物联网中间件概念
中间件在物联网中的应用
中间件在物联网中的应用——董永朋杨勋物联网是战略性新兴产业的重要组成部分，其在农业领域已有一些探索和初步应用。
农业物联网的发展，展方式的革命性变革。
但与物联网技术在工业控制和电子商务等领域发展相比，农业物联网还正处于起步阶段，迫切需要对其进行深入探索和研究，促进农业物联网技术、产品的研发和生产，改造传统农业的现代化水平。
鉴此，编辑部将近期与农业物联网相关的文章集中到一起，以期为农业物联网的相关研究人员提供参考。
物联网( The Internet of Things) 是通过无线射频识别( RFID) 装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网改变了人与自然界的交互方式，实现人与人、人与物、物与物之间的互联，把虚拟的信息世界与现实的物理世界链接起来，融为一体，扩展了现有网络的功能和人类认识改造世界的能力。
其概念是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域。
1、我国物联网发展现状我国对物联网发展高度重视，《国家中长期科学与技术发展规划( 2006 －2020 年) 》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将物联网列入重点研究领域。
《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》( 2009 年) 已将包括物联网在内的新一代信息技术产业被列为战略性新兴产业。
2009 年以来，温家宝总理多次强调要“着力突破物联网的关键技术，及早部署后 IP 时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的‘发动机’”。
我国将物联网作为推荐产业信息化进程的重要策略，在实际发展中落实物联网于各个产业中的应用。
农业作为关系国计民生的基础产业，其信息化的程度尤其受到重视。
我国发展现代农业面临着资源紧缺与生态环境恶化的双重约束，面临着资源高投入和粗放式经营的矛盾以及农产品质量安全问题的严峻挑战，迫切需要加强以农业物联网为代表的农业信息化技术应用，实现农业生产过程中对动植物、土壤、环境等从宏观到微观的实时监测，提高农业生产经营精细化管理水平，达到合理使用农业资源、降低生产成本、改善生态环境、提高农产品产量和质量的目的。
第6章 物联网中间件
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第6章 物联网中间件
根据处理的数据的特点物联网中间件具有下列基本 特征：
(1) 独立架构(Insulation Infrastructure)：物联网中 间件独立并且存在于后端应用程序与数据采集器之 间，并且能够与多个或者多种后端应用程序以及多 个数据采集器连接，以减轻架构与中间件维护的复 杂性。
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第6章 物联网中间件
IOT-A体系框架
WP1-架构参考模型
W P2-协调整合到未来的 互联网 服务层 WP3-协议套件 WP4-解析和识别 WP5-IOT对象平台
WP6-要求，验 证和利益相关
方的互动
WP7-用例
WP8-传播和影响生成
WP9-管理和协调
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(2) 数据处理(Data Flow)：物联网主要目的在于将 实体对象转换为信息环境下的虚拟对象，因此数据 处理是物联网最重要的特征，物联网中间件具有数 据的搜集、整合、过滤与传递等特性，以便将正确 的对象信息传到企业后端的应用系统。
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第6章 物联网中间件
(3) 流程处理(Process Flow)：物联网中间件采用程 序逻辑及储存再转送(store-and-forward)的功能来提 供顺序的消息流，具有数据流程设计与管理的能力。
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第6章 物联网中间件
6.1 中间件技术概述
6.1.1 中间件的作用和意义 中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布 式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享 资源。中间件位于客户机/服务器的操作系统之上， 管理计算机资源和网络通讯，是连接两个独立应 用程序或独立系统的软件，相连接的系统即使它 们具有不同的接口，但通过中间件相互之间仍能 交换信息，执行中间件的一个关键途径是信息传 递，通过中间件应用程序可以工作于多平台或OS 环境。
