主动网络的基本概念和技术架构
大学物联网应用课程设计
大学物联网应用课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解物联网的基本概念、原理和技术架构，掌握物联网的关键技术及其应用场景。
2. 掌握物联网设备的数据采集、传输、处理和存储等基本方法，了解不同物联网协议和标准。
3. 了解物联网在智能制造、智慧城市、智能交通等领域的应用案例，认识物联网对行业发展的推动作用。
技能目标：1. 能够运用所学知识设计和搭建简单的物联网应用系统，具备实际操作和调试能力。
2. 掌握物联网设备编程和开发技巧，具备利用相关工具和平台进行物联网项目开发的能力。
3. 能够分析物联网应用中的实际问题，提出合理的解决方案，并进行优化和改进。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物联网技术及其应用的兴趣，激发创新意识和探索精神。
2. 增强学生团队协作意识，培养沟通与交流能力，提高合作解决问题的能力。
3. 培养学生关注社会发展，认识到物联网技术在国家战略和民生领域的重要价值，树立社会责任感和使命感。
本课程针对大学年级学生，结合物联网应用课程性质，注重理论与实践相结合，旨在提高学生的专业知识、技能和综合素质。
通过本课程的学习，使学生能够掌握物联网核心技术，具备实际应用能力，为未来从事物联网相关领域的工作打下坚实基础。
同时，注重培养学生的情感态度和价值观，使其成为具有创新精神和责任意识的高素质人才。
二、教学内容1. 物联网基础知识：包括物联网的定义、发展历程、体系架构，涉及传感器、嵌入式系统、网络通信等基本概念。
教材章节：第一章 物联网概述2. 物联网关键技术：详细讲解物联网中的数据采集、传输、处理和存储技术，如无线传感器网络、RFID、ZigBee、LoRa等。
教材章节：第二章 物联网关键技术3. 物联网协议与标准：介绍常见的物联网通信协议和标准，如MQTT、CoAP、HTTP等，以及不同协议的适用场景。
教材章节：第三章 物联网协议与标准4. 物联网应用案例：分析物联网在智能制造、智慧城市、智能交通等领域的实际应用案例，探讨物联网技术对行业的影响。
清华版计算机专业教材介绍
为了培养具有国际视野的人才，清华版计算机专业教材将 进一步引进国际先进教材和教学资源，提高教材的国际化 水平。
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该教材采用互动式教学 方式，通过课堂讨论、 在线互动等方式，激发 学生的学习兴趣和主动 性。
02 教材的主要内容
计算机基础理论
计算机组成与体系结构
介绍计算机的基本组成和工作原理， 包括中央处理器、内存、输入输出设 备等。
计算机网络
算法设计与分析
介绍算法的基本概念、设计和分析方 法，包括排序、搜索、图算法等。
机器学习
介绍机器学习的基础理论和方法，包括监督学习、无监督学习、强化学习等，以 及它们在计算机视觉、自然语言处理等领域的应用。
03 教材的使用方法和建议
教学方法和技巧
案例教学
通过实际案例的讲解，帮助学生理解抽象的概念 和原理。
互动教学
鼓励学生提问和参与讨论，促进师生之间的交流 和互动。
任务驱动教学
介绍计算机网络的基本概念、协议和 架构，以及互联网的工作原理和应用。
数据结构和算法
数据结构
介绍常见的数据结构，如数组、 链表、栈、队列、树等，以及它 们在计算机科学中的应用。
算法
介绍常见的算法，如贪心算法、 动态规划、分治算法等，以及它 们的实现和应用。
操作系统和网络
操作系统
介绍操作系统的基本概念、原理和功 能，包括进程管理、内存管理、文件 系统和设备驱动程序等。
清华版计算机专业教材介绍
目录
• 教材概述 • 教材的主要内容 • 教材的使用方法和建议 • 教材的反馈和评价 • 清华版计算机专业教材的发展趋势和展望
