物联网中间件技术.
物联网协议分析与协议中间件设计
物联网协议分析与协议中间件设计摘要近几年来物联网技术受到了人们的广泛关注。
物联网（The Internet of Things），指的是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。
它是指各类传感器和现有的互联网相互衔接的一项新技术。
其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理，涉及标识、感知、信息传送与处理等关键技术。
毫无疑问，如果“物联网”时代来临，人们的日常生活将发生翻天覆地的变化。
本论文详细介绍了物联网的定义及其网络结构、服务体系和物联网关键技术如RFID技术、WSN技术等；论文的着重点是从物联网的基本结构出发，对物联网系统中关键技术WSN所采用的协议标准—ZigBee标准做出的研究和分析及对面向物联网的射频技术中间件的相关概念的理解和设计。
关键词：物联网射频技术无线传感网络技术 ZigBee协议标准中间件Analysis Protocol and Design Middleware based on TheInterent of ThingsAbstractIn recent years, Internet of things technologies received extensive attention. Internet of things, refers to various information sensing device, such as radio frequency identification (RFID), infrared sensors, device, laser scanner global positioning system combined with Internet device such as a huge network formed. It refers to all kinds of sensors and the existing Internet connected a new technology. It’s purpose is to let all the items are connected to the network together, easy to identify and manage, involving logo, perception, information transmission and processing technique. There is no doubt that if Internet of things era, the People's Daily life will earth-shaking changes.This paper introduces the definition of network and the network structure and service system, key techniques such as network technology, WSN RFID technology, The paper focus from content, the basic structure of network of networking system adopted by the key technology of WSN ZigBee standard protocol standards - the research and analysis on the net for content and the related concept of RFID middleware and understanding of design.Keywords: Internet of things RFID WSN ZigBee protocol standardsMiddleware目录1 绪论 (6)1.1 论文研究的背景 (6)1.2 论文研究的意义 (7)1.3 论文的主要工作 (7)1.4 论文的章节安排 (8)2 物联网介绍及软件中间件简介 (9)2.1 物联网的定义 (9)2.2 物联网体系结构 (10)2.2.1 感知层 (10)2.2.2 网络层 (11)2.2.3 应用层 (12)2.3 物联网的网络体系与服务体系 (12)2.3.1 EPCGlobal“物联网”体系架构 (12)2.3.2 UID技术体系结构 (13)2.4 物联网的关键技术 (14)2.4.1 物联网包含的关键技术—RFID技术 (14)2.4.2 WSN技术 (15)2.4.3 智能技术 (17)2.4.4纳米技术 (18)2.5中间件技术 (18)2.5.1 中间件简介 (18)2.5.2 RFID中间件的相关概念 (20)2.5.3 RFID中间件的特点 (20)2.6 本章小结 (20)3.物联网ZigBee协议的分析 (21)3.1 ZigBee技术简介 (21)3.2 ZigBee协议栈 (21)3.2.1 应用层 (22)3.2.2 网络层 (22)3.2.3 IEEE 802.15.4 (23)3.2.4 安全机制 (25)3.3 本章小结 (26)4.物联网RFID技术中间件的设计 (27)4.1 引言 (27)4.2 Middleware工作原理 (27)4.3 Middleware的模块设计 (29)4.3.1中间件接口模块 (29)4.3.2 电子编码(EPC)数据处理模块 (30)4.3.3末端读写服务器模块 (30)4.4 本章小结 (31)5. 总结与展望 (32)5.1 总结 (32)5.2 展望 (32)致谢 (34)参考文献 (35)1 绪论1.1 论文研究的背景随着现代微机电系统、微电子、片上系统SOC、纳米材料、传感器、无线通讯、计算机网络、分布式信息处理等技术发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSN）和射频标签（Radio FrequencyIdentification，RFID）在近几年获得了飞速发展。
