本書主要介紹云計算與物聯(lián)網(wǎng)的信息融合技術(shù),首先講授云計算的概念與發(fā)展、云計算系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、云計算關(guān)鍵技術(shù),云存儲及云安全技術(shù),開源云計算系統(tǒng)、云計算應(yīng)用軟件開發(fā)及Hadoop云計算編程實例;然后講授物聯(lián)網(wǎng)的概念與發(fā)展、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù),物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù),開源物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng);*后講授云計算與物聯(lián)網(wǎng)的融合應(yīng)用,以及云計算與物聯(lián)網(wǎng)的實驗指導(dǎo)。
本書強調(diào)科學(xué)理論與工程實驗的有機結(jié)合,既保證理論的完整性,又保證實驗的可行性,因此,既可作為高等院校計算機科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程、信息安全等相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生相關(guān)課程的教材,也可作為云計算與物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)人員的參考書。
1. 首次將云計算與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行系統(tǒng)級有機融合,闡明了兩者的相互關(guān)系,并結(jié)合具體系統(tǒng)進行綜合闡述。2. 既注重知識理論,又強調(diào)實際動手實驗,每個實驗均給出了具體操作步驟和關(guān)鍵點。3. 包括了近年*的云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展,如阿里云平臺、亞馬遜云服務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)的多層架構(gòu)等。4. 注重云計算和物聯(lián)網(wǎng)中的開源技術(shù),如Hadoop開源云平臺、Openstack云平臺、開源物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),論述了云計算、物聯(lián)網(wǎng)與開源社區(qū)的相互促進作用。
云計算和物聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)今信息技術(shù)發(fā)展的兩大亮點,它們既有區(qū)別,又有聯(lián)系。物聯(lián)網(wǎng)通過各種異質(zhì)傳感器采集物理世界的海量數(shù)據(jù),通過各類網(wǎng)絡(luò)匯聚到云計算數(shù)據(jù)中心,依靠云計算的強大處理能力對海量數(shù)據(jù)進行智能信息處理。云計算是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基石,物聯(lián)網(wǎng)為云計算提供豐富的數(shù)據(jù)來源,二者相輔相成共同促進新形態(tài)信息技術(shù)發(fā)展。在大數(shù)據(jù)時代,二者的有機融合將進一步推動數(shù)據(jù)自身應(yīng)用價值的挖掘與呈現(xiàn),促進信息產(chǎn)業(yè)爆發(fā)式發(fā)展。本書緊密結(jié)合當(dāng)前云計算和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài),體現(xiàn)學(xué)科前沿研究成果,注重一定的實踐性和創(chuàng)新性,兼顧云計算與物聯(lián)網(wǎng)知識體系的科學(xué)性、完整性、關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)性與發(fā)展性,體現(xiàn)學(xué)科國內(nèi)外理論研究和實踐教學(xué)領(lǐng)域的先進成果,本書很多內(nèi)容來自編者的科研成果及教學(xué)實踐。 全書共分15章。第1章介紹云計算的概念、發(fā)展、特點及標(biāo)準(zhǔn)化狀況;第2章介紹云計算的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型、服務(wù)層次結(jié)構(gòu)、技術(shù)層次結(jié)構(gòu)、典型的云計算平臺及系統(tǒng)結(jié)構(gòu),如Google云平臺、Amazon云平臺;第3章講授云計算的關(guān)鍵技術(shù),包括資源池技術(shù)、數(shù)據(jù)中心技術(shù)、虛擬化技術(shù)、資源管理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、編程模型、云存儲與云安全技術(shù);第4章講授云存儲的概念、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化及云存儲安全技術(shù);第5章講授云計算的安全問題、安全屬性、安全架構(gòu)、安全標(biāo)準(zhǔn)、實施步驟等,結(jié)合阿里云講授云安全的策略與方法;第6章講授開源云計算系統(tǒng),包括Hadoop、Eucalyptus、OpenStack、CloudStack等典型開源云計算系統(tǒng),分別從系統(tǒng)組成、關(guān)鍵技術(shù)、開發(fā)應(yīng)用等方面進行闡述;第7章講授云計算應(yīng)用軟件開發(fā),包括Microsoft