基于云计算的物联网关键技术研究.pdf

1-- 1 -基于云计算的物联网关键技术研究基于云计算的物联网关键技术研究-2-- 2 -目目录录物联网与云计算物联网与云计算01基于云计算的物联网环境基于云计算的物联网环境基于云计算的物联网环境基于云计算的物联网环境02基于云计算的物联网安全基于云计算的物联网安全基于云计算的物联网安全基于云计算的物联网安全03目前我们的研究工作目前我们的研究工作目前我们的研究工作目前我们的研究工作04-3-- 3 -物联网与云计算物联网与云计算物联网特点物联网特点云计算特点云计算特点p物联网发展被正式列入国家发展物联网发展被正式列入国家发展 战略p中国物联网应用基础已初步形成中国物联网应用基础已初步形成p物联网产业联盟迅速出现，从业物联网产业联盟迅速出现，从业 人员增加人员增加p物联网标准制定工作引起各方注物联网标准制定工作引起各方注 意p物联网核心技术突破仍是难题物联网核心技术突破仍是难题p物联网发展仍处于初期阶段物联网发展仍处于初期阶段p云计算为用户提供最可靠，最安云计算为用户提供最可靠，最安 全的数据存储中心全的数据存储中心p云计算云计算对对用户用户端设备要求端设备要求最最低低，， 使使用方用方便便。

p云计算可云计算可以实以实现现不同不同用户用户设备间设备间 都都数据与应用数据与应用共享共享p云计算为用户云计算为用户使使用网用网络络提供提供来无来无 限多都限多都可可能能4-- 4 -物联网发展物联网发展趋势趋势p 物物理世界感知理世界感知 是物联网是物联网建设建设的的 基础p 大量独立建大量独立建 设设的的单一单一物联物联 网应用是物联网应用是物联 网网建设建设的起点的起点 与基与基本元素本元素p 众多单一众多单一物联网应物联网应 用的用的深度互深度互联联和跨域和跨域 协协作是物联网作是物联网建设建设的的 目标5-- 5 -云计算发展云计算发展趋势趋势现阶段现阶段p价值价值初步初步体体现现p典型典型应用应用5-10年后年后p价值体价值体现现p行行业云应用业云应用p局部自动互局部自动互联联愿景愿景p广泛互广泛互联联p跨域合跨域合作作p泛在共享泛在共享-6-- 6 -物联网与云计算关物联网与云计算关系系p物联网与云计算的物联网与云计算的结合结合应用应用势势 在必行在必行p物联网的物联网的大规模大规模发展发展离不开离不开云云 计算计算平台平台的的支撑支撑，，而而云计算云计算平平 台台的的完善完善与与大规模大规模的应用的应用需要需要 物联网的发展为物联网的发展为其其提供最提供最大大的的 用户。

用户p基于云计算的物联网安全研究基于云计算的物联网安全研究 将将为物联网与云计算的发展提为物联网与云计算的发展提 供最可靠的供最可靠的保障保障，，也也是物联网是物联网 与云计算与云计算蓬勃蓬勃发展的发展的必要条件必要条件7-- 7 -目目录录物联网与云计算物联网与云计算01基于云计算的物联网环境基于云计算的物联网环境基于云计算的物联网环境基于云计算的物联网环境02基于云计算的物联网安全基于云计算的物联网安全基于云计算的物联网安全基于云计算的物联网安全03目前我们的研究工作目前我们的研究工作目前我们的研究工作目前我们的研究工作04-8-- 8 -云基础云基础设施设施云计算云计算平台平台的的体系架构体系架构云云平台平台云应用云应用云基础云基础设施通过设施通过物物理资理资 源虚拟化源虚拟化技术，技术，使使得得平平 台台上运上运行行的的不同行不同行业应业应 用用以以及及同一行同一行业应用的业应用的 不同不同客客户户间间的的资资源（源（存存 储储、、CPU等）等）实实现现共享共享云云平台平台是物联网是物联网运营运营平台平台 的核心，的核心，实实现现了了网网络络节节点点 的的配置配置和和控控制制、信息、信息的的采采 集集和和计算计算功功能能，，对对海海量量数数 据的据的分析分析处处理理，，以以满足满足大大 数据数据量量且且实实时性时性要求要求非常非常 高高的数据处的数据处理要求理要求。