01 教材概述
2024级《专业导论》课程教学大纲
《专业导论》课程教学大纲课程编码：12024008 开课部门：信息工程学院英文名称：Introduce to Computer 适用年级：2024适用专业：计算机科学与技术适用方向：无课程属性：专业基础课程学分学时：1学分，支配16学时编写人：李晓蕾审核人：何广军一、课程概述(一)课程的性质地位《专业导论》是计算机科学与技术专业的一门专业基础课。
本课程担负着引导学生进入计算机科学技术大门的重任，是引领计算机学生进入计算机科学与技术学科的“导游图”。
(二)课程的基本理念以学生学问、实力、素养协调发展为目标，突出学生为主体，重视实力培育和素养培育。
课程内容涉及计算机科学的方方面面，但着重讲解的是基本概念而不是数学模型和技术细微环节，要求做到“广度优先，广而不细＂。
课程侧重点在于勾画计算机科学体系的框架，奠定计算机科学学问的基础，为今后深化学习计算机科学与技术专业中各专业理论及实践课程做好铺垫。
(三)课程设计思路用严密性方式将学生引入计算机学科各个富有挑战性的领域。
CC2024 报告要求该课程应讲授那些富有才智的、核心的思想。
还要充分考虑现代教化思想（如CDIO）及其在本学科教化中的应用。
因此在构建课程内容的同时,还要充分留意对学生实力的培育,以及强化学生对学问的载体属性的相识和利用。
本次课程内容设计时,以CCC2024 中课程提纲为依据,采纳CCC2024 举荐的课程设计方法,结合长期的教学实践,探究性地提出以实践阅历为主要内容的课程提纲。
教学方法手段：本课程实行专题讲座的形式，由本专业高职称、高学历的老师进行主题演讲。
1.案例教学：本课程应以实物（典型成果）为引导，呈现主题特色，直观说明主题所阐述的技术解决哪些问题，对社会有什么影响，在那些岗位上应用，将来在哪些方面可以有所突破。
2.自主学习式教学：本课程各主题所涉及的核心技术不宜过多，以2-3点为宜。
一方面，在讲清概念、介绍方法的基础上，让学生了解计算机技术的现状和发展。
主动配电网的基本概念及关键技术
智能配电网中的空间负荷预报必须考虑分布式电源、 电动汽车、需求侧响应对空间负荷的影响，识别出负 荷和分布式发电的模式。空间负荷预报需要充分利用 智能电表数据和精确气象预报数据；还需要考虑现有 和新增负荷的终端模型，对每一类负荷建立对应不同 日期类型的负荷曲线。
主动配电网的规划运行一体化系统
目标
通过运行与规划的充分互动，实现主动配电网的更精确、 更高效、更灵活、更智能的规划发展
主动管理、控制、规划与服务 输 电 网
可控资源
配电网基础设施 一次设备： 电缆 直流配网 新材料 二次系统： 自动化系统 通信系统 保护系统
分布式电源 静止无功补偿器 需求响应 发用电聚合体
主动配电网的基础设施
• 坚强可靠的一次网络
– 变电站、馈线和变压器是配 电网的基础装备 – 提高一次设备可靠性的手段：
人们对高可靠性供电的要求越来越高
借助于SCADA和合环运行，新加坡电网的运行可靠性已经高达 99.9999%
现代配电网的建设目标
为了应对配电网物理结构的变化，充分利用配电网的特点，必须建设现代配电 网。现代配电网就是所谓的智能电网，尽管定义千差万别，但目标只有一个：
借助于现代计算机技 术和分析手段，实时 分析电网运行状态， 实时做出最优决策
增强电网运行可靠性 提高能源利用效率 消纳可再生能源发电
利用现代传感和 计算技术实现对 各个装置的全面 感知
加强与用户的互动
借助现代通信技术将系统 中的各个元件联系起来
内 容
1. 智能配电网特点 2. 主动配电网的基本概念 3. 主动配电网的关键技术
主动配电网的定义与愿景
CIGRE定义：主动配电网(Active Distribution Network，ADN)，即内部具有 分布式或分散式能源且具有控制和运行能力的配电网。
