淺談云計算與物聯(lián)網(wǎng)的融合發(fā)展

續(xù)曉燕 叢雪

摘要：該文從云計算與物聯(lián)網(wǎng)相融合的角度了介紹了云計算和物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)前的狀況，分析了兩者協(xié)同發(fā)展的可行性。目前物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)提升到了國家戰(zhàn)略的高度，引起了各界特別是IT界的高度關(guān)注。但是物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展離不開它的支持平臺，特別是云計算的幫助。二者的發(fā)展是相互促進，相互滲透的。云計算作為一種計算模型已經(jīng)為物聯(lián)網(wǎng)的前身-無線傳感網(wǎng)提供了大量的技術(shù)支持，使物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)及發(fā)展成為可能。該文分析了云計算和物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系、融合的模式，并指出二者的發(fā)展前景和面臨的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：云計算；物聯(lián)網(wǎng)；智慧地球；數(shù)據(jù)存儲；應(yīng)用共享；用戶端

中圖分類號：TP393文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)24-5782-03

Talking about the Development of Cloud Computing Integration with the Internet of Things

XU Xiao-yan1, CONG Xue2

(1.Shandong Business Institute,Yantai 264670,China; 2.PLA 94860 Troops, Nanjing 210049, China)

Abstract: This article from cloud computing and networking perspective on cloud computing and Internet of things current situation, anal yses the feasibility of joint development of the two. Current Internet of things development has promoted to the height of the national strat egy, attracted the attention of especially the IT community. However things develop without it support platform, in particular cloud com puting help. Both developments were mutually reinforcing, and interpenetration. Cloud computing as a predecessor of the computational models have been developed for the Internet of things-Wireless sensor network with extensive technical support, make it possible to the emergence and development of things. This paper analyzes the relationship between cloud computing and networking, integration models, and noted that their development prospects and challenges.

Key words: cloud computing; internet of things; the smart earth; data storage; application sharing; user side

美國總統(tǒng)奧巴馬就職后對IBM提出的“智慧地球”（建議政府投資新一代的智慧型基礎(chǔ)設(shè)施）概念給予積極回應(yīng)，并上升至美國國家戰(zhàn)略。由此引發(fā)了世界各國對物聯(lián)網(wǎng)的廣泛關(guān)注。國務(wù)院總理溫家寶在2009年8月7日到中科院無錫研發(fā)中心考察,指出關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)要盡快去做的三件事情：一是把傳感系統(tǒng)和3G中的TD技術(shù)結(jié)合起來；二是在國家重大科技專項中，加快推進傳感網(wǎng)發(fā)展；三是盡快建立中國的傳感信息中心，或者叫“感知中國”中心。在過去的10年間，由于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)取得了巨大成功,推動了經(jīng)濟的快速增長。所謂物聯(lián)網(wǎng)，就是“物物相聯(lián)的互聯(lián)網(wǎng)”。這種說法具有兩層含義：第一，互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)，物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴展；第二，其用戶不再是人和服務(wù)器而是任何物品。由于物聯(lián)網(wǎng)把用戶端由人推廣到了物，所以處理的信息量呈級數(shù)倍的上升，需要將網(wǎng)絡(luò)上分布的計算、存儲、服務(wù)構(gòu)件、網(wǎng)絡(luò)軟件等資源集中起來，以資源虛擬化的方式，為用戶提供方便快捷的服務(wù)。云計算可以很好的實現(xiàn)這些，，它可以實現(xiàn)計算與存儲的分布式與并行處理。如果把“云”看作一個虛擬化的存儲與計算資源池，那么云計算則是這個資源池基于網(wǎng)絡(luò)平臺為用戶提供的數(shù)據(jù)存儲和網(wǎng)絡(luò)計算服務(wù)。互聯(lián)網(wǎng)是最大的一片“云”，其上的各種計算機資源共同組成了若干個龐大的數(shù)據(jù)中心及計算中心。

1物聯(lián)網(wǎng)的概念

1.1物聯(lián)網(wǎng)的定義

物聯(lián)網(wǎng)的概念是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)之上提出來的，它的定義是：利用射頻識別（RFID）技術(shù)、紅外線感應(yīng)器、GPS全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等設(shè)備，依據(jù)約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，從而實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)概念。也就是說物聯(lián)網(wǎng)是智能感知、識別技術(shù)與普通運算技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的融合應(yīng)用，是互聯(lián)網(wǎng)的拓展應(yīng)用。因此物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心是應(yīng)用創(chuàng)新，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂是用戶體驗創(chuàng)新。

