安全物聯網系統設計 Design of Secure Iot Systems: A Practical Approach Across Industries

這本實用指南全面解釋了物聯網、機器—機器通信和自動化背後的技術。《安全物聯網系統設計》由來自領先公司的專家團隊撰寫，涵蓋了系統設計、協議、要求和設計的方方面面。通過本書，你會發現如何設計具有信任和安全的物聯網設備和網絡。本書以工業自動化案例研究和來自廣泛領域的模擬實例為特色。 覆蓋範圍： ● 物聯網架構和技術基礎 ● 互聯機器和M2M通信 ● 網絡協議和架構 ● 物聯網硬件設計基礎 ● 廣域網、IP和MAC配置 ● 物聯網數據系統設計 ● 信任和安全設計 ● 數據安全政策和法規 ● 網絡安全威脅和風險 ● 自動化 ● 跨行業使用案例 ● 行業合規性和標準

第1章 物聯網的演進 1

1.1  數字化轉型簡介 1

1.1.1  共享汽車 3

1.1.2  語音輔助導航系統 4

1.1.3  使用機器學習的數字購物體驗 4

1.1.4  智能醫療健康系統 5

1.1.5  數碼即時攝影應用場景 7

1.1.6  製造自動化 8

1.1.7  網聯汽車 8

1.2  連接的價值鏈 9

1.3  什麽是數字化轉型 10

1.4  物聯網簡介 10

1.5  物聯網系統的基本構建塊 11

1.6  物聯網的發展 13

1.7  網聯汽車案例 14

1.8  總結 16

第2章 物聯網架構和技術要點 19

2.1  簡介 19

2.2  物聯網系統架構 19

2.2.1  基礎架構平面 20

2.2.2  應用程序平面 27

2.3  物聯網技術和協議 27

2.4  將學到的知識運用到網聯汽車案例 39

2.5  總結 41

第3章 聯網機器 43

3.1  簡介 43

3.2  機器對機器 44

3.3  M2M通信 44

3.4  M2M的應用場景 45

3.5  M2M的主要特點 46

3.6  M2M的架構和組件 46

3.7  M2M應用通信原則 47

3.8  M2M的註意事項和相關

的問題 49

3.9  M2M的標準化努力 49

3.10  總結 50

第4章 物聯網網絡架構 51

4.1  簡介 51

4.2  網絡術語 51

4.3  ISO-OSI參考模型 55

4.4  網絡協議 58

4.5  廣域網架構 59

4.5.1  廣域網技術類型 59

4.5.2  IP網絡 60

4.5.3  Ethernet上的IP 62

4.6  MAC源地址 63

4.7  數據接收 66

4.8  多協議標簽交換 67

4.9  數據中心 70

4.10  數據中心網絡 71

4.11  物聯網網關 72

4.12  總結 75

第5章 物聯網硬件設計基礎 77

5.1  簡介 77

5.2  硬件系統需求 77

5.3  硬件功能規範 79

5.4  軟件功能規範 80

5.5  硬件組件選擇 80

5.6  可製造性設計 85

5.7  可測試性設計 86

5.8  原理圖、佈局和Gerber 88

5.9  PCB製造和組裝 90

5.10  硬件設計流程總結 91

5.11  將學習內容應用於互聯車輛使用案例 91

5.11.1  系統規範 92

5.11.2  硬件功能規範 92

5.11.3  軟件功能規範 92

5.11.4  組件選擇 94

5.11.5　物聯網視覺系統 94

5.12  商用物聯網設備示例 95

5.12.1　家庭自動化應用 95

5.12.2　監測裝置 97

5.13  硬件組件配置使用的標準 99

5.14  物聯網應用場景的網絡硬件選擇 103

5.15  物聯網硬件安全 104

5.16  總結 105

第6章 物聯網數據系統設計 107

6.1  簡介 107

6.2  物聯網數據系統 107

6.3  價值鏈活動產生數據 108

6.4  運營數據：傳感器和設備 109

6.4.1  傳感器用途和傳感器數據 109

6.4.2  傳感器數據特性 110

6.5  業務和消費者/用戶數據 110

6.6  運營數據與業務數據的交集 111

6.7  結構化與非結構化數據 111

6.8  數據系統設計 112