物联网中间件技术是物联网产业链的重要环节
机会 。可 以在一 定程度 上说 ，能否 做大做 强 中间件 ，是整 个 中 国 Ｉ Ｔ产业 能 否做 大做 强 的关键 。物联 网产
业的发展为物联 网中间件的发展提供了新的机遇，欧洲联盟 Ｈ ｄ 物联 网中间件计划 的技术架构 ，值得我 ｙｒ ａ 国借鉴。 物联 网中间件是 业务 应用 程序 和底 层数 据 获取设 备之 间 的桥 梁 ，它封 装 Ｒ Ｉ ＦＤ读 写 器管 理 、数据管 理 、 事 件管 理等 通用 功能 ，实现 软件 复用 ，从 而 降低应 用 系统 的开 发成 本和 缩 短开 发周 期 。物 联 网 中间件是 数 据 管理 、设 备管理 、事件 管理 的 中心 ，是物联 网应 用集 成 的核 心部 件 ，所 以在 物联 网产业 链条 中 占有重 要
会服务 ，软件 （ 包括嵌入式软件 ）和中间件将作为核心和灵魂起到至关重要 的作用 。这并不是否定发展传 感 器等末 端重 要性 ，而是在 大集 成工 程 中 ，系统变 得更 加智 能化 和 网络化 ，反过 来会 对 末端 设 备 和传感 器 提 出更 高的 要求 ，如此 循环 螺旋 上升 会推 动整 个产 业链 的发 展 。因此 ，要 占领 物联 网制 高点 ，软件 和 中间
件 的作用 至关重要 ，应 该得 到 国家 层 面的高度 重视 。
中 间件是 物 联 网软件 的核 心
如果 说软件 是 物联 网 的灵 魂 ，中间件 就是 这个灵 魂 的核 心 。中 间件 与操 作 系统 和数 据库 并 列成 为三 足
鼎立 的 “ 础软件 ” 基 。这 一理 念经过 多年 的探讨 已经 被 国内业 界和政 府 主管部 门认可 ，但 在 国内长期 “ 硬 重 轻软 ”的大 环境下 ，中间件产 业并 未得 到足够 的重视 。
第6章 物联网中间件
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第6章 物联网中间件
根据处理的数据的特点物联网中间件具有下列基本 特征：
(1) 独立架构(Insulation Infrastructure)：物联网中 间件独立并且存在于后端应用程序与数据采集器之 间，并且能够与多个或者多种后端应用程序以及多 个数据采集器连接，以减轻架构与中间件维护的复 杂性。
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第6章 物联网中间件
IOT-A体系框架
WP1-架构参考模型
W P2-协调整合到未来的 互联网 服务层 WP3-协议套件 WP4-解析和识别 WP5-IOT对象平台
WP6-要求，验 证和利益相关
方的互动
WP7-用例
WP8-传播和影响生成
WP9-管理和协调
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(2) 数据处理(Data Flow)：物联网主要目的在于将 实体对象转换为信息环境下的虚拟对象，因此数据 处理是物联网最重要的特征，物联网中间件具有数 据的搜集、整合、过滤与传递等特性，以便将正确 的对象信息传到企业后端的应用系统。
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第6章 物联网中间件
(3) 流程处理(Process Flow)：物联网中间件采用程 序逻辑及储存再转送(store-and-forward)的功能来提 供顺序的消息流，具有数据流程设计与管理的能力。
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第6章 物联网中间件
6.1 中间件技术概述
6.1.1 中间件的作用和意义 中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布 式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享 资源。中间件位于客户机/服务器的操作系统之上， 管理计算机资源和网络通讯，是连接两个独立应 用程序或独立系统的软件，相连接的系统即使它 们具有不同的接口，但通过中间件相互之间仍能 交换信息，执行中间件的一个关键途径是信息传 递，通过中间件应用程序可以工作于多平台或OS 环境。
物联网中间件
2.1 web服务
Web 服务（ Web Services ）就是一种可以通过
Web描述、发布、定位和调用的模块化应用。
Web服务可以执行多种功能，从简单的请求到复
杂的业务过程。
一旦Web服务被部署，其他的应用程序或是Web
物联网中间件
1
物联网中间件基本概念
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物联网中间件关键技术
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物联网中间件编程实例
1 物联网中间件基本概念
1.1 物联网中间件的定义和分类 1.2 物联网中间件的基本组成和特点 1.3 物联网中间件举例
1.1 物联网中间件的定义和分类
(1) 中间件定义：
独立的系统软件或服务程序。
应用于客户机、服务器的操作系统，管理计算 机资源和网络通信。 连接两个独立应用程序或独立系统的软件，使 相连接的系统即使具有不同的接口，利用中间件 仍然能相互交换信息。