1.2物聯(lián)網(wǎng)的意義

物聯(lián)網(wǎng)的連接使得地球就像有“智慧”的生命系統(tǒng)，由越來越多的終端、越來越多的組織和自然系統(tǒng)相互聯(lián)接構(gòu)成。人類擁有了前所未有的速度和自由度，能夠從容的建設(shè)，匯集、整合和連接存在于任何地方的各類資源。物聯(lián)網(wǎng)把新一代IT技術(shù)充分運用到各行各業(yè)之中，具體地說，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，然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，在這個整合網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，豐豐收在能力超級強大的中心計算機群，能夠整合網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施進行實時的管理和控制，以便達到“智能化”管理的狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，促進人與自然的和諧發(fā)展。

2云計算的原理

云計算（Cloud Computing）是分布式處理（Distributed）、并行處理（Parallel Computing）和網(wǎng)格計算（Grid Computing）的組合發(fā)展。從某種程度上可以把云計算看作是計算機科學(xué)概念在商業(yè)上的具體實現(xiàn)。云計算把計算分布在大量的分布式計算機上而不是僅僅利用本地計算機或者遠程服務(wù)器，這種手段使得企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運行將與互聯(lián)網(wǎng)更為相似。云計算的實現(xiàn)使企業(yè)能夠?qū)①Y源切換到需要的應(yīng)用上，按照需求訪問計算機和存儲系統(tǒng)。這種經(jīng)營方式，使得計算能力成為一種可以流通的商品，就象水、電、天燃氣一樣，方便快捷而費用低廉。在不久的將來，用要完成超級運算或者管理大型任務(wù)，需要的僅僅是一臺電腦或者一個手機。

2.1云計算的特點

云計算提供了最可靠、最安全的數(shù)據(jù)存儲中心，用戶不用再擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失、病毒入侵等麻煩。用戶將文檔保存在類似于Google Docs的網(wǎng)絡(luò)上，就不用再擔(dān)心數(shù)據(jù)的丟失或者損壞。因為在“云”的另一端，有全世界最專業(yè)的數(shù)據(jù)中心來幫用戶保存數(shù)據(jù)。同時，嚴(yán)格的權(quán)限管理策略可以幫助你放心地與你指定的人共享數(shù)據(jù)。

云計算對用戶端的設(shè)備要求最低，使用起來也最方便。云計算作用一種服務(wù)平臺提供給用戶的服務(wù)是全方位的，是便捷的低要求的。它避免了更新系統(tǒng)和安裝殺毒防火墻軟件的繁瑣，用戶只需有一臺可以上網(wǎng)的電腦，有一個喜歡的瀏覽器，在瀏覽器中鍵入URL，就可以盡情享受云計算帶給你的無限樂趣。

云計算可以輕松實現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)與應(yīng)用共享。云計算具有良好的數(shù)據(jù)同步性，在云計算的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式中，數(shù)據(jù)只有一份，保存在“云”的另一端，用戶的所有電子設(shè)備只需要連接互聯(lián)網(wǎng)，就可以同時訪問和使用一份數(shù)據(jù)。

云計算為用戶使用網(wǎng)絡(luò)提供了幾乎無限多的可能。云計算為存儲和管理數(shù)據(jù)提供了幾乎無限多的空間，也為我們完成各類應(yīng)用提供了幾乎無限強大的計算能力。它提供了個人電腦或者其他電子設(shè)備不可能提供的無限量的存儲空間和計算能力，個人和單個設(shè)備的能力是有限的，但云計算的潛力卻幾乎是無限的。

物聯(lián)網(wǎng)的精神實質(zhì)是自由、平等和共享。作為一種最能體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)精神的計算模型，云計算代表了未來的發(fā)展發(fā)向。

2.2云計算與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

云計算是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基石，它對物聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)起了不可替代的促進作用。

首先，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的核心是云計算。運用云計算這種計算模型或以使物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)以兆計的物品的動態(tài)實時管理和智能分析成為可能。建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)的三大基石包括：

