如何理解下一代互联网与物联网

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目前，互联网发展历程到了一个转折点，移动互联网成为新亮点，下一代互联网奠定了新起点。而物联网是互联网应用拓展的重点，是战略性新兴产业的增长点，是加快转变经济发展方式的切入点。下一代互联网和物联网既是未来竞争的制高点，也是自主创新的着力点。

下一代互联网

互联网与集成电路、计算机、光纤和移动通信相互促进和发展。集成电路促进了PC的发展，PC促进了互联网和移动通信，反过来移动通信和互联网又促进了PC和集成电路的发展。互联网影响了社会，移动改变了生活。

互联网的发展始于1969年，从美国国防部的内部网络变成了全球公众互联网。互联网从收发邮件平台，到浏览平台，之后变成交互平台，成为工作平台。互联网从研究性网络发展为商业性网络，还将成为泛在性网络。

移动互联网的发展速度会超过固定互联网。2011年的手机与2003年的PC性能相当。截至2010年12月底，我国手机上网用户达3.03亿人。移动互联网的过剩化和随时随地的接入，使得其比固定互联网应用更广泛，比如微博比博客更流行。用户通过移动互联网还可以接入多种云服务。

互联网面临的挑战分为可扩展性挑战、可管理性挑战、安全性挑战和节能环保挑战。

中国3G业务中，P2P占比50%。视频业务成为主流，导致流量增速很快，因此网络带宽增长很快，例如从东京到大阪之间互联网的流量，十年增加了1000倍。带宽是对互联网可扩展性的一个挑战。互联网可扩展性的另一个挑战是路由表。路由表的增加会使查表过程变慢，转发会大幅增加延时。

安全性挑战在于网络上的攻击多种多样，网络诈骗很多。这很难回避，安全问题也无法回避的，宽带接入永远在线，移动互联网的终端不可能像PC那样，而云计算一旦出现故障，会使大规模的服务瘫痪。

节能环保挑战的原因是路由器容量不断增加，功耗也增加。

互联网目前面临很多挑战，各个国家都在研究发展下一代互联网。美国下一代互联网的目标要保证安全，支持具有移动性的计算，跨越物理空间，实现联网。下一代互联网是宽带化、移动化、泛太化的，具备安全性、可用性、可信性。网络发展的方向是从网络共享到资源共享，以计算机为中心到以用户为中心。

Web2.0出现后，网络成为用户创造的内容聚集的平台，监管面临严峻挑战。IP地址匮乏也是需要应对的一个问题――IPv4地址已经基本耗尽，需要向IPv6过渡。目前来看，IPv6除了地址多的优点之外，没有出现杀手级的应用，IPv4向IPv6的过渡是一个较漫长的过程。

传统的互联网中，IP地址既表示主机的位置又表示用户的身份，在没有移动互联网的时候这两者是一致的，移动互联网的出现使这种表示方法有点尴尬。当主机位置变化的时候，即主机移动的时候，需要改变IP地址。但是从用户的角度来看，为了业务的连续性，用户不希望改变IP地址，服务不中断。这两者的捆绑不适合移动互联网，解决办法是将两者分离，把IP地址双重属性分开。在新一代网络体系中，网络层表示用户位置，不表示身份，从身份到位置加以映射。这样分离的结果能够使得用户在身份不变的情况下，位置可以随便变，在位置移动的时候维持业务不中断。

日本提的新一代互联网用的是后IP技术。日本新一代互联网后IP真正的意义是什么呢？新的互联网从目前无连接的数据包演进到分组交换结合的体系。目前互联网是无连接的，传统的电话网是电路通道交换，现在要把这两者结合起来。

下一代互联网有两条发展路线：一条是基于“一张白纸”，重新设计，不考虑与现有互联网体系兼容。一种是改进型的，基于IPv6，对现有互联网做改进并后向兼容。两种路线各有特点，不完全是对立的。

