物聯網時代下計算機網絡技術研究
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摘要：物聯網、云計算、大數據正在悄悄改變人們的生活和生活方式，是今后IT行業發展的新熱點，同時也是教學的創新點和關鍵點。筆者提出當前形勢下計算機網絡技術教育教學的改革和創新思路，在教學內容上增加物聯網相關知識，推動高校計算機網絡課程的改革。
關鍵詞：物聯網；計算機網絡技術；教學創新
1引言
把“物物相連，相互相通”的網絡叫做物聯網（InternetofThings，IoT），就是在平常的現實社會中終端通過運用傳感器再配合網絡以達到具有感知能力、執行能力、計算能力和傳輸能力目的的一個網絡，主要是通過嵌入的方式在芯片和軟件中實現整體網絡的功能，以達到智慧世界的目標，它通過網絡設施進行信息傳輸，實現物與物、物與人之間相互通信。在日益得到重視的情況下，在1999年提出的物聯網概念如今得已實現并且被應用于人們的生活中，給人們的生活帶來極大的方便。國際電信聯盟（ITU）在2005年給出了物聯網的定義，物聯網主要實現物到物（ThingtoThing，T2T）、人到物（HumantoThing，H2T）、人到人（HumantoHuman，H2H）之間的互聯。它是一個新興的領域，是一個相互交叉的領域，如今的物聯網已走進了人們生活中的每一個角落，它已成為我國經濟領域代名詞，為我國經濟發展注入了新的血液。
物聯網的出現，改變了人們對世界的認識，顛覆了很多傳統思維，它適應于各行各業，能加快社會的信息化建設速度和提升社會的服務水平，物聯網具有如此作用來源于擁有三大關鍵技術：第一，全面的感知力，就是利用RFID即無線射頻識別技術，該技術是一種非接觸式的自動識別技術，它可以在無須人工干預的情況下通過射頻信號，自動、方便而準確地識別目標對象，并能迅速獲取所需的相關數據，它對環境的要求極低，常被運用于超市、快運、安檢、智能交通、電力、智能家居與智慧農業等工作場所，它具有操作快捷方便、能頻繁使用、準確迅速的特點；第二，傳遞準確而可靠，信息的傳遞可以是專線也可以通過網絡傳遞，即通過Internet網絡，不管是哪種傳輸方式都能準確將物體的信息實時傳遞出去；第三，處理智能化，即在處理數據時利用大數據和云計算、模糊識別等各種先進計算技術，能在極短的時間內快速收集、分析和處理海量的數據和信息。一般的網絡分為七層，而物聯網分為三個層次，即感知層（傳感層）、網絡層（傳輸層）、應用層，感知層是用來感知數據的最底層，也是傳輸與識別的重要層次，它的功能主要是收集與采集原始數據；網絡層是中間層，它的功能是傳輸數據，在傳輸數據時保證數據的準確與安全；應用層是整個數據鏈中的最頂層，它的功能主要是負責表征內容信息，也就是數據的各種應用體現。物聯網技術是科技的必然產物，它結合了網絡技術、電子技術、通信技術，它的本質是一種延伸和擴展的網絡技術，其核心構成部件仍然是互聯網技術，物聯網用戶端是進行物與物、人與物、人與人之間的信息交換和通訊的。物聯網技術所涉及的技術有射頻技術、嵌入式系統技術、傳感器技術、無線傳輸技術、信息處理技術、物聯網域名技術、無線網絡傳感技術等，物聯網的網絡層主要依賴于現有的移動通訊網和傳統的互聯網，通過各種硬件的接入設備與移動通訊網進行相連，實現相互通信。目前全國各高校都設置了物聯網技術應用專業，開設的課程有物聯網導論、C語言程序設計、Java程序設計、無線傳感網絡、TCP/IP網絡協議、嵌入式系統技術、傳感器技術、RFID技術、M2M與中間件技術等。目前各個高校側重點不同，而在不同的地方就業前景也是不一樣的，但就目前這種狀況，在教學方面仍要進一步探索和改進。
3計算機網絡技術課程的研究與創新
3.1增加IPV6教學內容