服务就能够发现并且调用这个部署的服务。
Web服务（Web Services）向外界提供一个 能 够 通 过 Web 进 行 调 用 的 API （ Application Programming Interface，应用程序编程接口） ，能够用编程的方法通过Web来调用这个应用 程序。我们把调用这个Web Services的应用程 序叫做客户。
支持分布计算，提供跨网络、硬件和OS平台的透明的
应用或服务的交互
支持标准的协议
支持标准的接口
*(5) 什么是物联网中间件 在物联网中采用中间件技术，
以实现多个系统和多种技术之间的
资源共享，最终组成一个资源丰富
物联网技术概论--物联网中间件
01 中间件的概述 02 中间件的特点 03 中间件的分类
目录
中间件的概述
中间件是位于平台和应用之间的具有标 准程序接口和协议的通信服务。
中间件=平台+应用的需要 • 运行于多种硬件和OS平台 • 支持分布计算，提供跨网络，硬
件和OS平台的透明的应用和服 务的交互 • 支持标准的协议 • 支持标准的接口
• 交易中间件和消息中间件一样也具有跨平台, 跨网络的能力
中间件的分类
对象中间件
• 对象中间件也叫Object TP Momitor, 的模式来组织 体系结构的,在线的电子交易很适合采用这种中间件 类型。因为这种类型的应用会被频繁的修改,面向对 象的体系结构可以保持足够的弹性来应付这种改动。
中间件的分类 应用服务器
中间件的分类
感谢观看
中间件的分类
目前，中间件发展很快，已经与操作系统、数据库并列为三大基础软件
中间件的分类
消息中间件
主要功能:将数据从一个应用程序发送到另一个应用程序
中间件的分类
交易中间件
• 主要功能:管理分布于不同计算机上的数据的一致性，协调数据库处理 分布式事务,保障整个系统的性能和可靠性。
• 交易中间件所遵循的主要标准是x/opendtp模型。它适用于联机交易 处理系统，如银行的ATM系统,电信的计费营收系统。主要产品 有:BEA TUXEDO, IBM CICS, 东方通科技tongeasy
物联网中间件技术
物联网中间件技术在当今科技飞速发展的时代，物联网（Internet of Things，简称IoT）已经成为了一个热门话题。
从智能家居到工业自动化，从智能交通到医疗保健，物联网的应用无处不在。
而在物联网的架构中，中间件技术扮演着至关重要的角色。
什么是物联网中间件技术呢？简单来说，它就像是一个桥梁，连接着物联网中的各种设备和应用程序，使得它们能够有效地协同工作。
想象一下，在一个智能家居系统中，有各种各样的设备，如智能灯泡、智能门锁、智能摄像头等等。
这些设备来自不同的制造商，使用不同的通信协议和数据格式。
如果没有中间件技术，要让这些设备相互通信和协调工作将是一项极其复杂的任务。
而中间件技术的出现，解决了这个问题。
物联网中间件技术具有多种功能。
首先，它能够实现设备的管理和控制。
中间件可以对连接到物联网的设备进行注册、认证和监控，确保设备的安全性和可靠性。
同时，它还可以对设备进行远程控制和配置，方便用户进行管理。
其次，数据的采集和处理也是中间件的重要职责。
物联网中的设备会产生大量的数据，这些数据的格式和类型各不相同。
中间件能够将这些数据进行收集、整合和转换，使其成为有意义、可分析的信息。
再者，中间件还支持通信协议的转换。
不同的物联网设备可能使用不同的通信协议，如 Zigbee、蓝牙、WiFi 等。
中间件可以在这些协议之间进行转换，使得设备之间能够无障碍地通信。
此外，中间件还具备应用程序接口（API）的提供功能。
这使得开发者能够更轻松地开发基于物联网的应用程序，无需了解底层设备的复杂细节。
在实际应用中，物联网中间件技术带来了许多好处。
对于企业来说，它可以提高生产效率，降低运营成本。
例如，在工业制造领域，通过中间件技术可以实现设备的实时监控和故障预警，及时进行维护和修理，避免生产中断。
在智能交通领域，中间件技术可以整合来自不同传感器和设备的数据，如车辆的位置、速度、路况信息等，为交通管理部门提供更全面、准确的决策依据，从而优化交通流量，减少拥堵。
物联网的中间件
物联网的中间件1、简介1.1 什么是物联网中间件1.2 物联网中间件的作用1.3 物联网中间件的优势1.4 物联网中间件的应用场景2、架构设计2.1 物联网中间件的组成部分2.1.1 设备接入层2.1.2 数据传输层2.1.3 数据处理层2.1.4 应用展示层2.2 物联网中间件的通信方式2.2.1 点对点通信2.2.2 发布-订阅模式2.2.3 请求-应答模式2.3 物联网中间件的扩展性与容错性设计 2.3.1 数据存储与查询设计2.3.2 容灾与备份设计2.3.3 负载均衡与性能优化设计2.3.4 安全性设计3、设备接入层3.1 设备与中间件的通信协议3.2 设备接入认证与授权3.3 设备状态管理3.4 设备数据采集与传输4、数据传输层4.1 数据通信协议选择与优化4.2 数据压缩与加密4.3 数据分发与路由4.4 数据精确性与实时性保障5、数据处理层5.1 数据解析与转换5.2 数据存储与处理5.3 数据分析与挖掘5.4 数据可视化与展示6、应用展示层6.1 应用接口设计与开发6.2 用户权限与访问控制6.3 数据监控与报警6.4 应用维护与升级7、附件7.1 附件1：示例代码7.2 附件2：配置文件样例注释：物联网中间件：指在物联网平台中，连接设备与应用层之间的软件系统。
法律名词及注释：- 物联网：是指在互联网基础上，将各类物品与互联网相连接，实现信息互通，数据共享，实现智能化的一种网络形态。
- 数据采集：指通过传感器、仪器设备等手段，对现实世界中的数据进行采集和记录的过程。
- 数据处理：指对采集到的数据进行分析、加工、处理，以提取有价值的信息。
- 数据存储：指将处理后的数据进行储存，以备后续使用。
