物联网时代下计算机网络技术研究

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摘要：物联网、云计算、大数据正在悄悄改变人们的生活和生活方式，是今后IT行业发展的新热点，同时也是教学的创新点和关键点。笔者提出当前形势下计算机网络技术教育教学的改革和创新思路，在教学内容上增加物联网相关知识，推动高校计算机网络课程的改革。

关键词：物联网；计算机网络技术；教学创新

1引言

把“物物相连，相互相通”的网络叫做物联网（InternetofThings，IoT），就是在平常的现实社会中终端通过运用传感器再配合网络以达到具有感知能力、执行能力、计算能力和传输能力目的的一个网络，主要是通过嵌入的方式在芯片和软件中实现整体网络的功能，以达到智慧世界的目标，它通过网络设施进行信息传输，实现物与物、物与人之间相互通信。在日益得到重视的情况下，在1999年提出的物联网概念如今得已实现并且被应用于人们的生活中，给人们的生活带来极大的方便。国际电信联盟（ITU）在2005年给出了物联网的定义，物联网主要实现物到物（ThingtoThing，T2T）、人到物（HumantoThing，H2T）、人到人（HumantoHuman，H2H）之间的互联。它是一个新兴的领域，是一个相互交叉的领域，如今的物联网已走进了人们生活中的每一个角落，它已成为我国经济领域代名词，为我国经济发展注入了新的血液。

2物联网时代中计算机网络技术所起的作用

物联网的出现，改变了人们对世界的认识，颠覆了很多传统思维，它适应于各行各业，能加快社会的信息化建设速度和提升社会的服务水平，物联网具有如此作用来源于拥有三大关键技术：第一，全面的感知力，就是利用RFID即无线射频识别技术，该技术是一种非接触式的自动识别技术，它可以在无须人工干预的情况下通过射频信号，自动、方便而准确地识别目标对象，并能迅速获取所需的相关数据，它对环境的要求极低，常被运用于超市、快运、安检、智能交通、电力、智能家居与智慧农业等工作场所，它具有操作快捷方便、能频繁使用、准确迅速的特点；第二，传递准确而可靠，信息的传递可以是专线也可以通过网络传递，即通过Internet网络，不管是哪种传输方式都能准确将物体的信息实时传递出去；第三，处理智能化，即在处理数据时利用大数据和云计算、模糊识别等各种先进计算技术，能在极短的时间内快速收集、分析和处理海量的数据和信息。一般的网络分为七层，而物联网分为三个层次，即感知层（传感层）、网络层（传输层）、应用层，感知层是用来感知数据的最底层，也是传输与识别的重要层次，它的功能主要是收集与采集原始数据；网络层是中间层，它的功能是传输数据，在传输数据时保证数据的准确与安全；应用层是整个数据链中的最顶层，它的功能主要是负责表征内容信息，也就是数据的各种应用体现。物联网技术是科技的必然产物，它结合了网络技术、电子技术、通信技术，它的本质是一种延伸和扩展的网络技术，其核心构成部件仍然是互联网技术，物联网用户端是进行物与物、人与物、人与人之间的信息交换和通讯的。物联网技术所涉及的技术有射频技术、嵌入式系统技术、传感器技术、无线传输技术、信息处理技术、物联网域名技术、无线网络传感技术等，物联网的网络层主要依赖于现有的移动通讯网和传统的互联网，通过各种硬件的接入设备与移动通讯网进行相连，实现相互通信。目前全国各高校都设置了物联网技术应用专业，开设的课程有物联网导论、C语言程序设计、Java程序设计、无线传感网络、TCP/IP网络协议、嵌入式系统技术、传感器技术、RFID技术、M2M与中间件技术等。目前各个高校侧重点不同，而在不同的地方就业前景也是不一样的，但就目前这种状况，在教学方面仍要进一步探索和改进。

