物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)通信及其檢測(cè)技術(shù)

張莉萍

（長(zhǎng)江職業(yè)學(xué)院 湖北 武漢 430000）

1 引言

信息時(shí)代，計(jì)算機(jī)能夠傳輸信息、儲(chǔ)存信息、搜索信息，是人們生產(chǎn)和工作的重要工具。隨著社會(huì)的發(fā)展、計(jì)算機(jī)技術(shù)的革新，人們對(duì)信息傳輸提出了更高要求，如保證信息傳輸?shù)陌踩苊庑畔鬏敵霈F(xiàn)差錯(cuò)。在計(jì)算機(jī)通信中，這兩個(gè)問(wèn)題一直存在，只有加快研究速度，緩解或解決問(wèn)題，才能使計(jì)算機(jī)通信技術(shù)得以更好的發(fā)展。在分析計(jì)算機(jī)通信安全技術(shù)前，要了解物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)和通信方式。

2 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中通信技術(shù)的核心技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)通信的核心技術(shù)有3個(gè)，第1個(gè)是射頻識(shí)別技術(shù)，第2個(gè)是云計(jì)算，第3個(gè)是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。

物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)中，最具代表性的技術(shù)就是射頻識(shí)別。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，射頻識(shí)別技術(shù)是通信的基礎(chǔ)，起到關(guān)鍵作用。射頻識(shí)別技術(shù)主要用在大型購(gòu)物場(chǎng)所，因?yàn)樯漕l識(shí)別技術(shù)的作用是識(shí)別信息和傳輸信息。

云計(jì)算是大家所熟悉的一種技術(shù)，云計(jì)算可以統(tǒng)一管理不同設(shè)備的信息，還可以讓信息實(shí)現(xiàn)異地、不同設(shè)備的共享，云計(jì)算不被地點(diǎn)、設(shè)備所局限。通過(guò)云計(jì)算技術(shù)，可以讓所需信息得到有效的整合，還能共享重要信息。云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。

網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)也是最重要的技術(shù)，它能助推通信技術(shù)不斷發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)也是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的核心，是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中最不可缺少的部分。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)分為有線和無(wú)線兩種，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)中的M2M技術(shù)被大范圍使用，以太網(wǎng)、無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、智能機(jī)器人、中間件都使用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。

網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)有3種，第1種是Zig Bee網(wǎng)絡(luò)，第2種是WiFi網(wǎng)絡(luò)，第3種是TD-LTE網(wǎng)絡(luò)。Zig Bee網(wǎng)絡(luò)能訪問(wèn)物理層和控制層，主要功能是搜集、接收、傳輸、整合數(shù)據(jù)信息。Zig Bee網(wǎng)絡(luò)具有一定的優(yōu)勢(shì)，能讓網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)，還能讓網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有更高的穩(wěn)定性，提升網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性。Zig Bee網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用在距離短、對(duì)傳輸速度要求不高的設(shè)備上。TD-LTE網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)信息速度非常快，是規(guī)模最大的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，主要用于對(duì)傳輸速度具有一定要求的設(shè)備上。TD-LTE網(wǎng)絡(luò)還能與智能天線互相融合，減少干擾，讓低通信的切換更簡(jiǎn)單。對(duì)于傳輸數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定。WiFi網(wǎng)絡(luò)是將有線信號(hào)切換到無(wú)線信號(hào)，為用戶傳輸信息數(shù)據(jù)，這種網(wǎng)絡(luò)的使用范圍最廣，還方便組網(wǎng)，用戶隨時(shí)切換設(shè)備，能做到立刻連接信號(hào)，立刻退出信號(hào)，在居民家中、工廠作業(yè)、企業(yè)內(nèi)部都使用WiFi網(wǎng)絡(luò)。

3 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)通信技術(shù)

3.1 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)稱IOT，物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)各種信息傳感器，采集光、電等信息，在采集需要實(shí)時(shí)監(jiān)控的物體時(shí)，需要連接和互動(dòng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的接入，讓人與物、物與物之間存在聯(lián)系，可以說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)承載信息的工具。物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)沒(méi)有公認(rèn)的體系架構(gòu)，最為普遍的架構(gòu)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層是物聯(lián)網(wǎng)感知的基礎(chǔ)，也是這3層結(jié)構(gòu)中的最底層，主要負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)傳輸信息，網(wǎng)絡(luò)層能做到雙向傳遞和控制。應(yīng)用層主要負(fù)責(zé)處理信息。網(wǎng)絡(luò)層是感知層和應(yīng)用層的連接帶，網(wǎng)絡(luò)層需要把從感知層獲取的信息，及時(shí)、安全、無(wú)誤地傳送到應(yīng)用層，網(wǎng)絡(luò)層需要根據(jù)需求開(kāi)展信息處理工作。網(wǎng)絡(luò)層主要包括核心網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)、接入網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)管系統(tǒng)、業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)[1]。網(wǎng)絡(luò)層的接入網(wǎng)能實(shí)現(xiàn)信息接入，網(wǎng)絡(luò)層的傳輸網(wǎng)能實(shí)現(xiàn)信息傳送，網(wǎng)絡(luò)層能做到信息交互和信息共享，并能管理感知設(shè)備，因此，網(wǎng)絡(luò)層非常重要。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)通信方式