视联网助力政务外网升级强化网络安全与自主可控能力
《广播电视网络》 2021年第6期 总第378期1 引言推行电子政务是国家信息化工作的重点，是深化行政管理体制改革的重要措施。
电子政务外网作为电子政务信息化的重要组成部分，是国家电子政务的重要基础设施，是政府的业务专网，主要承载政务部门不需要在内网上运行的业务和面向社会的专业性服务，为政务部门的业务系统提供网络通信、信息交互和安全保密等支撑服务。
目前，电子政务外网建设工作整体取得了阶段性成果，但是随着各种前沿应用的快速增长，对网络的数据互通能力、视频调度能力、信息安全防护能力需求也日益增加，现有网络技术面临着一些重大的挑战：一是各部门专网林立，信息“孤岛”遍布，数据无法有效互通共享；二是视频融合能力差，无法有效跨级、跨域、跨部门灵活调度；三是网络安全能力多属被动防御，目前技术体系无法有效防断网（技术断网和法律断网）。
如何快速高效应对以上挑战，进一步释放数字政府、数字经济的能量，是政务信息化战略的重要考量。
本文通过对视联网技术在政务网络升级改造中的优化作用与应用能力介绍，提出以视联网技术为核心的有效解决办法。
2 电子政务外网建设面临的问题与挑战2.1 信息孤岛“烟囱”林立电子政务外网应用中信息孤岛主要体现在专网林立与系统孤岛两个方面：由于过往业务需要和政策要求，部分政务单位单独建设行业专网，保障内部业务流转和数据互通，但是跨网信息交换共享中，存在专网对接困难、共享资源质量差等问题；系统孤岛主要表现在同一业务应用中（视频会议、监控联网等）各部门采用不同品牌、不同协议、不同系统的产品建设，互相之间兼容互通困难，不同类的政务业务系统（会议、监控、应急、培训等）各自运行，难以实现统一整合。
2.2 视频业务应用受限政务应用中，视频会议、监控联网调度、可视化应急指挥等视频业务应用比重逐渐增多，不同于政务通知、业务流转等非实时数据业务，视频业务对网络的实时性和传输质量要求较高。
目前，电子政务外网一方面带宽不足需要扩容升级，另一方面网络底层受限于IP协议网络“尽力而为”传输机制，大规模视频应用中难以实现高清实时与跨级、跨域、跨部门灵活调度。
主动网络技术及其在网络管理中的应用
主动网络技术及其在网络管理中的应用作者：汪再秋来源：《计算机光盘软件与应用》2013年第19期摘要：在网络管理中，网络技术的应用是十分重要的，为网络服务质量控制提供了强有力的支持。
本文主要分析了网络管理技术的相关情况和管理方式，通过了解网络技术和网络管理的相关的应用程序，从而设计出了主动网络技术的管理系统对网络进行相应的控制，并在设计的基础上，将主动网络技术运用在网络管理进行应用实践。
关键词：网络技术；应用程序；管理方式中图分类号：TP393由于网络应用的范围的不断扩展，网络应用对于可靠性和安全性要求也随之增高，而且如今的网络的有限性问题也逐渐表现出来，因此，如今亟待解决的就是要构建新的网络架构，从而使的网络管理、故障定位等更加能够符合如今网络扩展的需求，进而使网络的适应性更好，动态和智能行为是重要的研究方向。
主动网络技术可以再很大程度上推动传统网络的变革，网络业务的扩展也得到了很大的进展，这样就可以解决许多难解决的问题，这样就实现了网络管理更高效，更灵活的管理效果。
1 网络管理技术相关问题1.1 传统网络管理系统概述传统的大部分网络管理系统都是以轮询为基础，定期对计算机网络进行检查，观察是否存在异常现象。
通过反馈数据的分析，其中只有一小部分的信息能够有效地反应异常的状态。
另外，在数据的上传的过程中，就会出现资料、数据的发送的拖延，这就会使得计算机网络系统进的维护不及时。
所以，网络系统的工作人员在积极寻求一种更为高效的管理方法，在这个阶段，主动网络也就出现了。
1.2 当前网络管理中的问题对于如今的管理模式，则要进行集中监测、控制网络设备，将监测数据收集和报告，管理人员根据收集到的数据分析网络的状态，然后实施相应的管理措施。