- 数据传输：指在不同设备之间进行数据交互的过程。
- 应用开发：指根据具体需求，进行程序开发，实现特定功能。
- 用户权限控制：指对用户访问系统资源的权限进行控制和管理。
- 数据监控：指对物联网系统中的数据进行实时监控和报警的过程。
物联网中间件
在该类中间件中，整个物联网被看作是一个虚拟的数据库系 统，为用户的查询提供简单的接口。Cougar、TinyDB及SINA是 这类中间件的典型代表。
3.基于应用驱动的物联网中间件
这类中间件主要由应用来决定网络协议栈的结构，允许用户 根据应用需求调整网络，其典型代表为MILAN中间件。
J2EE和CORBA的最大区别是，CORBA只是针对单个对象， 而不是被应用服务器自动管理的可部署的服务器端组件。 CORBA的特点是大而全，互操作性和开放性非常好；缺点是庞 大而复杂，并且技术和标准的更新相对较慢。
物联网典型中间件
传感网网关中间件
传感网网关中间件软件系统结构（如下图）主要分为6个部 分：主控模块、公共信息中间件、通用API模块、中间件管理模 块、消息管理模块、功能性中间件模块。
客户层
客户端
中间层
客户端
应用服务器
数据层
数据库
客户端
用户界面
业务逻辑
数据逻辑
中间件技术标准
1、COM
COM（Component Object Model，组建对象模型）通过底层 的远程支持使得构件技术延伸到了分布式应用领域。COM是 Microsoft提出的一种组件规范，其多个组件对象可以连接起来形成 应用程序，并且在运行时，可在不重复连接或编译的情况下被卸载 或换掉。COM既是规范，也是实现。它以COM库的形式提供了访 问COM对象核心功能的标准接口及一组API函数，这些API用于实现 创建和管理COM对象的功能。
(1) 提供安全机制(在协议 栈)。 (2) 安全管理功能(部分在协 议栈，上位机配合，功能可 方便扩展)。 (3) 安全监控功能(上位机配 合)。
根据组件提供的功能将安全中间件分为4层。
面向物联网的中间件技术研究
面向物联网的中间件技术研究随着社会的发展和科技的进步，我们正逐渐步入一个智能化的时代。
物联网作为智能化领域中的重要一环，正在不断地发展和创新。
而作为物联网发展的关键技术之一，中间件技术也越来越受到人们的重视和关注。
本文将探讨面向物联网的中间件技术研究的现状和未来发展方向。
一、中间件技术的基本概念和特点中间件技术是一种应用在软件系统中的支撑技术，主要负责连接和协调不同设备、软件和服务之间的通信和协作。
中间件技术最初被应用于分布式系统和企业应用集成领域，它的出现大大简化了软件系统的开发和维护任务。
随着物联网的发展，中间件技术也面临了新的挑战和机遇。
在物联网中，多种设备和对象需要进行协同工作，而这些设备和对象可能具有不同的操作系统、不同的架构、不同的编程语言和不同的通信协议，因此需要一种支持不同设备和对象协同工作的中间件技术来保证系统的协调和协作。
中间件技术的特点主要包括以下几个方面：1. 跨平台性中间件技术可以在不同的操作系统、编程语言和硬件平台上运行，并且可以支持多种协议和接口。
这意味着中间件技术可以在不同的设备和对象之间建立起连接和协作，并且可以实现自动化的数据交互和处理。
2. 通用性中间件技术可以支持多种应用场景和业务需求，可以适应不同行业和领域的需求。
例如，在智能家居领域，中间件技术可以支持智能家电之间的互信互通，使得用户可以通过智能手机或者语音助手来控制家电的开关和调节。
3. 可拓展性中间件技术可以方便地进行定制和扩展，可以根据需要添加新的功能和接口。
这意味着中间件技术可以随着物联网的发展不断地进行升级和优化，以适应新的需求和场景。
二、面向物联网的中间件技术发展现状随着物联网的快速发展和普及，中间件技术也在不断地发展和创新。
目前，面向物联网的中间件技术主要包括以下几种类型：1. MQTT协议MQTT协议是一种轻量级的、可扩展的消息传输协议，主要用于物联网应用中的传感器和设备之间的通信。
MQTT协议具有开放性和灵活性的优点，可以支持多种设备和平台，适应不同的应用需求。
物联网中间件
应用
中间件必须具备两个关 键特征，首先要为上层的应 用服务，此外又必须连接到 操作系统的层面，并保持运 行工作状态。
中间件的核心模块
中间件的核心模块主要包括事件管理系统（Event Management System，EMS）、实时内存事件数据库（Real-time In-memory Event Database，RIED）以及任务管理系统（Task Management System，TMS）等三个主要模块。 1、事件管理系统（EMS） EMS配置在“边缘EPC中间件”端，用于收集所读到的标签信息。 EMS的主要任务： （1）能够让不同类型的读写器将信息写入到适配器； （2）从读写器中收集标准格式的EPC数据；
应用需求组件
跨平台调度组件
消息分析模块
消息分配模块
一类协议接口
二类协议接口
信息处理转换
统一化处理组件
制 定 安 全 策 略
安 全 管 理 服 务 组 件
传感网安全中间件的具体 内容如下： (1) 提供安全机制(在协议 栈) 。 (2) 安全管理功能(部分在协 议栈，上位机配合，功能可 方便扩展)。 (3) 安全监控功能(上位机配 合) 。
（2）域中间件。位于通用中间件之上。域中间件在单个或多个通用中间 件提供的基本功能服务基础上，实现较为复杂的业务功能，向上为应用 提供配置、控制、数据访问接口。
（3）中间件容器。域中间件、通用中间件均运行在中间件容器内，受中 间件容器的统一控制与调度。每个中间件组件都提供至少一个服务访问 接口 ，服务访问接口是中间件与其他软件模块之间信息交互的唯一通道。 中间件容器的另一项重要功能就是控制中间件组件的加载与卸载，并在 模块加载与卸载时向其他相关模块发送通知。
物联网中有一个叫中间件的家伙!