傳感器等電子元器件；

傳輸?shù)耐ǖ?，比如電信網(wǎng)；

高效的、動態(tài)的、可以大規(guī)模擴展的技術(shù)資源處理能力；

云計算模式使得第三塊基石“高效的、動態(tài)的、可以大規(guī)模擴展的技術(shù)資源處理能力”成為現(xiàn)實。

其次，云計算促進了物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的智能融合。物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合是更高層次的整合，需要“更透徹的感知，更安全的互聯(lián)互通，更深入的智能化”，需要依靠高效的、動態(tài)的、可以大規(guī)模擴展的技術(shù)資源處理能力。云計算的交付模式是創(chuàng)新型的，是簡化型的服務(wù)。加強物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)之間及其內(nèi)部的互聯(lián)互通，是實現(xiàn)新商業(yè)模式的快速創(chuàng)新，促進物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的智能融合的有力手段。

2.3云計算和物聯(lián)網(wǎng)的融合

云計算與物聯(lián)網(wǎng)各自具備很多優(yōu)勢，如果把云計算與物聯(lián)網(wǎng)融合在一起，就能很容易地實現(xiàn)地球信息的智能化。云計算與物聯(lián)網(wǎng)的融合可以采用以下幾種模式。

1)單中心-多終端模式：此類模式適用于小范圍的物聯(lián)網(wǎng)終端（例如：傳感器、攝像頭或3G手機等）。這種模式是由云中心作為數(shù)據(jù)處理的核心，把從終端獲得的信息傳輸給云由云中心處理數(shù)據(jù)，并且由云中心提供統(tǒng)一的操作界面供操作者查看。

2)多中心-大量終端模式：此類模式適用于區(qū)域跨度大的企業(yè)和單位。。

3)信息、應(yīng)用分層處理-海量終端模式：此類模式是為用戶范圍廣、信息及數(shù)據(jù)種類多、安全性要求高等特征的使用者量身打造的。當(dāng)前，客戶對各種海量數(shù)據(jù)的處理需求越來越多，需要根據(jù)客戶需求及云中心的分布情況進行合理的資源分配。

云計算與物聯(lián)網(wǎng)的有效融合，會給用戶帶來更為方便、快捷和低廉的服務(wù)。使技術(shù)層面上更為一致，使網(wǎng)絡(luò)層上能夠互聯(lián)互通、無縫覆蓋，使業(yè)務(wù)層上更容易的使用統(tǒng)一的IP協(xié)議，使經(jīng)營上相互競爭合作從而加速朝著向人類提供多樣化、多媒體化、個性化服務(wù)的同一目標(biāo)逐漸交匯，使行業(yè)管制和政策方面也逐漸趨向統(tǒng)一。

3云計算與物聯(lián)網(wǎng)融合的前景

云計算和物聯(lián)網(wǎng)雖然是新興事物，但是在當(dāng)前已經(jīng)有很多公司在研發(fā)應(yīng)用。例如：IBM公司發(fā)布的藍云（Blue Cloud）計劃，微軟的Dynamic CRM Online, Exchange Online, Office Communications Online等面對企業(yè)的計算服務(wù)，亞馬遜網(wǎng)絡(luò)云計算服務(wù)，谷歌的GAE, Google Docs等云計算服務(wù)，從大量的實例中我們看出云計算與物聯(lián)網(wǎng)融合的前景是巨大的。

首先是解決服器節(jié)點的不可靠性問題。隨著物聯(lián)網(wǎng)由局域網(wǎng)過渡到城域網(wǎng)，感知層獲得的信息呈指數(shù)型增長，從而使得服務(wù)器數(shù)目線性增長。服務(wù)器的大量增加使得節(jié)點出錯的概率隨之變大。服務(wù)器的硬件資源的承受能力是有一定的范圍限制的，當(dāng)服務(wù)器同時響應(yīng)的數(shù)量超過自身的限制時，服務(wù)器就會崩潰。然而物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域卻在逐步擴大，物的數(shù)量呈幾何級的增長使得物的信息呈爆炸性增長，隨之而來的訪問量定會空前高漲。為了讓服務(wù)器能安全的執(zhí)行，就必須購買更高級的服務(wù)器和大量增加服務(wù)器，或限制訪問服務(wù)器的次數(shù)。這在現(xiàn)實中是不可行的，增加服務(wù)器，雖然能用錢來解決訪問的壓力，但會造成設(shè)備浪費，因為訪問量的變化是不確定的，在不同的年份不同的季節(jié)訪問的數(shù)量有很大的變化。而限制訪問帶來的弊端理旬致命的，會使的訪問的成功率極大程度的增加。所以用云計算技術(shù)，動態(tài)的增加減少服務(wù)器的數(shù)量和質(zhì)量，能完美的解決這類問題。

