物联网导论论文

浅析物联网在智能家居中的应用
摘要：众所周知， 物联网是新一代信息技术的重要组成部分， 在当今社会以及未来社会
发挥着巨大的作用，而且其应用方面也越来越广阔。虽然当前的物联网技术还不是很成熟，
但是在某些领域方面的研究还是比较靠前的， 比如家居方面。 所以本次选取了物联网在智能
家居中的应用这一话题。 在论文中， 会首先介绍物联网的相关内容， 包括对物联网的认识以
及物联网的作用， 然后介绍物联网是如何在智能家居中应用的还有目前大家对智能家居的评
价，最后我们会展望一下智能家居的未来发展状况以及目前我们可以做的一些相应改变。
关键词：物联网、技术框架、智能家居、发展前景
一 、 对 物 联 网 的 认 识
物联网是新一代信息技术的重要组成部分， 是一个基于互联网、 传统电信网等信息承载
体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、
自治终端互联化和普适服务智能化 3 个重要特征。其英文名称是“ The Internet of things ”。
由此，顾名思义， “物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，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； 第二，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。因此，物联网的定义是通过射频识别
（RFID）、红外感应器、全球定位系统、等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与
互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管
理的一种网络。
从技术架构上来看， 物联网分为三层：感知层、网络层和应用层。 感知层由各种传感器
以及传感器网关构成， 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。网络层由各种私有网络、互
联网、有线和无线通信网、 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。 应用层是物联网和用户（包括人、 组织和其他系统）的
接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。
同时我们也应该注意到在物联网应用中有三项关键技术：
1、传感器技术，这也是计算机应用中的关键技术。大家都知道，到目前为止绝大部分
计算机处理的都是数字信号。 自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计
算机才能处理。
2、RFID 标签也是一种传感器技术， RFID 技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为
一体的综合技术， RFID 在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。
3、嵌入式系统技术是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技
术为一体的复杂技术。 如果把物联网用人体做一个简单比喻， 传感器相当于人的眼睛、 鼻子、
皮肤等感官， 网络就是神经系统用来传递信息， 嵌入式系统则是人的大脑， 在接收到信息后
要进行分类处理。
二 、 物 联 网 的 作 用
从上文我们对物联网的认识， 物联网可以实现物物相通。 但是除此之外， 物联网还有其
他的作用：
1、除了实现人与人之间的相互交换信息和通信之外，还可以实现人与物、物与物之间
进行信息交换和通信。当然，这里人还是主体。因为，物与物之间进行信息交换和通信的目
的，还是要为人服务、为人所用。
2、除了实现信息的交换与通信的目的，还可以通过安装信息传感设备，如射频识别装
置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等，将所有的物品都与网络连接在一起，方便
识别和管理。
由以上我们可以总结对物联网的一个大概认识： 物联网是一项利用传感器的连接来实现
物物相通的网络， 在这个网络之中可以实现信息的交换与分析； 同时在这个网络中还能实现
对物体的智能控制，以此来满足对大众的相应需求。
