花生壳网站无法登陆,平谷建站推广,网站建设模板套用,怎么注册公司支付宝账号全文共计4384字#xff0c;预计阅读时间9分钟来源 | 数据观#xff08;转载请注明来源#xff09;作者 | 陆宝华 李晋 张永红 李学良编辑 | 蒲蒲引言智慧城市已经热炒几年了#xff0c;目前还在升温#xff0c;并且一些做国际联网应用的大企业提出了“城市大脑”的概念。当… 全文共计4384字预计阅读时间9分钟来源 | 数据观转载请注明来源作者 | 陆宝华 李晋 张永红 李学良编辑 | 蒲蒲引言智慧城市已经热炒几年了目前还在升温并且一些做国际联网应用的大企业提出了“城市大脑”的概念。当年这些概念的提出对于推进智慧城市建设是有意义的但作为城市的管理者和建设者不能被这些概念所“忽悠”因为目前还没有哪个做网络应用的企业是真的站在城市建设者和管理的角度来考虑智慧城市的建设问题并且由于他们“大脑”想的更多是企业的利益还不是哪个具体的城市所以城市的建设者和管理者可以多参考他们的想法但是主导权还是要放在自己的手里从实际出发去规划、设计自己的智慧城市。笔者虽然是从事网络安全行业但是几年来为了智慧城市的安全不得不对城市和智慧城市有所理解有一些体会和想法供读者参考。第一个问题我们讨论智慧城市建设中IPV6作为传感器地址的问题。IPV6在国际上已经讨论了有若干多年了中共中央办公厅、国务院办公厅已于2017年印发了《推进互联网协议第六版IPv6规模部署行动计划》。其中的动因之一是由于IPV6可以为地球上的“每一粒砂子分配一个地址”为万物互联提供了地址基础。但是今天笔者想给大家泼一点冷水。1.计算机联网与万物联网的通信地址需求对于计算机联网与各类“物”的联网其共同点是每个联网的节点都需要有一个地址对自己进行标识以区别于其它的节点。但是采用什么样的地址与相应的通信模式是相关的。早期的局域网一般都采用总线制使用的多是802.3协议寻址直接使用MAC地址。而对于较大的计算机联网特别是Internet这种国际联网每个联网节点都存在与在网上的任意节点通信需求的可能这样通信协议就必须保证任意一个节点都能寻找到其它任意不同的节点地址同时也可以被任意其它节点寻找到的可能。IP协议正是支撑了这样的一个需求特别是IPV6地址空间是128位16个字节真的可以为每一粒砂子提供一个地址。对于“物”的联网是否有这样的地址需求呢每个“物”是否有与在网上联接的其它的“物”进行这种通信呢这是需要做一点分析的。1.1 物联网传感器的基本连接方式1.1.1 物的连接方式“物”能连接到网上要考虑几种方式通过各类标识码的读卡器将这个物映射到网上通过数字标签RFID将所代表的“物”映射到网上通过大量的传感器将“物”的非电量转换为可以被网络识别的电量电气设备的直接连接可能的其它方式。本文仅对传感器不包括视频摄像头的连网进行分析。1.1.2 传感器的基本原理传感器是将非电物理量转化为电量的一种变换器。如图1所示图1传感器转换的原理实际是很简单的无非是将一些对某个非电物理量变化比较敏感的电子元器件接入到实际的“物”的某个比较容易检测到的部位当这个“物”的物理量变化时就会引起相关敏感元器件的电阻、电容、电感或者是其它的电学物理量发生变化从而变成电流、电动势、电磁场强度等等的变化。传感器的部署从系统论的分层观点来看应该是智慧城市的最底层。1.1.3 传感器的几种主要场景这些传感器变换化的电量主要有以下的几种应用场景1无控制的数值上传这种情况就是为测量之用是最简单、最直接的应用。2有控制数值上传及控制信号的产生这种情形的应用在工业控制体系中是比较普遍的传感器不仅用于测量同时还会事先设定一定的阈值当达到阈值规定时会有相应的触发导致执行器做出相应的动作这种控制有开环的控制也有经过反馈形成的闭环控制。如图2所示图2控制控制系统要向上一级控制器报送状态数据如执行器所执行动作的频率执行器所维持的状态传感器上报数据的范围传感器的状态等等。图3传感器的汇聚1.1.4 多传感器汇聚场景在工业控制和智慧城市需要的控制项目中可能还需要与相应的计算端进行连接由计算端给出相应的计算结果再命令相应的执行器执行各类动作。执行器可能是一个也可能是多个。这就是系统控制而计算端可以是针对一个“物”状态的端计算也可以是针对多个“物”的边缘的系统计算。如图3所示。1.2 传感器地址对于一个单路的传感器的测量体系传感器的地址不那么重要。但是对于一个多路的体系来说无论是仅用于测量还是用于控制传感器的地址都是非常重要的。如果每个传感器没有区别于其它传感器的地址那么就无法确认数据是由哪个传感器所产生的系统当然也无法正常地运行。传感器地址必须满足以下的条件1在一个小系统内地址空间要足够以保证小系统内的所有传感器都有一个独立的地址2地址应该足够的短这样计算资源和网络资源用于地址解析的开销就少特别是对于实时性要求较高的应用场景这种对资源的节省就会减少延时3保证传感器是合法接入的关于这一点本文暂不讨论。