[25409]基于IP的物联网架构、技术与应用

家园副管03

	书　　名　　基于IP的物联网架构、技术与应用 丛 书 名　　国际先进通信技术译丛 标准书号　　ISBN 978-7-115-25409-2 编目分类　　TP393.4　TP18 作　　者　　[美]Jean-Philippe Vasseur　[瑞典]Adam Dunkels 著 译　　者　　田辉 徐贵宝 马军锋 史红周 张恒生 朱刚 责任编辑　　姚予疆 刘洋 开　　本　　16 开 印　　张　　22.25 字　　数　　541 千字 页　　数　　338 页 装　　帧　　平装 版　　次　　第1版第1次 初版时间　　2011年8月 本 印 次　　2011年8月 首 印 数　　3000 册 定　　价　　69.00 元
试读章节： 第1~3章

内容提要
　　《基于IP的物联网架构、技术与应用》围绕基于IP的物联网的架构、技术与应用这3个主题进行内容的组织。第1部分讨论IP智能物件网络的架构基础；第2部分深入讨论协议和算法；第3部分对智能物件的7个重要应用领域进行详细描述。
　　《基于IP的物联网架构、技术与应用》内容新颖，全面深入，组织结构经过作者的精心设计，既可作为信息技术领域工程师和研究人员的参考书，又可为对《基于IP的物联网架构、技术与应用》主题感兴趣的人士提供有价值的参考资料。

目　录第1部分　架构<br /> 第1章　什么是智能物件　1<br /> 1.1　智能物件从何而来？　2<br /> 1.1.1　嵌入式系统　3<br /> 1.1.2　普适计算　5<br /> 1.1.3　移动通信　6<br /> 1.1.4　遥测技术及机器间通信　7<br /> 1.1.5　无线传感器网络和泛在传感器网络　8<br /> 1.1.6　移动计算　9<br /> 1.1.7　计算机网络　9<br /> 1.2　对智能物件的挑战　10<br /> 1.2.1　节点级挑战　10<br /> 1.2.2　网络级挑战　11<br /> 1.2.3　标准化　13<br /> 1.2.4　互通性　14<br /> 1.3　小结　14<br /> 第2章　IP协议架构　17<br /> 2.1　引言　17<br /> 2.2　从NCP到TCP/IP　17<br /> 2.3　基本的TCP/IP架构设计原则　18<br /> 2.4　跨层优化的关键问题　21<br /> 2.5　IP分层对智能物件网络至关重要的原因　22<br /> 2.6　小结　23<br /> 第3章　智能物件为什么要采用IP协议　25<br /> 3.1　互通性　26<br /> 3.2　一个发展中的通用架构　27<br /> 3.3　架构的稳定性和普遍性　28<br /> 3.4　可扩展性　29<br /> 3.5　配置和管理　29<br /> 3.6　痕迹小　30<br /> 3.7　还有什么其他选择？　31<br /> 3.8　为什么网关不好？　31<br /> 3.8.1　固有的复杂性　32<br /> 3.8.2　灵活性和可扩展性的缺失　32<br /> 3.9　小结　32<br /> 第4章　用于智能物件网络和物联网的IPv6协议　33<br /> 4.1　引言　33<br /> 4.2　IPv4地址空间的耗尽　35<br /> 4.3　NAT：IPv4地址枯竭的一个(临时)解决方案　39<br /> 4.4　架构讨论　39<br /> 4.5　小结　41<br /> 第5章　路由　43<br /> 5.1　IP网络中的路由　43<br /> 5.1.1　IP路由和QoS　43<br /> 5.1.2　IP路由和网络可靠性　44<br /> 5.2　LLN中的路由特性　46<br /> 5.3　二层路由vs三层路由　48<br /> 5.4　小结　51<br /> 第6章　传输协议　53<br /> 6.1　UDP　53<br /> 6.1.1　尽力而为的数据报传送　53<br /> 6.1.2　UDP头　54<br /> 6.2　TCP　54<br /> 6.2.1　可靠的流传送　55<br /> 6.2.2　TCP头　56<br /> 6.2.3　TCP选项字段　57<br /> 6.2.4　往返时间估算　58<br /> 6.2.5　流量控制　58<br /> 6.2.6　拥塞控制　58<br /> 6.2.7　TCP状态　59<br /> 6.3　用于智能物件的UDP　61<br /> 6.4　用于智能物件的TCP　61<br /> 6.5　小结　62<br /> 第7章　服务发现　63<br /> 7.1　IP网络中的服务发现　63<br /> 7.2　服务发现协议　64<br /> 7.2.1　SLP　64<br /> 7.2.2　Zeroconf、Rendezvous和Bonjour　65<br /> 7.2.3　UPnP　66<br /> 7.3　小结　67<br /> 第8章　智能物件的安全性　69<br /> 8.1  安全的3个属性　69<br /> 8.1.1　保密性　70<br /> 8.1.2　完整性　70<br /> 8.1.3　可用性　70<br /> 8.2　通过隐匿实现安全　71<br /> 8.3　加密　71<br /> 8.4　智能物件的安全机制　73<br /> 8.4.1　智能物件的安全策略　73<br /> 8.4.2　链路层加密　