三 、 物 联 网 在 智 能 家 居 中 应 用 情 况 分 析
41 对智能家居的相关认识
智能家居， 或称智能住宅。首先，它需要在一个家庭中建立一个通讯网络， 为家庭信息
提供必要的通路， 在家庭网络 *** 作系统的控制下， 通过相应的硬件和执行机构， 实现对连入
家庭网络的所有家电和设备的控制和监测； 其次，它们都要通过一定的媒介， 构成与外界的
通讯通道， 以实现与家庭以外的世界沟通信息，满足远程控制、监测和交换信息的需求，其
最终目的都是满足人们在家庭中对安全、舒适、方便地工作和生活的需求。
42 智能家居的主要功能
（1）安全防护及消防报警自动化
安全防护及消防报警自动化是智能家居的最基本的一项功能， 由于人们对自身及财产的
安全更加重视，选择智能化家居的一个基本出发点是家庭保安和灾害报警自动化。
（2）家电设施智能化
家电设施智能化是智能家居的一个重要组成部分。 智能家居的一个显著特点就是它能根
据住户的要求对家电和家用电气设施灵活方便地实现智能控制， 更大程度地把住户从家务劳
动中解放出来。随着社会的发展和技术的进步，家电设施智能化还会出现更多更新的应用。
（3）物业管理自动化
通过与小区智能系统联网，住户可对用水、用电、用气以及电话、网络等的使用情况进
行监视。 一是实现各种费用的自动计量， 减少物业管理工作量； 二是方便用户对费用进行自
我控制， 避免费用严重超支； 三是可及时发现并避免电话或其他资源被盗用。 物业管理自动
化是小区智能化的一种标志。
（4）信息和通讯自动化
一般的通讯自动化只是通过电话实现简单的电话自动录音、 传真自动接收或回复； 而通
讯智能化可将家中异常情况通过电话自动拨打 110、119 报警电话或主人的办公电话、手机
等通讯工具。 智能家居的通讯信息自动化的内容将更加广泛。 如将住户的个人电脑连入局域
网、互联网，充分利用计算机网络资源，实现从社区信息服务、物业管理服务、网上资料查
询、网上商务等各种互联网功能。在条件具备的情况下，还可实现远程医疗、远程教学、咨
询预约等功能。
（5）各种设备之间的协同工作
智能家居系统可以提供更丰富的系统关联功能。 例如，当您准备看电视时， 客厅灯光自
动调到您喜欢的亮度 （通过调光控制模块实现） 、窗帘自动拉上 （通过窗帘控制模块实现） 、
电视机打开并调整到您最喜欢的频道，等等。
（6）环境与节能
智能家居能监视室内的温度、 湿度、 亮度等环境状态值， 并根据住户的习惯进行调节控
制，它在一定程度上既能使生活空间更加舒适，又能节约能源。不仅如此， 通过对家电的智
能控制还可实现对水、煤气等资源的节约。
43 智能家居的组成
学术界对智能家居的组成没有定论， 综合各种观点， 一个完整的智能家居系统除了具有
各种功能的信息电器外，还必须包括以下几个模块：
（1）信息处理模块
为了使相互独立的信息家电可以实现信息共享与协同工作， 智能家居系统中必须具有专
门的信息处理模块。 它的功能主要是收集家庭中各个家电的工作状态和服务请求， 对各种数
据进行实时处理，并将结果送入功能驱动模块。
（2）通信模块
如果说信息处理模块是智能家居系统的大脑，那么通信模块就是实现信息传导的神经。
根据家庭组网的特点，通信模块常利用已有的布线（如电力载波），或者采用无线传输（如
蓝牙、 红外）等。 由于不同的信息电器对传输时的带宽要求不同，实际中的通信模块常采用
多种方式混合组网。
（3）功能驱动模块
功能驱动模块是信息流入、 流出各个信息电器的接口。 由于各个电器生产厂商的产品在
功能和实现上都有很大的不同， 所以必须通过功能驱动模块将信息处理模块的指令翻译成电
器可以执行的电平信号， 以及将电器的各种状态信息转换成信息处理模块可以理解的二进制
信息。
（4）外界信息接口模块
该模块可以看成是一个家庭通向外界（如 Internet）的网关。它在家庭内部各种电器信
息共享的基础上，进一步实现了基于 Internet 的资源共享，从而更进一步实现了共享的深度
和广度， 也将是未来智能家居系统发展的热点。 由于家庭内部网络通常不使用 TCP/IP 协议，
所以外界的信息接口模块中最基本的功能就是从 TCP/IP 协议到各种家庭内部网络协议的转
换。
四 、 智 能 家 居 的 缺 陷
市场经济具有自发性和盲目性， 这两种特性一方面造成了智能家居行业的迅速壮大， 另
一方面也为孕育了某此缺陷。 对于新事物而言， 其优势往往显而易见的， 而缺陷则是隐形的。
站在行业发展的高度来看，这些隐身在兴盛背后的缺陷将会严重阻碍整个行业的未来发展。
