基于云計算的物聯網技術研究

鄧斌

（四川工業科技學院，四川 德陽618500）

1 基于云計算的物聯網關鍵技術

1.1 射頻識別技術。在物聯網應用及發展過程中，射頻識別技術占據了重要地位。射頻識別是一項簡單的無線電系統，主要由詢問裝置及應答裝置組成。物體上的標簽有唯一電子編碼，可以通過識別編碼內容，獲取到設備的具體信息，及時獲取到物體位置以及其周邊環境情況。

1.2 傳感網絡。物聯網系統中的傳感網絡主要有微傳感裝置、微執行裝置，信號處理及控制電路等部件組成，需要全面獲取信息，對信息進行統一處理及執行，從根本上提升系統運行期間的智能化及智慧化水平[1]。

1.3 M2M系統框架。M2M系統框架是物聯網系統中的重要組成部分，可以為機器終端提供更加智能的網絡化服務，使對象能夠受到智能化控制。 M2M系統框架主要應用云計算平臺及智能網絡系統，借助傳感器網絡，對收集到的數據進行全面分析決策，用以改變對象行為及控制方式[2]。

1.4 云計算。云計算技術主要就是將多個成本降低的計算系統整合成一個具有強大計算功能的整體運行系統，可以為網絡終端用戶提供強大計算服務能力，降低用戶數據處理負擔，為用戶提供更加可靠的信息。

2 云計算與物聯網連接方式

現階段將云計算應用在物聯網系統中，對完善物聯網功能，保障物流網數據高效利用意義重大。云計算技術可以有效解決物聯網系統內部信息不可靠問題，避免服務器經常出錯，對數據造成嚴重不利影響[3]；同時，云計算技術可以有效控制物聯網成本，幫助相關行業供需最大化經濟效益，突破服務器訪問次數限制。現階段我國云計算與物聯網技術日漸成熟，實際應用范圍不斷擴大，云計算與物聯網的連接形式增多[4]。為從根本上提升云計算技術在物聯網應用期間的積極作用，需要結合物聯網運行特征，選擇適宜的云計算與互聯網連接方式。具體來說，云計算與物聯網連接形式主要分為以下幾種類型：第一，單中心、多終端連接形式。此種連接形式的原中心大多為私有云構成，可以為用戶提供同一界面，增強系統的存儲能力及分級管控能力。下圖為單中心、多終端連接形式結構圖。

第二，多中心、大量終端連接。該種連接方式的云中心主要由共有云及私有云共同組成，二者可以實現相互管控，使得系統數據能夠得到更加充分的連接；第三，信息應用分層、海量終端。此種云中心由共有云及私有云共同組成，其在實際運行過程中，具有實用性的用戶廣、信息種類多、安全性能高等優勢。

3 打造云計算下的物聯網可信環境

云計算技術能夠充分應用分布式處理、運行處理與網格計算功能，將存儲于分布式計算機內部的數據與處理器資源有機整合在一起，從根本上提升分布式計算水平[5]。同時，云計算技術還具備較強的計算功能，可以應用協調調度對策，為終端用戶及相關分布式計算機提供更加強大的計算服務。在建立起云計算下物聯網可信環境過程中，需要運用聚類算法對移動互聯網用戶數據進行聚類處理，獲得不同用戶群體。對此些數據進行加速比分析，描述濱并行算法運行時間減少而獲得的性能，驗證物聯網系統運行過程中的算法性能。加速比公式為S=Ts/Tp。其中，Ts主要就是單個節點上求解問題花費的時間、Tp主要就是P 個相同點并行算法求解問題是花費的時間。本文分別選擇2 個、4 個、6 個、8 個節點作為計算資源節點，觀察其對物聯網系統最終數據處理結果造成的影響，實驗結果如下表及曲線圖所示。

從圖表中A、B、C、D四個數據及試驗結果表示，在增加集群節點個數的情況下，物聯網系統處理時間相應減少，說明增加集群節點個數是提升物聯網系統數據處理能力，構建可信系統運行環境的重要保障。為使構建起的物聯網環境更加可信，需要增強物聯網系統內部的可擴展能力。運用并行算法的可擴展性，計算出加速比喻子節點數值的比值，所用公式為E=S/P。其中，S指加速比、P 為節點數。在節點數增加的情況下，曲線圖的穩定值稍微下降，則可認定為物聯網節點處具有良好的可擴展行能。如并行曲線下降過快，則說明節點可擴展性能較差。通過可擴展性試驗方式，獲得以下曲線圖。說明為保障物聯網系統運行環境可信度高，需要增強節點的數量以及可擴展性能。

4 基于云計算的物聯網技術安全管控

將云計算與物聯網技術結合在一起已然成為當前信息行業重點研究課題。通過加強物聯網系統信息安全管控力度，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現，物聯網系統不同結構所遭受的外界干擾情況不同。物聯網感知層在運行過程中，經常會出現數據擁擠、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[6]；應用層會在外部運行設施出現故障問題的情況下，運行狀態異常，隱私數據容易被不法分子竊取。

4.1 建立數據在線備份服務系統

為增強云計算系統的數據安全管理水平，可建立起數據在線備份服務系統，確保該系統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。

4.2 數據動態加密研究

數據動態加密研究的思想起源于私密動態，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。在物聯網系統中，通過整數環上加法、乘法同態加密機制，可以使加法、乘法通態保障兩個變量加密后的計算結果相同。當前國外IBM研究人員已經研發出了一種完全同態加密方案，使得云計算商業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行權限，且不會暴露原有數據。注重建立起Linux環境下的云計算平臺，使云計算數據挖掘算法能夠在保障物聯網系統安全運行中發揮出重要作用。下圖為Linux環境下的云計算平臺結構。

4.3 物聯網終端編碼與尋址

為使物聯網系統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網必然發展趨勢，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網內部海量的終端設備進行標識與辨認，防止出現因IP 地址過長導致終端用戶應用難度較大問題出現。

結束語

總而言之，與其他發達國家相比，我國云計算與物聯網技術的連接工作尚且處于起步階段，取得的研究成果較少。為確保云計算技術能夠在物聯網系統的發展及完善過程中發揮出重要作用，還需要注重分析物聯網系統運行期間的數據孤島問題癥結所在，避免建立起過于理想化、龐大化的物聯網架構體系，認真做好信息基礎設施的優化及完善工作，切實增強物聯網系統的運行安全性，增強各類信息資源實際利用率。