船舶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

侯志楠

摘 要 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有機(jī)融合，當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是較多領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)。海上船舶信息溝通對(duì)于船舶安全具有基礎(chǔ)性。船舶無線傳感器能夠?yàn)楹Ｉ洗斑\(yùn)維提供導(dǎo)航、海洋氣象預(yù)報(bào)等重要信息。因而船舶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成為必然趨勢。文章從船舶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義入手，探究船舶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀，最終提出物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在船舶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中所發(fā)揮的積極意義。

關(guān)鍵詞 船舶；無線傳感器；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2018）214-0139-02

船舶在海上運(yùn)行時(shí)，要依靠無線傳感器同陸地進(jìn)行信息交流，同時(shí)還要求能夠依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)展開海上信息的收集分析，如航海路線、海上氣象問題等等。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)指的是利用新生的技術(shù)設(shè)備，如射頻識(shí)別技術(shù)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)等傳感設(shè)備，按照設(shè)定的算法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化鏈接，達(dá)到一種智能化的信息通訊以及技術(shù)識(shí)別、定位、監(jiān)控管理的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段。在船舶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中導(dǎo)入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段，能夠擴(kuò)大和延伸船舶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的信息溝通的準(zhǔn)確性和全面科學(xué)性。

1 船舶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)意義

1）船舶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有規(guī)模大、密度大的特點(diǎn)，這就要求在設(shè)置大量的無線傳感器，而一旦在航行中傳感器出現(xiàn)故障問題，就會(huì)直接影響信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的在線傳輸和應(yīng)用，及利用大數(shù)據(jù)技術(shù)手段，建立航行數(shù)據(jù)庫，能夠?qū)鬏數(shù)母黝悢?shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)分析，得出最佳的信息情況。

2）船舶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有資源限制性。無線傳感器單一節(jié)點(diǎn)所傳輸?shù)男畔①Y源數(shù)量較少，另外無線傳感器需要更換電池，但是受到地理位置的影響以及物理影響，一些傳感器往往不能及時(shí)更好電池，因而不能有效地發(fā)揮功能作用，因而在使用過程中如何實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約成為船舶海上航行的主要難點(diǎn)之一，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的導(dǎo)入，能夠有效擺脫對(duì)各類傳感器的依賴，通過網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)來展開數(shù)據(jù)的手機(jī)和信息的共享。

2 船舶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由傳感器節(jié)點(diǎn)、匯集節(jié)點(diǎn)和管理節(jié)點(diǎn)組成。其工作流程是由隨機(jī)拋撒出數(shù)量眾多的傳感器節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)在所落位的地區(qū)自行組建成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并且對(duì)監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行監(jiān)控，將監(jiān)控信息通過已經(jīng)設(shè)定好的路由協(xié)議傳輸?shù)絽R集節(jié)點(diǎn)，然后經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星等設(shè)備傳輸?shù)焦芾砉?jié)點(diǎn)，終端用戶從管理節(jié)點(diǎn)中獲取有用的信息資源。由此實(shí)現(xiàn)海上船舶航行的各項(xiàng)數(shù)據(jù)的采集和應(yīng)用。

船舶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是基于無數(shù)的傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的，嵌入式的傳感器在信息數(shù)據(jù)處理方面、存儲(chǔ)能力方便和通信能力上都具有一定的局限性，需要采用多條路由來彌補(bǔ)不足，另外傳感器節(jié)點(diǎn)同匯集節(jié)點(diǎn)、管理節(jié)點(diǎn)需要三方面的相互協(xié)同，信息溝通，傳達(dá)各種指令。作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在生產(chǎn)領(lǐng)域得到了大幅度的使用。對(duì)于船舶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用主要是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如何在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中體現(xiàn)出來的過程。

3 船舶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用表現(xiàn)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在船舶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)中發(fā)揮主要的技術(shù)指導(dǎo)作用。船舶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)正是當(dāng)下物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在其中所發(fā)揮的作用[1]。