目前智能家居行业的缺陷主要可以概括为“弱智”和“复杂”两点。
1、所谓的“弱智”是指不够智能。智能家居除了设备本身具有计算、判断能力之外，
还需要各设备之间的联动来实现智能。 联动性上正是当前智能家居行业的短板， 其原因在于
我们智能家居系统的功能不全。 而大部分品牌往往只能实现安防报警、 可视对讲、 智能照明
等三、 四个功能，可互相组合派生的功能甚少，更谈不上什么联动了， 因此其智能程度大遭
消减。
2、复杂主要体现产品布线复杂，配置复杂， *** 作复杂这三点。现在有许多智能家居系
统组网是基于总线技术的， 不可避免的带来了繁复的布线问题， 增加了施工成本。 部分智能
家居系统， 缺乏软件支撑，配置起来其过程十分复杂，基本只有专业人员才能完成。 *** 作复
杂，主要表现为产品设计不够人性化，界面太多，杂乱无章，甚至没有界面，为用户带来了
很大的记忆量。
五 、 物 联 网 的 发 展 前 景
尽管目前物联网在智能家居行业还有很多需要改进的地方， 但这并不影响我们对物联网
的展望，以后的物联网发展趋势应该有以下几点：
1、无线控制不断深化：比如在智能家居这一应用方面，业内人士认为，未来， WiFi 无
线网络传输技术和 Zigbee 无线技术会在家庭中得到更广泛的应用。 用户通过 Zigbee 遥控器，
可以对连接在家庭网络上的家用电器使用状况进行查询， 并对其进行无线遥控。 用户在使用
时，不再局限于传统的智能终端设备，家中的电视、电脑、手机等显示设备都可以作为控制
终端。因此，在智能家居系统中加入无线和远程控制技术，将更好地发挥智能家居的功能，
为用户带来便捷生活体验。 我们相信， 未来的物联网应用方面会通过技术改进， 继续深化无
线智能控制技术，以此来满足更多消费者的需求。
2、网络功能强势凸显：一直以来，网络化是物联网的主要发展趋势。通过互联网，人
们可以将智能家居系统中的视频监控与手机有效结合起来， 一旦有小偷进入家中， 报警信号
即可迅速通过网络， 传送到小区安防中心、 地区报警中心及用户手机上。 各报警中心和用户
可以立即调入视频图像， 保证在第一时间有效地监看到小偷的面貌， 确保日后调查取证。 同
时我们还可以利用智能交通系统将交通中出现的任何相关问题及时反应到交警值班处， 以此
来提高办事效率。
3、智能控制内容逐步扩大：物联网通过智能化手段，使得人们生活体验变得更加的方
便、舒适。 针对目前物联网的一些应用方面的缺陷， 可以想象在未来的社会我们必定要克服
当前出现的智能不能完全实现智能、过于复杂等缺陷。
总体来说， 物联网是一个新兴的但是却是一个很有用处的行业， 它在当今社会以及未来
社会都会对人们的生活带来翻天覆地的改变。 虽说目前的物联网在各个领域都有所运用， 尤
其是在智能家居领域已经有了比较好的发展，但是我们也应该看到目前所出现的一些问题，
我们只有解决好目前物联网在一些领域的应用中所出现的缺陷， 这样才能让物联网更好的为
我们服务，使得我们的生活变得更加方便、舒适。

物联网 (Internet of Things IOT)在大数据 (Big Data) 之后顺理成章的响应起来, 比起较为看不见的大数据，物联网看得见摸得着，而且也是人类从19世纪第一次工业革命之后，第一次考虑地球永续的产业升级。
为什么是物联网？ 因为大数据。
首先，包含这三个阶段才称得上大数据： 1 统计分析 2 预测和推荐 3 智能优化。统计分析是目前为止普罗大众对于大数据的理解(或说是误解)，而后两者需要大量且不间断的数据搜集和分类，才能够帮助 *** 作人员/管理人员提供有效的预测或推荐，再基于3-5年的预测推荐实施结果，不停的搜集案例，最终提供自动优化和分配资源的能力。
越细的资料反馈就会让分析统计的精准度越高。 大数据现在就像是张有残缺的乐谱，中间丢失很多细节，而物联网可以帮助把乐谱丢失的细节补完。因为现在人类所拥有的情报并不足以支撑大数据变成有力的辅助工具，所以让所有的产业内的人，以及物理资产的零部件都能帮助提供数据，则成为大数据打底的基础工作。
基于不同国家有不同的优势和战略，物联网革命也在不同的国家有不同的应用。例如最早感知到并且开始启动的是德国, 政府称之为工业40，从去年就为其拟定了白皮书，目标是智能的工厂产线；在美国更着重在智慧交通和智能电网，中国则把目标放在智慧城市。
第一次工业革命是蒸汽机的发明；第二次工业革命是机械的使用，帮助产线劳动力解放，以及劳工分级；第三次工业革命是开始使用电力和机器人帮助大量自动化生产；第四次工业革命，则是希望利用无数的传感器，帮助遍布在全球的协作工厂去预测并优化生产，避免匮乏与过量。
