基于云計算的物聯(lián)網技術研究

王偉韓 支紀元

【摘?要】綜合國力的發(fā)展迅速，我國的物聯(lián)網技術的發(fā)展也有了改革。物聯(lián)網（InternetofThings，IoT）代表了下一代互聯(lián)網，它包含數百萬個節(jié)點，這些節(jié)點將代表從不同設備到web服務器的對象。它協(xié)調了計算機和通信的新進展，制造了因特網的改進。物聯(lián)網識別和控制現(xiàn)有網絡中的對象，為將物理世界直接混合到基于計算機的系統(tǒng)中創(chuàng)造機會，從而提高效率、準確性和經濟效益物聯(lián)網中的數據可分為地址/唯一標識符、RFID數據流、位置數據描述數據、傳感器網絡數據、環(huán)境數據等。數據挖掘是從不同角度分析數據并將其壓縮為有用信息的過程。它結合了從大數據中發(fā)現(xiàn)新的、創(chuàng)新的、有趣的和有用的模式，并應用算法挖掘隱藏的數據。數據挖掘使用了許多不同的術語，如數據庫中的知識發(fā)現(xiàn)（KDD）、從原始數據中提取知識、模式分析和信息獲取。任何數據挖掘過程的目的都是建立一個模型，該模型能夠有效地預測或描述最適合它的大數據，并且還可以推廣到新數據。目前，物聯(lián)網產生的繁雜的數據，缺乏有效的管理方法。云和集群技術提供了解決這些問題的思路。因此，數據挖掘和云計算技術的集成是非常現(xiàn)實可行的。

【關鍵詞】云計算;物聯(lián)網技術;研究

引言

我國國土遼闊，自然資源充裕且潛力巨大。但是不同地區(qū)所擁有資源程度千差萬別。礦產資源多分布于華北，西北及西南等經濟不發(fā)達地區(qū)，而工業(yè)和能源消費卻集中于東部沿海地區(qū)。電力工業(yè)不斷發(fā)展，歷經三次跨越式的電力體制改革，電力結構得到了進一步的優(yōu)化，發(fā)電供應能力持續(xù)增強。

1泛在電力物聯(lián)網的概念

1.1泛在電力物聯(lián)網的定義

泛在物聯(lián)是指無論在何時何地，人和物之間都可以產生信息的互聯(lián)和交互。而泛在電力物聯(lián)網是指電力用戶及其設備、電網企業(yè)及其設備、發(fā)電企業(yè)及其設備、供應商及其設備、以及人和物的信息互聯(lián)和交互。基于此，泛在電力物聯(lián)網可形成巨大的能源生態(tài)體系。利用生態(tài)體系內的共享數據及相關的大數據等技術，可搭建多功能的共享平臺。循環(huán)漸進，可形成良性循環(huán)的生態(tài)發(fā)展模式，持續(xù)為整個行業(yè)和社會創(chuàng)造更多的發(fā)展機遇。

1.2泛在電力物聯(lián)網的特征

泛在電力物聯(lián)網具有泛在化，智能化，平臺化和共享化的特點。泛在化指未來泛在電力物聯(lián)網連接范圍廣泛，將融合電力光纖網絡，移動通信網絡等;智能化指電力業(yè)務終端和消費終端的移動通信技術將日益信息化;同時隨著智能芯片和軟件、硬件的不斷升級，各個終端設備的傳輸和處理數據的準確性和即時性將得到提升;平臺化指泛在電力物聯(lián)網將會形成一個巨大的綜合服務平臺。可以規(guī)范接口和技術連接的標準化，提升工作效率;共享化，指在泛在電力物聯(lián)網的發(fā)展過程中，整個能源生態(tài)體系將產生海量的數據資源并實現(xiàn)能源數據共享服務。另一方面，泛在電力物聯(lián)網和智能電網都屬于第三代電力系統(tǒng)。同以超高電壓、大機組、互聯(lián)電網為特征的第二代電力系統(tǒng)相比，第三代電力系統(tǒng)具有接納大規(guī)模可再生能源電力的能力;能源網絡的安全性，可靠性更高、能源供應系統(tǒng)的配置更加靈活、終端能源的利用效率得到大幅度提升;電網覆蓋范圍進一步擴大，通過搭建包含能源、信息和電力的綜合能源系統(tǒng)，實現(xiàn)城鄉(xiāng)的覆蓋，可以進一步提高用電需求側的響應速度。泛在電力物聯(lián)網的建設，將會有力推動能源結構的優(yōu)化和能源消費的轉型，是能源革命和綠色發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。

