本書主要介紹云計算與物聯(lián)網(wǎng)的信息融合技術,首先講授云計算的概念與發(fā)展、云計算系統(tǒng)結構、云計算關鍵技術,云存儲及云安全技術,開源云計算系統(tǒng)、云計算應用軟件開發(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)結構、物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術,物聯(lián)網(wǎng)安全技術,開源物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng);*后講授云計算與物聯(lián)網(wǎng)的融合應用,以及云計算與物聯(lián)網(wǎng)的實驗指導。
本書強調科學理論與工程實驗的有機結合,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與技術、物聯(lián)網(wǎng)工程、信息安全等相關專業(yè)的本科生和研究生相關課程的教材,也可作為云計算與物聯(lián)網(wǎng)工程技術人員的參考書。
1. 首次將云計算與物聯(lián)網(wǎng)技術進行系統(tǒng)級有機融合,闡明了兩者的相互關系,并結合具體系統(tǒng)進行綜合闡述。2. 既注重知識理論,又強調實際動手實驗,每個實驗均給出了具體操作步驟和關鍵點。3. 包括了近年*的云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展,如阿里云平臺、亞馬遜云服務、物聯(lián)網(wǎng)的多層架構等。4. 注重云計算和物聯(lián)網(wǎng)中的開源技術,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)是當今信息技術發(fā)展的兩大亮點,它們既有區(qū)別,又有聯(lián)系。物聯(lián)網(wǎng)通過各種異質傳感器采集物理世界的海量數(shù)據(jù),通過各類網(wǎng)絡匯聚到云計算數(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。本書緊密結合當前云計算和物聯(lián)網(wǎng)領域的發(fā)展動態(tài),體現(xiàn)學科前沿研究成果,注重一定的實踐性和創(chuàng)新性,兼顧云計算與物聯(lián)網(wǎng)知識體系的科學性、完整性、關聯(lián)性、系統(tǒng)性與發(fā)展性,體現(xiàn)學科國內外理論研究和實踐教學領域的先進成果,本書很多內容來自編者的科研成果及教學實踐。 全書共分15章。第1章介紹云計算的概念、發(fā)展、特點及標準化狀況;第2章介紹云計算的系統(tǒng)結構模型、服務層次結構、技術層次結構、典型的云計算平臺及系統(tǒng)結構,如Google云平臺、Amazon云平臺;第3章講授云計算的關鍵技術,包括資源池技術、數(shù)據(jù)中心技術、虛擬化技術、資源管理技術、網(wǎng)絡通信技術、編程模型、云存儲與云安全技術;第4章講授云存儲的概念、系統(tǒng)結構、關鍵技術、標準化及云存儲安全技術;第5章講授云計算的安全問題、安全屬性、安全架構、安全標準、實施步驟等,結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、關鍵技術、開發(fā)應用等方面進行闡述;第7章講授云計算應用軟件開發(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、單表關聯(lián)等實例;第9章介紹物聯(lián)網(wǎng)的概念、發(fā)展、特征、應用案例、挑戰(zhàn)與建議等;第10章闡明物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結構的設計原則,從多種不同視角講授物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)結構,分析物聯(lián)網(wǎng)標準化框架;第11章講授物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術,包括現(xiàn)代感知與標識技術、嵌入式系統(tǒng)技術、網(wǎng)絡與通信技術、數(shù)據(jù)匯聚與信息融合、智能信息處理、云計算與信息服務技術、網(wǎng)絡安全與管理技術等;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;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)交換標準;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)三個方面的融合應用;第15章講授云計算與物聯(lián)網(wǎng)的實驗指導,包括RFID實驗、ZigBee實驗、WiFi實驗、藍牙實驗及Hadoop云計算實驗等。 本書注重科學理論與實驗教學的有機結合,既可作為高等院校計算機科學與技術、物聯(lián)網(wǎng)工程、信息安全等相關專業(yè)的本科生和研究生相關課程的教材,也可作為云計算與物聯(lián)網(wǎng)工程技術人員的參考書。 本書由北京科技大學計算機與通信工程學院的陳紅松副教授主持全書內容的策劃和編寫,本教材的編寫得到了高等學校本科教學質量與教學改革工程建設項目和北京科技大學教材建設經(jīng)費資助(編號JC2013YB029),北京市自然科學基金資助(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云計算的標準化6
1.4.1國際上云計算標準化現(xiàn)狀7
1.4.2我國云計算標準化的情況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國內云計算發(fā)展現(xiàn)狀15
1.6云計算的挑戰(zhàn)16
本章小結18
習題18
思考題18
第2章云計算的系統(tǒng)結構/19
2.1云計算系統(tǒng)結構概念19
2.2云計算的系統(tǒng)結構模型19
2.3云計算服務層次結構20
2.4云計算技術層次結構22
2.5云計算SOA層次結構23
2.6典型的云計算平臺及系統(tǒng)結構25
本章小結32
習題32
思考題32
第3章云計算的關鍵技術/33
3.1資源池技術33
3.2數(shù)據(jù)中心技術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37
3.3.1虛擬化的基本概念37
3.3.2虛擬化的平臺架構與部署39
3.3.3虛擬化的技術優(yōu)勢40
3.3.4虛擬化的技術類型與實現(xiàn)形式42
3.3.5虛擬化技術存在的問題43
3.4資源管理技術44
3.4.1資源監(jiān)測45
3.4.2資源調度47
3.4.3分布式資源管理技術48
3.4.4云計算平臺管理技術48
3.4.5數(shù)據(jù)管理技術49
3.5網(wǎng)絡通信技術52
3.6編程模型53
3.7云存儲技術55
3.7.1集群存儲技術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57
3.8.1物理安全58
3.8.2鏈路與網(wǎng)絡安全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60