云应用作为物联网云应用作为物联网运营运营平平 台台的的一部一部分分，，实实现现行行业应业应 用的业用的业务流程务流程 ，，在在技术技术上上 通过通过应用应用虚拟化虚拟化技术，技术，实实 现现多多租租户，户，让让一一个个物联网物联网 行行业应用的业应用的多多个个不同不同租租户户 共享共享存储存储、、计算计算能能力等力等资资 源源9-- 9 -物联网与云计算物联网与云计算结合结合方式方式（（1））单单中心，中心，多多终终端端这种这种方式的云中心方式的云中心大部大部分由私有分由私有云云构构成，可提供成，可提供统统 一一的的界界面面，，具具备备海海量量存储存储能能力力与与分级管分级管理理功功能能 10-- 10 -VAE基于基于NGIN平台平台基于基于NGIN平台平台IMSMobile Network网关网关管管端端物联网 互联网 通信网政府政府政府政府交交通通金融金融政府政府企企业业企企业业大大企企业云业云中中小企小企业云业云城市城市数据中心云数据中心云城市城市数据中心云数据中心云传传感感器及传器及传感感网网络络物联网与云计算物联网与云计算结合结合方式方式（（2））多多中心，中心，大量大量终终端端这种这种方式的云中心方式的云中心由由共共 有有云云和和私有私有云云构构成，成，并并 且二者且二者可可以实以实现现互互联。

联11-- 11 -物联网与云计算物联网与云计算结合结合方式方式（（3））信息信息应用应用分层分层处处 理理，，海海量量终终端端这种这种方式的云中心方式的云中心同同 样由样由共共有有云云和和私有私有云云 构构成，成，它它的特点是用的特点是用 户的户的范围范围广广、信息及、信息及 数据数据种类种类多多、、安全安全性性 能能高高12-- 12 -基于云计算的物联网可基于云计算的物联网可信信环境环境（（1））云计算技术的重要特点云计算技术的重要特点p结合结合了分布了分布式处式处理理、并、并行行处处理和理和网网格格计算的计算的优优势势云计算技术云计算技术将将存储存储在在分布分布式计算式计算机机产产品品中的中的大量大量数据数据和和处处理理器器资资源整源整合合在一在一起起协同协同工作，工作，使使相相关的计算关的计算分布分布在大量在大量的的分布分布式计算式计算机上机上p超强超强的计算的计算能能力力通过一通过一定的定的协协调调调调度度策策略，云计算略，云计算模模式可式可以通过以通过数数万乃至百万万乃至百万的的普普通通计计算算机之机之间间的联的联合来合来提供提供超强超强的的、、可可以以与与超级超级计算计算机相抗衡机相抗衡的计算的计算能能力力。

13-- 13 -基于云计算的物联网可基于云计算的物联网可信信环境环境（（2））TRE（（可可信信环境环境））需要保需要保证：证：p 一一个个可可信执信执行行环境环境p 一一个具个具备备隐私隐私保保护护的存储环境的存储环境p 能能够抵御外够抵御外界界攻击攻击p 至至少少支支持持一一种种认认证证算算法法•云计算技术关键特点云计算技术关键特点p结合结合了分布了分布式处式处理理、并、并 行行处处理和理和网网格格计算的计算的优优势势 p超强超强计算计算能能力力运运用云计算技术特用云计算技术特 点点搭搭建建物联网可物联网可信信 环境是我们的研究环境是我们的研究 工作工作之之一一14-- 14 -目录目录物联网与云计算物联网与云计算01基于云计算的物联网环境基于云计算的物联网环境基于云计算的物联网环境基于云计算的物联网环境02基于云计算的物联网安全基于云计算的物联网安全基于云计算的物联网安全基于云计算的物联网安全03目前我们的研究工作目前我们的研究工作目前我们的研究工作目前我们的研究工作04-15-- 15 -基于云计算的物联网安全基于云计算的物联网安全需求需求（（1））p3G互互联网联网将将 形成形成巨巨大大的的信信 息息安全安全防护防护需需 求求。