这就是为什么物联网被放在下一轮各个国家重要的战略方针内，物联网的将建立所有物理资产零组件的联网沟通能力，物联网和互连网虽然相辅相成，但在规模上远远不同。首先物理资产上亿乃至数十亿, 控管和数据吞吐处理能力将成为一大考验，更别提上下游各层人员的需求分析。
举例以某省想实施智能电网来说，目前该省已经部属大量的智能电表到各个家户中，但其电厂能够处理的智能电表只能一次取回数十万个电表数据，并且一小时才能取一次，利用率可说凄惨。
因此，部属物联网世界不只是硬件工程产业的工作，同时也需要软件解决方案和体验设计专业人员一同共同打造。

摘 要 物联网作为一项新兴的技术, 已经引起国内学术界高度重视。针对物联网的发展趋势，介绍了其基本概念和技术背景，以及对所涉及的利益相关者产生安全和隐私的影响。需要采取措施，确保该架构能抵御攻击，进行数据认证，访问控制，建立客户隐私。
关键词 物联网 隐私
中图分类号：C913 文献标识码：A

Talking about the Problems of Internet Things Privacy
HUANG Ling
(College of Electronics and Information Engineering, Nanjing Institute of
Information Technology, Nanjing, Jiangsu 210046)
Abstract IOT(Internet of Things), as an emerging technology, attracts much attention form domestic academia and industry For its trend, this paper describes the basic concept and technical background Its development has an impact on the security and privacy of the involved stakeholders Measures ensuring the architecture"s resilience to attacks, data authentication, access control and client privacy need to be established
Key words Internet of things; privacy

1 物联网：概念和技术背景
物联网（IOT）是一个新兴的基于互联网的信息体系结构，促进商品和服务在全球供应链网络的交流。例如，某类商品的缺货，会自动报告给供应商，这反过来又立即引起电子或实物交付。从技术角度来看，物联网是基于数据通信的工具，主要是RFID（无线电射频识别）标签的物品，通过提供的IT基础设施，促进一个安全和可靠的 “物”的交流的方式。
基于目前普遍的看法，物联网的新的IT基础设施是由EPCglobal和GS1引入的电子产品代码（EPC）。“物”是携带一个特定EPC 的RFID标签的物理对象;基础设施可以给本地和远程的用户提供和查询EPC信息服务（EPCIS）。信息并不完全保存在RFID标签上，通过对象名称解析服务（ONS）的连接和互联。信息可由互联网上的分布式服务器提供，
ONS是权威的（连接元数据和服务），在这个意义上，实体可以拥有―集中―改变对有关EPC信息的控制。从而，该架构还可以作为无处不在的计算的骨干，使智能环境识别和确定对象，并接收来自互联网的资料，以方便他们的自适应功能。
ONS是基于知名的域名系统（DNS）。从技术上讲，为了使用DNS来找到有关物品的信息，该物品的EPC必须转换成DNS可以理解的格式，这是典型的“点”分隔的，由左往右形式的域名。EPC编码语法上是正确的域名，然后在使用现有的DNS基础设施，ONS可以考虑是DNS子集。然而，由于这个原因，ONS也将继承所有的DNS弱点。
2 安全和隐私需求
21 物联网技术的要求
物联网的技术架构对所涉及的利益相关者产生安全和隐私的影响。隐私权包括个人信息的隐蔽性以及能够控制此类信息的能力。隐私权可以看作一个基本的和不可剥夺的人权，或作为个人的权利。用户可能并不知道物体的标签的归属性，并有可能不是声音或视觉信号来引起使用物体的用户注意。因此不需要知道它们个体也可以被跟踪，留下它们的数据或可在其网络空间被追踪。