習題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章云存儲技術及應用/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系62
4.1.3云存儲與傳統(tǒng)存儲的關系62
4.2云存儲系統(tǒng)模型63
4.3云存儲的關鍵技術64
4.3.1存儲虛擬化技術64
4.3.2分布式存儲技術65
4.3.3數(shù)據(jù)備份技術65
4.3.4數(shù)據(jù)縮減技術66
4.3.5存儲安全技術68
4.3.6容錯技術69
4.4云存儲的標準化70
4.5云存儲的安全性72
4.6云存儲相關產(chǎn)品策略73
4.7云存儲服務系統(tǒng)應用75
4.7.1個人級云存儲應用75
4.7.2企業(yè)級云存儲應用76
本章小結76
習題76
思考題76
第5章云安全技術及應用/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80
5.3.1用戶認證與授權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)絡隔離85
5.3.5災備恢復87
5.4云計算安全的標準化89
5.4.1ISO/IEC JTC1/SC2789
5.4.2ITUT89
5.4.3CSA90
5.4.4NIST91
5.4.5ENISA92
5.4.6全國信息安全標準化技術委員會92
5.4.7云服務的制度和法律環(huán)境建設92
5.5云計算和服務保險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基礎安全98
5.7.9系統(tǒng)和軟件開發(fā)及維護98
5.7.10災難恢復及業(yè)務連續(xù)性98
本章小結99
習題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114
習題114
思考題114
第7章云計算應用軟件開發(fā)及實驗/115
7.1Microsoft Azure Service應用軟件開發(fā)115
7.2Salesforce應用軟件開發(fā)119
7.3Amazon AWS應用軟件開發(fā)120
7.4Google App Engine應用軟件開發(fā)125
7.4.1Google App Engine介紹125
7.4.2Google App Engine的應用與服務126
7.4.3Google App Engine開發(fā)流程128
7.5Sina App Engine應用軟件開發(fā)128
7.5.1Sina App Engine簡介128
7.5.2Sina App Engine的服務與架構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139
習題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)排序實例147
8.3.1需求描述147
8.3.2設計思路148
8.3.3編程實現(xiàn)148
8.3.4測試運行150
8.4Hadoop單表關聯(lián)實例151
8.4.1需求描述151
8.4.2設計思路152
8.4.3編程實現(xiàn)152
8.4.4測試運行156
本章小結157
習題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)展狀況168
9.4.1物聯(lián)網(wǎng)在國外的發(fā)展狀況168
9.4.2物聯(lián)網(wǎng)在國內的發(fā)展狀況170
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173
習題173
思考題173
第10章物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)結構/174
10.1物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結構設計原則174
10.2物聯(lián)網(wǎng)的一般體系結構175
10.2.1物聯(lián)網(wǎng)的三層架構175
10.2.2物聯(lián)網(wǎng)的四層架構176
10.3物聯(lián)網(wǎng)的自主體系結構177
10.4物聯(lián)網(wǎng)的EPC體系結構178
10.5物聯(lián)網(wǎng)的CPS體系結構179
10.6物聯(lián)網(wǎng)的SOA體系結構181
10.7物聯(lián)網(wǎng)標準的體系結構183
10.7.1物聯(lián)網(wǎng)標準體系框架183
10.7.2物聯(lián)網(wǎng)國際標準化狀況184
本章小結185
習題185
思考題185
第11章物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術/186
11.1現(xiàn)代感知與標識技術186
11.1.1條碼技術186
11.1.2RFID技術194
11.1.3傳感器技術197
11.2嵌入式系統(tǒng)技術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)絡與通信技術205
11.3.1短距離網(wǎng)絡通信205
11.3.2廣域網(wǎng)通信技術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238
11.6云計算與信息服務技術240
11.7網(wǎng)絡安全與管理技術241
本章小結243
習題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249
12.5.1物聯(lián)網(wǎng)感知層安全技術249
12.5.2物聯(lián)網(wǎng)傳輸層安全技術251
12.5.3物聯(lián)網(wǎng)處理層安全技術251
12.5.4物聯(lián)網(wǎng)應用層安全技術251
12.6物聯(lián)網(wǎng)安全的六大關系253
本章小結254
習題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)交換標準268
本章小結268
習題269
思考題269
第14章云計算與物聯(lián)網(wǎng)融合應用/270
14.1云計算與物聯(lián)網(wǎng)在智慧城市中的融合應用270
14.1.1智慧城市的理念與分類270
14.1.2智慧城市基礎平臺架構271
14.1.3云計算在智慧城市中的應用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)療中的融合應用275
14.2.1智慧醫(yī)療的理念與內容275
14.2.2智慧醫(yī)療總體架構276
14.2.3遠程醫(yī)療監(jiān)護與日常保健預防系統(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)綜合信息服務平臺281
14.3.4智慧社區(qū)基礎數(shù)據(jù)282
本章小結284
習題284
思考題284
第15章云計算與物聯(lián)網(wǎng)實驗指導/285
15.1RFID實驗285
15.1.1RFID實驗系統(tǒng)介紹285
15.1.2RFID認知實驗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實驗設計說明314
15.5.2實驗過程314
15.5.3運行程序318
本章小結321
習題321
思考題321
參考文獻/322