p云计算云计算将将带带 来来巨额巨额信息化信息化 安全安全投投资资p三三网网融融 合建设将合建设将 催催化信息化信息 化化安全安全需需 求求p物联网的物联网的信信 息息安全安全投投入入将将 给给国国内内信息信息安安 全全解决服解决服务务厂厂 商带商带来来巨巨大大商商 机机16-- 16 -基于云计算的物联网安全基于云计算的物联网安全需求需求（（2））• •感知感知 层层• •网络网络 层层• •应用应用 层层物联网物联网面面临临的的信息信息安全安全挑挑战战p拥塞攻击、碰撞攻击、物 理破坏 p耗尽攻击、丢弃和贪婪破 坏、非公平竞争p汇聚节点攻击 p方向误导攻击 p黑洞攻击 p洪泛攻击 p失步攻击p 智能变为低能 p 自动变为失控 p 非法人为干预（内部 攻击） p 设备（特别是移动设 备）的丢失 p 隐私数据的窃取-17-- 17 -基于云计算的数据安全研究基于云计算的数据安全研究数据安全存储数据安全存储数据安全数据安全传传输输数据安全研究数据安全研究同同态态加加密密密钥密钥集集中中管管理理云计算云计算服服务务端端环环 境可境可信信在线备备份份系系统统-18-- 18 -数据数据在线备备份服份服务务系系统（统（1））数据数据在线备备份服份服务务系系统面统面临三临三大要求大要求p 既既要要兼容兼容不同感知不同感知层层应用的应用的异异构构数据数据平台平台，，又又要要满足满足云计算存储云计算存储设备设备的的高高扩扩展展性性和和海海量量数据存储的数据存储的组织组织形式。

形式p 既既要要考虑考虑网网络络传传输效率输效率，，又又要保要保证证数据的数据的安全安全性性p 既既要要满足满足系系统统在大量在大量物联网应用物联网应用实体实体并并发发访问访问时时的的服服务务能能力力，，又又要要进进行行服服务务质质量量的的主主动动控控制19-- 19 -数据数据在线备备份服份服务务系系统（统（2））需求需求解决解决方方案案p按照按照云计算的云计算的思想思想，，系系统统的的拓扑拓扑结构结构包括三包括三个层个层次次的的备备份份云云:广域广域(公公共共)云云,区区域域云云及及本本地地(私有私有)云按照就近服按照就近服务务原则原则，，完完成成新新注注册册用户的用户的调调度度分配分配p从从软软件架构件架构的的角角度度，，都都包括包括备备份份客客户户端端、调、调度度服服务器务器和和存储存储服服务器务器三三个个子子系系统统p 三三个个子子系系统统除除了执了执行行双向双向安全安全认认证证，，由调由调度度服服务器务器完完成作业成作业调调度度，，建立建立备备份份客客户户端端与存储与存储服服务器之务器之间间的联的联系系p 系系统统必必须须设设置置多台多台介质服介质服务器务器，，以以满足满足系系统统扩扩展展性性方方面面的的要求要求。

20-- 20 -数据数据同同态态加加密密研究研究p同同态态加加密密的的思想思想起起源源于于私私密密同同态态(privacy homomorphism) ，，它它允许允许在在不知不知道解密函道解密函数的前提数的前提下下对对加加密密数据数据进进行行计算p Sander 和和Tschudin 定定义义了整了整数环数环上上的加的加法法、、乘法乘法同同态态加加密密机机制制,加加法法、、乘法乘法同同态确态确保保两两个个变变量量加加密密后后的计算的计算结结果果与加与加密密前的计算前的计算结结果果相相同同p IBM研究人员研究人员Craig Gentry已研究出已研究出一一种种完完全全同同态态加加密密方方案案，，该该方方案案将将能能够够加加强强云计算的云计算的商商业业模模式式(当当供应供应商负责托商负责托管客管客户户重重要要数据数据时时)，，这样这样就就可可以以让客让客户户在自在自己己的的客客户户端端请请求来对求来对数据数据执执行行计算计算而不而不会暴露会暴露原原始始数据21-- 21 -基于云计算基于云计算平台平台的物。