74<br /> 8.5　IP体系架构上的安全机制　74<br /> 8.5.1　IPSec　74<br /> 8.5.2　TLS　75<br /> 8.6　小结　75<br /> 第9章　智能物件Web服务　77<br /> 9.1　Web服务基本概念　78<br /> 9.1.1　常见数据格式　79<br /> 9.1.2　表象化状态转变　80<br /> 9.2　智能物件Web服务的基本性能　82<br /> 9.2.1　实现的复杂度　83<br /> 9.2.2　性能　84<br /> 9.3　一个智能物件Web服务的例子——PACHUBE　86<br /> 9.3.1　交互模型　88<br /> 9.3.2　Pachube数据格式　88<br /> 9.3.3　HTTP请求　89<br /> 9.3.4　HTTP返回代码　89<br /> 9.3.5　验证和安全　90<br /> 9.3.6　触发器　90<br /> 9.4　小结　91<br /> 第10章　智能物件网络连接模型　93<br /> 10.1　引言　93<br /> 10.2　自治型智能物件网络模型　93<br /> 10.3　物联网　94<br /> 10.4　扩展Internet　94<br /> 10.5　小结　97<br /> 第2部分　技术<br /> 第11章　智能物件的硬件和软件　99<br /> 11.1　硬件　99<br /> 11.1.1　通信设备　100<br /> 11.1.2　微控制器　101<br /> 11.1.3　传感器与制动器　102<br /> 11.1.4　电源　103<br /> 11.1.5　展望：片上系统、印制电路和电子黏土　104<br /> 11.2　智能物件软件部分　105<br /> 11.2.1　智能物件的操作系统　106<br /> 11.2.2　多线程编程与事件驱动编程的比较　110<br /> 11.2.3　内存管理　112<br /> 11.2.4　展望：宏编程、Java　113<br /> 11.3　能量管理　114<br /> 11.3.1　无线能量管理机制　115<br /> 11.3.2　异步负载循环　116<br /> 11.3.3　同步负载循环　117<br /> 11.3.4　无线开启时间示例　118<br /> 11.4　小结　118<br /> 第12章　智能物件的通信机制　121<br /> 12.1　智能物件的通信模式　121<br /> 12.1.1　一对一通信　122<br /> 12.1.2　一对多通信　122<br /> 12.1.3　多对一通信　123<br /> 12.2　物理通信标准　124<br /> 12.3　IEEE 802.15.4标准　125<br /> 12.3.1　802.15.4地址　126<br /> 12.3.2　802.15.4物理层　127<br /> 12.3.3　媒体访问控制(MAC)层　128<br /> 12.3.4　802.15.4的帧格式　129<br /> 12.3.5　功耗　129<br /> 12.4　IEEE 802.11和Wi-Fi　130<br /> 12.4.1　网络拓扑和结构　131<br /> 12.4.2　物理层　131<br /> 12.4.3　媒体访问控制(MAC)层　132<br /> 12.4.4　低功耗Wi-Fi　133<br /> 12.5　电力线通信(PLC)　134<br /> 12.5.1　物理层　135<br /> 12.5.2　MAC层　135<br /> 12.5.3　功耗　135<br /> 12.6　小结　136<br /> 第13章　uIP——轻量的IP协议栈　137<br /> 13.1　运行原则　138<br /> 13.1.1　输入处理　139<br /> 13.1.2　输出处理　142<br /> 13.1.3　定期处理　143<br /> 13.1.4　数据分组转发　143<br /> 13.2　uIP内存缓冲器管理　143<br /> 13.3　uIP应用程序接口　144<br /> 13.4　uIP协议实现　146<br /> 13.4.1　IP分段重组　147<br /> 13.4.2　TCP　147<br /> 13.4.3　校验和计算　148<br /> 13.5　内存占用空间　148<br /> 13.6　小结　149<br /> 第14章　标准化　151<br /> 14.1　引言　151<br /> 14.2　IETF　151<br /> 14.2.1　IETF的目标　152<br /> 14.2.2　IETF组织结构　153<br /> 14.2.3　IETF标准化过程　153<br /> 14.2.4　IETF标准化过程　155<br /> 14.2.5　IAB　156<br /> 14.3　和智能物件IP有关的工作组　157<br /> 14.3.1　基于低功耗无线个域网的IPv6工作组　158<br /> 14.3.2　ROLL工作组　160<br /> 14.4　小结　163<br /> 第15章　智能物件网络中使用IPv6——技术复习　165<br /> 15.1　智能物件网络中使用IPv6？　