物聯(lián)網(wǎng)時代下計算機網(wǎng)絡技術研究
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摘要：物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)正在悄悄改變?nèi)藗兊纳詈蜕罘绞?，是今后IT行業(yè)發(fā)展的新熱點，同時也是教學的創(chuàng)新點和關鍵點。筆者提出當前形勢下計算機網(wǎng)絡技術教育教學的改革和創(chuàng)新思路，在教學內(nèi)容上增加物聯(lián)網(wǎng)相關知識，推動高校計算機網(wǎng)絡課程的改革。
關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；計算機網(wǎng)絡技術；教學創(chuàng)新
1引言
把“物物相連，相互相通”的網(wǎng)絡叫做物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings，IoT），就是在平常的現(xiàn)實社會中終端通過運用傳感器再配合網(wǎng)絡以達到具有感知能力、執(zhí)行能力、計算能力和傳輸能力目的的一個網(wǎng)絡，主要是通過嵌入的方式在芯片和軟件中實現(xiàn)整體網(wǎng)絡的功能，以達到智慧世界的目標，它通過網(wǎng)絡設施進行信息傳輸，實現(xiàn)物與物、物與人之間相互通信。在日益得到重視的情況下，在1999年提出的物聯(lián)網(wǎng)概念如今得已實現(xiàn)并且被應用于人們的生活中，給人們的生活帶來極大的方便。國際電信聯(lián)盟（ITU）在2005年給出了物聯(lián)網(wǎng)的定義，物聯(lián)網(wǎng)主要實現(xiàn)物到物（ThingtoThing，T2T）、人到物（HumantoThing，H2T）、人到人（HumantoHuman，H2H）之間的互聯(lián)。它是一個新興的領域，是一個相互交叉的領域，如今的物聯(lián)網(wǎng)已走進了人們生活中的每一個角落，它已成為我國經(jīng)濟領域代名詞，為我國經(jīng)濟發(fā)展注入了新的血液。
2物聯(lián)網(wǎng)時代中計算機網(wǎng)絡技術所起的作用
物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，改變了人們對世界的認識，顛覆了很多傳統(tǒng)思維，它適應于各行各業(yè)，能加快社會的信息化建設速度和提升社會的服務水平，物聯(lián)網(wǎng)具有如此作用來源于擁有三大關鍵技術：第一，全面的感知力，就是利用RFID即無線射頻識別技術，該技術是一種非接觸式的自動識別技術，它可以在無須人工干預的情況下通過射頻信號，自動、方便而準確地識別目標對象，并能迅速獲取所需的相關數(shù)據(jù)，它對環(huán)境的要求極低，常被運用于超市、快運、安檢、智能交通、電力、智能家居與智慧農(nóng)業(yè)等工作場所，它具有操作快捷方便、能頻繁使用、準確迅速的特點；第二，傳遞準確而可靠，信息的傳遞可以是專線也可以通過網(wǎng)絡傳遞，即通過Internet網(wǎng)絡，不管是哪種傳輸方式都能準確將物體的信息實時傳遞出去；第三，處理智能化，即在處理數(shù)據(jù)時利用大數(shù)據(jù)和云計算、模糊識別等各種先進計算技術，能在極短的時間內(nèi)快速收集、分析和處理海量的數(shù)據(jù)和信息。一般的網(wǎng)絡分為七層，而物聯(lián)網(wǎng)分為三個層次，即感知層（傳感層）、網(wǎng)絡層（傳輸層）、應用層，感知層是用來感知數(shù)據(jù)的最底層，也是傳輸與識別的重要層次，它的功能主要是收集與采集原始數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡層是中間層，它的功能是傳輸數(shù)據(jù)，在傳輸數(shù)據(jù)時保證數(shù)據(jù)的準確與安全；應用層是整個數(shù)據(jù)鏈中的最頂層，它的功能主要是負責表征內(nèi)容信息，也就是數(shù)據(jù)的各種應用體現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)技術是科技的必然產(chǎn)物，它結合了網(wǎng)絡技術、電子技術、通信技術，它的本質(zhì)是一種延伸和擴展的網(wǎng)絡技術，其核心構成部件仍然是互聯(lián)網(wǎng)技術，物聯(lián)網(wǎng)用戶端是進行物與物、人與物、人與人之間的信息交換和通訊的。物聯(lián)網(wǎng)技術所涉及的技術有射頻技術、嵌入式系統(tǒng)技術、傳感器技術、無線傳輸技術、信息處理技術、物聯(lián)網(wǎng)域名技術、無線網(wǎng)絡傳感技術等，物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡層主要依賴于現(xiàn)有的移動通訊網(wǎng)和傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)，通過各種硬件的接入設備與移動通訊網(wǎng)進行相連，實現(xiàn)相互通信。目前全國各高校都設置了物聯(lián)網(wǎng)技術應用專業(yè)，開設的課程有物聯(lián)網(wǎng)導論、C語言程序設計、Java程序設計、無線傳感網(wǎng)絡、TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議、嵌入式系統(tǒng)技術、傳感器技術、RFID技術、M2M與中間件技術等。目前各個高校側重點不同，而在不同的地方就業(yè)前景也是不一樣的，但就目前這種狀況，在教學方面仍要進一步探索和改進。
3計算機網(wǎng)絡技術課程的研究與創(chuàng)新
3.1增加IPV6教學內(nèi)容
