《物聯網架構設計實戰——從雲端到感測器》是2021年清華大學出版社的圖書，作者是佩里·萊亞。
基本介紹
- 中文名：物聯網架構設計實戰——從雲端到感測器
- 作者：[美]佩里·萊亞
- 譯者：陳凱
- 出版社： 清華大學出版社
- 出版時間：2021年2月1日
- 定價：148 元
- ISBN：9787302569237
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《物聯網架構設計實戰：從雲端到感測器》詳細闡述了與物聯網架構相關的基本解決方案，主要包括物聯網故事，物聯網架構和核心物聯網模組，感測器、端點和電源系統，通信與資訊理論，非基於IP的WPAN，基於IP的WPAN和WLAN，遠距離通信系統和協定（WAN），路由器和網關，物聯網邊緣到雲協定，雲和霧拓撲，雲和霧中的數據分析與機器學習，物聯網安全性等內容。此外，本書還提供了相應的示例、代碼，以幫助讀者進一步理解相關方案的實現過程。本書適合作為高等院校計算機及相關專業的教材和教學參考書，也可作為相關開發人員的自學讀物和參考手冊。
圖書目錄
第1章 物聯網故事 1
1.1 物聯網的歷史 4
1.2 物聯網的潛力 6
1.2.1 工業和製造業 9
1.2.2 消費者 10
1.2.3 零售、金融和行銷 11
1.2.4 醫療保健 11
1.2.5 運輸和物流 12
1.2.6 農業與環境 13
1.2.7 能源 13
1.2.8 智慧城市 14
1.2.9 政府和軍事 15
1.3 小結 15
第2章 物聯網架構和核心物聯網模組 17
2.1 物聯網生態系統 17
2.1.1 物聯網與機器對機器的對比 19
2.1.2 網路的價值和梅特卡夫定律 19
2.1.3 物聯網架構 21
2.1.4 架構師的角色 23
2.2 核心物聯網模組 24
2.2.1 第1部分—感測與電源 24
2.2.2 第2部分—數據通信 24
2.2.3 第3部分—網際網路路由和協定 25
2.2.4 第4部分—霧和邊緣計算、數據分析和機器學習 26
2.2.5 第5部分—物聯網中的威脅和安全性 26
2.3 小結 27
第3章 感測器、端點和電源系統 29
3.1 感應裝置 29
3.1.1 熱電偶和溫度感應 30
3.1.2 霍爾效應感測器和電流感測器 32
3.1.3 光電感測器 33
3.1.4 熱釋電紅外感測器 34
3.1.5 雷射雷達和有源感測系統 35
3.1.6 微機電系統感測器 37
3.2 智慧型物聯網終端 42
3.3 感測器融合 44
3.4 輸入設備 45
3.5 輸出設備 45
3.6 功能示例 46
3.6.1 功能示例—德州儀器CC2650 SensorTag 46
3.6.2 感測器到控制器 49
3.7 能源和電源管理 50
3.7.1 電源管理 51
3.7.2 能量收集 52
3.7.3 能源儲備 57
3.8 小結 62
第4章 通信與資訊理論 63
4.1 通信理論 64
4.1.1 射頻能量和理論範圍 64
4.1.2 射頻干擾 68
4.2 資訊理論 69
4.2.1 比特率限制和香農-哈特利定理 70
4.2.2 誤碼率 74
4.2.3 窄帶與寬頻通信 76
4.3 無線電頻譜 79
4.4 小結 83
第5章 非基於IP的WPAN 85
5.1 無線個人區域網路標準 85
5.1.1 關於802.15標準 86
5.1.2 藍牙 87
5.1.3 關於IEEE 802.15.4 123
5.1.4 關於Zigbee 133
5.1.5 關於Z-Wave 143
5.2 小結 151
第6章 基於IP的WPAN和WLAN 153
6.1 網際網路協定和傳輸控制協定 153
6.2 使用IP的WPAN—6LoWPAN 155
6.2.1 關於6LoWPAN拓撲 156
6.2.2 關於6LoWPAN協定棧 158
6.2.3 格線定址和路由 159
6.2.4 報頭壓縮和分段 162
6.2.5 鄰居發現 164
6.2.6 關於6LoWPAN的安全性 166
6.3 使用IP的WPAN—Thread 166