物联网相关技术
物联网相关技术
物联网技术可以概括为以下几个方面：
1、传感器技术：传感器是物联网实现的重要基础，它不仅能够检测周围环境中的信息，还能将其转化为电信号或数字信号，再传递给物联网设备进行处理。
2、物联网通信技术：物联网通信技术是物联网中的核心，它具有良好的稳定性、低功耗和可靠性。
它主要包括无线传感器网络（WSN）、ZigBee、蓝牙、GPRS / 3G、Wi-Fi等技术。
3、物联网中间件技术：中间件是一种软件，它可以将硬件设备和上层应用程序连接起来，使前者能够接收后者的指令，并将其转换为物理信号，从而实现物联网实际应用。
4、物联网大数据分析技术：物联网大数据分析技术是分析、挖掘物联网数据的工具，它可以帮助用户更有效地分析物联网中的数据，从而更好地了解它的运行状态，并对其进行优化。
5、物联网安全技术：随着物联网的发展，物联网安全技术也受到了广泛关注，它主要是指在物联网中采用的安全解决方案，包括数据加密、认证、访问控制、安全协议等技术。
物联网中间件
2.1 web服务
Web 服务（ Web Services ）就是一种可以通过
Web描述、发布、定位和调用的模块化应用。
Web服务可以执行多种功能，从简单的请求到复
杂的业务过程。
一旦Web服务被部署，其他的应用程序或是Web
物联网中间件
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物联网中间件基本概念
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物联网中间件关键技术
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物联网中间件编程实例
1 物联网中间件基本概念
1.1 物联网中间件的定义和分类 1.2 物联网中间件的基本组成和特点 1.3 物联网中间件举例
1.1 物联网中间件的定义和分类
(1) 中间件定义：
独立的系统软件或服务程序。
应用于客户机、服务器的操作系统，管理计算 机资源和网络通信。 连接两个独立应用程序或独立系统的软件，使 相连接的系统即使具有不同的接口，利用中间件 仍然能相互交换信息。
服务就能够发现并且调用这个部署的服务。
Web服务（Web Services）向外界提供一个 能 够 通 过 Web 进 行 调 用 的 API （ Application Programming Interface，应用程序编程接口） ，能够用编程的方法通过Web来调用这个应用 程序。我们把调用这个Web Services的应用程 序叫做客户。
支持分布计算，提供跨网络、硬件和OS平台的透明的
应用或服务的交互
支持标准的协议
支持标准的接口
*(5) 什么是物联网中间件 在物联网中采用中间件技术，
以实现多个系统和多种技术之间的
资源共享，最终组成一个资源丰富
物联网技术概论--物联网中间件
01 中间件的概述 02 中间件的特点 03 中间件的分类
目录
中间件的概述
中间件是位于平台和应用之间的具有标 准程序接口和协议的通信服务。
中间件=平台+应用的需要 • 运行于多种硬件和OS平台 • 支持分布计算，提供跨网络，硬
件和OS平台的透明的应用和服 务的交互 • 支持标准的协议 • 支持标准的接口
• 交易中间件和消息中间件一样也具有跨平台, 跨网络的能力
中间件的分类
对象中间件
• 对象中间件也叫Object TP Momitor, 的模式来组织 体系结构的,在线的电子交易很适合采用这种中间件 类型。因为这种类型的应用会被频繁的修改,面向对 象的体系结构可以保持足够的弹性来应付这种改动。
中间件的分类 应用服务器
中间件的分类
感谢观看
中间件的分类
目前，中间件发展很快，已经与操作系统、数据库并列为三大基础软件
中间件的分类
消息中间件
主要功能:将数据从一个应用程序发送到另一个应用程序
中间件的分类
交易中间件
• 主要功能:管理分布于不同计算机上的数据的一致性，协调数据库处理 分布式事务,保障整个系统的性能和可靠性。
• 交易中间件所遵循的主要标准是x/opendtp模型。它适用于联机交易 处理系统，如银行的ATM系统,电信的计费营收系统。主要产品 有:BEA TUXEDO, IBM CICS, 东方通科技tongeasy
物联网中间件技术
物联网中间件技术在当今科技飞速发展的时代，物联网（Internet of Things，简称IoT）已经成为了一个热门话题。
从智能家居到工业自动化，从智能交通到医疗保健，物联网的应用无处不在。
而在物联网的架构中，中间件技术扮演着至关重要的角色。
什么是物联网中间件技术呢？简单来说，它就像是一个桥梁，连接着物联网中的各种设备和应用程序，使得它们能够有效地协同工作。