物联网中有一个叫中间件的家伙!物联网中有一个叫中间件的家伙物联网（Internet of Things，简称IoT）是指通过互联网技术连接传感器、设备、数据和人员，实现设备之间的智能互联和通信。
在物联网的实现过程中，中间件起着重要的作用。
它作为连接物联网各个部分的桥梁，为物联网应用提供了强大的支持和保障。
一、中间件的定义和作用中间件（Middleware）是指位于操作系统和应用程序之间的软件层，为应用软件提供基础服务和功能，使应用程序能够更方便地进行通信、协调、管理和控制。
在物联网中，中间件充当着数据传输和通信的关键角色，能够连接物联网中的各种设备和应用，从而实现数据的采集、存储、处理与分析，并为用户提供可视化的界面和智能化的应用。
中间件的作用主要体现在以下几个方面：1. 确保数据的安全传输：物联网中产生的海量数据需要在各个节点之间进行传输和交互，并且数据的安全性是至关重要的。
中间件可以提供加密和认证等安全措施，保证数据的机密性和完整性，防止数据泄露和篡改。
2. 实现设备的互联互通：物联网中涉及到大量的设备和传感器，这些设备可能采用不同的通信协议和数据格式。
中间件可以实现不同设备之间的协议转换和数据格式转换，使其能够相互通信和交互，实现真正的互联互通。
3. 数据管理和处理：物联网中的设备产生的数据规模庞大，中间件可以对这些数据进行采集、存储、处理和分析。
通过数据的聚合、过滤和挖掘，可以从中提取有用的信息，支持用户进行决策和应用开发。
4. 提供可视化界面和智能化应用：中间件可以通过界面展示物联网中的各种设备和数据，提供可视化的管理和控制界面，让用户能够直观地了解和操作物联网系统。
同时，基于中间件的智能化应用可以通过学习和推理，实现对设备的自动控制和优化，提高物联网系统的效率和性能。
二、中间件的分类和应用场景根据功能和应用领域的不同，中间件可以分为以下几类：1. 即时通讯中间件：在物联网中，人与设备之间以及设备与设备之间需要进行实时通讯。
物联网中间件技术与应用第3章习题答案
第三章练习题（理论部分）：1.通用对象模型是一种能够描述各种功能的方式方法，请描述通用对象模型的目的和意义。
答：通用对象模型是属于逻辑上的概念描述，使用它目的在于抽象出对于设备、模块甚至功能的逻辑描述。
它主要面向功能上的数据流，因此里面更多的是关心输入、输出的数据（供计算的数值或者控制信号），而并不涉及具体由何种设备来完成的这项功能。
这是种抽象的思考和设计方法，正是保证多设备交互通信的基础，也是物联网中间件平台上最基本的描述元素。
2.Niagara平台的系统被分为哪些层次，它们各自负责和解决的问题是哪些？答：（1）设备接入层：负责解决设备基本接入问题。
处理对象是各种现场设备即感知层设备（感知器、现场控制器）。
（2）设备交互层：多种异构设备的兼容带来的优势显而易见，但其导致的问题也变得十分凸显，即各种异构设备之间的数据交互问题。
（3）人机交互层：大多数的系统不是完全封闭的，必然会形成与系统外部的数据交换。
3.根据本章组态的概念，谈谈你对组态的理解。
答：组态是实现某种功能的代码化部件，组态程序设计就是基于组态的设计和开发，既可以是设计某个组态本身的开发，亦可以是基于某个组态进行的开发。
在工控领域，组态是应用软件中提供的工具、方法，完成工程中某一具体任务的过程。
其分为硬件组态和软件组态。
4.组态程序设计包括哪些阶段？答：分析、设计、编制、测试、排错5.较为常见的有哪些通用对象类型？除了此平台外，你还使用过哪些平台，他们的通用对象类型有些？答：较为常见的是以下四种类别的通用对象模型：布尔型Boolean、数值型Numeric、枚举型Enum、字符串型String。
（第二个问题为开放式）6.组态程序设计原则有哪些？答：（1）原子化设计原则（2）前瞻扩展性原则（3）安全性原则（4）合理兼容性原则（5）规范标准化原则7.组态的根本任务是什么？答：组态的根本任务就是根据功能需求结合实际场景来实现目标系统。
8.组态功能的确定需要考虑哪些需求因素？答：（1）业务需求。
物联网中间件技术与应用第7章习题答案
第七章练习题：1.简要介绍异构设备安全连接所面临的关键问题答：(1) 合理的网络参考模型，是否对现有的中间件系统做大的改动，如协议栈、接入的功能设备、拓扑结构等。
(2) 各个异构设备不同的网络通信技术和中间件实现异构网络融合，如何在各异构网络之间建立信任关系。
(3) 大量异构设备终端接入异构网络中，考虑相应的身份信息核实、接入访问控制、服务权限确认等问题。
(4) 异构设备之间传输数据的保密、完整性保护、数据源验证、密钥协商交换等问题。
(5) 动态异构设备在异构互联网络切换时带来的安全问题，如漫游、切换过程中的设备切除接入控制、认证切换等。
2.说明物联网各个层次在数据安全方面所采用的主要机制答：(1) 在感知层，通过冗余传感节点配置自我修复网络以保证物联网的物理安全。
通过安全认证机制，密码学技术、入侵防护系统和双因子认证等方案，来增强数据认证访问安全性。
(2) 在网络层，通常采用加密和认证技术来解决传输安全问题。
加密主要分为对称加密和非对称加密，前者具有更高的效率但存在安全隐患，后者可消除前者的安全隐患，但引入大量高复杂度计算。
(3) 在存储层，通常采取数据加密、访问控制和备份恢复策略保证安全。
使用加密技术以安全模式存储数据或直接存储加密后的数据。
对系统用户进行身份管理和访问权限控制，保证数据和服务的完整性和机密性。
在意外或故意灾难发生时，对系统数据进行备份和恢复。
(4) 在数据处理层，主要采取保护分布式框架内的数字资产、数据库文件系统访问控制、网络异常行为检测、使用同态加密技术等机制保证安全。