165<br /> 15.2　IPv6包的头　166<br /> 15.2.1　IPv6固定的头　166<br /> 15.2.2　扩展头　167<br /> 15.2.3　逐跳选项头　168<br /> 15.2.4　路由头　168<br /> 15.2.5　分片头　169<br /> 15.2.6　目的地选项头　170<br /> 15.2.7　无下一个头　171<br /> 15.3　IPv6寻址架构　171<br /> 15.3.1　单播、任播和多播的概念　171<br /> 15.3.2　IPv6地址的表示　171<br /> 15.3.3　单播地址　172<br /> 15.3.4　任播地址　174<br /> 15.3.5　多播地址　174<br /> 15.4　IPv6中的ICMP协议　176<br /> 15.4.1　ICMPv6错误消息　176<br /> 15.4.2　ICMP信息消息　177<br /> 15.5　邻居发现协议　177<br /> 15.5.1　邻居请求消息　178<br /> 15.5.2　邻居通告消息　179<br /> 15.5.3　路由器通告消息　179<br /> 15.5.4　路由器请求消息　182<br /> 15.5.5　重定向消息　182<br /> 15.5.6　邻居不可到达检测(NUD)　182<br /> 15.6　负载平衡　183<br /> 15.7　IPv6自动配置　183<br /> 15.7.1　创建链路本地地址　183<br /> 15.7.2　无状态自动配置过程　184<br /> 15.7.3　IPv6中无状态地址自动配置的隐私扩展　186<br /> 15.8　DHCPv6　187<br /> 15.8.1　有状态自动配置　187<br /> 15.8.2　无状态DHCP　187<br /> 15.9　IPv6服务质量　188<br /> 15.9.1　Diffserv模型　188<br /> 15.9.2　IntServ模型　189<br /> 15.10　IPv4骨干网络上的IPv6　189<br /> 15.11　IPv6多播　191<br /> 15.12　小结　192<br /> 第16章　6LoWPAN适配层　193<br /> 16.1　术语　193<br /> 16.2　6LoWPAN适配层　194<br /> 16.2.1　网状寻址头　195<br /> 16.2.2　分片　197<br /> 16.2.3　6LoWPAN头压缩　198<br /> 16.2.4　无状态配置　207<br /> 16.3　小结　208<br /> 第17章　智能物件网络中的RPL路由　209<br /> 17.1　简介　209<br /> 17.2　什么是低功耗有损网络？　209<br /> 17.3　路由需求　210<br /> 17.4　智能物件网络中的路由度量　212<br /> 17.4.1　聚集路由度量与记录路由度量　213<br /> 17.4.2　本地度量与全局度量　213<br /> 17.4.3　路由度量/限制通用头　213<br /> 17.4.4　节点状态和属性目标　213<br /> 17.4.5　节点能源目标　214<br /> 17.4.6　跳数目标　214<br /> 17.4.7　吞吐量目标　214<br /> 17.4.8　延迟目标　214<br /> 17.4.9　链路可靠性目标　214<br /> 17.4.10　链路颜色属性　215<br /> 17.5　目标功能　215<br /> 17.6　RPL：为智能物件网络设计的新的路由协议　217<br /> 17.6.1　协议综述　217<br /> 17.6.2　多个DODAG的使用和RPL实例的概念　219<br /> 17.6.3　RPL消息　221<br /> 17.6.4　RPL DODAG创建过程　223<br /> 17.6.5　DODAG内部以及DODAG间的节点的移动　225<br /> 17.6.6　使用DAO消息沿着DODAG填充路由表　226<br /> 17.6.7　RPL中的回路避免和回路检测机制　229<br /> 17.6.8　全局和本地修复　231<br /> 17.6.9　RPL路由邻接性　234<br /> 17.6.10　RPL定时器管理　235<br /> 17.6.11　模拟结果　236<br /> 17.7　小结　241<br /> 第18章　IP智能物件联盟　243<br /> 18.1　IPSO联盟的任务和目标　243<br /> 18.2　IPSO联盟　244<br /> 18.3　IPSO联盟的关键活动之一：互通性测试　245<br /> 18.4　小结　247<br /> 第19章　非IP智能物件技术　249<br /> 19.1　ZigBee　249<br /> 19.1.1　ZigBee设备类型　250<br /> 19.1.2　ZigBee协议栈的分层　250<br /> 19.1.3　物理层和MAC层　251<br /> 19.1.4　网络层　251<br /> 19.1.5　应用支撑子层　252<br /> 19.1.6　应用框架层　252<br /> 19.1.7　网络设置　253<br /> 19.1.8　ZigBee正在向IP迁移　253<br /> 19.2　Z-Wave　254<br /> 19.3　小结　254<br /> 第3部分　应用<br /> 