浅析物联网节点状态监测技术

王欣

摘要：尽管关于ICN架构研究很多，但目前的评估和验证方法仍然停留在对ICN本身的仿真和理论探讨层面，如缓存优化等。本文侧重于构建用于控制和监视信息中心物联网（IC-IoT）系统各设备节点的完整框架。

关键词：信息中心网络;物联网;节点监测;访问控制

引言

在最近几年中，随着我国物联网技术的不断发展，有效推动了我国信息通信技术水平的不断提高，各种事物在任何地点与时间中取得通信联系是当前我国信息通信技术的重要发展目标。在信息领域中，物联网技术是一次新的变革，能够对新一轮的经济发展高潮起到有效推动作用。

1物联网节点监测概述

随着互联网的不断扩展，适当的互联网管理（包括网络分析和诊断）的重要性也日益增加，应进行监测和控制，管理各种网络设备，实现状态信息的集中管理。IoT有许多应用领域，如智能家居和城市、交通系统、工业控制系统、医疗保健监测系统等。许多研究采用无线传感器网络（WSN）将与物理域关联的信息、IoT驱动的计算系统相互关联，可以无处不在地访问位置、环境中不同实体的状态，进行数据采集，以进行长期的IoT监视。同样为使网络有效运行，IoT也需要监测、控制、记录网络性能和设备资源的使用情况，而设备的管理者负责收集网络设备信息，包括设备特性、数据吞吐量、通信超载和错误等。未来IoT架构将朝着以内容为中心的方向发展，运用IoT技术的网络节点监测系统也将随之改变，在IC-IoT的应用场景下，网络节点监测具有较大的研究空间。

2信息中心物联网节点状态监测架构

2.1硬件架构

构建基于新技术的监测云平台，使数据从感知、采集、传输、存储、展示到预警、决策，迈向全自动化、信息化、实时化、科学化的新里程。基于物联网架构，将云平台硬件架构分为五个层级，分别是：感知层、采集层、通讯层、中心层和应用层。感知层：包含现场布置的各类传感器，如：雨量传感器、水位传感器、位移传感器、应变传感器、渗流传感器。其主要功能是将感知的现场工况准确地反映出来，如：水位变化、位移变化等。采集层：包含现场安装的各类采集设备，如：工情采集设备（MCU）、水情采集设备（RTU）等。其主要功能是准确采集传感器的数据、临时存储及数据发送。通讯层：包含现场的无线或者有线通信网络，如：2G/3G/4G/5G通信网络、LORA通信网络、光纤通信网络等。其主要功能是作为媒介，将采集层设备的数据可靠地传输至中心层。

2.2基于名称的节点状态数据获取

ICN中的每个路由器都有3个功能模块用于路由和转发内容：内容存储（CS）、未决兴趣表（PIT）、转发信息库（FIB）。基于这种转发策略，在ICN中信息的分配更加高效、准确。这与IC-IoT的有效管理机制设计目标一致。同样定义3个表：数据块重要性表、数据块结构表、数据跟踪表。数据块重要性表记录每个数据块的重要性，数据块结构表记录数据块间的拓扑信息，它们都存储在中心数据块中;数据跟踪表存储在各子数据块中，包含了内容名称和下一个存有该内容的数据块名称。

2.3开发远程监控平台

在进行远程监控平台的构建过程中，基本上采用基于B/S的构架设计模式，能够对网络进行状态的实时检测，并且在运行的过程中，也可以进行远程的控制，并对统计报表功能进行实现。在进行系统的操控过程中，工作人员也可以使用手机移动端上的APP进行远程的访问。在呈现的监控状态当中，需要对当下以及过去的历史温度、水位、烟雾度、工作状态以及故障记录进行显示。在进行状态记录的生成过程中，还需要对生产年月日，进行报表形式的体现，以此保障工作人员在进行监测的过程中，可以对网络在一段特定时间内的状态进行查询和了解，这样也是保障在后期对其系统或者网络，开展改造和优化工作当中，提供出可靠的数据基础。同时管理人员也能够在系统的后台，对其系统进行远程的控制，使其可以对网络智能盖板进行操作，并获取到相应的网络智能盖板当中的参数等数据信息。

2.4安全认证协议防护

根据安全认证协议实现成本的不同与加密复杂性，安全认证协议大致可以划分为轻量级协议、中量级协议、重量级协议。（1）轻量级协议，在进行设计过程中需要对系统成本费用进行深入考虑，通过选用简单的位运算，来开展相关的认证计算，轻量级协议的安全性并不高，在商品零售行业中可以使用轻量级协议。（2）中量级协议，能够对系统的实现成本与系统的安全性进行同时兼顾。对于中量级协议，它主要选用加密认证算法为Hash运算，所以中量级协议是比较灵活的。其中，分布式询问一应答协议是一种普遍使用的中量级协议，同时也属于双向认证协议，通过进行标签、读写器的交互操作与后台数据库的查询，能够对标签、读写器进行双向认证。

2.5物联网架构

采用Kafka的消息队列处理机制实现万物互联带来的多层次、复杂的信息交互。Kafka是一种高吞吐量的分布式发布訂阅消息系统，它可以处理消费者在网站中的所有动作流数据。这种动作（网页浏览、搜索和其他用户的行动）是现代网络中的许多社会功能的一个关键因素。这些数据通常是由于吞吐量的要求而通过处理日志和日志聚合来解决。对于像Hadoop一样的日志数据和离线分析系统，但又要求实时处理的限制，这是一个可行的解决方案。Kafka的目的是通过Hadoop的并行加载机制来统一线上和离线的消息处理，也是为了通过集群来提供实时的消息。

结束语

针对物联网发展可能面临的网络安全新形势、新需求和新特性，需要从健全物联网安全技术标准、构建适应物联网环境的安全防护机制、搭建物联网全生命周期立体防御体系、探索新技术在物联网安全领域新应用等方面，联合物联网产业链各方力量，共同打造物联网安全生态，促进物联网产业健康良性发展。

参考文献：

[1]顾宇明.浅谈物联网计算机网络安全及控制[J].中国新通信，2018，20（24）：109.

[2]汤振.基于物联网的家庭室内环境监测系统的研究与实现[D].南京邮电大学，2018.

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