想象一下，在一个智能家居系统中，有各种各样的设备，如智能灯泡、智能门锁、智能摄像头等等。
这些设备来自不同的制造商，使用不同的通信协议和数据格式。
如果没有中间件技术，要让这些设备相互通信和协调工作将是一项极其复杂的任务。
而中间件技术的出现，解决了这个问题。
物联网中间件技术具有多种功能。
首先，它能够实现设备的管理和控制。
中间件可以对连接到物联网的设备进行注册、认证和监控，确保设备的安全性和可靠性。
同时，它还可以对设备进行远程控制和配置，方便用户进行管理。
其次，数据的采集和处理也是中间件的重要职责。
物联网中的设备会产生大量的数据，这些数据的格式和类型各不相同。
中间件能够将这些数据进行收集、整合和转换，使其成为有意义、可分析的信息。
再者，中间件还支持通信协议的转换。
不同的物联网设备可能使用不同的通信协议，如 Zigbee、蓝牙、WiFi 等。
中间件可以在这些协议之间进行转换，使得设备之间能够无障碍地通信。
此外，中间件还具备应用程序接口（API）的提供功能。
这使得开发者能够更轻松地开发基于物联网的应用程序，无需了解底层设备的复杂细节。
在实际应用中，物联网中间件技术带来了许多好处。
对于企业来说，它可以提高生产效率，降低运营成本。
例如，在工业制造领域，通过中间件技术可以实现设备的实时监控和故障预警，及时进行维护和修理，避免生产中断。
在智能交通领域，中间件技术可以整合来自不同传感器和设备的数据，如车辆的位置、速度、路况信息等，为交通管理部门提供更全面、准确的决策依据，从而优化交通流量，减少拥堵。
物联网中间件35730说课讲解
中间件设计方法
物联网具有自身体系结构的差异性、网络中节点的部署和 数据采集的多样性以及通信的异构性等特点，在设计物联网中 间件软件时必须遵循以下原则。 （1）由于节点能量、计算、存储能力及通信带宽有限，因此传 感网中间件必须是轻量级的，且能够在性能和资源消耗间取得 平衡。 （2）物联网环境较为复杂，因此中间件软件还应提供较好的容 错机制、自适应和自维护机制。 （3）中间件软件的下层支撑是各种不同类型的硬件节点和操作 系统(TinyOS、MantisOS、SOS)，因此，其本身须能够屏蔽网 络底层的异构性。 （4）中间件软件的上层是各种应用，因此，它还需要为各类上 层应用提供统一的、可扩展的接口，以便于应用的开发。
1、事件管理系统（EMS）
EMS配置在“边缘EPC中间件”端，用于收集所读到的标签信 息。 EMS的主要任务：
（1）能够让不同类型的读写器将信息写入到适配器；
（2）从读写器中收集标准格式的EPC数据；
（3）允许过滤器对数据EPC数据进行平滑处理；
（4）允许将处理后的数据写入到RIED或数据库；
（5）对事件进行缓冲，使得数据记录器、数据过滤器和适配器能 够互不干扰的互相工作。
（2）SOAP服务器
SOAP服务器的任务是将功能和任务管理器的接口作为服务 的形式暴露出来，让所有的系统都能够访问到，可以通过一个 简单部署描述文件来完成部署，该文件描述了哪些任务管理器 的方法被描述出来。
（3）类服务器
类服务器使得给系统动态加载额外服务成为可能，任务管 理器指向类服务器并在类服务器有效时加载所要加载新的类。 这样可以很容易地实现更新、添加和修改任务而不需要重新启 动系统。
围绕物联网在信息交互、任务分解、节点协同、数据处理和 异构抽象等方面的设计目标，物联网中间件设计方法主要可分 为以下几类：
物联网的中间件
物联网的中间件1、简介1.1 什么是物联网中间件1.2 物联网中间件的作用1.3 物联网中间件的优势1.4 物联网中间件的应用场景2、架构设计2.1 物联网中间件的组成部分2.1.1 设备接入层2.1.2 数据传输层2.1.3 数据处理层2.1.4 应用展示层2.2 物联网中间件的通信方式2.2.1 点对点通信2.2.2 发布-订阅模式2.2.3 请求-应答模式2.3 物联网中间件的扩展性与容错性设计 2.3.1 数据存储与查询设计2.3.2 容灾与备份设计2.3.3 负载均衡与性能优化设计2.3.4 安全性设计3、设备接入层3.1 设备与中间件的通信协议3.2 设备接入认证与授权3.3 设备状态管理3.4 设备数据采集与传输4、数据传输层4.1 数据通信协议选择与优化4.2 数据压缩与加密4.3 数据分发与路由4.4 数据精确性与实时性保障5、数据处理层5.1 数据解析与转换5.2 数据存储与处理5.3 数据分析与挖掘5.4 数据可视化与展示6、应用展示层6.1 应用接口设计与开发6.2 用户权限与访问控制6.3 数据监控与报警6.4 应用维护与升级7、附件7.1 附件1：示例代码7.2 附件2：配置文件样例注释：物联网中间件：指在物联网平台中，连接设备与应用层之间的软件系统。
法律名词及注释：- 物联网：是指在互联网基础上，将各类物品与互联网相连接，实现信息互通，数据共享，实现智能化的一种网络形态。
