6.2 互联网与物联网

6.2.1 互联网

互联网（Intemet）是由多个计算机机网络按照一定的协议组成的国际计算机网络。是通过全球唯一的网络逻辑地址（IP）链接在一起，通过“传输控制协议和互联网协议（TCP/IP）”（图6.10）进行通信，让公共用户或者私人用户享受现代计算机信息技术带来的高水平、全方位服务的网络系统。

    互联网始于1969年，是根据美军的ARPA（阿帕网）协议，将若干所大学、科研院所、政府和企业的计算机逐渐连接起来的一个计算机网络通信工程。互联网的最初设计是为了能提供一个互联互通的通信网络，希望网络在有些节点不能正常工作的情况下，不影响网络整体的运行。

    互联网是基于TCP/IP实现的（图6.11），TCP/IP协议让不同的网络设备可以彼此通信。而TCP/IP协议由很多协议组成，不同类型的协议又被放在不同的层，包括链路层、网络层、传输层、应用层等。其中，位于应用层的协议就有很多，如FTP（文件传输协议）、SMTP（简单邮件传输协议）、HTTP（超文本传输协议）。只要应用层使用的是HTTP协议，就称为万维网（World Wide Web，WWW）。在浏览器里输人百度网址时，能看见百度网提供的网页，就是因为您的个人浏览器和百度网的服务器之间使用的是HTTP助议。

    IP是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议，而IF地址则是给互联网上的每台电脑主机（Host )一个编号，也就是说每台联网的主机都需要有IP地址才能正常通信。如果把每台电脑比作一部电话，那么IP地址就相当于电话号码，而互联网中的路由器，就相当于程控式交换机。

IPv4采用的是32位地址长度，分为4段，每段8位，用十进制数字表示，每段数字范围为0～255，段与段之间用句点隔开，如159.226.1.1。由于互联网接人的资源不断增加，要使得所有接人资源都能分配到唯一编码，得到实名的身份认证，就需要扩展IPA地址资源，IPv6应运而生。IPv6采用了128位地址长度，可为运营商提供足够多的IP地址资源，给每一个真实用户分配一个固定的IP地址。这样任何时间在互联网上所做的任何事情都和唯一IP地址绑定，如果所用的网络设备是可以空间定位的，那么就可以对互联网的时间、地点、人物、事件等进行信息采集。

因为1P地址是数字标识的，使用时难以记忆和书写，所以在IP地址的基础上又发展出一种与之相对应的符号化地址方案，这就是域名。域名由两个或两个以上的词构成，中间由点号分隔开，com用于商业机构、.net可用于任何组织或个人、.org用于各种组织。国家代码是由两个字母组成的顶级域名，如cn, .uk, .de和.JP。

互联网自20世纪90年代进人商用以来迅速拓展，目前已经成为当今世界支撑科技创新，推动经济发展和社会进步的重要信息基础设施，有力地推动了全球信息化进程。互联网服务的产业发展十分活跃，像Google（图6.12和图6.13）、Yahoo, eBAY,Facebook、阿里、腾讯、百度（图6.14）、超图（图6.15）、ESRI（图6.16）等这样一批互联网服务提供商不断涌现。

6.2.2 物联网

    1999年，美国记者Neil Gross这样写道：“在下个世纪，在行星地球上将附着上一层电子皮肤。”该电子皮肤由上百万个嵌人式电子测量器件（传感器）组成，包括温度计、压力计、污染检测仪、摄影机、麦克风、血糖仪、心电图仪和脑电图仪等，它用通信网络作为骨架来支持和传输各种感知信息。这层电子皮肤可以测量和监测固体地球、大气、海洋和生物，用于电子政务、电子商务，用于我们的日常生产、生活，人们的对话、身体乃至我们的梦境。

Neil Gross所描绘的这层电子皮肤就是今天所谓的“物联网”（图6.17）。

2005年国际电信联盟（ITC）将物联网定义为"The Internet of Things"，即“物与物相连的互联网”。

物联网是指通过各种传感设备，按照约定的切找义，把任何物品与互联网连接起来，进行信息的交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种互联网络（图6.18）。包括两层含义，一是物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础之上延伸和扩展的一种网络；二是其用户端延伸和扩展到了任何物品，人与物可以通过互联网进行信息的交换和通信。

