1.7 两个重要的新兴网络技术

随着计算机网络技术的发展与应用，现代社会就像离不开电和自来水一样已经离不开计算机网络，而在计算机网络技术基础上发展起来的两个新兴技术领域也开始深刻地影响这个社会。这两个新兴技术领域就是云计算和物联网。近年来不论是产业界还是学术界都对它们给予了极大的关注。虽然详细地讨论这两个技术已超出了本书的范围，但由于它们与互联网技术有着非常密切的联系（一个是运行在计算机网络上的分布式应用，另一个是计算机网络的扩展和延伸），在这里有必要对这两个概念做一点简单的介绍。

1.7.1 云计算

云计算（Cloud Computing）是2006年以来在IT（Information Technology）行业兴起的一个概念，被誉为“革命性的计算模型”，是分布式计算（Distributed Computing）、并行计算（Parallel Computing）、效用计算（Utility Computing）、网络存储（Network Storage Technologies）、虚拟化（Virtualization）、负载均衡（Load Balance）等传统计算机和网络技术发展融合的产物。云计算是一种运行在计算机网络之上的分布式应用，通过网络以按需、易扩展的方式向用户提供安全、便捷、廉价的数据存储和网络计算服务。云计算自提出以来，在短短几年间就风靡全世界，得到产业界和学术界的广泛关注和支持。

云计算是一种商业计算模型，它将计算任务分布在由大量计算机构成的资源池上，使各类用户能够使用各种终端根据需要获取服务提供商提供的计算能力、存储空间和各种软件服务。云计算中的“云”指的是可以自我维护和管理的虚拟计算资源集合，通常是一些大型服务器集群，包括计算服务器、存储服务器和带宽资源等。被称为“云”主要是因为它在某些方面具有现实中云的特征：云一般都较大，其规模可以动态伸缩且边界是模糊的；云在空中飘忽不定，无法确定它的具体位置，但它确实存在于某处。云计算将计算资源集中起来，并通过专门软件实现自动管理。用户可以动态申请部分资源来支持各种应用程序的运行，这些资源可能分布在多台计算机之上，而用户无须关心这些具体的细节。在传统模式下，企业建立一套信息系统不仅需要购买硬件等基础设施，还要购买各种系统软件和大量的应用软件，需要专门的人员进行维护。当企业的规模扩大时，还要继续升级各种软、硬件设施以满足不断增长的需求。对于企业来说，计算机硬件和软件本身并非真正需要的东西，它们仅仅是完成工作的工具而已。在传统模式下，个人要正常使用计算机需要安装许多软件，而多数软件是收费的，对于不经常使用该软件的用户来说，购买软件是非常不划算的。因此需要这样一种服务，它能够提供用户需要的所有软件，而用户只需要在使用时付少量“租金”，即可“租用”这些软件。

人们在日常生活中都要用到水和电，它们都是由电厂和自来水厂集中提供的。这种统一提供公共服务的模式极大程度地节约了资源，方便了人们的生活。面对信息技术领域的困扰，人们也梦想能像使用水和电一样来使用计算机资源，这一想法直接导致了云计算技术的产生。云计算的最终目标就是将计算、服务和应用作为一种公共设施提供给公众，使人们能够像使用水、电、燃气那样使用计算机资源。

在云计算模式下，用户的终端计算机将变得很简单，甚至不需要硬盘和各种应用软件就可以满足需要。这是因为用户的计算机只要能通过网络发送指令和接收数据，就可以使用云服务提供的计算资源、存储空间和各种应用软件了。在云计算环境下，用户的观念也将发生巨大变化，即从“购买产品”向“购买服务”转变，他们直接面对的将不再是复杂和昂贵的硬件和软件，而是最终的服务。

云计算按照服务类型大致可以分为三类：基础设施即服务（Infrastructure as a Service，IaaS）、平台即服务（Platform as a Service，PaaS）和软件即服务（Software as a Service，SaaS）。

IaaS将硬件设备等基础资源（如处理能力、存储空间、网络组件等）封装成服务通过网络提供给用户使用。在IaaS环境中，用户相当于在使用裸机和磁盘，既可以让它运行Windows，也可以让它运行Linux，因而几乎可以做任何想做的事情，但用户必须自己管理或控制这些虚拟的计算机硬件资源来构建自己的信息系统。

PaaS对资源的抽象层次更进一步，它提供用户应用程序的开发和运行环境。PaaS自身负责资源的动态扩展和容错管理。但与此同时，用户的自主权降低，必须使用特定的编程环境并遵照特定的编程模型。

SaaS的针对性更强，它将某些特定应用软件功能封装成服务。软件服务供应商以租赁的概念为用户提供服务，用户只能计费使用软件服务，而不能直接掌控底层操作系统和硬件资源。

1.7.2 物联网

物联网（Internet of Things，IoT）的概念最早是由美国麻省理工学院的阿什顿（Ashton）教授于1998年提出的。国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）于2005年发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了物联网的概念。随着网络技术的发展，物联网技术逐渐受到了全球的广泛关注。物联网是指通过二维码识读设备、射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）、全球定位系统（Global Position System，GPS）、激光扫描器和红外感应器等信息传感设备与技术，实时采集任何需要监控、连接和互动的物体的声、光、电、热、力学、化学、生物、位置等各种信息，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现人与物和物与物的相互沟通和对话，对物体进行智能化识别、定位、跟踪、管理和控制的一种信息网络。

物联网是“物物相连的互联网”。物联网的核心和基础仍然是互联网，即它是互联网的延伸和扩展，允许任何物体之间进行信息交换和通信。物联网实现的不仅是物与物之间的连接，更重要的是物与物的信息交互，以及由此衍生出来的各种应用。在物联网技术范畴中，“物”一般要满足以下条件：有相应的信息发送器和接收器；有一定的存储功能和计算能力；有专门的应用程序；遵循物联网的通信协议；在网络中有可识别的唯一标识。

物联网把新一代信息技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入或装备到铁路、公路、桥梁、隧道、大坝、供水系统、油气管道、电网等各种物体中，然后与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合的网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然之间的关系。

物联网包括三种基本的应用模式：一是对象的智能识别，即通过二维码或RFID等技术来识别和区分特定的对象，并利用网络获取该特定对象的名称、生产日期、价格和用途等相关信息；二是环境监控和对象跟踪，即利用多种类型的传感器构成的传感器网络，实现对特定对象的实时状态获取和行为监控，如使用分布在市区的化学传感器监控大气中二氧化碳的浓度、通过GPS获取车辆位置信息等；三是对象的智能控制，物联网可以对传感器网络获取的数据进行分析和处理，形成科学决策，然后实施有效的对象行为控制，如根据交通路口车辆的流量自动调整红绿灯的时间间隔等。

物联网将现实世界数字化和网络化，其应用范围十分广泛，遍及智能交通、环境保护、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、照明管控、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦察和情报搜集等多个方面。近年来，物联网技术发展非常迅速，并得到了广泛应用，给我们的生活方式带来了革命性的变化，正如《ITU互联网报告2005：物联网》所指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临。