1.2.2　网络层

网络层是物联网的神经中枢和大脑，负责信息的传递和处理。网络层主要包括接入网与传输网两种，分别实现接入功能和传输功能。接入网包括光纤接入、无线接入、以太网接入、卫星接入等各类接入方式，能够实现底层的传感器网络、RFID网络的“最后一公里”的接入。传输网由公网与专网组成，典型的传输网络包括电信网（固网、移动网）、广电网、互联网、电力通信网、专用网（数字集群）。随着物联网技术和标准的不断进步和完善，物联网的应用将越来越广泛，政府部门、电力、环境、物流等关系到人们生活方方面面的应用都会加入物联网中，到时，会有海量数据通过网络层传输到云计算中心。因此，物联网的网络层必须要有较大的吞吐量以及较高的安全性。

物联网是由传感器网加互联网的网络结构构成的。传感器网作为末端的信息拾取或信息馈送网络，是一种可以快速建立、不需要预先存在固定的网络底层构造的网络体系结构。物联网中节点的高速移动性使得节点群快速变化，节点间链路通断变化频繁。当前技术下的物联网具有如下特点。

①网络拓扑变化快。传感器网络密布在需要收集信息的环境之中，独立工作，部署的传感器数量较多，设计寿命的期望值大，结构简单。但是实际上传感器的寿命受环境的影响较大，失效是常事，而传感器的失效，往往会造成传感器网络拓扑的变化，这一点在复杂和多级的物联网系统中表现尤为突出。

②传感器网络难以形成网络的节点中心。传感器网络的设计和操作与其他传统的无线网络不同，它基本没有一个固定的中心实体。在标准的蜂窝无线网中，正是靠这些中心实体来实现协调功能的，而传感器网络则必须靠分布算法来实现。因此，传统的基于集中的HLR（Home Location Register，归属位置寄存器）和VLR（Visitor Location Register，漫游位置寄存器）的移动管理算法，以及基于基站和MSC（Mobile Switching Center，移动交换中心）的媒体接入控制算法，在这里都不再适用。

③通信能力有限。传感器网络的通信带宽窄而且经常变化，通信覆盖范围小，一般在几米、几十米的范围内，并且传感器之间通信中断频繁，经常导致通信失败。另外，传感器网络受高山、障碍物等地势和自然环境的影响，里面的节点还可能长时间脱离网络。

④节点的处理能力有限。通常，传感器都配备嵌入式处理器和存储器，这些传感器都具有计算能力，可以完成一些信息处理工作。但是嵌入式处理器的处理能力和存储器的存储量都是有限的，导致传感器的计算能力十分有限。

⑤物联网网络对数据的安全性有一定的要求。这是因为物联网工作时一般少有人介入，完全依赖网络自动采集、传输、存储数据，分析数据并且报告结果和采取相应的措施，如果数据发生错误，必然引起系统的错误决策和行动，这一点与互联网并不一样。互联网由于使用者具有相当的智能和判断能力，所以在网络和数据的安全性受到攻击时，可以主动采取防御和修复措施。

⑥网络终端之间的关联性较低。物联网网络节点之间的信息传输很少，终端之间的独立性较大。通常物联网中的传感和控制终端工作时，是通过网络设备或者上一级节点来传输信息的，所以传感器之间信息的相关性不大，相对比较独立。

⑦网络地址的短缺性导致网络管理的复杂性。众所周知，物联网的各个传感器都应该获得唯一的地址，才能正常地工作。但是，IPv4的地址即将用完，互联网上的地址也已经非常紧张，即将分配完毕。物联网这样大量地使用传感器节点的网络，导致对于地址的寻求更加迫切。从这一点来考虑，IPv6的部署应运而生。但是由于IPv6的部署需要考虑与IPv4的兼容，并且投资巨大，所以运营商至今对于IPv6的部署小心谨慎，目前还是倾向于采取内部的浮动地址加以解决。这样更增加了物联网管理技术的复杂性。