随着社会的不断发展，网络技术的管理越来越复杂，待处理的数据信息量急剧增加，网络在出现状况时，信息的发送就会耽误，这样发送的信息就已成为无用的信息。
管理信息机构要对收集到的大量数据进行分析，数据中心的管理方式是低效的。
基于可信计算的电网网络安全自适应防护关键技术及应用
主动免疫
在计算、运算的同时进行安全防护，全程可测可控，一边计算一边防护。建立以主动免疫为标志的可信计算体系，相当于为网络信息系统培育了免疫能力。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
排异反应
识别病毒
密码保护
以密码为基因，对包括身份认证在内的一系列安全措施，实现运算和防护并存的主动免疫体系结构相当于人体免疫系统，免疫系统的免疫基因有三大功能：
密码机制
采用对称（ SM2 算法）与公钥密码（ SM2算法 ）相结合体制，提高了安全性和效率，其中，还应用SM3算法进行完整性校验
证书结构
采用双证书结构，简化了证书管理，提高了可用性和可管理性
创建主动免疫体系结构
主动免疫是中国可信计算革命性创新的集中体现
我国自主创建的主动免疫体系结构，在双系统体系框架下，采用自主创新的对称/非对称相结合的密码体制作为免疫基因
可重构 面向具体的应用场景和安全要求，对核心技术要素进行重构，形成定制化的新的体系结构
可信 通过可信计算技术增强自主系统免疫性，防范漏洞影响系统安全性，使国产化真正落地
有知识产权 要对最终的系统拥有自主知识产权，保护好自主创新的知识产权及其安全。坚持核心技术创新专利化，专利标准化，标准推进市场化。要走出国门，成为世界品牌
抢占网络空间安全核心技术战略制高点
采用可信计算，可避免如微软停止服务所引起的安全风险，有力支撑了习总书记提出的：“引进必须安全可控”的重要指示
如何摆脱受制于人的尴尬局面？
构筑主动防御、安全可信的保障体系
识别（确定可信主、客体）；控制（制定可信主、客体间访问规则）；报警（审计主客体访问行为，监控主客体运行时状态）
03
云计算是可信计算当前最重要的应用方向之一
WiFi技术简介
IEEE802. 根据各国无线电规定做了调整，所用频率的物理层电平配置、功率电平、信号带宽可 11d 遵从当地RF规范，有利于国际漫游业务。
IEEE802. 增强了802.11的MAC层，规定所有IEEE802.11无线接口的服务质量（Quality of Service， 11e QoS）要求，能保证提供网络电话（Voice over Internet Protocol，VoIP）等业务。提供 TDMA的优先权和纠错方法，从而提高时延敏感型应用的性能。
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4.1 WiFi技术概述
802.11的技术转变
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4.2 WiFi系统组成
WiFi是用无线通信技术将计算机设备互联 WiFi局域网的本质特点：不再使用通信电缆将计算机与网络进行连接，而
是用无线的方式，从而使网络的构建和终端的移动更加灵活。
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4.2 WiFi系统组成
网络拓扑结构 协议架构
4.7 WiFi应用开发
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4.1 WiFi技术概述
WiFi是一个国际无线局域网（WLAN）标准，全称为 Wireless Fidelity，又称IEEE802.11b标准。
WiFi最早是基于IEEE802.11协议，发表于1997年， 定义了WLAN的MAC层和物理层标准。