其次是讓物聯(lián)網(wǎng)從局域網(wǎng)發(fā)展到城域網(wǎng)甚至是廣域網(wǎng)，更大程度的實現(xiàn)上信息資源共享。局域網(wǎng)中的物聯(lián)網(wǎng)就像是一個超市，物聯(lián)網(wǎng)中的物就是超市中的商品，商品離開這個超市到另外的超市，盡管它還存在，但服務(wù)器端該物體的信息會隨著它的離開而消失。通過云計算技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)的信息直接存放在Internet的“云”中，而每個“云”有數(shù)以百萬計的服務(wù)器分布在全世界的各個角落，不論在哪里，只要擁有傳感器芯片，“云”中最近的服務(wù)器就能夠接收到它的信息，并對其定位、分析、存儲和更新。用戶的地理位置也不再受限，只要有Internet就能共享最新信息。

最后是利用數(shù)據(jù)挖掘來處理云計算，增強物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理能力，使信息處理由分散走向集中管理。運用云計算技術(shù)，利用處理程序?qū)⑷蝿?wù)分成若干個小的子任務(wù)，然后將這些子任務(wù)交由云模式下的幾百萬臺計算機群處理，以實現(xiàn)快速地對海量數(shù)據(jù)進行分析、處理、存儲挖掘，快速的提取出有價修值的信息。這也是將云計算技術(shù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)相結(jié)合給物聯(lián)網(wǎng)帶來的另一大競爭優(yōu)勢。

4云計算與物聯(lián)網(wǎng)融合所面臨的問題

云計算的確給物聯(lián)網(wǎng)帶來了不可多得的機遇。但這并不是說目前所面臨的情況都是有利的。事實是，實現(xiàn)云計算在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的完美應(yīng)用，目前還面臨著很多挑戰(zhàn)。

1）標(biāo)準(zhǔn)問題。由于當(dāng)今世界各國在物聯(lián)網(wǎng)方面制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)互不相同，因此很難兼容。如果技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)得不到統(tǒng)一，物聯(lián)網(wǎng)將很難在世界范圍內(nèi)互聯(lián)互通，或者實現(xiàn)世界范圍內(nèi)的跨越性發(fā)展。

2）數(shù)據(jù)安全性問題：用戶數(shù)據(jù)的安全問題是云計算平臺不得不考慮的問題。這里面包含兩層意思:一要在技術(shù)上、管理上確保數(shù)據(jù)安全；二要讓用戶確信服務(wù)商能夠保證數(shù)據(jù)安全。另外，也需要對數(shù)據(jù)的容錯性、連續(xù)數(shù)據(jù)保護等方面加以關(guān)注。

3）個人隱私的保護問題：在云計算平臺中，每個用戶都處在開放的環(huán)境中。在該平臺中無論是提供或者接受服務(wù)，都有可能將個人隱私不經(jīng)意間暴露出來。長此以往，將可能引起一系列意想不到的問題。因此，如何加強對個人隱私的保護對云計算來講是一個重要的問題，也是云計算必然要面對的挑戰(zhàn)。

5結(jié)束語

云計算和物聯(lián)網(wǎng)是目前計算機、信息管理、經(jīng)濟管理等領(lǐng)域的研究熱點。云計算作為一種優(yōu)秀的計算模型，在海量數(shù)據(jù)的融合管理，數(shù)百萬計的資源整合等方面具有不可替代的作用。而物聯(lián)網(wǎng)作為一種新興事物，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的創(chuàng)新發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)把用戶終端由人升級到了物的層面，使得“智慧地球”的實現(xiàn)成為可能。但是隨著物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展，整合的資源由小型局域網(wǎng)逐步推進到城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，需要處理的數(shù)據(jù)越來越多，面臨的問題同樣也會越來越多越來越復(fù)雜。該文就這些問題進行了分析，并在最后提出了云計算和物聯(lián)網(wǎng)在融合階段可能面臨的挑戰(zhàn)。

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