Azure Service、Salesforce、Amazon AWS、Google App Engine以及阿里云自助實驗系統(tǒng);第8章講授Hadoop云計算編程實例,包括Hadoop數(shù)據(jù)去重、數(shù)據(jù)排序、單表關(guān)聯(lián)等實例;第9章介紹物聯(lián)網(wǎng)的概念、發(fā)展、特征、應(yīng)用案例、挑戰(zhàn)與建議等;第10章闡明物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則,從多種不同視角講授物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),分析物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化框架;第11章講授物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),包括現(xiàn)代感知與標(biāo)識技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、數(shù)據(jù)匯聚與信息融合、智能信息處理、云計算與信息服務(wù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全與管理技術(shù)等;第12章講授物聯(lián)網(wǎng)的安全問題、安全需求、安全機制、安全技術(shù);第13章講授物聯(lián)網(wǎng)的開源硬件系統(tǒng)、開源操作系統(tǒng)和開源數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn);第14章講授云計算與物聯(lián)網(wǎng)在智慧城市、智慧醫(yī)療、智慧社區(qū)三個方面的融合應(yīng)用;第15章講授云計算與物聯(lián)網(wǎng)的實驗指導(dǎo),包括RFID實驗、ZigBee實驗、WiFi實驗、藍牙實驗及Hadoop云計算實驗等。 本書注重科學(xué)理論與實驗教學(xué)的有機結(jié)合,既可作為高等院校計算機科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程、信息安全等相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生相關(guān)課程的教材,也可作為云計算與物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)人員的參考書。 本書由北京科技大學(xué)計算機與通信工程學(xué)院的陳紅松副教授主持全書內(nèi)容的策劃和編寫,本教材的編寫得到了高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程建設(shè)項目和北京科技大學(xué)教材建設(shè)經(jīng)費資助(編號JC2013YB029),北京市自然科學(xué)基金資助(編號4142034),北京市科技計劃項目資助(編號D141100003414002),國家863高技術(shù)研究發(fā)展計劃資助(編號2013AA01A209),作者在此致以深切感謝。 由于云計算與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展較快,作者水平有限,書中不足之處在所難免,殷切希望廣大作者批評指正并提出寶貴意見和建議,以便進一步完善教材內(nèi)容。編者Email: architecture_ustb@aliyun.com。
編者2016年11月〖1〗云計算與物聯(lián)網(wǎng)信息融合前言[3]
目錄
第1章云計算的概念與發(fā)展/1
1.1云計算的概念及定義1
1.2云計算的發(fā)展歷程3
1.3云計算的特點6
1.4云計算的標(biāo)準(zhǔn)化6
1.4.1國際上云計算標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀7
1.4.2我國云計算標(biāo)準(zhǔn)化的情況12
1.5云計算的發(fā)展現(xiàn)狀12
1.5.1國外云計算發(fā)展現(xiàn)狀12
1.5.2國內(nèi)云計算發(fā)展現(xiàn)狀15
1.6云計算的挑戰(zhàn)16
本章小結(jié)18
習(xí)題18
思考題18
第2章云計算的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)/19
2.1云計算系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概念19