继802.11协议之后，相继有众多版本被推出，最典型 的是IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g、 IEEE802.11n
果距离稍远，性能会严重降低。
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4.4 TCP/IP协议
TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol,传输控制协议/因特网互联协议)
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主动网络的基本概念和技术架构
主动网络的基本概念和技术架构
英文缩写: Active Networks
分类: 网络与交换
解释: 能根据企业的优先等级来识别用户与内容，使传送最优化的网络。
主动网络是一种可编程的网络，用户可以对网络进行个性化的编程和设置。
主动网络与传统的网络仅仅被动地传送字节流不同，它是“运行时刻可扩展的”。
在主动网络体系结构中，可以快速动态地定制、配置新的网络服务和开发新的技术与协议，实现新的网络体系结构。
加快了网络服务的革新步伐，提高了网络的性能，使得网络体系结构更灵活、更具有可扩张性。
主动网络有两个含义：一是被称为ANN的网络中间节点（如路由器、交换机），不仅完成存储转发等网络功能，而且可以对包含数据和代码的所谓主动包和普通包进行计算，具有计算能力的网络节点从网络设备接收数据包后执行相应的程序，对该数据包进行处理，然后将数据包发送给其他网络节点。
二是用户根据网络应用和服务的要求可以对网络进行编程以完成这些计算。
主动网络的基本思想是将程序注入数据包，使程序和数据一起随数据包在网络上传输；网络的中间节点运行数据包中的程序，利用中间节点的计算能力，对数据包中的数据进行一定的处理；从而将传统网络中“存储——转发”的处理模式改变为“存储——计算——转发”的处理模式。
主动网络是下一代网络体系结构的理想解决方案，已涌现出很多研究成果、原型系统和成功实例。
主动网络的主要目的是解决现有体系结构在集成新技术、扩展新应用时存在的诸多不便。
它的主要特征是“主动性”，用户可以直接向网络节点插入定制程序来动态配置或扩展网络功能，快速升级网络服务和部署原来不可能的服务，将其有关资源、机制和策略等优化以实现网络的主动性。
它支持用户对于可见的网络行为作动态修改、存储、重定向和动态控制，智能化地指导数据流向，对网络异构的变化做出快速反应和最有效的处理，如寻找最佳路径，激活不同的处理，允许用户按需创建自己的服务并分布到网络上。
主动网络技术将分布式计算能力引入到网络内部，使网络更有效地预测和衡量流量特性。
主动网络是信息技术的重要研究方向，已经成为人们关注的焦点，其应用前景十分广阔，它将成为21世纪网络体系结构的主流。
作为全新网络模型的主动网络，为网络协议和新服务的开发、验证和部署提供了很好的支持。
同时也为网络管理、服务质量控制、可靠组播等提供了一条新的途径。
在网络管理中引入主动网络技术，能实现智能化网络管理、网络监视和事件过滤的智能，其优势体现在较少占用网络资源、减轻网管系统的负担、动态配置各种新的网络管理策略、缩短管理延时等方面。
主动网络的安全机制能够适应主动网络保密性、完整性和可靠性的安全需求，为主动节点和主动信包提供了可扩展加解密、信包验证、代码授权、代码执行监控，以及代码撤销等一系列安全措施。
主动网络还把端点拥塞控制算法移到网络中
去，大大减少了拥塞响应时间，增加了系统的吞吐量。
主动网络这个全新的概念，使传统网络从被动的传送字节流向更一般的网络计算引进转变，因此，对传统网络的互操作性、安全性、可伸缩性提出了挑战．主动网络潜在的优点是快速动态定制、配置新的服务，实验新的网络体系结构，新的协议，可以加速网络服务的革新步伐，提高网络的性能，使网络系统更具灵活性、可扩展性。