- 数据采集：指通过传感器、仪器设备等手段，对现实世界中的数据进行采集和记录的过程。
- 数据处理：指对采集到的数据进行分析、加工、处理，以提取有价值的信息。
- 数据存储：指将处理后的数据进行储存，以备后续使用。
- 数据传输：指在不同设备之间进行数据交互的过程。
- 应用开发：指根据具体需求，进行程序开发，实现特定功能。
- 用户权限控制：指对用户访问系统资源的权限进行控制和管理。
- 数据监控：指对物联网系统中的数据进行实时监控和报警的过程。
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（3）节点的物理安全无法保证 传感器节点所处的环境易受到天气等物理因素的影响 传感器网络的远程管理使我们在进行安全设计时必须考虑
分为自助访问控制技术（DAC，Discretionary Access Control） 、强制访问控制技术（MAC，Mandatory Access Control）以及基 于角色的访问控制技术（RBAC，Role-based Access Control）三 种类型。
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虚拟专用网（VPN，Virtual Private Network）——在公 用网络上建立专用网络的技术 。
7.1.1 信息安全定义 7.1.2 信息安全的基本属性 7.1.3 信息安全分类
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7.1.2 信息安全的基本属性
1.可用性 2.可靠性 3.完整性 4.保密性 5.不可抵赖性
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1.可用性（Availability ）
确保那些已被授权的用户，在他们需要的时候，确实 可以访问得到所需信息。
突发事件：如网络攻击、计算机病毒感染、 崩溃、战争破坏、自然灾害
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本章教学内容
7.1 信息安全基础
7.2 无线传感器网络和RFID安全
7.3 物联网安全的新挑战
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7.2 无线传感器网络和RFID安全
7.2.1 无线传感器网络安全 7.2.2 RFID安全
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7.2.1 无线传感器网络安全
1．无线传感器网络的安全问题
无线传感器网络的安全目标——要解决网络的可用性、 机密性、完整性等问题，抵抗各种恶意的攻击。
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2.网络安全
网络安全指网络上信息的安全，也就是网络中传输和 保存的数据，不受偶然或恶意的破坏、更改和泄露， 网络系统能够正常运行，网络服务不中断。
保障网络安全使用的典型技术包括密码技术、防火墙 、入侵检测技术、访问控制技术、虚拟专用网技术、 认证技术等。
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密码技术——信息安全的核心和关键，主要包括密码算法 、密码协议的设计与分析、工程学院
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第7章 物联网安全
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本章教学内容
7.1 信息安全基础
7.2 无线传感器网络和RFID安全
7.3 物联网安全的新挑战
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7.1 信息安全基础
7.1.1 信息安全定义 7.1.2 信息安全的基本属性 7.1.3 信息安全分类
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7.1.1 信息安全定义
信息安全是一门涉及计算机科学、网络技术、通信技 术、密码技术、信息安全技术、应用数学、数论、信 息论等多种学科的综合性学科。
系统
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2.可靠性（Reliability）
信息以用户认可的质量连续服务于用户的特性（包括 信息的迅速、准确和连续地转移等），也可以说是系 统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率。