2.2云計算的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型19
2.3云計算服務(wù)層次結(jié)構(gòu)20
2.4云計算技術(shù)層次結(jié)構(gòu)22
2.5云計算SOA層次結(jié)構(gòu)23
2.6典型的云計算平臺及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)25
本章小結(jié)32
習(xí)題32
思考題32
第3章云計算的關(guān)鍵技術(shù)/33
3.1資源池技術(shù)33
3.2數(shù)據(jù)中心技術(shù)35
3.2.1數(shù)據(jù)中心的概念與發(fā)展35
3.2.2典型的云計算數(shù)據(jù)中心36
3.3虛擬化技術(shù)37
3.3.1虛擬化的基本概念37
3.3.2虛擬化的平臺架構(gòu)與部署39
3.3.3虛擬化的技術(shù)優(yōu)勢40
3.3.4虛擬化的技術(shù)類型與實現(xiàn)形式42
3.3.5虛擬化技術(shù)存在的問題43
3.4資源管理技術(shù)44
3.4.1資源監(jiān)測45
3.4.2資源調(diào)度47
3.4.3分布式資源管理技術(shù)48
3.4.4云計算平臺管理技術(shù)48
3.4.5數(shù)據(jù)管理技術(shù)49
3.5網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)52
3.6編程模型53
3.7云存儲技術(shù)55
3.7.1集群存儲技術(shù)55
3.7.2分布式文件系統(tǒng)55
3.7.3分布式數(shù)據(jù)庫56
3.8云安全技術(shù)57
3.8.1物理安全58
3.8.2鏈路與網(wǎng)絡(luò)安全58
3.8.3數(shù)據(jù)信息安全59
3.8.4管理安全59
3.8.5環(huán)境考慮59
本章小結(jié)60
習(xí)題60
思考題60
〖1〗云計算與物聯(lián)網(wǎng)信息融合目錄[3]〖3〗第4章云存儲技術(shù)及應(yīng)用/61
4.1云存儲概念61
4.1.1云存儲的概念61
4.1.2云存儲與云計算的關(guān)系62
4.1.3云存儲與傳統(tǒng)存儲的關(guān)系62
4.2云存儲系統(tǒng)模型63
4.3云存儲的關(guān)鍵技術(shù)64
4.3.1存儲虛擬化技術(shù)64
4.3.2分布式存儲技術(shù)65
4.3.3數(shù)據(jù)備份技術(shù)65
4.3.4數(shù)據(jù)縮減技術(shù)66
4.3.5存儲安全技術(shù)68
4.3.6容錯技術(shù)69
4.4云存儲的標(biāo)準(zhǔn)化70
4.5云存儲的安全性72
4.6云存儲相關(guān)產(chǎn)品策略73
4.7云存儲服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用75
4.7.1個人級云存儲應(yīng)用75
4.7.2企業(yè)級云存儲應(yīng)用76
本章小結(jié)76
習(xí)題76
思考題76
第5章云安全技術(shù)及應(yīng)用/77
5.1云計算的安全問題77
5.2云計算的安全屬性78
5.2.1可靠性78
5.2.2可用性78
5.2.3保密性79
5.2.4完整性79
5.2.5不可抵賴性79
5.2.6可控性80
5.3云計算的安全架構(gòu)80
5.3.1用戶認(rèn)證與授權(quán)80
5.3.2數(shù)據(jù)隔離83
5.3.3數(shù)據(jù)加密及隱私保護84
5.3.4分級安全控制與網(wǎng)絡(luò)隔離85
5.3.5災(zāi)備恢復(fù)87
5.4云計算安全的標(biāo)準(zhǔn)化89
5.4.1ISO/IEC JTC1/SC2789
5.4.2ITUT89
5.4.3CSA90
5.4.4NIST91
5.4.5ENISA92
5.4.6全國信息安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會92
5.4.7云服務(wù)的制度和法律環(huán)境建設(shè)92
5.5云計算和服務(wù)保險93
5.6云計算安全實施步驟93
5.7阿里云安全策略與方法97
5.7.1阿里云安全策略97
5.7.2組織安全97
5.7.3合規(guī)安全97
5.7.4數(shù)據(jù)安全97
5.7.5訪問控制97
5.7.6人員安全98
5.7.7物理和環(huán)境安全98
5.7.8基礎(chǔ)安全98
5.7.9系統(tǒng)和軟件開發(fā)及維護98
5.7.10災(zāi)難恢復(fù)及業(yè)務(wù)連續(xù)性98
本章小結(jié)99
習(xí)題99
思考題99
第6章開源云計算系統(tǒng)/100
6.1開源軟件與云計算100
6.2主流開源云計算系統(tǒng)101
6.2.1Hadoop101
6.2.2Eucalyptus104
6.2.3OpenStack108
6.2.4CloudStack108
本章小結(jié)114
習(xí)題114
思考題114
第7章云計算應(yīng)用軟件開發(fā)及實驗/115
7.1Microsoft Azure Service應(yīng)用軟件開發(fā)115
