWAN通信模块将数据上传到本地LoRaWAN基站，该模块可以控制一个LoRaWAN基站的数千个终端，然后通过蜂窝骨干网，将数据上传到服务器。
LPWAN技术在智能冷链中的应用
在智能冷链解决方案中，温湿度信息由具有LORA传输模块的各个采集器采集，然后上传到LORA网关，蜂窝网络和互联网上传到云平台，客户可以在后台实时监控状态。
LPWAN技术在智能路灯中的应用
在智能路灯解决方案中，LoRaWAN解决方案的架构类似于抄表。需要通过基站采集各个节点的数据，然后通过后台管理系统上传到云端，实现路灯故障报警、安全监控、紧急呼叫等功能。

1、物联网卡是由运营商（中国移动、中国联通 、中国电信）提供的4G/3G/2G卡。

2、硬件和外观与普通SIM卡相似。加载针对智能硬件和物联网设备的专业化功能，采用专用号段和，满足智能硬件和物联网行业对设备联网的管理需求，以及集团公司连锁企业的移动信息化应用需求。

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。
各种云平台的出现是该转变的最重要环节之一。顾名思义，这种平台允许开发者们或是将写好的程序放在“云”里运行，或是使用“云”里提供的服务，或二者皆是。至于这种平台的名称，现在我们可以听到不止一种称呼，比如按需平台、平台即服务等等。但无论称呼它什么，这种新的支持应用的方式有着巨大的潜力。

物联网将经过以下三个阶段后悔逐渐走向成熟：

第一阶段：物联网设备的个性化
比如，在物联网初始阶段，设备之间的识别通过扫描QR码来完成。设备之间的互动给用户带来价值，比如说智能汽车不用拿出钥匙就可以开车门。但这种互动方式即将或已经被破坏。

第二阶段：传感器网络半自动
发展到中间阶段，物联网上的“物”可以通过传感器来感知周围环境、位置以及其他设备。设备之间的行为和“传感”到的信息给用户带来实用价值。室内恒温器可以根据房屋内外温度的变化而进行自动调节，这就是一个很好的例子。但如果遭到黑客攻击，可能整个国家的人们都要在30多度的室内度过夏天了，这样也给国家带来危险。

第三阶段：独立设备自动化
物联网的阶段里，技术可用性、能力、标准都已经打到了不需要其他设备就可以自动运行的程度。物联网上的设备不仅可以感知周围环境，还可以与其他设备、传感器和服务产生互动。比如说自动配药器，当它感知到用户血压升高时便会自动与其他传感器协同处理信息，再给用户配药。这一阶段可能受到的安全威胁，应该非常容易想象。

智能冰箱应该是这三个阶段的最好见证者，在第一阶段，智能冰箱主人需要手动扫描牛奶数量然后再冰箱上做相关设置，以便获得智能冰箱的提醒。第二阶段，智能冰箱可以自动监测生疏的牛奶数量并通过手机应用来提醒用户，实现了半自动化。到了第三阶段，当智能冰箱检测到即将没有牛奶的时候，就会自动上网订购。

我们都知道物联网 (IoT) 正在快速发展。走过任何一家超市、家居装修中心或电子产品商店你都会看到各种各样的互联智能设备。
物联网设备的数量在 2017 年增长了 31%，达到了 84 亿。2020 年，全球物联网设备连接数量高达 126 亿。预计到 2025 年将有 246 亿设备！

物联网设备的正常运行依赖于快速、可靠和持续的通信，因此连接设备使用的网络至关重要。网络出现带宽有限、延迟过大、网络硬件不可靠等问题，会对设备性能产生重大影响。
IoT 开发人员需要了解这些问题对 IoT 产品性能产生的影响，以确保产品可以正确响应，不丢失数据。

例如：显示 3G 连接的 iPhone 的流量速率可能会低至 384 Kbps 或快至 144 Mbps 。流量的速率取决于环境、服务供应商和可用带宽。流量速率不稳定可能会导致用户与其物联网设备的连接性不佳。
其他网络条件（例如延迟和数据包丢失）也会显着影响应用程序的性能。

所以网络约束是影响物联网连接的主要风险因素。开发人员需要衡量应用程序在各种网络条件下的影响，以确保程序能正确运行。

与在真实的网络环境中测试物联网设备相比，在实验室环境的局域网中测试是不够的。因为在实际情况中，像用户数量、用户与平台的传感器连接方式、最终用户与互联网连接的可靠性这些因素都会影响物联网平台的稳定性。
开发人员需要了解 IoT 平台在不同的网络条件下做出的处理。如果设备在使用期间出现连接问题时用户与移动应用程序的交互是否会断开、传感器是否会将敏感数据发送到物联网平台。

不同类型的网络性能都会有所不同，使用移动网络、广域网、卫星、Wi-Fi 和其他网络连接物联网平台会给用户带来不同的体验。
但是可以构建具有所有这些不同条件的网络的工具很少而且大部分都很昂贵。因此许多企业使用网络损伤仪来模拟不同的网络条件。

在 IoT 平台和设备部署到现实世界网络之前使用网络损伤仪进行测试，是最准确、可扩展最强且成本最低的方式。
使用网络损伤仪测试使物联网开发人员能够了解到物联网设备在多种网络条件以及混合网络环境下的行为。
在不同的网络条件下测试物联网设备，可以使测试人员的使用体验接近最终用户体验，从而可以快速验证物联网部署。

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