6.3.1 Thread架構和拓撲 167
6.3.2 Thread協定棧 169
6.3.3 Thread路由 170
6.3.4 Thread定址 170
6.3.5 鄰居發現 171
6.4 IEEE 802.11協定和WLAN 171
6.4.1 IEEE 802.11協定套件和比較 172
6.4.2 IEEE 802.11架構 174
6.4.3 IEEE 802.11頻譜分配 176
6.4.4 IEEE 802.11調製和編碼技術 179
6.4.5 IEEE 802.11 MIMO 183
6.4.6 IEEE 802.11數據包結構 187
6.4.7 IEEE 802.11操作 190
6.4.8 IEEE 802.11安全性 191
6.4.9 IEEE 802.11ac 192
6.4.10 IEEE 802.11p 194
6.4.11 IEEE 802.11ah 197
6.5 小結 203
第7章 遠距離通信系統和協定（WAN） 205
7.1 蜂窩連線 205
7.1.1 治理模型和標準 206
7.1.2 蜂窩接入技術 211
7.1.3 關於3GPP用戶設備類別 211
7.1.4 關於4G-LTE頻譜分配和頻段 213
7.1.5 關於4G-LTE拓撲和架構 218
7.1.6 關於4G-LTE E-UTRAN協定棧 222
7.1.7 關於4G-LTE地理區域、數據流和切換過程 224
7.1.8 關於4G-LTE報文結構 227
7.1.9 LTE Cat-0、Cat-1、Cat-M1和Cat-NB 228
7.1.10 5G 233
7.2 LoRa和LoRaWAN 239
7.2.1 LoRa物理層 240
7.2.2 LoRaWAN MAC層 241
7.2.3 LoRaWAN拓撲 243
7.2.4 LoRaWAN小結 245
7.3 Sigfox 246
7.3.1 Sigfox物理層 247
7.3.2 Sigfox MAC層 248
7.3.3 Sigfox協定棧 250
7.3.4 Sigfox拓撲 251
7.4 小結 253
第8章 路由器和網關 255
8.1 路由功能 255
8.1.1 網關功能 255
8.1.2 路由 256
8.1.3 故障轉移和帶外管理 259
8.1.4 虛擬區域網路 260
8.1.5 虛擬專用網 262
8.1.6 流量整形和QoS 264
8.1.7 安全功能 266
8.1.8 指標和分析 267
8.1.9 邊緣處理 267
8.2 軟體定義網路 268
8.2.1 SDN架構 269
8.2.2 傳統網際網路 271
8.2.3 SDN的好處 272
8.3 小結 273
第9章 物聯網邊緣到雲協定 275
9.1 協定 275
9.2 MQTT 277
9.2.1 MQTT發布-訂閱模型 278
9.2.2 MQTT架構細節 280
9.2.3 MQTT封包結構 282
9.2.4 MQTT通信格式 283
9.2.5 MQTT工作示例 286
9.3 MQTT-SN 289
9.3.1 MQTT-SN架構和拓撲 289
9.3.2 透明和聚合網關 291
9.3.3 網關廣告和發現 292
9.3.4 MQTT和MQTT-SN之間的區別 292
9.4 受限套用協定 293
9.4.1 CoAP架構詳解 293
9.4.2 CoAP訊息格式 297
9.4.3 CoAP用法示例 302
9.5 其他協定 304
9.5.1 STOMP 304
9.5.2 AMQP 304
9.6 有關協定的總結和比較 308
9.7 小結 308
第10章 雲和霧拓撲 309
10.1 雲服務模型 310
10.1.1 NaaS 311
10.1.2 SaaS 311
10.1.3 PaaS 311
10.1.4 IaaS 312
10.2 公共、私有和混合雲 312
10.2.1 私有雲 313
10.2.2 公共雲 313
10.2.3 混合雲 313
10.3 OpenStack雲架構 313
10.3.1 Keystone：身份和服務管理 315