(5) 在数据销毁层，针对不同的存储介质或设备，使用不同的不可逆销毁技术，实现针对磁盘、光盘等不同数据存储介质的不同销毁流程，建立销毁监察机制，严防数据销毁阶段可能出现的数据泄露问题。
3.介绍物联网访问控制的几种常用模型，以及各个模型的特点答：(1) 自主访问控制模型自主访问控制模型根据主体的身份和他所属的组限制对客体的访问。
物联网平台中间件技术与应用
物联网平台中间件技术与应用物联网平台中间件技术对于实现物联网的应用具有重要意义。
本文将回顾物联网平台中间件技术的发展历程，并探讨其在物联网应用中的重要性和应用前景。
一、物联网平台中间件技术的发展历程物联网平台中间件技术起源于分布式系统和网络管理领域。
随着物联网概念的提出和发展，物联网平台中间件技术也得到了广泛关注和应用。
以下是物联网平台中间件技术发展的三个阶段：1. 第一阶段：传统分布式系统技术的应用在物联网发展初期，物联网平台中间件技术主要借鉴了传统的分布式系统技术。
这些技术包括消息传递、远程过程调用、分布式缓存等。
然而，这些技术并不完全适用于物联网应用的需求，因为物联网应用需要满足实时性、可靠性和安全性等方面的要求。
2. 第二阶段：物联网专用中间件技术的出现为了满足物联网应用的需求，研究人员开始研发物联网专用的中间件技术。
这些技术主要包括数据聚合、设备管理、安全认证等功能。
物联网专用的中间件技术一方面提供了更好的支持物联网应用的功能，另一方面也提高了系统的可靠性和安全性。
3. 第三阶段：云计算和大数据的应用随着云计算和大数据技术的快速发展，物联网平台中间件技术也开始引入这些新的技术。
云计算和大数据技术能够提供更强大的计算和存储能力，为物联网应用提供更好的支持。
物联网平台中间件技术结合云计算和大数据技术，可以实现更高效的数据分析和管理。
二、物联网平台中间件技术在物联网应用中的重要性物联网平台中间件技术在物联网应用中的重要性不可忽视。
以下是物联网平台中间件技术在物联网应用中的几个重要方面：1. 设备连接和管理物联网应用通常涉及大量的设备，这些设备需要与物联网平台进行连接和管理。
物联网平台中间件技术能够提供设备连接和管理的功能，简化了物联网应用的开发和部署过程。
2. 数据聚合和处理物联网应用产生的数据通常分散在不同的设备和系统中，物联网平台中间件技术能够实现数据的聚合和处理。
通过物联网平台中间件技术，用户可以方便地访问和处理物联网应用生成的数据。
物联网概论 第8章 物联网中间件
物联网概论
8.2.1 中间件的发展阶段
1. 中间件从传统模式向网络服务模式发展 传统中间件在支持相对封闭、静态、稳定、易控的
企业网络环境中的企业计算和信息资源共享方面，取得 了巨大的成功。中间件技术的发展方向，将聚焦于消除 信息孤岛，支撑开放、动态、多变的互联网环境下的复 杂应用，实现对分布于互联网上的各种自治信息资源的 集成、协同和综合利用，促进IT与业务之间的匹配。
物联网概论
8.1.2 物联网中间件
物联网中间件起到一个中介的作用，它屏蔽了前端 硬件的复杂性，并将采集的数据发送到后端的网络。
物联网中间件可以在众多领域应用，需要研究的范 围也很广，既涉及多个行业，也涉及多个不同的研究方 向。
物联网概论
8.1.2 物联网中间件
物联网概论
8.1.2 物联网中间件
物联网概论
8.2 物联网中间件的发展历程
8.2.1 中间件的发展阶段 8.2.2 国际和国内发展现状
物联网概论
8.2 物联网中间件的发展历程
物联网中间件是在2000年以后才出现的，最初只是 面向单个读写器或在特定应用中驱动交互的程序，现如 今IBM、Microsoft等公司都提出了物联网中间件的解决 方案，国内研究与推广中间件的公司也日渐增多。
物联网概论
物联网概论
The Introduction of the Internet of Things
物联网概论
第8章 物联网中间件
物联网概论
第8章 物联网中间件
随着网络技术的迅速发展，许多应用程序需要在异构的 平台上运行。在这种分布式异构环境中，通常存在多种硬件 系统平台，在这些硬件平台上，又存在各种各样的系统软件。 如何把这些硬件和软件系统集成起来，并在网络上互通互联， 是非常现实和困难的问题。为解决分布异构的问题，人们提 出了中间件的概念。中间件是介于前端读写器硬件模块与后 端应用软件之间的重要环节，是物联网应用运作的中枢。
物联网的中间件
物联网的中间件在当今科技飞速发展的时代，物联网（Internet of Things，简称IoT）已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从智能家居到工业自动化，从智能交通到医疗保健，物联网的应用无处不在。
然而，要实现这些复杂的物联网系统的高效运行，中间件起着至关重要的作用。
那么，什么是物联网的中间件呢？简单来说，物联网中间件就像是一个桥梁，连接着物联网设备和应用程序。
它位于物联网的感知层和应用层之间，负责处理和协调设备之间的通信、数据的采集、传输、转换和分析等任务，使得不同类型、不同品牌、不同协议的物联网设备能够相互协作，为用户提供有价值的服务。
为了更好地理解物联网中间件的作用，让我们来想象一个场景。
假设您拥有一个智能家居系统，其中包括智能灯泡、智能插座、智能门锁、智能摄像头等各种设备。
这些设备可能来自不同的制造商，使用不同的通信协议和数据格式。
如果没有中间件，您的手机应用程序要直接与每个设备进行通信和控制，那将是一项极其复杂和繁琐的任务。