2基于云計算的物聯(lián)網技術安全管控

將云計算與物聯(lián)網技術結合在一起已然成為當前信息行業(yè)重點研究課題。通過加強物聯(lián)網系統(tǒng)信息安全管控力度，能夠為各領域信息服務廠商提供更大的發(fā)展空間，使云計算技術可被高效應用在聚合信息化安全投資中。經過實際調查研究發(fā)現(xiàn)，物聯(lián)網系統(tǒng)不同結構所遭受的外界干擾情況不同。物聯(lián)網感知層在運行過程中，經常會出現(xiàn)數據擁擠、物理破壞、碰撞攻擊等問題;網絡層會遭受方向誤導攻擊、黑洞攻擊以及失步供給;應用層會在外部運行設施出現(xiàn)故障問題的情況下，運行狀態(tài)異常，隱私數據容易被不法分子竊取。

2.1建立數據在線備份服務系統(tǒng)

為增強云計算系統(tǒng)的數據安全管理水平，可建立起數據在線備份服務系統(tǒng)，確保該系統(tǒng)能夠兼容感知層的各類異構平臺，滿足云計算存儲設備的擴展性及存儲性功能。在備份服務系統(tǒng)設計過程中，還需要細致分析網絡傳輸效率，切實保障數據內部安全。

2.2數據動態(tài)加密研究

數據動態(tài)加密研究的思想起源于私密動態(tài)，主要就是在不知道解密函數前提下，對數據進行加密處理及計算。在物聯(lián)網系統(tǒng)中，通過整數環(huán)上加法、乘法同態(tài)加密機制，可以使加法、乘法通態(tài)保障兩個變量加密后的計算結果相同。當前國外IBM研究人員已經研發(fā)出了一種完全同態(tài)加密方案，使得云計算商業(yè)模式安全度進一步提升，用戶可以在自己的客戶端進行數據執(zhí)行權限，且不會暴露原有數據。注重建立起Linux環(huán)境下的云計算平臺，使云計算數據挖掘算法能夠在保障物聯(lián)網系統(tǒng)安全運行中發(fā)揮出重要作用。

2.3物聯(lián)網終端編碼與尋址

為使物聯(lián)網系統(tǒng)內部數據的安全性能夠得到全面管控，還應當利用云計算計算，做好物聯(lián)網終端的編碼與尋址工作。下圖為三種尋址方式的對比分析。IPV6是當前云計算下的物聯(lián)網必然發(fā)展趨勢，但由于我國在此方面的研究經驗較少，因此使用IPV4具有更高的經濟效益與使用價值。在物聯(lián)網選址過程中，為有效解決IPV4地質受限問題，可以利用NATTTT將物聯(lián)網的私有IP更改為公有IP的網絡映射。借助域名方式對物聯(lián)網內部海量的終端設備進行標識與辨認，防止出現(xiàn)因IP地址過長導致終端用戶應用難度較大問題出現(xiàn)。

結語

物聯(lián)網可以采用集中式或分布式架構。大多數現(xiàn)有的物聯(lián)網數據挖掘解決方案只能使用集中式體系結構。然而，分布式體系結構（Fog計算）由于能夠減少大量終端設備在Internet上的網絡流量而變得越來越流行。文章提出的方法使數據挖掘算法在不同的物聯(lián)網體系結構中的應用成為可能。我們使用的方法是將數據挖掘算法分解為功能塊，并將它們映射到參與者上。所提出的模型提高了數據分析的性能，減少了終端設備和云之間的網絡流量。

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（作者單位：河南工學院）