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3.完整性（Integrity）
保证信息和处理方法的完整性和正确性
完整性一方面指信息在存储或传输的过程中不被偶然 或蓄意地删除、修改、伪造、乱序、重放、插入等破 坏的特性；
另一方面指信息处理方法的正确性，如果执行不正确 的操作，也很有可能破坏信息的完整性。
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4.保密性（Confidentiality）
确保信息不泄露给未授权的实体或进程的特性，即信 息的内容不会被未授权的第三方所知。
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5.不可抵赖性（Non-Repudiation）
也称作不可否认性，它是面向通信双方（人、实体或 进程）的安全要求，保证信息系统的操作者或信息的 处理者不能否认其行为或者处理结果，以防止参与此 操作或通信的一方事后否认该事件曾发生过
虚拟专用网的实现技术包括密码技术、身份认证技术、隧道技术 等。
认证技术——用于确定合法对象的身份，防止假冒攻击。 其基本思想是通过验证被认证对象的属性来达到确认被认 证对象是否真实有效的目的。
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3.系统安全
系统安全主要指的是计算机系统的安全，而计算机系 统的安全主要来自于软件系统，包括操作系统的安全 和数据库的安全。
防火墙——用来加强网络之间访问控制，防止外部网络用 户以非法手段通过外部网络进入内部网络来访问内部网络 资源，保护内部网络操作环境的特殊网络互联设备 。
入侵检测技术——用于检测损害或企图损害系统的机密性 、完整性或可用性等行为的一类安全技术。
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访问控制——按用户身份及其所归属的某预定义组来限制 用户对某些信息的访问 。
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4.应用安全
应用安全是指应用程序在使用过程中和结果的安全， 它是定位于应用层的安全。应用安全包括Web安全技术 、电子邮件安全等。
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Web安全——在服务器与客户机基于超文本方式进行信息交 互时的安全问题。
Web安全威胁——包括黑客攻击、病毒干扰、Web诈骗、网 上钓鱼等。
电子邮件的安全隐患——主要包括垃圾邮件、病毒侵犯、 邮件爆炸、邮件被监听等。
从广义来说，凡是涉及到信息的可靠性、保密性、完 整性、可用性和不可抵赖性的相关技术和理论都是信 息安全的研究领域。
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国际标准化组织（ISO）对信息安全的定义： 在技术上和管理上为数据处理系统建立的安全保护， 保护计算机硬件、软件和数据不因偶然和恶意的原因 而遭到破坏、更改和泄露。
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7.1 信息安全基础
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7.1 信息安全基础
7.1.1 信息安全定义 7.1.2 信息安全的基本属性 7.1.3 信息安全分类
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7.1.3 信息安全分类
1.物理安全 2.网络安全 3.系统安全 4.应用安全
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1.物理安全
物理安全又称作实体安全，是保护计算机设备、设施 （网络及通信线路）等免遭地震、水灾，或在有害气 体和其他环境事故中受破坏的措施和过程。
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（1）有限的存储、运行空间和计算能力，有限的能量 一个普通的传感器节点拥有16bit、8MHz的RISC CPU，但它
只有10KB的RAM、48KB的程序内存和1024KB的闪存。 一旦传感器节点部署到传感器网络中去，由于成本太高，是
无法随意更换和充电的。
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（2）通信的不可靠性 无线传输信道的不稳定性以及节点的并发通信冲突可