在科技日益發達的今天，原來的IPV4已不能滿足生產與生活的需要。物聯網時代，網絡所面對的對象分為兩大類：智能小物體和智能終端。智能小物體具有體積小、存儲容量小、能量低、運算能力弱的特點，例如終端的傳感器節點；智能終端具有自由度比較高、操作方便、準確度比較高、沒有智能小物體的約束特點，如生活中的無線POS機、智能家居、智能交通、智能電控等。以上的對象雖然操作比較簡單方便，但是對象數量比較多而雜，對網絡提出了特定的需求，需要巨大的地址空間支持。現在使用的IPV4通信網絡協議的地址位數為32位，也就是最多有2的32次方的電腦可以同時上網。IPv6是下一版本的互聯網協議，它的提出最初是因為隨著互聯網的迅速發展，IPv4定義的有限地址空間將被耗盡，地址空間的不足必將妨礙互聯網的進一步發展。在IPv6的設計過程中除了一勞永逸地解決了地址短缺問題以外，還考慮了在IPv4中解決不好的其他問題，主要有端到端IP連接、服務質量（QoS）、安全性、多播、移動性、即插即用等。IPv6采用128位地址長度，幾乎可以不受限制地提供地址。IPV6在Windows7及以上系統中增加了增強的組播（Multicast）支持以及對流的支持（Flow-control），為多媒體的長遠發展和服務質量（QoS）控制提供了良好的網絡平臺。IPv6的地址分配一開始就遵循聚類（Aggregation）的原則，這使得路由器能在路由表中用一條記錄（Entry）表示一片子網，大大減小了路由器中路由表的長度，提高了路由器轉發數據包的速度。IPV6加入了對自動配置（Auto-configuration）的支持，它通過改進和擴展DHCP協議，使得網絡的管理更加方便和快捷（尤其是局域網）。在使用IPv6網絡中用戶可以對網絡層的數據進行加密并對IP報文進行校驗，這極大增強了網絡安全。在物聯網時代，基于以上原因，物聯網由于所面對的對象的數量多，對地址的需求量大，對數據的處理質量和空間的需求要求都比較高，而如今的互聯網技術IPV4是主流網絡基石，它不能滿足物聯網時代的網絡高需求，不能更好為人們的生活提供智能化服務，制約著科技向前發展，不能實現物聯網技術的突破。所以，在高校現在的計算機網絡技術教學中一定要引入IPV6的教學內容，它適應時代的發展，使教學內容緊貼生活、緊貼科技，符合當前物聯網時代的計算機網絡教學要求。
3.2適當加大無線網技術的教學內容
目前物聯網技術的通信載體以公共無線網絡為主，同時也用3G、4G網絡，還有的采用固定光纖等。利用公共無線網進行通信雖然使用方便，但信息的保密性不好，可靠性及穩定性也不足；利用3G、4G網絡傳輸數據時可靠性與保密性也不高；固定光纖接入具有傳輸速率高、傳輸信息量大、成本及費用高、穩定性與保密性好等特點。因此，在實際情況中應根據不同的應用場景選擇不同的通信載體，以達到成本與性能最佳比。無線傳輸分為近距離與遠距離兩種，常用的近距離無線通信技術有802.11b、Bluetooth、802.15.4(ZigBee)、UWB、IrDAR、FID等。在傳輸距離短、功耗需求低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數據傳輸時選擇ZigBee是一種不錯的選擇，ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的一種低功耗局域網協議，它具有距離短、復雜度低、功耗低、數據速率低、成本低、網絡容量大、安全的特點，是一種雙向無線通信技術，自身的一個完整的協議棧只有32KB，但它可以嵌入各種設備中與其他設備同時工作，是目前近距離無線傳感網絡的主流技術之一。鑒于無線網絡具有上述特性，應在計算機網絡教育教學中加大無線網技術內容的比重，讓高校學生在學習時全面準確掌握各種無線RF通訊技術與標準，比如ZigBee、藍牙、Wi-Fi、GPRS、CDMA、3G、4G、5G等，使學生在校能學到新知識，走向社會就能直接為社會服務，適應社會發展需要的同時推動現有科技向前發展。
4結語
作為信息產業新方向的物聯網，它是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的又一個科技創新產物。高等學校是培養中、高級應用人才的場所，應把握科技時代的脈搏，跟隨物聯網發展的趨勢和制定合理的教育方針與政策，以此達到培養人才的目標。
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作者:符志軍 王景景 單位:江西工程學院