第20章　智能电网　255<br /> 20.1　简介　255<br /> 20.2　术语　259<br /> 20.3　核心网格监视和控制　259<br /> 20.3.1　应用案例1：二次变电站的监控　259<br /> 20.3.2　应用案例2：变电站状态检修　261<br /> 20.3.3　应用案例3：线路动态评分　262<br /> 20.3.4　技术特点与挑战　262<br /> 20.4　智能计量(NAN)　265<br /> 20.4.1　应用和案例　265<br /> 20.4.2　网络特征和技术挑战　266<br /> 20.5　HAN　267<br /> 20.5.1　应用和案例　267<br /> 20.5.2　网络特征和技术挑战　270<br /> 20.5.3　技术挑战的总结　271<br /> 20.6　小结　272<br /> 第21章　工业自动化　273<br /> 21.1　机遇　273<br /> 21.2　挑战　275<br /> 21.3　使用案例　276<br /> 21.3.1　状态监测　277<br /> 21.3.2　无线控制　278<br /> 21.3.3　移动办公　279<br /> 21.4　小结　280<br /> 第22章　智能城市与城市网络　281<br /> 22.1　介绍　281<br /> 22.2　城市环境监测　282<br /> 22.2.1　城市生态环境监测　282<br /> 22.2.2　自然灾害检测和预报　284<br /> 22.2.3　技术特点和挑战　285<br /> 22.3　社会性网络　286<br /> 22.3.1　基于Web的社会化网络服务的扩展　287<br /> 22.3.2　监测老人和孩子　288<br /> 22.3.3　技术特点和挑战　289<br /> 22.4　智能交通系统　290<br /> 22.4.1　交通监测和控制　291<br /> 22.4.2　自动收费/罚款系统　293<br /> 22.4.3　技术特点和挑战　294<br /> 22.5　小结　294<br /> 第23章　家庭自动化　297<br /> 23.1　简介　297<br /> 23.2　主要应用及案例　298<br /> 23.2.1　照明控制　298<br /> 23.2.2　安全性和保密性　298<br /> 23.2.3　舒适性和便捷性　299<br /> 23.2.4　能源管理　299<br /> 23.2.5　远程家庭管理　300<br /> 23.2.6　老年人生活自理与辅助　300<br /> 23.3　技术挑战和网络特征　300<br /> 23.3.1　拓扑类型和流量矩阵　301<br /> 23.3.2　设备数量　301<br /> 23.3.3　移动程度　301<br /> 23.3.4　健壮性和可靠性　301<br /> 23.3.5　服务质量的要求　302<br /> 23.3.6　电池操控　302<br /> 23.3.7　运行环境　302<br /> 23.3.8　安全性　302<br /> 23.3.9　安装和设置的简便性　303<br /> 23.4　小结　303<br /> 第24章　楼宇自动化　305<br /> 24.1　BAS参考模型　305<br /> 24.2　新兴楼宇自动化应用　306<br /> 24.2.1　入驻和撤离　307<br /> 24.2.2　能源管理　307<br /> 24.2.3　需求响应　307<br /> 24.2.4　防火防烟　307<br /> 24.2.5　疏散　308<br /> 24.3　现有楼宇自动化系统　308<br /> 24.4　楼宇自动化中传感器和制动器的特性　310<br /> 24.4.1　区域控制　311<br /> 24.4.2　片区控制　312<br /> 24.4.3　楼宇控制　312<br /> 24.5　新兴的基于智能物件的BAS　313<br /> 24.5.1　新兴的传感器、制动器和协议　313<br /> 24.5.2　基于IP的企业层协议　314<br /> 24.6　小结　314<br /> 第25章　建筑物健康监测　315<br /> 25.1　简介　315<br /> 25.2　主要应用和案例　317<br /> 25.3　技术挑战　318<br /> 25.3.1　自动配置　318<br /> 25.3.2　多播支持　318<br /> 25.3.3　路由　319<br /> 25.3.4　网络拓扑　319<br /> 25.3.5　网络可扩展性　319<br /> 25.3.6　移动性　319<br /> 25.3.7　链路和设备特性　319<br /> 25.3.8　流量特征　320<br /> 25.3.9　服务质量　320<br /> 25.3.10　安全　320<br /> 25.3.11　部署环境　320<br /> 25.4　数据采集与分析　320<br /> 25.5　未来的应用与展望　321<br /> 25.6　小结　321<br /> 第26章　集装箱跟踪　323<br /> 26.1　GE CommerceGuard　323<br /> 26.2　IBM Secure Trade Lane　325<br /> 26.3　小结　326<br /> 参考文献　327