10.3.2 Glance：鏡像服務 315
10.3.3 Nova計算 316
10.3.4 Swift：對象存儲 318
10.3.5 Neutron：網路服務 318
10.3.6 Cinder：塊存儲 318
10.3.7 Horizon 319
10.3.8 Heat：編排引擎（可選） 319
10.3.9 Ceilometer：計費（可選） 320
10.4 物聯網雲架構的約束 320
10.5 霧計算 324
10.5.1 霧計算的Hadoop哲學 324
10.5.2 霧計算、邊緣計算與雲計算 325
10.5.3 OpenFog參考架構 326
10.5.4 Amazon Greengrass和Lambda函式 332
10.5.5 霧拓撲 334
10.6 小結 339
第11章 雲和霧中的數據分析與機器學習 341
11.1 物聯網中的基本數據分析 342
11.1.1 頂層雲管道 344
11.1.2 規則引擎 346
11.1.3 採集：流、處理和數據湖 349
11.1.4 複合事件處理 352
11.1.5 Lambda架構 353
11.1.6 行業用例 354
11.2 物聯網中的機器學習 357
11.2.1 機器學習模型 360
11.2.2 分類 361
11.2.3 回歸 364
11.2.4 隨機森林 364
11.2.5 貝葉斯模型 366
11.2.6 卷積神經網路 368
11.2.7 循環神經網路 377
11.2.8 物聯網的訓練和推理 383
11.2.9 物聯網數據分析和機器學習的比較與評估 384
11.3 小結 386
第12章 物聯網安全性 387
12.1 網路安全術語 387
12.1.1 攻擊和威脅術語 387
12.1.2 防禦術語 389
12.2 物聯網網路攻擊剖析 391
12.2.1 Mirai 392
12.2.2 Stuxnet 393
12.2.3 鏈式反應 394
12.3 物理和硬體安全 396
12.3.1 信任根 396
12.3.2 密鑰管理和可信平台模組 399
12.3.3 處理器和記憶體空間 399
12.3.4 存儲安全 400
12.3.5 物理安全 400
12.4 密碼學 402
12.4.1 對稱密碼學 404
12.4.2 非對稱密碼學 407
12.4.3 加密哈希（身份驗證和簽名） 412
12.4.4 公共密鑰基礎結構 413
12.4.5 網路堆疊—傳輸層安全 415
12.5 軟體定義邊界 417
12.6 物聯網中的區塊鏈和加密貨幣 419
12.6.1 比特幣（基於區塊鏈） 421
12.6.2 IOTA（基於有向無環圖） 426
12.7 政府法規和干預 427
12.7.1 美國國會的物聯網相關法案 427
12.7.2 其他政府機構 428
12.8 物聯網安全最佳實踐 429
12.8.1 整體安全性 430
12.8.2 安全建議列表 433
12.9 小結 434
第13章 聯盟和技術社區 437
13.1 個人區域網路聯盟 437
13.1.1 藍牙SIG 437
13.1.2 Thread Group 438
13.1.3 Zigbee聯盟 438
13.1.4 其他個人區域網路聯盟 439
13.2 協定聯盟 439
13.2.1 開放互連基金會 439
13.2.2 OASIS 440
13.2.3 對象管理組 440
13.2.4 IPSO聯盟 441
13.2.5 其他協定聯盟 441
13.3 廣域網聯盟 442
13.3.1 Weightless 442
13.3.2 LoRa聯盟 442
13.3.3 網際網路工程任務組 443
13.3.4 Wi-Fi聯盟 443
13.4 霧和邊緣聯盟 444
13.4.1 OpenFog 444
13.4.2 EdgeX Foundry 444
13.5 傘狀組織 445
13.5.1 工業網際網路聯盟 445
13.5.2 IEEE物聯網 445
13.5.3 其他傘狀組織 446
13.6 美國政府物聯網和安全實體 446
13.7 小結 447
