物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究

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摘要：物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)正在悄悄改變?nèi)藗兊纳詈蜕罘绞剑墙窈驣T行業(yè)發(fā)展的新熱點(diǎn)，同時(shí)也是教學(xué)的創(chuàng)新點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)。筆者提出當(dāng)前形勢(shì)下計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教育教學(xué)的改革和創(chuàng)新思路，在教學(xué)內(nèi)容上增加物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)知識(shí)，推動(dòng)高校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的改革。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；教學(xué)創(chuàng)新

1引言

把“物物相連，相互相通”的網(wǎng)絡(luò)叫做物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings，IoT），就是在平常的現(xiàn)實(shí)社會(huì)中終端通過(guò)運(yùn)用傳感器再配合網(wǎng)絡(luò)以達(dá)到具有感知能力、執(zhí)行能力、計(jì)算能力和傳輸能力目的的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，主要是通過(guò)嵌入的方式在芯片和軟件中實(shí)現(xiàn)整體網(wǎng)絡(luò)的功能，以達(dá)到智慧世界的目標(biāo)，它通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施進(jìn)行信息傳輸，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人之間相互通信。在日益得到重視的情況下，在1999年提出的物聯(lián)網(wǎng)概念如今得已實(shí)現(xiàn)并且被應(yīng)用于人們的生活中，給人們的生活帶來(lái)極大的方便。國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）在2005年給出了物聯(lián)網(wǎng)的定義，物聯(lián)網(wǎng)主要實(shí)現(xiàn)物到物（ThingtoThing，T2T）、人到物（HumantoThing，H2T）、人到人（HumantoHuman，H2H）之間的互聯(lián)。它是一個(gè)新興的領(lǐng)域，是一個(gè)相互交叉的領(lǐng)域，如今的物聯(lián)網(wǎng)已走進(jìn)了人們生活中的每一個(gè)角落，它已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域代名詞，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入了新的血液。

2物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所起的作用

物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，改變了人們對(duì)世界的認(rèn)識(shí)，顛覆了很多傳統(tǒng)思維，它適應(yīng)于各行各業(yè)，能加快社會(huì)的信息化建設(shè)速度和提升社會(huì)的服務(wù)水平，物聯(lián)網(wǎng)具有如此作用來(lái)源于擁有三大關(guān)鍵技術(shù)：第一，全面的感知力，就是利用RFID即無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)，該技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它可以在無(wú)須人工干預(yù)的情況下通過(guò)射頻信號(hào)，自動(dòng)、方便而準(zhǔn)確地識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，并能迅速獲取所需的相關(guān)數(shù)據(jù)，它對(duì)環(huán)境的要求極低，常被運(yùn)用于超市、快運(yùn)、安檢、智能交通、電力、智能家居與智慧農(nóng)業(yè)等工作場(chǎng)所，它具有操作快捷方便、能頻繁使用、準(zhǔn)確迅速的特點(diǎn)；第二，傳遞準(zhǔn)確而可靠，信息的傳遞可以是專(zhuān)線也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞，即通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)，不管是哪種傳輸方式都能準(zhǔn)確將物體的信息實(shí)時(shí)傳遞出去；第三，處理智能化，即在處理數(shù)據(jù)時(shí)利用大數(shù)據(jù)和云計(jì)算、模糊識(shí)別等各種先進(jìn)計(jì)算技術(shù)，能在極短的時(shí)間內(nèi)快速收集、分析和處理海量的數(shù)據(jù)和信息。一般的網(wǎng)絡(luò)分為七層，而物聯(lián)網(wǎng)分為三個(gè)層次，即感知層（傳感層）、網(wǎng)絡(luò)層（傳輸層）、應(yīng)用層，感知層是用來(lái)感知數(shù)據(jù)的最底層，也是傳輸與識(shí)別的重要層次，它的功能主要是收集與采集原始數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)層是中間層，它的功能是傳輸數(shù)據(jù)，在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與安全；應(yīng)用層是整個(gè)數(shù)據(jù)鏈中的最頂層，它的功能主要是負(fù)責(zé)表征內(nèi)容信息，也就是數(shù)據(jù)的各種應(yīng)用體現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是科技的必然產(chǎn)物，它結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)，它的本質(zhì)是一種延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其核心構(gòu)成部件仍然是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)用戶端是進(jìn)行物與物、人與物、人與人之間的信息交換和通訊的。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所涉及的技術(shù)有射頻技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、無(wú)線傳輸技術(shù)、信息處理技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)域名技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳感技術(shù)等，物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層主要依賴(lài)于現(xiàn)有的移動(dòng)通訊網(wǎng)和傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)各種硬件的接入設(shè)備與移動(dòng)通訊網(wǎng)進(jìn)行相連，實(shí)現(xiàn)相互通信。目前全國(guó)各高校都設(shè)置了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用專(zhuān)業(yè)，開(kāi)設(shè)的課程有物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、Java程序設(shè)計(jì)、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)、M2M與中間件技術(shù)等。目前各個(gè)高校側(cè)重點(diǎn)不同，而在不同的地方就業(yè)前景也是不一樣的，但就目前這種狀況，在教學(xué)方面仍要進(jìn)一步探索和改進(jìn)。