既然涉及到商业过程，高度的可靠性是必要的。在本文中，对所要求的安全和隐私进行了说明：（1）抗攻击的恢复能力：该系统应避免单点故障，并应自动调节到节点故障；（2）数据验证：作为一项原则，检索到的地址和对象的信息必须经过验证；（3）访问控制：信息供应商必须能够实现对所提供的数据访问控制；（4）客户隐私：只有信息供应商从观察一个特定的客户查询系统的使用可以进行推断，至少，对产品的推断应该是很难进行。
使用物联网技术的民营企业在一般的经营活动将这些要求纳入其风险管理意识中。
22 隐私增强技术（PET）
履行对客户隐私的要求是相当困难的。多项技术已经开发，以实现信息的隐私目标。这些隐私增强技术（PET）的可描述如下。（1）虚拟专用网络（***）是由商业伙伴的紧密团体建立的外联网。作为唯一的合作伙伴，他们承诺要保密。但是，这个方案不会允许一个动态的全球信息交换，考虑到外联网以外的第三方是不切实际的。（2）传输层安全（TLS），基于一个全球信托机构，还可以提高物联网的保密性和完整性。然而，每个ONS委派都需要一个新的TLS连接，信息搜索由于许多额外的层将产生负面影响。（3）DNS安全扩展（DNSSEC）的公共密钥加密技术记录资源记录，以保证提供的信息来源的真实性和完整性。然而，如果整个互联网界采用它。DNSSEC只能保证全球ONS信息的真实性。（4）洋葱路由对许多不同来源来编码和混合互联网上的数据，即数据可以打包到多个加密层，使用传输路径上的洋葱路由器的公共密钥加密。这个过程会妨碍一个特定的源与特定的互联网协议包匹配。然而，洋葱路由增加了等待时间，从而导致性能问题。（5）一旦提供了EPCIS私人信息检索系统（PIR）将隐瞒客户感兴趣的信息，然而，可扩展性和密钥管理，以及性能问题，会出现在诸如ONS的一个全球性的接入系统中，这使得这种方法变得不切实际的。（6）另一种方法来增加安全性和保密性是同行对等（P2P）系统，它表现出良好的的可扩展性和应用程序的性能。这些P2P系统是基于分布式哈希表（DHT）的。然而，访问控制，必须落实在实际的EPCIS本身，而不是在DHT中存储的数据，因为这两项设计没有提供加密。在这种情况下，使用普通的互联网和Web服务安全框架，EPCIS连接和客户身份验证的加密可以容易地实现，特别是，客户身份验证可以通过发布共享机密或使用公共密钥来实现。
重要的是，附加到一个对象RFID标签可以在稍后阶段被禁用，以便为客户来决定他们是否要使用标签。 RFID标签可及将其放入保护箔网格而禁用，网格称为“法拉第笼”，由于某些频率的无线电信号不能穿过，或将其“杀”死，如移除和销毁。然而，这两个选择有一定的缺点。虽然将标签放在笼子，相对比较安全的，如果客户需要，它需要每一个产品的每个标签都在笼中。某些标签将被忽略并留在客户那里，她/他仍然可以追溯到。发送一个“杀”命令给标签，留下重新激活的可能性或一些识别的信息在标签上。此外，企业可能倾向于为客户提供奖励机制不破坏标签或暗中给他们标签，不用杀死标签，解散标签和可识别对象之间的连接可以实现。ONS上面的信息可被删除，以保护对象的所有者的隐私。虽然标签仍然可以被读取，但是，关于各人的进一步信息，是不可检索。
此外，由RFID撷取的非个人可识别信息需要透明化。有源RFID可以实时跟踪游客的运动，不用识别哪个游客是匿名的 ；然而，在没有任何限制的情况下收集这些资料是否被传统隐私权的法律涵盖，这一问题仍然存在。
人们对隐私的关心的确是合理的，事实上，在物联网中数据的采集、处理和提取的实现方式与人们现在所熟知的方式是完全不同的， 在物联网中收集个人数据的场合相当多，因此，人类无法亲自掌控私人信息的公开。此外，信息存储的成本在不断降低，因此信息一旦产生， 将很有可能被永久保存，这使得数据遗忘的现象不复存在。实际上物联网严重威胁了个人隐私，而且在传统的互联网中多数是使用互联网的用户会出现隐私问题， 但是在物联网中，即使没有使用任何物联网服务的人也会出现隐私问题。确保信息数据的安全和隐私是物联网必须解决的问题，如果信息的安全性和隐私得不到保证，人们将不会将这项新技术融入他们的环境和生活中。
物联网的兴起既给人们的生活带来了诸多便利， 也使得人们对它的依赖性越来越大。如果物联网被恶意地入侵和破坏，那么个人隐私和信息就会被窃取，更不必说国家的军事和财产安全。国家层面从一开始就要注意物联网的安全、可信、隐私等重大问题，如此才能保障物联网的可持续健康发展。安全问题需要从技术和法律上得到解决。

参考文献
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