而有了中间件，它可以将这些设备的通信协议和数据格式进行统一转换，使得您的手机应用程序能够轻松地与它们进行交互，实现对整个智能家居系统的集中管理和控制。
物联网中间件通常具有以下几个主要功能：首先是设备管理功能。
它能够自动发现和识别新接入的物联网设备，并对其进行注册、配置和监控。
中间件可以获取设备的基本信息，如设备类型、型号、序列号、位置等，并将这些信息存储在数据库中，方便后续的查询和管理。
同时，它还可以对设备的状态进行实时监测，如设备是否在线、电量是否充足、是否发生故障等，并及时向用户发送警报。
其次是数据采集和处理功能。
物联网设备会产生大量的数据，这些数据的格式和类型各不相同。
中间件需要能够采集这些数据，并对其进行清洗、转换和整合，将其转换为统一的格式，以便于后续的分析和应用。
例如，将温度传感器采集的温度数据从摄氏度转换为华氏度，或者将多个传感器采集的数据进行融合，生成更有价值的信息。
物联网中间件技术
物联网中间件技术【正文】一、引言物联网中间件技术是连接物联网设备和应用程序的关键技术之一。
它提供了一种可靠、安全、高效的通信机制，使物联网的各个组件能够相互交互、共享数据和实现智能化操作。
本文将对物联网中间件技术进行详细介绍，并对其各个方面进行细化。
二、物联网中间件的定义和概念⒈物联网中间件的概念物联网中间件是一种位于物联网系统架构中的软件层，负责管理物联网设备和应用程序之间的通信。
它提供了一套通用接口和协议，使得不同类型的设备能够互相交互和共享数据。
⒉物联网中间件的作用和功能- 设备连接管理：物联网中间件提供了设册、发现、连接和管理的功能，可以管理大规模的设备网络。
- 数据传输和通信：物联网中间件支持不同的通信协议，包括物联网专用协议和标准协议，用于设备之间的数据传输和通信。
- 数据处理和分析：物联网中间件可以对设备的数据进行处理和分析，提供实时监测、数据存储和分析报告等功能。
- 安全和权限管理：物联网中间件提供了安全认证、权限控制和数据加密等机制，保障物联网系统的安全性。
三、物联网中间件技术的分类⒈消息队列中间件消息队列中间件是一种基于消息传递的通信模式，它通过消息队列将设备和应用程序解耦，并提供了可靠的消息传递机制。
常见的消息队列中间件包括MQTT、AMQP等。
⒉远程过程调用（RPC）中间件RPC中间件是一种基于函数调用的通信模式，它允许应用程序通过网络调用远程的函数或方法。
RPC中间件可以实现设备和应用程序之间的高效通信，常见的RPC中间件包括gRPC、Thrift等。
⒊数据中心（DC）中间件DC中间件是一种用于管理大规模数据中心的中间件技术，它可以管理分布式的物联网设备和应用程序，并提供高可用、高可靠的数据服务。
常见的DC中间件包括Hadoop、Spark等。
四、物联网中间件技术的应用场景⒈工业物联网工业物联网中间件技术可以实现设备监测、设备管理、生产调度等功能，帮助企业提高生产效率和管理能力。
面向物联网的中间件技术研究与应用
面向物联网的中间件技术研究与应用随着人工智能和5G网络的不断发展，物联网技术应用越来越广泛。
而物联网的构建离不开中间件技术，作为物联网的核心技术之一，中间件技术对于构建更加智能、高效、稳定的物联网体系具有重要的作用。
本文将介绍面向物联网的中间件技术研究与应用。
一、中间件技术的概念中间件技术是指运行在计算机系统中，为多个应用程序之间的通信提供支持的软件。
常见的中间件技术包括消息队列、远程方法调用、对象请求代理等。
物联网中，中间件技术不仅要支持应用程序之间的通信，还需要支持设备与设备之间、设备与服务器之间的通信。
二、物联网中间件技术的特点1. 大规模、异构性物联网系统中存在大量的设备和应用程序，这些设备和应用程序又具有不同的操作系统、编程语言、通信协议等异构性。
中间件技术需要支持大规模、异构性的设备和应用程序之间的通信。
2. 低功耗、低带宽物联网中的设备通常运行在低功耗、低带宽的环境中，中间件技术需要在保证通信稳定的前提下，尽可能减少能耗和带宽的消耗。
3. 安全性物联网中的设备和数据往往具有很高的安全风险，中间件技术需要支持加密传输、身份验证等安全机制。
三、面向物联网的中间件技术1. MQTTMQTT是一种轻量级的、基于发布/订阅的消息传输协议，支持大量的连接，适用于低带宽、不稳定网络环境。
在物联网中，MQTT被广泛应用于设备与服务器之间的通信。
2. CoAPCoAP是一种轻量级的、基于RESTful的通信协议，适用于低功耗、低带宽的物联网设备之间的通信。
CoAP支持UDP和DTLS加密传输，具有较高的安全性。
3. OPC UAOPC UA是一种基于面向对象的通信协议，可以支持在不同平台、不同操作系统上进行通信。
OPC UA支持多种加密算法、身份验证、授权等安全机制，适用于对安全性要求较高的物联网应用场景。
4. AMQPAMQP是一种面向企业级应用的消息传输协议，支持多种编程语言和操作系统环境下的跨平台、跨语言通信。
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物联网中间件
OPC中间件
◆现今的工业自动化中，我们需要一套整合的信息系统，由底层的各项 装置采集信息 (Field Management)，中层的控制系统或图控应用程序进行 程序的控制，再由最上层的整合软件将这些信息整合起来以供企业决策 或效能提升。 ◆OPC 为硬件制造商与软件开发商提供了一条桥梁，透过硬件厂商提供 的 OPC Server 接口，软件开发者不必考虑各项不同硬件间的差异，即可 从硬件端取得所需的信息，所以软件开发者仅需专注于程序本身的控制 流程的运作，透过 OPC 可以很容易地达成远程控制的理想。