6.9  數據傳輸 112

6.10  數據收集 112

6.11  數據存儲 113

6.12  數據準備 114

6.13  為分析整理數據 114

6.14  數據湖、數據倉庫和數據

的高效訪問 115

6.15  分析和商業智能 115

6.16  數據科學與物聯網 116

6.16.1  不同的物聯網數據科學 116

6.16.2  數據科學成功因素 117

6.17  機器學習 118

6.18  建立物聯網數據系統 118

6.19  學以致用：網聯汽車案例 119

6.20  總結 121

第7章 物聯網：可信與安全的設計 123

7.1  簡介 123

7.2  為什麽需要安全的物聯網系統 123

7.3  安全的物聯網系統需求 124

7.4  物聯網設備安全 125

7.5  可信物聯網設備 126

7.6  可信的設備身份 127

7.7  物聯網設備安全存儲 127

7.8  安全啟動與可信執行環境 127

7.9  信任根 128

7.10  可信的固件與軟件 128

7.11  公鑰基礎架構 128

7.12  可信供應鏈 129

7.13  安全隨機數生成器 129

7.14  物聯網D2X通信安全 129

7.15  互相驗證的端點 130

7.16  安全通道與端到端消息完整性 130

7.17  安全持續監測系統 131

7.18  物聯網設備到雲端的安全 131

7.19  物聯網數據安全策略與法律法規監管合規要求 131

7.19.1  物聯網數據安全 131

7.19.2  物聯網設備數據防護 132

7.19.3  物聯網用戶隱私 132

7.19.4  物聯網雲端數據保護 132

7.20  物聯網可信平臺 133

7.21  安全身份驗證 134

7.21.1  密鑰的安全配置 134

7.21.2  安全Web接口 134

7.21.3  安全移動應用程序 134

7.21.4  安全API網關 134

7.22  端到端安全(含第三方) 134

7.23  學以致用：網聯車輛案例 134

7.24  總結 136

附錄  物聯網網絡安全威脅與風險審查案例 136

第8章 自動化 141

8.1  簡介 141

8.2  物聯網設備的生命周期管理 142

8.2.1  預置和配置 142

8.2.2  運營 142

8.2.3  維護 143

8.2.4  退役 143

8.3  零接觸物聯網設備 143

8.4  即插即用物聯網設備 144

8.5  物聯網SIM卡和管理 144

8.6  商用物聯網控制軟件 144

8.7  物聯網網絡架構的安全自動化 144

8.8  物聯網應用軟件設計原則 145

8.9  雲原生軟件 146

8.9.1  Linux 147

8.9.2  虛擬機 147

8.9.3  容器 147

8.9.4  Kubernetes 147

8.9.5  持續集成和持續交付 148

8.9.6  可觀察性 148

8.9.7  應用程序安全 148

8.10  價值鏈工作流的自動化 149

8.11  邊緣計算和雲計算 149

8.12  學以致用：網聯汽車案例 150

8.13  總結 151

第9章 跨行業物聯網應用案例 153

9.1  簡介 153

9.2  製造業 155

9.2.1  汽車製造業 155

9.2.2  電子製造服務 158

9.3  網聯汽車 160

9.4  智能海港 162

9.4.1  智能海港管理 162

9.4.2  用物聯網管理集裝箱 163

9.5  智能機場 165

9.5.1  旅客追蹤 166

9.5.2  行李追蹤 167

9.5.3  機場安全保障 167

9.6  醫療健康系統無人機 167

9.7  物聯網在石油天然氣行業的應用案例 172

9.8  總結 174

第10章  物聯網案例集錦 175

10.1  銀行物聯網 175

10.2  農業物聯網 177

10.3  增強型智能家居(家居自動化) 178

10.4  智能製造 179

10.5  醫療物聯網 180

10.6  配備智能汽車和智能家居的智慧城市 181

10.7  智能電網 181