3计算机网络技术课程的研究与创新

3.1增加IPV6教学内容

在科技日益发达的今天，原来的IPV4已不能满足生产与生活的需要。物联网时代，网络所面对的对象分为两大类：智能小物体和智能终端。智能小物体具有体积小、存储容量小、能量低、运算能力弱的特点，例如终端的传感器节点；智能终端具有自由度比较高、操作方便、准确度比较高、没有智能小物体的约束特点，如生活中的无线POS机、智能家居、智能交通、智能电控等。以上的对象虽然操作比较简单方便，但是对象数量比较多而杂，对网络提出了特定的需求，需要巨大的地址空间支持。现在使用的IPV4通信网络协议的地址位数为32位，也就是最多有2的32次方的电脑可以同时上网。IPv6是下一版本的互联网协议，它的提出最初是因为随着互联网的迅速发展，IPv4定义的有限地址空间将被耗尽，地址空间的不足必将妨碍互联网的进一步发展。在IPv6的设计过程中除了一劳永逸地解决了地址短缺问题以外，还考虑了在IPv4中解决不好的其他问题，主要有端到端IP连接、服务质量（QoS）、安全性、多播、移动性、即插即用等。IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供地址。IPV6在Windows7及以上系统中增加了增强的组播（Multicast）支持以及对流的支持（Flow-control），为多媒体的长远发展和服务质量（QoS）控制提供了良好的网络平台。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类（Aggregation）的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录（Entry）表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。IPV6加入了对自动配置（Auto-configuration）的支持，它通过改进和扩展DHCP协议，使得网络的管理更加方便和快捷（尤其是局域网）。在使用IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，这极大增强了网络安全。在物联网时代，基于以上原因，物联网由于所面对的对象的数量多，对地址的需求量大，对数据的处理质量和空间的需求要求都比较高，而如今的互联网技术IPV4是主流网络基石，它不能满足物联网时代的网络高需求，不能更好为人们的生活提供智能化服务，制约着科技向前发展，不能实现物联网技术的突破。所以，在高校现在的计算机网络技术教学中一定要引入IPV6的教学内容，它适应时代的发展，使教学内容紧贴生活、紧贴科技，符合当前物联网时代的计算机网络教学要求。

3.2适当加大无线网技术的教学内容

目前物联网技术的通信载体以公共无线网络为主，同时也用3G、4G网络，还有的采用固定光纤等。利用公共无线网进行通信虽然使用方便，但信息的保密性不好，可靠性及稳定性也不足；利用3G、4G网络传输数据时可靠性与保密性也不高；固定光纤接入具有传输速率高、传输信息量大、成本及费用高、稳定性与保密性好等特点。因此，在实际情况中应根据不同的应用场景选择不同的通信载体，以达到成本与性能最佳比。无线传输分为近距离与远距离两种，常用的近距离无线通信技术有802.11b、Bluetooth、802.15.4(ZigBee)、UWB、IrDAR、FID等。在传输距离短、功耗需求低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输时选择ZigBee是一种不错的选择，ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的一种低功耗局域网协议，它具有距离短、复杂度低、功耗低、数据速率低、成本低、网络容量大、安全的特点，是一种双向无线通信技术，自身的一个完整的协议栈只有32KB，但它可以嵌入各种设备中与其他设备同时工作，是目前近距离无线传感网络的主流技术之一。鉴于无线网络具有上述特性，应在计算机网络教育教学中加大无线网技术内容的比重，让高校学生在学习时全面准确掌握各种无线RF通讯技术与标准，比如ZigBee、蓝牙、Wi-Fi、GPRS、CDMA、3G、4G、5G等，使学生在校能学到新知识，走向社会就能直接为社会服务，适应社会发展需要的同时推动现有科技向前发展。

4结语

作为信息产业新方向的物联网，它是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一个科技创新产物。高等学校是培养中、高级应用人才的场所，应把握科技时代的脉搏，跟随物联网发展的趋势和制定合理的教育方针与政策，以此达到培养人才的目标。

参考文献

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作者:符志军 王景景 单位:江西工程学院