物联网中间件技术
中间件定义
独立的系统程 序、软件，用 于连接两个独 立的系统。
在客户端设 备和服务器 的操作系统 上应用
管理计算机 资源和网络 通信
保证相连接的 系统即使接口 不同却仍可以 互通
中间件定义
◆中间件系统位于感知 设备和应用之间，作用 是对感知设备采集的数 据进行校对、滤除、集 合等处理。 ◆有效减少传输分类
面向消息中间件
◆利用高效可靠的消息 传递机制进行数据传递 ◆在数据通信的基础上 进行分布式系统的集成。
◆数据传输支持同步、异步，对应用程序结构无特定要求，程序不受 网络复杂度影响。 ◆银行业、军工行业大量数据的安全传递。
中间件分类
对象请求代理中间件
◆为异构的分布式计算环 境提供一个通信框架，进 行对象请求消息的传递。 ◆客户和服务器没有明显 的界定，角色可互换或二 者兼有。
物联网中间件
OPC中间件
小型OPC服务 解决方案
物联网中间件
OPC中间件
◆基于OPC构架的楼宇智能集成化管理系统 ◆可以对楼宇的电器实现自动控制，对安全、门禁、监控、背景音乐、 消防等系统实行集成化管理，并进一步实现远程控制。
物联网中间件
WSN中间件
◆WSN中间件主要支持无线传感器应用的开发、维护、部署和执行等。 ◆更复杂任务，如传感器网络通信机制，异构节点之间的协调和节点 间的任务分配和调度等。
物联网中间件
OPC中间件
◆OPC(OLE for Process Control)即 用于过程控制的对象链接和嵌 入，是一个面向开放工控系统 的工业标准。 ◆管理OPC标准的国际组织是OPC基金会。
◆OPC基金会成员包括世界上所有主要的自动化控制系统、仪器 仪表及过程控制系统的公司。基于微软的OLE(现在的Active X)、 COM （部件对象模型）和DCOM （分布式部件对象模型）技术。 OPC包括一整套接口、属性和方法的标准集，用于过程控制和制 造业自动化系统。
物联网中间件
OSGi中间件
◆OSGi(Open Services Gateway initiative) 是Java技术动态化模块化系统的一系 列开放规范。 ◆管理OSGi标准的国际组织是OSGi标准联盟。
物联网中间件
WSN中间件 功耗
感知功耗 数据处理功耗 通信功耗
减少通信量
减少不必 要的网络控 制通信量 减少不必 要的传输量
增加休眠时间 在空闲时让 节点休眠 关闭不需要 工作的硬件模 块
缩短节点间 通信距离
采用功率控制 机制 保证通信质 量等网络性能 降低模块功 耗
节点间通 信距离与通 信能耗成正 相关
满足大量应 用的需求
运行于多 种硬件和 OS平台
Operating System 操作 系统
支持分布 计算
支持标准的 协议
提供跨网络、硬件 和OS平台的透明的 应用和服务的交互
面向传感 设备
支持标准 的接口
中间件分类
远程过程调用中间件
◆使用远程过程调用协议 (RPC)进行远程操作过程， 通信同步，屏蔽不同的操 作系统和网络协议。 ◆一个计算机系统的代码 访问另一个系统 ◆位于服务器的程序需要在一个Web页面上显示一个订单列表，在这种 情形下， 它需要访问业务对象服务器上的程序，通过它读取订单列表， 业务对象服务器又要访问数据库服务器
中间件定义
什么是分布系统
◆分布式系统是建立在网络之上的软件系统
◆在分布式系统中，用户感觉不到数据是分布的，即用户不须知 道关系是否分割、有无复本、数据存于哪个站点以及事务在哪个 站点上执行等 ◆典型的例子：万维网
物联网中间件作用
物联网中间件为物联网的感知、互联互通、智能等功能
提供帮助。
物联网中间件为与已有的各种中间件及信息处理技术相
融合，提升性能。
◆底层感知和互联互通，是 对底层硬件和网络平台差异 经行屏蔽，支持应用开发、 数据共享和开放式互联等。 ◆为物联网的部署和管理提 供可靠保障。
◆通过中间件技术的发展解 决复杂环境、远距离无线通 信、大量数据互通、复杂事 件处理等物联网领域技术瓶 颈。
物联网中间件特点
随着物联网的发 展，应用的数量， 类型不断增加
物联网中间件
物联网中间件的发展
◆应用程序中间件(Application Middleware)阶段
◆架构中间件(Infrastruture Middleware)阶段
◆解决方案中间件(Solution Middleware)阶段
物联网中间件
EPC中间件
◆EPC中间件也称RFID中间 件。 ◆EPC中间件是RFID标签和 应用程序之间的中介，从应 用程序端使用中间件提供一 组通用的应用程序接口 （API），能够读写RFID标签， 连接到RFID读写器获取数据， 此标准接口能够解决多对多 连接的维护复杂性的问题。
◆WSN节点的部 署
◆WSN网络的路 由协议
◆WSN节点数据 的融合与管理
◆WSN网络的 MAC协议
◆WSN网络拓扑 管理
物联网中间件
WSN中间件
中间件
设计原则
拓 扑 结 构 路 由 算 法 可 扩 展 性 容 错 性 尽量简单 便于网络扩 展、升级 维护代价小 上述因素并非孤立存在，而是彼此影 响，相互制约。
中间件分类
事务处理监控中间件
◆在大型机上，为其提供支持大量事务处理的可靠运行环境。
◆由于分布应用系统对于关键事务处理的高要求，TPM介于客户和 服务器之间，进行事务管理与协调、负载平衡、系统修复等服务， 保证系统的运行性能。
◆比如飞机、火车定票系统。实际上，并不是所有的client都同时 请求服务，如某个client请求服务，TPM提供一组服务，使 server在 有限的系统资源下能够高效地为大规模的客户提供服务。