物联网协议体系与智能服务

本书面向新一代物联网关键技术的创新发展与智能服务应用，将前沿理论与实践案例紧密结合，并介绍了团队在物联网领域研究的新成果。 　　全书共9章，介绍了物联网的基本知识、协议体系和发展现状；讨论了当前的主流物联网平台、接入方法以及终端协议创新发展情况；介绍了物联网代表性应用场景和面临的安 全问题以及解决方法；从数据特征、服务模型、体系结构等角度对物联网的智能服务进行了阐述；讨论了面向智能服务的物联网协议设计方法；讨论了物联网发展存在的问题和未来的发展方向。 　　本书可作为高校研究生、政府工作人员、企业技术人员理解和学习物联网技术及其应用的重要参考书。

任保全 军事科学院系统工程研究院研究员，主要从事信息通信网络架构设计与技术应用、物联网协议与路由方法、网络智能化技术等研究。 祝幸辉 西安电子科学大学准聘副教授，主要从事物联网技术、网络安 全、安 全计算等研究。 郭永安 南京邮电大学教授，主要从事智能通信网络路由与协议设计、多模态智能信息处理方法、物联网智能信息系统架构设计与技术应用等研究。

第 1章 物联网概述 001 1.1　概念内涵　001 1.1.1　物联网的组成　001 1.1.2　物联网的特点　004 1.2　发展历程与产业现状　005 1.2.1　物联网发展历程　005 1.2.2　物联网产业现状　006 1.3　发展趋势　008 1.3.1　物联网技术发展面临的挑战　009 1.3.2　物联网技术未来发展方向　011 1.3.3　未来物联网特点　012 参考文献　014 第　2章 物联网协议体系　015 2.1　协议定义与分类　015 2.1.1　协议定义　015 2.1.2　协议分类　016 2.2　感知层协议　017 2.3　传输层协议　018 2.4　网络层协议　029 2.5　数据层协议　031 2.6　应用层协议　032 参考文献　034 第3章　物联网接入技术　035 3.1　物联网主流平台　035 3.1.1　物联网平台的概念　035 3.1.2　物联网平台特点　036 3.1.3　当前主流云平台　037 3.1.4　边缘计算平台　046 3.1.5　物联网开源平台　048 3.2　物联网平台接入方法　051 3.2.1　IPaaS体系结构　052 3.2.2　IPaaS接入流程　055 3.2.3　虚拟设备标准数据模型　058 3.3　异构协议解析技术与方法　062 3.3.1　异构协议解析概述　062 3.3.2　传统解析方法　064 3.3.3　异构协议解析中的机器学习　065 3.3.4　异构协议解析中的深度学习　066 3.4　基于本体的物联网数据接入方法　067 3.4.1　物联网数据接入问题　067 3.4.2　数据接入结构设计　070 3.4.3　基于本体的资源描述模型　071 3.4.4　基于本体的数据接入流程设计　075 3.4.5　基于本体的物联网资源服务化　078 3.5　未知通信协议和干扰信号检测　079 3.5.1　未知工业协议检测　080 3.5.2　干扰信号检测　081 3.5.3　未知工业协议特征分析和报文预处理方法　083 3.5.4　已知工业协议报文和未知工业协议报文筛选方法　087 3.5.5　未知工业协议报文和存在干扰信号的报文识别方法　088 参考文献　089 第4章　物联网终端　091 4.1　物联网终端类型　091 4.2　物联网终端协议　093 4.3　边缘智能技术与协议　094 4.3.1　边缘智能技术与协议概述　094 4.3.2　边缘智能与无人机技术　096 4.3.3　边缘协同推理技术　097 4.4　机器学习与联邦学习在边缘智能中的应用　098 4.5　排队论在边缘智能技术中的应用　099 4.6　边缘操作系统　100 参考文献　101 第5章　物联网协议安全　103 5.1　物联网协议安全的需求　103 5.2　协议的机密性要求　105 5.2.1　数据隐私保护　105 5.2.2　身份认证和访问控制　106 5.2.3　加密和解密机制　108 5.3　协议的完整性要求　110 5.3.1　数据完整性验证　111 5.3.2　数字签名　112 5.4　协议的可用性要求　114 5.4.1　分布式拒绝服务　115 5.4.2　容错和恢复机制　117 5.4.3　时延和带宽要求　119 5.5　协议安全设计方法　119 5.5.1　安全协议设计原则　120 5.5.2　安全性评估和测试　122 5.5.3　安全隔离　124 参考文献　127 第6章　物联网典型应用场景　129 6.1　工业物联网　129 6.1.1　应用场景　129 6.1.2　发展需求　131 6.1.3　协议特征　132 6.2　农业物联网　134 6.2.1　应用场景　134 6.2.2　发展需求　137 6.2.3　协议特征　139 6.3　能源物联网　140 6.3.1　应用场景　140 6.3.2　发展需求　142 6.3.3　协议特征　143 6.4　交通物联网　144 6.4.1　应用场景　144 6.4.2　发展需求　146 6.4.3　协议特征　147 6.5　医疗物联网　149 6.5.1　应用场景　149 6.5.2　发展需求　152 6.5.3　协议特征　154 6.6　卫星物联网　155 6.6.1　应用场景　155 6.6.2　发展需求　157 6.6.3　协议特征　159 参考文献　160 第7章　物联网智能服务　163 7.1　物联网数据特征与处理　163 7.1.1　数据特征　163 7.1.2　数据处理　164 7.2　物联网智能服务模型与体系　166 7.2.1　传统三层物联网智能服务模型　166 7.2.2　标准四层物联网智能服务模型　168 7.2.3　基于泛在传感器网络的五层智能服务模型　169 7.2.4　通用物联网智能服务模型　171 7.2.5　云边端协同AIoT智能服务模型　173 7.2.6　基于实体 数据的物联网智能服务模型　175 7.3　物联网智能服务编排与组合　176 7.3.1　智能服务编排　176 7.3.2　智能服务组合　178 7.4　物联网智能服务安全　181 7.4.1　概述　181 7.4.2　物联网智能服务结构总体设计　182 7.4.3　物联网智能服务安全通信方法　184 参考文献　186 第8章　面向智能服务的物联网协议设计　188 8.1　物联网协议智能能力　188 8.2　面向服务场景的协议功能　190 8.2.1　服务发现和描述机制　191 8.2.2　服务编排和组合机制　192 8.2.3　数据交互和共享机制　193 8.2.4　服务安全和隐私保护　194 8.2.5　服务质量保证　196 8.2.6　服务管理和治理机制　197 8.3　物联网协议智能化评估　198 8.3.1　用户行为分析　198 8.3.2　智能算法评估　199 8.3.3　仿真模拟实验　200 8.3.4　大数据分析　202 8.3.5　智能仿真平台构建　203 8.3.6　智能质量评估框架　205 第9章　展望　207 9.1　物联网协议存在的问题　208 9.2　未来物联网协议发展方向　209 9.2.1　标准化和互操作性　209 9.2.2　大数据处理和分析能力　210 9.2.3　边缘计算和5G的结合　211 9.2.4　人工智能和机器学习的整合　212 9.2.5　安全性和隐私问题的解决　213 9.2.6　智慧城市和工业物联网　214