物联网的问世，实现了物理基础设施和信息技术基础设施的融合，世界的万物都将相连，并将“物体赋予智能”，提高对物质世界的感知能力，实现对现实世界的透明管理、智能分析、优化决策和约束控制。

    全面感知是物联网的“皮肤”和“五官”，主要功能是识别物体、采集信息。它利用条码、射频识别、摄像头及其他传感器等多种感知、捕获和测量的技术手段，实时对物体进行信息的采集和获取。

    物联网的全面感知所追求的不仅是信息的“广泛和透彻”，而且．强调信息的“精准和效用”，要求地球上任何地方的任何物体，凡是需要感知的，都可以随时随地提取、测量、捕获和标识；同时，还需要精准获取和快速处理信息，并高效精准地应用到特定的行业和场景。

    在全面感知方面，物联网主要涉及物体编码、自动识别技术和传感器技术。物体编码用于给每一个物体（或地理实体）一个“身份”，其核心思想是为每个物体提供唯一的标识符，实现对全球对象的唯一有效编码，也就是为物体或地理实体发放“身份证”；自动识别技术用于识别物体，其核心思想是应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的身份检测，自动地获取被识别物品的相关信息。传感器技术用于感知物体，其核心思想是通过在物体上植人各种微型感应芯片使其智能化，这样任何物体都可以变得“有感觉、有思想”，包括可以自动采集实时数据、自动执行与控制等。

    网络的互联互通解决的是信息传输的问题，是物联网的血管与神经，其主要功能是信息的接人和信息的传递。互联互通是指通过各种通信网，如我国的电信网、广播电视网等与互联网的融合．将物体的信息接人网络，实时进行信息的可靠传递和共享。

物联网在信息传送的方式上，可以是点对点、点对面或面对面，通过3G、4G．乃至5G，通过通信卫星、导航卫星或互联网等适当的平台，获取相应的资讯或指令，或传递相应的资讯或指令。

互联互通要求网络具有“开放性”，全面感知的数据可以随时接人网络，这样才能带来物联网的包容和繁荣。互联互通要求数据传送的准确性，这就需要传送环节具有更大的带宽、更高的传送速率、更低的误码率。互联互通还要求数据传送的安全性，由于无处不在的感知数据很容易被窃取和干扰，这就需要保障网络的信息安全。

互联互通会带来网络“神经末梢”的高度发达。互联互通就是利用互联网的“神经末梢”，将物体的信息接人互联网。它将带来互联网的扩展，让网络的触角伸到物体之上，网络将无处不在。在技术方面，建设“无处不在的网络”，不仅要依靠有线网络的发展，还要积极发展无线网络，其中WiFi、3G、4G、5G、ZigBee、蓝牙（Bluetooth）、无线射频（radiofrequency identification，RFID）、红外数据组织（infrared data association，IrDA）、近场通信（near field communication，NFC）、超宽带（ultra wideband，UWB）等技术都是组成“网络无处不在”的重要技术。

智慧运行解决的是计算、处理和决策的问题，是物联网的大脑和神经中枢。主要功能是利用数据管理、数据处理、模糊识别和云计算等各种智能计算技术，对跨地区、跨行业、跨部门的数据和信息进行分析和处理，以便整合和分析海量、复杂的数据信息，提升对物理世界、经济社会、人类生活各种活动和变化的洞察力，实现智能决策与控制，以更加系统和全面的方式解决问题。

智慧运行不仅要求物服从人，也要求人与物之间的互动。在物联网内所有的系统与节点都有机地连成一个整体，起到互帮互助的作用。对于物联网来说，通过智能处理可以增强人与物的一体化，能够在性能上对人与物的能力进行进一步扩展，增加人们之间的交流和互动，通过互动衍生出种种可利用的资源。