3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程的研究與創(chuàng)新

3.1增加IPV6教學(xué)內(nèi)容

在科技日益發(fā)達(dá)的今天，原來(lái)的IPV4已不能滿足生產(chǎn)與生活的需要。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)所面對(duì)的對(duì)象分為兩大類(lèi)：智能小物體和智能終端。智能小物體具有體積小、存儲(chǔ)容量小、能量低、運(yùn)算能力弱的特點(diǎn)，例如終端的傳感器節(jié)點(diǎn)；智能終端具有自由度比較高、操作方便、準(zhǔn)確度比較高、沒(méi)有智能小物體的約束特點(diǎn)，如生活中的無(wú)線POS機(jī)、智能家居、智能交通、智能電控等。以上的對(duì)象雖然操作比較簡(jiǎn)單方便，但是對(duì)象數(shù)量比較多而雜，對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了特定的需求，需要巨大的地址空間支持。現(xiàn)在使用的IPV4通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的地址位數(shù)為32位，也就是最多有2的32次方的電腦可以同時(shí)上網(wǎng)。IPv6是下一版本的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，它的提出最初是因?yàn)殡S著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，IPv4定義的有限地址空間將被耗盡，地址空間的不足必將妨礙互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。在IPv6的設(shè)計(jì)過(guò)程中除了一勞永逸地解決了地址短缺問(wèn)題以外，還考慮了在IPv4中解決不好的其他問(wèn)題，主要有端到端IP連接、服務(wù)質(zhì)量（QoS）、安全性、多播、移動(dòng)性、即插即用等。IPv6采用128位地址長(zhǎng)度，幾乎可以不受限制地提供地址。IPV6在Windows7及以上系統(tǒng)中增加了增強(qiáng)的組播（Multicast）支持以及對(duì)流的支持（Flow-control），為多媒體的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和服務(wù)質(zhì)量（QoS）控制提供了良好的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。IPv6的地址分配一開(kāi)始就遵循聚類(lèi)（Aggregation）的原則，這使得路由器能在路由表中用一條記錄（Entry）表示一片子網(wǎng)，大大減小了路由器中路由表的長(zhǎng)度，提高了路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的速度。IPV6加入了對(duì)自動(dòng)配置（Auto-configuration）的支持，它通過(guò)改進(jìn)和擴(kuò)展DHCP協(xié)議，使得網(wǎng)絡(luò)的管理更加方便和快捷（尤其是局域網(wǎng)）。在使用IPv6網(wǎng)絡(luò)中用戶可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密并對(duì)IP報(bào)文進(jìn)行校驗(yàn)，這極大增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)安全。在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，基于以上原因，物聯(lián)網(wǎng)由于所面對(duì)的對(duì)象的數(shù)量多，對(duì)地址的需求量大，對(duì)數(shù)據(jù)的處理質(zhì)量和空間的需求要求都比較高，而如今的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)IPV4是主流網(wǎng)絡(luò)基石，它不能滿足物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)高需求，不能更好為人們的生活提供智能化服務(wù)，制約著科技向前發(fā)展，不能實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的突破。所以，在高校現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)中一定要引入IPV6的教學(xué)內(nèi)容，它適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，使教學(xué)內(nèi)容緊貼生活、緊貼科技，符合當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)要求。

3.2適當(dāng)加大無(wú)線網(wǎng)技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容

目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的通信載體以公共無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為主，同時(shí)也用3G、4G網(wǎng)絡(luò)，還有的采用固定光纖等。利用公共無(wú)線網(wǎng)進(jìn)行通信雖然使用方便，但信息的保密性不好，可靠性及穩(wěn)定性也不足；利用3G、4G網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)可靠性與保密性也不高；固定光纖接入具有傳輸速率高、傳輸信息量大、成本及費(fèi)用高、穩(wěn)定性與保密性好等特點(diǎn)。因此，在實(shí)際情況中應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景選擇不同的通信載體，以達(dá)到成本與性能最佳比。無(wú)線傳輸分為近距離與遠(yuǎn)距離兩種，常用的近距離無(wú)線通信技術(shù)有802.11b、Bluetooth、802.15.4(ZigBee)、UWB、IrDAR、FID等。在傳輸距離短、功耗需求低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)選擇ZigBee是一種不錯(cuò)的選擇，ZigBee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的一種低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，它具有距離短、復(fù)雜度低、功耗低、數(shù)據(jù)速率低、成本低、網(wǎng)絡(luò)容量大、安全的特點(diǎn)，是一種雙向無(wú)線通信技術(shù)，自身的一個(gè)完整的協(xié)議棧只有32KB，但它可以嵌入各種設(shè)備中與其他設(shè)備同時(shí)工作，是目前近距離無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)之一。鑒于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具有上述特性，應(yīng)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育教學(xué)中加大無(wú)線網(wǎng)技術(shù)內(nèi)容的比重，讓高校學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)全面準(zhǔn)確掌握各種無(wú)線RF通訊技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)，比如ZigBee、藍(lán)牙、Wi-Fi、GPRS、CDMA、3G、4G、5G等，使學(xué)生在校能學(xué)到新知識(shí)，走向社會(huì)就能直接為社會(huì)服務(wù)，適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的同時(shí)推動(dòng)現(xiàn)有科技向前發(fā)展。

4結(jié)語(yǔ)

作為信息產(chǎn)業(yè)新方向的物聯(lián)網(wǎng)，它是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的又一個(gè)科技創(chuàng)新產(chǎn)物。高等學(xué)校是培養(yǎng)中、高級(jí)應(yīng)用人才的場(chǎng)所，應(yīng)把握科技時(shí)代的脈搏，跟隨物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)和制定合理的教育方針與政策，以此達(dá)到培養(yǎng)人才的目標(biāo)。

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作者:符志軍 王景景 單位:江西工程學(xué)院