2.传感器数值数据的通信模式前面说过通信的地址寻址方式与网络传输模式是相关的分析传感器的传输需求对于分析传感器的寻址是重要的。无论是哪一种应用场景传感器是一个单向的数据上传的部件也就是说它的通信仅仅是向一个方向的传输当然它的数据可能会有多个系统对其进行采集无论数据是由传感器推送给上一级节点还是由上一级节点对传感器进行询问。数据是由传感器产生并由传感器作为通信的信源端传感器永远不会成为信宿端。2.1 控制执行器与控制信号在物联网中控制是可能存在的一些系统需要从感知端获得数据当数据达到某个阈值时应该触发控制执行器产生某些动作使得系统处于一个良好的状态。前面已经说过这种控制有开环的也有闭环的。控制无论是开环还是闭环对实时性的要求一般会比较高执行端可以认为是通信的信宿端。但是执行端并不一定仅仅是接收数据也可能会将自身或系统的状态数据作为信源端发送给更高一级的节点显然控制执行端也是需要相应地址的。需要说明的是控制信号不同于数据一个是实时要求比较高另一个是控制信号是不能像数据那样重复使用的。3.计算机网络与传感器网络通信3.1 计算机网络通信各计算机之间的通信寻址方式是与这个网络的复杂度有关的对于早期的局域网来说通信协议多采用的是IEEE802.3总线网的协议这个协议描述的是物理层和数据链路层的MAC子层的实现方法寻址也仅仅是针对MAC地址进行寻址。而对于范围较大的网络来说可能是多网的结构网与网之间是不能直接用MAC地址寻址的。这样的复杂网络环境任意两台计算机之间的通信先建立会话使得通信信道建立后通信才能得以实现所以OSI七层协议模型是非常重要的。TCP/IP协议虽然没有一一的对应七层协议但是协议中的功能一点都没少。IP层是为了解决寻址的IP地址必须与MAC地址相对应而TCP/UDP是对应到传输层的。一个通信的建立必须包括五元组源IP地址、源端口、目的地址、目的端口、4层协议号。这样就保证了任意一台计算机与另外任意一台计算机之间的通信的可靠性和唯一性。对于复杂网络的计算机通信来说这是非常必要的。3.2 传感器网络通信在传感网络中从传感器的汇聚端如图3注汇聚端的说法不一定准确是指传感器将数据传送的最近节点所示仍然可以看成是复杂的计算机网络的通信但是传感器与汇聚器之间则不能简单地看成是计算机网络通信。(一)传感器网络使用IPV6地址导致的问题对于使用IPV作为传感器的识别地址就会存在以下的问题3.2.1 IPV需要与MAC地址建立对应关系对于任意一个传感器我们确实需要有一个可以识别的地址如果没有这样的一个地址就不知道数据的来源就无法体现这个数据的价值。但是是否一定需要用IPV6作为地址则是需要分析的。相当多数的传感器目前仍然是非数字化的传感器即便是已经数字化了的传感器是否需要一个MAC地址然后再与IPV建立对应关系呢虽然IPV6地址空间足够大但是只要传感器的汇聚端能够识别连接到该汇聚端上的所有传感器就足够了一般这种汇聚端可连接的传感器不过是几个十几个、几十个的都是比较少见的就算数量级很大我们也可以用汇聚器级联的方式进行扩展。我们完全不需要那么大的地址空间来区别各个传感器何况还要在传感器上加个网卡。3.2.2 IPV6地址空间数据过大导致传感器数据报有效数据占比过低IPV6的地址空间是128位对于一个五元组来说源地址加上源端口就需要18个字节完整五元组就需要37个字节而一个传感器产生的数值往往只有3到5位十进制数据一个5位十进制数据的数值转换成二进制也仅仅是3个字节用37个字节的地址大包装箱只装上了3个字节的小货物大量的算力和带宽都浪费在对地址的处理上是极不合理的。一些从事物联网应用的企业也证明了这一点他们对每个月传输一次的计量数据积攒了一个月数据量还算比较大对于IPV4来说数据部分仅占了数据报三分之一。3.2.3 传感器的通信模式对于计算机网络来说任意两台计算机之间是有通信需求的这任意的两台计算机可能是在不同的国度也就是说有全球可达的通信需求。这种通信的路径很难说是南北向的还是东西向的向直接的服务端请求通信是南北向的而与其它的计算机节点的通信则都可以认为是东西向的并且通信是双向的。而对于传感器与汇聚端的通信来说仅仅单向的由传感器向汇聚端的通信这就说明1传感器的数据没有全球可达的通信需要如果有完全可能通过汇聚端进行传输2传感器之间没有通信的需求并且也不存在传感器之间通信的可能即便有也可以通过汇聚端来实现3传感器与汇聚端的通信是定向的不需要用五元组来确定。结论用IPV6作为传感器的识别地址是不科学的完全没有必要甚至是有害的。未来智能实验室的主要工作包括建立AI智能系统智商评测体系开展世界人工智能智商评测开展互联网城市云脑研究计划构建互联网城市云脑技术和企业图谱为提升企业行业与城市的智能水平服务。 如果您对实验室的研究感兴趣欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”