3.1 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議保護(hù)技術(shù)

1）網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議保護(hù)技術(shù)是一種完整的信息安全系統(tǒng)，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用目的主要是對(duì)用戶身份進(jìn)行認(rèn)證和確保信息的不可否認(rèn)性，也兼具對(duì)數(shù)據(jù)保密性和完整性的保護(hù)，在船舶無線傳感器網(wǎng)中通信協(xié)議保護(hù)技術(shù)要求能夠?qū)鞲衅鞴?jié)點(diǎn)多發(fā)出的各類信息數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選。對(duì)一些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行甄別，對(duì)錯(cuò)誤的內(nèi)容進(jìn)行區(qū)別。該技術(shù)手段是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的信息安全技術(shù)保障技術(shù)[2]。

2）安全套接層協(xié)議是由Nctscapc公司提出的應(yīng)用安全協(xié)議，整個(gè)安全系統(tǒng)包括服務(wù)器認(rèn)證、用戶認(rèn)證和確保數(shù)據(jù)完整性和保密性的信息保護(hù)技術(shù)組成，能有效的提供對(duì)信息安全的保護(hù)和驗(yàn)證數(shù)據(jù)真實(shí)性，但無法提供數(shù)字簽名來證明信息的不可否認(rèn)性，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為船舶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提供確保信息保密性。該信息安全技術(shù)能使傳遞過程中傳遞信息分開獨(dú)立簽名，在確認(rèn)傳遞中所有信息的不可否認(rèn)性同時(shí)，能將信息分段獨(dú)立顯示給該段信息相關(guān)參與傳遞方，如傳感器節(jié)點(diǎn)能夠?qū)⒏鱾€(gè)節(jié)點(diǎn)所收集到的資料通過多條路由線傳遞給匯集節(jié)點(diǎn)和管理節(jié)點(diǎn)，對(duì)所接收的節(jié)點(diǎn)信息能夠進(jìn)行再次的認(rèn)證，確保流程中所傳遞的信息的合法性。以數(shù)字證書技術(shù)為核心的身份認(rèn)證系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確的驗(yàn)證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳遞各方身份。數(shù)字證書技術(shù)是特定機(jī)關(guān)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行活動(dòng)的各方進(jìn)行身份編號(hào)記錄，以確定其身份的信息安全技術(shù)，其原理類似于網(wǎng)絡(luò)身份證。

3）確保無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中各方傳遞行為的不可否認(rèn)性。該項(xiàng)服務(wù)是安全電子傳遞協(xié)議的核心內(nèi)容，使用的核心技術(shù)為數(shù)字簽名：具備簽字方不能否認(rèn)、無法被偽造、能夠被驗(yàn)證特性的基于信息加密（公鑰加密算法）的信息安全技術(shù)；數(shù)字指紋：又稱數(shù)字摘要，是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密同時(shí)摘要一段信息成為數(shù)據(jù)的“指紋”來驗(yàn)證信息是否真實(shí)的信息安全技術(shù)。除這兩項(xiàng)技術(shù)外，還有數(shù)字證書及雙重簽名技術(shù)等信息安全技術(shù)[3]。

4）安全性分析。通過信息安全技術(shù)對(duì)整個(gè)支付環(huán)境進(jìn)行檢測，確定用戶傳遞環(huán)境的安全性，有加固信息系統(tǒng)中軟件系統(tǒng)的作用，對(duì)傳遞中產(chǎn)生信息的安全有較好的保障作用。

3.2 網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議技術(shù)

1）安全協(xié)議是信息安全技術(shù)根據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行活動(dòng)多年積累的經(jīng)驗(yàn)，建立的較為完善的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境安全檢測和保護(hù)系統(tǒng)和信息系統(tǒng)安全檢測和保密系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)安全驗(yàn)證功能，信息加密功能和保護(hù)用戶整個(gè)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)環(huán)境安全功能。網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)長期奠定和總結(jié)出來的安全技術(shù)手段。

