淺析物聯網節(jié)點狀態(tài)監(jiān)測技術

王欣

摘要：盡管關于ICN架構研究很多，但目前的評估和驗證方法仍然停留在對ICN本身的仿真和理論探討層面，如緩存優(yōu)化等。本文側重于構建用于控制和監(jiān)視信息中心物聯網（IC-IoT）系統(tǒng)各設備節(jié)點的完整框架。

關鍵詞：信息中心網絡;物聯網;節(jié)點監(jiān)測;訪問控制

引言

在最近幾年中，隨著我國物聯網技術的不斷發(fā)展，有效推動了我國信息通信技術水平的不斷提高，各種事物在任何地點與時間中取得通信聯系是當前我國信息通信技術的重要發(fā)展目標。在信息領域中，物聯網技術是一次新的變革，能夠對新一輪的經濟發(fā)展高潮起到有效推動作用。

1物聯網節(jié)點監(jiān)測概述

隨著互聯網的不斷擴展，適當的互聯網管理（包括網絡分析和診斷）的重要性也日益增加，應進行監(jiān)測和控制，管理各種網絡設備，實現狀態(tài)信息的集中管理。IoT有許多應用領域，如智能家居和城市、交通系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)、醫(yī)療保健監(jiān)測系統(tǒng)等。許多研究采用無線傳感器網絡（WSN）將與物理域關聯的信息、IoT驅動的計算系統(tǒng)相互關聯，可以無處不在地訪問位置、環(huán)境中不同實體的狀態(tài)，進行數據采集，以進行長期的IoT監(jiān)視。同樣為使網絡有效運行，IoT也需要監(jiān)測、控制、記錄網絡性能和設備資源的使用情況，而設備的管理者負責收集網絡設備信息，包括設備特性、數據吞吐量、通信超載和錯誤等。未來IoT架構將朝著以內容為中心的方向發(fā)展，運用IoT技術的網絡節(jié)點監(jiān)測系統(tǒng)也將隨之改變，在IC-IoT的應用場景下，網絡節(jié)點監(jiān)測具有較大的研究空間。

2信息中心物聯網節(jié)點狀態(tài)監(jiān)測架構

2.1硬件架構

構建基于新技術的監(jiān)測云平臺，使數據從感知、采集、傳輸、存儲、展示到預警、決策，邁向全自動化、信息化、實時化、科學化的新里程?；谖锫摼W架構，將云平臺硬件架構分為五個層級，分別是：感知層、采集層、通訊層、中心層和應用層。感知層：包含現場布置的各類傳感器，如：雨量傳感器、水位傳感器、位移傳感器、應變傳感器、滲流傳感器。其主要功能是將感知的現場工況準確地反映出來，如：水位變化、位移變化等。采集層：包含現場安裝的各類采集設備，如：工情采集設備（MCU）、水情采集設備（RTU）等。其主要功能是準確采集傳感器的數據、臨時存儲及數據發(fā)送。通訊層：包含現場的無線或者有線通信網絡，如：2G/3G/4G/5G通信網絡、LORA通信網絡、光纖通信網絡等。其主要功能是作為媒介，將采集層設備的數據可靠地傳輸至中心層。

2.2基于名稱的節(jié)點狀態(tài)數據獲取

ICN中的每個路由器都有3個功能模塊用于路由和轉發(fā)內容：內容存儲（CS）、未決興趣表（PIT）、轉發(fā)信息庫（FIB）?；谶@種轉發(fā)策略，在ICN中信息的分配更加高效、準確。這與IC-IoT的有效管理機制設計目標一致。同樣定義3個表：數據塊重要性表、數據塊結構表、數據跟蹤表。數據塊重要性表記錄每個數據塊的重要性，數據塊結構表記錄數據塊間的拓撲信息，它們都存儲在中心數據塊中;數據跟蹤表存儲在各子數據塊中，包含了內容名稱和下一個存有該內容的數據塊名稱。

2.3開發(fā)遠程監(jiān)控平臺

在進行遠程監(jiān)控平臺的構建過程中，基本上采用基于B/S的構架設計模式，能夠對網絡進行狀態(tài)的實時檢測，并且在運行的過程中，也可以進行遠程的控制，并對統(tǒng)計報表功能進行實現。在進行系統(tǒng)的操控過程中，工作人員也可以使用手機移動端上的APP進行遠程的訪問。在呈現的監(jiān)控狀態(tài)當中，需要對當下以及過去的歷史溫度、水位、煙霧度、工作狀態(tài)以及故障記錄進行顯示。在進行狀態(tài)記錄的生成過程中，還需要對生產年月日，進行報表形式的體現，以此保障工作人員在進行監(jiān)測的過程中，可以對網絡在一段特定時間內的狀態(tài)進行查詢和了解，這樣也是保障在后期對其系統(tǒng)或者網絡，開展改造和優(yōu)化工作當中，提供出可靠的數據基礎。同時管理人員也能夠在系統(tǒng)的后臺，對其系統(tǒng)進行遠程的控制，使其可以對網絡智能蓋板進行操作，并獲取到相應的網絡智能蓋板當中的參數等數據信息。

2.4安全認證協(xié)議防護

根據安全認證協(xié)議實現成本的不同與加密復雜性，安全認證協(xié)議大致可以劃分為輕量級協(xié)議、中量級協(xié)議、重量級協(xié)議。（1）輕量級協(xié)議，在進行設計過程中需要對系統(tǒng)成本費用進行深入考慮，通過選用簡單的位運算，來開展相關的認證計算，輕量級協(xié)議的安全性并不高，在商品零售行業(yè)中可以使用輕量級協(xié)議。（2）中量級協(xié)議，能夠對系統(tǒng)的實現成本與系統(tǒng)的安全性進行同時兼顧。對于中量級協(xié)議，它主要選用加密認證算法為Hash運算，所以中量級協(xié)議是比較靈活的。其中，分布式詢問一應答協(xié)議是一種普遍使用的中量級協(xié)議，同時也屬于雙向認證協(xié)議，通過進行標簽、讀寫器的交互操作與后臺數據庫的查詢，能夠對標簽、讀寫器進行雙向認證。

2.5物聯網架構

采用Kafka的消息隊列處理機制實現萬物互聯帶來的多層次、復雜的信息交互。Kafka是一種高吞吐量的分布式發(fā)布訂閱消息系統(tǒng)，它可以處理消費者在網站中的所有動作流數據。這種動作（網頁瀏覽、搜索和其他用戶的行動）是現代網絡中的許多社會功能的一個關鍵因素。這些數據通常是由于吞吐量的要求而通過處理日志和日志聚合來解決。對于像Hadoop一樣的日志數據和離線分析系統(tǒng)，但又要求實時處理的限制，這是一個可行的解決方案。Kafka的目的是通過Hadoop的并行加載機制來統(tǒng)一線上和離線的消息處理，也是為了通過集群來提供實時的消息。

結束語

針對物聯網發(fā)展可能面臨的網絡安全新形勢、新需求和新特性，需要從健全物聯網安全技術標準、構建適應物聯網環(huán)境的安全防護機制、搭建物聯網全生命周期立體防御體系、探索新技術在物聯網安全領域新應用等方面，聯合物聯網產業(yè)鏈各方力量，共同打造物聯網安全生態(tài)，促進物聯網產業(yè)健康良性發(fā)展。

參考文獻：

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