物联网

物联网是在互联网基础上的向下延伸，由感知对象和感知单元来获取信息，再通过通信网络收集信息，最后上传做智能分析决策，提供智能服务。物联网对所连物件的要求主要有三点：连网的每一物件均可寻址、连网的每一物件均可控制、联网的每一物件均可控制。

物联网最基本的元件是传感器，它感应物理条件和化学成分，并且转化为被观察的特性成比例的电信号。单个传感器节点是不能用的，也不可靠，需要多个传感器节点连起来，组成传感器网络。

物联网节点数量多，节点的配置非常密集，从减轻安装和维护成本考虑要尽可能少用人工干预，即节点的位置无需预设或硬连接。随新的物品的加入将添加或删除节点以适应网络拓扑的变化，要求具有发现邻近节点的存在和身份，并协商分享任务的功能，自动定位节点的类型和编组并能根据节点的移动而重新分组。物联网的发现功能不仅表现在连接建立过程，还用于性能监视，开始、停止、管理和调度发现过程，自动部署与激活、解除激活，理解和建立逻辑位置与空间位置的映射关系，还可在任何时间对所分配的作用和属性进行调整，或按需创建新的属性。

感知数据需要校正，由于制造的不一致的缺陷需要在出厂前校正，由于环境影响、老化等原因使所感知的数据有偏差，需要考虑传感器与环境之间的耦合关系。

将信息收集传输并汇集到信息中心还没有完成物联网的功能，需要利用专家系统和数学模型，参考历史数据，综合异构来源的多种信息，进行分析推理，给出决策，取决于智能决策算法的成熟性和水平，上述过程的部分或全部由智能决策系统自动完成。智能决策算法需要考虑事件间的相关性和上下文感知，对观察到的数据进行过滤、汇聚和数据挖掘及认知处理与优化，而不基于单个事件来触发活动。

物联网的管理包括以下方面：传感器管理、任务分配和数据通告、传感器询问和数据分发；对物理网设施的自动轮询、网络拓扑变化实时图形显示；物联网节点身份、关系和信誉管理；流量和拥塞管理及实时图形显示，要求能识别突发的过载，监视物联网和Web的应用，识别黑客的冲击。

物联网还需要重视安全技术。物联网的节点可能被克隆、被假冒、被移动和被解激，节点的数据会被屏蔽、扰、被窃取和被篡改。物联网的节点进网时需要认证，重要的物联网节点的数据需要加密。物联网节点配置的冗余性和多路由选择提供了抗御节点被损坏的网络生存性。物联网的智能分析决策数据库也需要有应对非法入侵能力和灾备设计。对异构设备的隐私保护技术、虚拟化、匿名机理；以用户为中心的上下文感知隐私和隐私策略；基于安全与隐私需要的安全与隐私属性选择。

物联网还应考虑能量供给、获取、测量与管理的技术，以满足节点野外工作的需要。

物联网的应用有智能电网、节能建筑、智能工业、智能农业、智能交通、智能物流、数字医疗、数字家居、安全监控和环境监测。在工业领域，物联网管理制造业的供应链，监测生产环境、优化生产过程用料和工艺、管理设备、监测产品全生命周期、监测环保指标、管理员工。在农业领域，物联网可用于农产品加工与农产品运输，牲畜管理，农用物资、农产品、农场、农药的管理等。

智能电网是物联网最常见的一个应用。因为发电与用电量不匹配，电网利用率很低。智能电网使用健壮的双向通信、高级传感器和分布式计算机来改善电力交换和使用的效率，提高可靠性。以前因发电量波动较大难以接入电网的风电、太阳能等分布式能源可以用于补助主网发电。

智能交通系统可以有效避免交通安全问题，提高交通运输效率。智慧物流系统利用RFID 实现对在途物品的跟踪。

（根据邬贺铨在“十一五”电子信息产业发展基金成果汇报展示会上的讲话整理）