在科技日益發(fā)達的今天，原來的IPV4已不能滿足生產(chǎn)與生活的需要。物聯(lián)網(wǎng)時代，網(wǎng)絡所面對的對象分為兩大類：智能小物體和智能終端。智能小物體具有體積小、存儲容量小、能量低、運算能力弱的特點，例如終端的傳感器節(jié)點；智能終端具有自由度比較高、操作方便、準確度比較高、沒有智能小物體的約束特點，如生活中的無線POS機、智能家居、智能交通、智能電控等。以上的對象雖然操作比較簡單方便，但是對象數(shù)量比較多而雜，對網(wǎng)絡提出了特定的需求，需要巨大的地址空間支持?，F(xiàn)在使用的IPV4通信網(wǎng)絡協(xié)議的地址位數(shù)為32位，也就是最多有2的32次方的電腦可以同時上網(wǎng)。IPv6是下一版本的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，它的提出最初是因為隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，IPv4定義的有限地址空間將被耗盡，地址空間的不足必將妨礙互聯(lián)網(wǎng)的進一步發(fā)展。在IPv6的設計過程中除了一勞永逸地解決了地址短缺問題以外，還考慮了在IPv4中解決不好的其他問題，主要有端到端IP連接、服務質(zhì)量（QoS）、安全性、多播、移動性、即插即用等。IPv6采用128位地址長度，幾乎可以不受限制地提供地址。IPV6在Windows7及以上系統(tǒng)中增加了增強的組播（Multicast）支持以及對流的支持（Flow-control），為多媒體的長遠發(fā)展和服務質(zhì)量（QoS）控制提供了良好的網(wǎng)絡平臺。IPv6的地址分配一開始就遵循聚類（Aggregation）的原則，這使得路由器能在路由表中用一條記錄（Entry）表示一片子網(wǎng)，大大減小了路由器中路由表的長度，提高了路由器轉發(fā)數(shù)據(jù)包的速度。IPV6加入了對自動配置（Auto-configuration）的支持，它通過改進和擴展DHCP協(xié)議，使得網(wǎng)絡的管理更加方便和快捷（尤其是局域網(wǎng)）。在使用IPv6網(wǎng)絡中用戶可以對網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)進行加密并對IP報文進行校驗，這極大增強了網(wǎng)絡安全。在物聯(lián)網(wǎng)時代，基于以上原因，物聯(lián)網(wǎng)由于所面對的對象的數(shù)量多，對地址的需求量大，對數(shù)據(jù)的處理質(zhì)量和空間的需求要求都比較高，而如今的互聯(lián)網(wǎng)技術IPV4是主流網(wǎng)絡基石，它不能滿足物聯(lián)網(wǎng)時代的網(wǎng)絡高需求，不能更好為人們的生活提供智能化服務，制約著科技向前發(fā)展，不能實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術的突破。所以，在高?，F(xiàn)在的計算機網(wǎng)絡技術教學中一定要引入IPV6的教學內(nèi)容，它適應時代的發(fā)展，使教學內(nèi)容緊貼生活、緊貼科技，符合當前物聯(lián)網(wǎng)時代的計算機網(wǎng)絡教學要求。
3.2適當加大無線網(wǎng)技術的教學內(nèi)容
目前物聯(lián)網(wǎng)技術的通信載體以公共無線網(wǎng)絡為主，同時也用3G、4G網(wǎng)絡，還有的采用固定光纖等。利用公共無線網(wǎng)進行通信雖然使用方便，但信息的保密性不好，可靠性及穩(wěn)定性也不足；利用3G、4G網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)時可靠性與保密性也不高；固定光纖接入具有傳輸速率高、傳輸信息量大、成本及費用高、穩(wěn)定性與保密性好等特點。因此，在實際情況中應根據(jù)不同的應用場景選擇不同的通信載體，以達到成本與性能最佳比。無線傳輸分為近距離與遠距離兩種，常用的近距離無線通信技術有802.11b、Bluetooth、802.15.4(ZigBee)、UWB、IrDAR、FID等。在傳輸距離短、功耗需求低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數(shù)據(jù)傳輸時選擇ZigBee是一種不錯的選擇，ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的一種低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，它具有距離短、復雜度低、功耗低、數(shù)據(jù)速率低、成本低、網(wǎng)絡容量大、安全的特點，是一種雙向無線通信技術，自身的一個完整的協(xié)議棧只有32KB，但它可以嵌入各種設備中與其他設備同時工作，是目前近距離無線傳感網(wǎng)絡的主流技術之一。鑒于無線網(wǎng)絡具有上述特性，應在計算機網(wǎng)絡教育教學中加大無線網(wǎng)技術內(nèi)容的比重，讓高校學生在學習時全面準確掌握各種無線RF通訊技術與標準，比如ZigBee、藍牙、Wi-Fi、GPRS、CDMA、3G、4G、5G等，使學生在校能學到新知識，走向社會就能直接為社會服務，適應社會發(fā)展需要的同時推動現(xiàn)有科技向前發(fā)展。
4結語
作為信息產(chǎn)業(yè)新方向的物聯(lián)網(wǎng)，它是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的又一個科技創(chuàng)新產(chǎn)物。高等學校是培養(yǎng)中、高級應用人才的場所，應把握科技時代的脈搏，跟隨物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的趨勢和制定合理的教育方針與政策，以此達到培養(yǎng)人才的目標。
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作者:符志軍 王景景 單位:江西工程學院