7.2Salesforce應(yīng)用軟件開發(fā)119
7.3Amazon AWS應(yīng)用軟件開發(fā)120
7.4Google App Engine應(yīng)用軟件開發(fā)125
7.4.1Google App Engine介紹125
7.4.2Google App Engine的應(yīng)用與服務(wù)126
7.4.3Google App Engine開發(fā)流程128
7.5Sina App Engine應(yīng)用軟件開發(fā)128
7.5.1Sina App Engine簡介128
7.5.2Sina App Engine的服務(wù)與架構(gòu)128
7.6阿里云自助實驗系統(tǒng)及案例130
7.6.1阿里云自助實驗系統(tǒng)簡介130
7.6.2阿里云自助實驗步驟132
7.6.3阿里云自助實驗案例132
本章小結(jié)139
習(xí)題140
思考題140
第8章Hadoop云計算編程實例/141
8.1Hadoop簡單編程實例141
8.2Hadoop數(shù)據(jù)去重實例142
8.2.1需求描述142
8.2.2設(shè)計思路143
8.2.3編程實現(xiàn)144
8.2.4測試運行145
8.3Hadoop數(shù)據(jù)排序?qū)嵗?47
8.3.1需求描述147
8.3.2設(shè)計思路148
8.3.3編程實現(xiàn)148
8.3.4測試運行150
8.4Hadoop單表關(guān)聯(lián)實例151
8.4.1需求描述151
8.4.2設(shè)計思路152
8.4.3編程實現(xiàn)152
8.4.4測試運行156
本章小結(jié)157
習(xí)題157
思考題157
第9章物聯(lián)網(wǎng)的概念與發(fā)展/158
9.1物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生背景與定義158
9.1.1物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生背景158
9.1.2物聯(lián)網(wǎng)的定義159
9.2物聯(lián)網(wǎng)的特征161
9.3物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用案例162
9.3.1物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市162
9.3.2物聯(lián)網(wǎng)與智能制造165
9.4物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r168
9.4.1物聯(lián)網(wǎng)在國外的發(fā)展?fàn)顩r168
9.4.2物聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r170
9.5物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的挑戰(zhàn)與建議171
9.5.1物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的挑戰(zhàn)171
9.5.2物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的建議172
本章小結(jié)173
習(xí)題173
思考題173
第10章物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)/174
10.1物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計原則174
10.2物聯(lián)網(wǎng)的一般體系結(jié)構(gòu)175
10.2.1物聯(lián)網(wǎng)的三層架構(gòu)175
10.2.2物聯(lián)網(wǎng)的四層架構(gòu)176
10.3物聯(lián)網(wǎng)的自主體系結(jié)構(gòu)177
10.4物聯(lián)網(wǎng)的EPC體系結(jié)構(gòu)178
10.5物聯(lián)網(wǎng)的CPS體系結(jié)構(gòu)179
10.6物聯(lián)網(wǎng)的SOA體系結(jié)構(gòu)181
10.7物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)183
10.7.1物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系框架183
10.7.2物聯(lián)網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)化狀況184
本章小結(jié)185
習(xí)題185
思考題185
第11章物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)/186
11.1現(xiàn)代感知與標(biāo)識技術(shù)186
11.1.1條碼技術(shù)186
11.1.2RFID技術(shù)194
11.1.3傳感器技術(shù)197
11.2嵌入式系統(tǒng)技術(shù)199
