一直在做物联网的研究，但却没有很系统地了解什么是物联网。在网上也看了一些争论，有来自业界从业者的，也有来自学界的，似乎每个人心中都有一个属于自己的物联网的定义。因此，我系统地学习了一下什么是物联网，写了这篇文章，希望能够给大家一些概念上的帮助。文章的主要信息来源为上海交大的朱燕民教授。

物联网定义

物联网=物理世界与信息网络的无缝连接

一个普遍被大家接受的定义为：物联网是通过使用射频识别（RFID）、传感器、红外传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息采集设备，按约定的协议，把任何物品和互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络技术。

在ITU看来，物联网是一个全球性的信息社会基础设施，基于已有的和正在演进的信息交换和通信技术提供物与物之间连接的服务。From the perspective of technical standardization, the IoT can be viewed as a global infrastructure for the information society, enabling advanced services by interconnecting (physical and virtual) things based on existing and evolving interoperable information and communication technologies.

物，指物理世界或信息世界中能够被识别和集成到通信网络中的对象。Things are objects of the physical world (physical things) or of the information world (virtual world) which are capable of being identified and integrated into communication networks. Things have associated information, which can be static and dynamic.

设备是有通信和其他可选的能力如感知、执行、数据采集、数据存储、数据处理的设施。A device is a piece of equipment with the mandatory capabilities of communication and optional capabilities of sensing, actuation, data capture, data storage and data processing.

物联网目前还没有广为接受的物联网体系结构。大致有以下几种。

物联网体系结构

物联网的体系结构是从网络的体系结构衍生来的，两者一脉相承，要了解物联网体系结构，需要先了解网络的体系结构。

网络体系结构

体系结构（IEEE定义）：系统的根本组织形式，具体来讲，系统的组件、组件之间及组件与环境的相互关系，以及指导他们设计和演进的原则。The fundamental organization of a system embodied in its components, their relationships to each other, and to the environment, and the principles guiding its design and evolution. 计算机体系结构：程序员视角的计算机，由指令集和操作数的位置定义。The architecture is the programmer’s view of a computer. It is defined by the instruction set (language) and operand locations (registers and memory). 计算机体系结构不定义底层的硬件实现。 网络体系结构：一系列技术上设计计算机通信协议和机制的抽象原则。The term “network architecture” is commonly used to describe a set of abstract principles for the technical design of protocols and mechanisms for computer communications.

网络体系结构定义了什么

• 状态如何保持和移除
• 实体如何命名
• 如何命名、寻址、路由
• 通信函数如何模块化
• 网络资源如何划分
• 安全边界如何定义
• 如何维护边界
• 如何差异化服务质量 网络体系结构能够管理复杂度、抽象与分层、封装。网络分层把搭建网络分解成了更可管理的模块（分治思想），也提供了更模块化的设计（模块的实现相互独立）。

因特网体系结构

• 使用不可靠的连接实现可靠的数据传输
• 沙漏型的架构，两边实现很多，中间实现很有限

• 地址是固定大小的数字，有简单的网络和主机架构
• 地址应用于物理的结课，因此在命名和路由的过程中可以被重载 因特网的要求
• 网络互联
• 鲁棒性
• 分布式管理
• 成本低
• 易于附加设备
• 可问责性

物联网与互联网的区别

• 物联网是边上的网络，这意味着设备连接的范围和宽度非常巨大，但很多时候连接不可靠，且很多通信是机器与机器间的小批次数据交互
• 物联网比我们预想的要大，编址和寻址都比较困难
• 简洁、有目的性且不挑剔，单独的信息并不重要
• 开销不可接受，传统的计算机网络协议的开销对于物联网来说是不可接受的
• 物与物交互，人不必须介入

物联网的要求

连接

HTTP协议在网络中广泛使用，但考虑到内存和功耗的原因，物联网需要一个更简单、小巧的连接协议。

设备管理

更新软件、更新安全证书、定位设备、远程重新配置等等。

数据收集、分析和执行

收集数据，进行分析，然后做出相应的动作。

基于位置的能力

能够提供自动感知和追踪位置信息的能力。

可拓展性

支持从很小的部署到很多的设备。

可插拔

物联网需要具备即插即拔的能力。

自组网（Autonomic networking）

网络自动管理、自动配置、自动优化、自动修复、自动保护等等。

自动服务供应

服务需要基于配置好的资源自动的收集数据、处理数据并进行数据通信，这一技术的实现依赖于数据挖掘技术的发展。

可管理性

物联网设备通常在没有人的参与的情况下自动工作，但需要能够被人所管理。

安全

能够抵抗安全威胁，尤其是在设备和用户网络差异很大的情况下集成不同的安全政策和技术。

隐私保护

很多物有其主人和使用者，需要能够保护其隐私。

人相关的服务

能够采集人的静态特征或者动态的行为，对人进行一定的服务。

物联网体系结构

目前主要有三种体系结构。

ITU的体系结构

这一模型更多地被学界认可。 应用层，基于支持层开发物联网应用。 服务和应用支持层，提供能够被应用使用的能力，包括通用的能力（例如数据处理和存储）和专用的能力（面向具体应用）。 网络层，提供网络和传输能力。 设备层，设备和网关具备相应的能力。

IWF的体系结构

这一模型更多地被国外的工业界采用。

第一层为物理设备控制层，包括模数转换、数据生成、远程查询与控制等等。 第二层为连接层，保证设备间的通信以及设备与低层处理之间的通信。 第三层为边缘计算（雾计算）层，将网络流的数据转换成适合存储和更高层处理的信息。

第四层为数据累积层，从大量的设备过来的数据被边缘计算层处理之后，将在数据累积层存储以被更高层获取。 第五层为数据抽象层，这一层能够将数据积累层的数据聚合成对于应用更可管理且高效的形式。 第六层为应用层，这一层可以包含使用物联网的输入或者控制物联网设备的任何应用。 第七层为协作与过程层，这一层认为物联网的使用需要与人进行通信和协同，因此需要有应用于因特网或者别的网络交换数据。

四层物联网体系结构

国内认可比较多的是这样一个四层的体系结构，以物联网平台为核心，物联网平台包含CMP（连接管理）、AEP（应用使能）、DMP（设备管理）和BAP（业务分析）四大功能。

总结

物联网的概念起源于1999年，到如今也就二十多年的历史，目前不管是学界还是工业界，都还在不断地研究中，新的范式不断涌现，老的方法也在不断沉淀。我们既拥抱新的设计，也希望从老的设计中延续积累。期待未来物联网能够像因特网一样，不断发展，成为一棵参天大树。