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)通信方式共有兩種，第1種是串行通信，第2種是并行通信。串行通信的傳輸方式需要連接一根數(shù)據(jù)鏈，用這一根數(shù)據(jù)線每次只傳輸一位，每一位所需時(shí)間的長(zhǎng)度來(lái)傳輸信息，串行通信主要應(yīng)用在主機(jī)和外部設(shè)備、主機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)中。要實(shí)現(xiàn)串行通信，不需要太多麻煩程序，只需數(shù)據(jù)線就能實(shí)現(xiàn)信息交換。串行通信具有節(jié)省成本、傳輸線少、提高傳送效率的特點(diǎn)。并行通信依靠信道、電流等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)終端間的信息傳輸，并行通信與串行通信不同，并行通信可以使用多條數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)，每次都能做到一條信息多條數(shù)據(jù)線同時(shí)傳送。并行傳輸具有很多優(yōu)點(diǎn)，能讓傳輸速度更快、傳輸效率更高。不過(guò)，并行通信抗干擾能力不強(qiáng)，因此，并行通信大多數(shù)都用在實(shí)時(shí)、短距離的信息傳輸，在需要實(shí)時(shí)傳輸、迅速傳輸?shù)墓ぷ鲌?chǎng)景中，經(jīng)常能見(jiàn)到并行通信[2]。

4 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)通信質(zhì)量檢測(cè)

計(jì)算機(jī)通信過(guò)程中，使用差錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)，可以讓通信的質(zhì)量提高。這是因?yàn)椋褂貌铄e(cuò)檢測(cè)技術(shù)能削弱噪音、信號(hào)等因素帶來(lái)的影響，提高通信效率和質(zhì)量。在信息通信中，主要通過(guò)檢驗(yàn)碼實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)技術(shù)，差錯(cuò)技術(shù)主要有兩大類方法，一個(gè)是奇偶校驗(yàn)，另一個(gè)是分組校驗(yàn)。

4.1 奇偶校驗(yàn)

奇偶校驗(yàn)有兩種類型，一種是奇校驗(yàn)，一種是偶校驗(yàn)。傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼中，“1”可能是奇數(shù)還可能是偶數(shù)，如果是奇數(shù)，就是奇校驗(yàn)，如果是偶數(shù)就是偶校驗(yàn)。奇校驗(yàn)是用的最多、最方便的校驗(yàn)方法，因?yàn)槠嫘ｒ?yàn)只需要數(shù)據(jù)、異門就能實(shí)現(xiàn)。第一，需要使用調(diào)解器，把需傳輸?shù)男畔⑥D(zhuǎn)換成字符串集；第二，用監(jiān)督碼識(shí)別信息字符串，這需要在字符集中的信息碼上完成；第三，校驗(yàn)是否是奇數(shù)，這就是奇校驗(yàn)的檢驗(yàn)方法。上述3個(gè)規(guī)則也適用于通信接收、處檢測(cè)和判斷數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度。奇校驗(yàn)通過(guò)這種檢驗(yàn)方式，判斷信息在傳輸過(guò)程中是否受到影響[3]。然而，奇校驗(yàn)也存在弊端，奇校驗(yàn)的檢測(cè)方式只能判斷奇錯(cuò)誤，在計(jì)算機(jī)通信中，不僅有奇錯(cuò)誤，還有偶錯(cuò)誤。在通信中，為避免奇錯(cuò)誤和偶錯(cuò)誤，使用奇校驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，還可以同時(shí)使用偶校驗(yàn)，兩種檢驗(yàn)方法共同使用，讓信息傳輸質(zhì)量增高。偶校驗(yàn)同奇校驗(yàn)的檢測(cè)過(guò)程是一樣的，都是檢測(cè)實(shí)際數(shù)據(jù)中“1”是奇數(shù)還是偶數(shù)，如果實(shí)際數(shù)據(jù)中的“1”是偶數(shù)，校驗(yàn)位就是0，就能保證所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符合偶校驗(yàn)的要求。

4.2 分組校驗(yàn)