2）網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議技術(shù)為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提供了安全的信息管理。當(dāng)前給予物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的安全協(xié)議技術(shù)包括信息加密協(xié)議、密鑰管理協(xié)議、數(shù)據(jù)驗(yàn)證協(xié)議、安全審計(jì)協(xié)議及防護(hù)協(xié)議，才能全方位的保障大數(shù)據(jù)時(shí)代信息安全。

3）加密協(xié)議是指能授權(quán)控制加密信息，使其無權(quán)被沒有權(quán)限人員讀取和能讀取加密信息并轉(zhuǎn)化為公開數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)膮f(xié)議。其核心理念是對(duì)數(shù)據(jù)保密性劃分不同授權(quán)等級(jí)和對(duì)加密解密算法也劃分不同安全等級(jí)，是用戶擁有能夠?qū)ΡＣ苄砸蟛煌男畔⑦M(jìn)行直接管理的便利，同時(shí)不會(huì)擔(dān)心信息泄密[4]。

4）密鑰管理協(xié)議是將密鑰被生成到利用的所有步驟進(jìn)行分級(jí)授權(quán)保護(hù)，保證密鑰的封閉性同時(shí)也能做到靈活的使用。例如密鑰的生成、分發(fā)授權(quán)于金融機(jī)構(gòu)使其能夠生成密鑰分發(fā)給傳遞中支付方，使其能生成數(shù)字簽名保證信息不可否認(rèn)性，而最終的密鑰公證則授權(quán)與特定機(jī)構(gòu)，以驗(yàn)證信息的真實(shí)性。數(shù)據(jù)驗(yàn)證協(xié)議，是對(duì)用戶將要使用數(shù)據(jù)進(jìn)行安全驗(yàn)證的協(xié)議，驗(yàn)證大數(shù)據(jù)時(shí)代活動(dòng)中交換的數(shù)據(jù)是否具有端級(jí)簽名和個(gè)人簽名。安全審計(jì)協(xié)議，協(xié)議內(nèi)容是對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代活動(dòng)中所有有關(guān)安全的事件進(jìn)行收集、檢測和控制，起到危險(xiǎn)防護(hù)的作用和對(duì)危害安全事件進(jìn)行追責(zé)的作用。

5）防護(hù)協(xié)議。防護(hù)協(xié)議內(nèi)容包括除防病毒卡、干擾儀等物理防護(hù)措施，還有對(duì)信息系統(tǒng)中的保護(hù)數(shù)據(jù)例如包過濾審計(jì)表進(jìn)行控制和保護(hù)的協(xié)議，對(duì)一些保密參數(shù)例如密鑰等進(jìn)行保護(hù)和控制的協(xié)議，防止入侵和防止用戶失誤影響信息保密效果[5]。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供了較高技術(shù)水平的計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，改善了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中常常出現(xiàn)的傳感器失誤以及資源浪費(fèi)等問題。另外物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提供精確的計(jì)算能力，通過數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，對(duì)比管理節(jié)點(diǎn)所呈現(xiàn)出來的信息資源，為船舶在海上的航行提供了及時(shí)準(zhǔn)確的導(dǎo)航、氣象預(yù)報(bào)以及航線規(guī)劃等等。另外還解決了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)本身所具有的資源限制的問題。

4 結(jié)論

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在船舶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，為海上船舶生產(chǎn)活動(dòng)提供了準(zhǔn)確的全球定位，方便在船舶出現(xiàn)故障時(shí)，及時(shí)展開救援活動(dòng)；為海上氣象活動(dòng)展開跟蹤報(bào)道，為船舶的航行提供天氣參考等等?？梢哉f物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動(dòng)船舶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)不受外界影響，更加準(zhǔn)確科學(xué)。因而實(shí)現(xiàn)船舶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用研究至關(guān)重要，目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提供了網(wǎng)絡(luò)通訊安全技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，從根本上推動(dòng)船舶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的全面、系統(tǒng)、科學(xué)發(fā)展，提高其在船舶航行中的重要地位。

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