11.2.1嵌入式系統(tǒng)的概念199
11.2.2嵌入式系統(tǒng)的組成與分類200
11.2.3嵌入式系統(tǒng)的特點201
11.2.4嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)203
11.2.5從嵌入式系統(tǒng)視角看物聯(lián)網(wǎng)204
11.3網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)205
11.3.1短距離網(wǎng)絡(luò)通信205
11.3.2廣域網(wǎng)通信技術(shù)230
11.4數(shù)據(jù)匯聚與信息融合236
11.4.1信息融合的定義236
11.4.2信息融合的分層模型237
11.4.3物聯(lián)網(wǎng)信息融合的新問題238
11.5智能信息處理技術(shù)238
11.6云計算與信息服務(wù)技術(shù)240
11.7網(wǎng)絡(luò)安全與管理技術(shù)241
本章小結(jié)243
習(xí)題243
思考題243
第12章物聯(lián)網(wǎng)安全/244
12.1物聯(lián)網(wǎng)安全概述244
12.2物聯(lián)網(wǎng)的安全問題245
12.3物聯(lián)網(wǎng)的安全需求247
12.4物聯(lián)網(wǎng)的安全機制248
12.5物聯(lián)網(wǎng)的安全技術(shù)249
12.5.1物聯(lián)網(wǎng)感知層安全技術(shù)249
12.5.2物聯(lián)網(wǎng)傳輸層安全技術(shù)251
12.5.3物聯(lián)網(wǎng)處理層安全技術(shù)251
12.5.4物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層安全技術(shù)251
12.6物聯(lián)網(wǎng)安全的六大關(guān)系253
本章小結(jié)254
習(xí)題254
思考題254
第13章開源物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)/255
13.1物聯(lián)網(wǎng)開源平臺與創(chuàng)客文化255
13.1.1物聯(lián)網(wǎng)開源平臺255
13.1.2創(chuàng)客文化255
13.2物聯(lián)網(wǎng)開源硬件系統(tǒng)256
13.2.1開源平臺Arduino256
13.2.2常用的Arduino第三方軟件介紹257
13.2.3基于Arduino的智能原型設(shè)計案例261
13.2.4開源平臺樹莓派Raspbian263
13.3物聯(lián)網(wǎng)開源操作系統(tǒng)264
13.3.1Contiki操作系統(tǒng)介紹264
13.3.2Contiki操作系統(tǒng)特點265
13.3.3Contiki特性266
13.3.4代碼模塊267
13.4物聯(lián)網(wǎng)開源數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)268
本章小結(jié)268
習(xí)題269
思考題269
第14章云計算與物聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用/270
14.1云計算與物聯(lián)網(wǎng)在智慧城市中的融合應(yīng)用270
14.1.1智慧城市的理念與分類270
14.1.2智慧城市基礎(chǔ)平臺架構(gòu)271
14.1.3云計算在智慧城市中的應(yīng)用272
14.1.4智慧城市中的數(shù)據(jù)融合與共享273
14.2云計算與物聯(lián)網(wǎng)在智慧醫(yī)療中的融合應(yīng)用275
14.2.1智慧醫(yī)療的理念與內(nèi)容275
14.2.2智慧醫(yī)療總體架構(gòu)276
14.2.3遠程醫(yī)療監(jiān)護與日常保健預(yù)防系統(tǒng)278
14.3云計算與物聯(lián)網(wǎng)在智慧社區(qū)中的融合應(yīng)用279
14.3.1智慧社區(qū)的理念279
14.3.2智慧社區(qū)的總體框架280
14.3.3智慧社區(qū)綜合信息服務(wù)平臺281
14.3.4智慧社區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)282
本章小結(jié)284
習(xí)題284
思考題284
第15章云計算與物聯(lián)網(wǎng)實驗指導(dǎo)/285
15.1RFID實驗285
15.1.1RFID實驗系統(tǒng)介紹285
15.1.2RFID認(rèn)知實驗286
15.2ZigBee實驗290
15.2.1TI CC2530處理器介紹290
15.2.2ZigBee點對點通信實驗291
15.2.3ZigBee協(xié)議分析實驗295
15.3WiFi實驗301
15.4藍牙實驗307
15.5Hadoop云計算實驗313
15.5.1實驗設(shè)計說明314
15.5.2實驗過程314
15.5.3運行程序318
本章小結(jié)321
習(xí)題321
思考題321
參考文獻/322