分組校驗(yàn)的檢測(cè)對(duì)象是數(shù)據(jù)，檢測(cè)方式是數(shù)據(jù)塊，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)塊的檢驗(yàn)，達(dá)到檢驗(yàn)信息的目的。第一，把通信終端里需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成多個(gè)數(shù)據(jù)塊集；第二，通過(guò)計(jì)算得出數(shù)據(jù)會(huì)計(jì)的附加校驗(yàn)數(shù)據(jù)塊；第三，信息接收端接受數(shù)據(jù)塊、校驗(yàn)數(shù)據(jù)塊[4]。

信息接收端的檢驗(yàn)方式也是如此，通過(guò)相同的方法，轉(zhuǎn)化出多個(gè)數(shù)據(jù)塊集，再計(jì)算出校驗(yàn)數(shù)據(jù)塊，并檢驗(yàn)數(shù)據(jù)塊，如果驗(yàn)證結(jié)果成功，就證明信息傳遞無(wú)失誤，信息完好；如果驗(yàn)證失敗，就證明信息傳輸過(guò)程中受到影響，信息出現(xiàn)錯(cuò)誤。

5 計(jì)算機(jī)通信安全檢測(cè)

計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的高質(zhì)量傳輸是通信的基礎(chǔ)保障，信息的安全傳輸是計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的根本保障[5]。現(xiàn)階段，為了保障通信安全，廣泛采用加密技術(shù)、防火墻技術(shù)等。目前，防火墻是使用最廣泛的安全防護(hù)技術(shù)，防火墻更像是一種隔離技術(shù)，能對(duì)計(jì)算機(jī)通信起到保護(hù)作用。如果防火墻被繞過(guò)、被破壞攻破，病毒侵入到計(jì)算機(jī)中，就可以使用檢測(cè)技術(shù)，用入侵檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)病毒，并讓計(jì)算機(jī)內(nèi)自行切斷連接、發(fā)出預(yù)警、反擊病毒[6]。

入侵系統(tǒng)檢測(cè)可以識(shí)別外部入侵的用戶、病毒等。入侵檢測(cè)技術(shù)分為兩種：第1種是檢測(cè)誤入入侵的技術(shù)；第2種是檢測(cè)異常入侵的技術(shù)。檢測(cè)誤入的入侵檢測(cè)技術(shù)又叫做特征檢測(cè)，特征檢測(cè)可以分析入侵行為，通過(guò)對(duì)入侵行為的分析建立模型，這個(gè)模型可以顯示入侵特征，從入侵特征中匹配搜索，如果能在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中搜索到，這種入侵行為就是攻擊行為。這種特征檢測(cè)能檢測(cè)出已知的攻擊，對(duì)新型攻擊不能及時(shí)檢測(cè)到，對(duì)已知攻擊變異后的攻擊也不能達(dá)到精準(zhǔn)檢測(cè)[7]。

檢測(cè)異常入侵的技術(shù)是通過(guò)對(duì)比的方式進(jìn)行檢測(cè)。首先，檢測(cè)技術(shù)認(rèn)定入侵的病毒或攻擊的活動(dòng)和計(jì)算機(jī)用戶活動(dòng)不一致；其次，建立計(jì)算機(jī)用戶正常活動(dòng)的模型，從模型中分析特征；再次，統(tǒng)計(jì)出與正常模型活動(dòng)特征不同的地方；最后，判定結(jié)果，如果違反了統(tǒng)計(jì)所得出的規(guī)律，就是入侵、攻擊或病毒。

這種檢測(cè)方式能檢測(cè)未知的病毒和攻擊行為，還能檢測(cè)出更復(fù)雜的病毒。不過(guò)，許多入侵活動(dòng)或者病毒都能做到與正常模型的活動(dòng)特征相同，這種情況下，很難監(jiān)測(cè)出入侵行為。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)介紹物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)通信方式和物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)述奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)、分組校驗(yàn)方式和計(jì)算機(jī)通信的安全檢測(cè)方式，了解物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)通信及檢測(cè)技術(shù)。檢測(cè)技術(shù)中差錯(cuò)檢測(cè)是防止信息傳輸中出現(xiàn)錯(cuò)誤，安全檢測(cè)是避免信息被攻擊、被干擾。差錯(cuò)檢測(cè)用來(lái)提升通信質(zhì)量，安全檢測(cè)用來(lái)保護(hù)通信安全。如需使用檢測(cè)技術(shù)，可以根據(jù)實(shí)際情況，采取不同的檢測(cè)技術(shù)，要對(duì)檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)有一定的了解，并選擇符合檢測(cè)技術(shù)的場(chǎng)景進(jìn)行檢測(cè)，保證通信的安全，避免通信中出現(xiàn)差錯(cuò)。