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[瑞典] 皮特·瓦厄（Peter Waher） 著，黃峰達 譯

圖書標籤:

• 物聯網
• 物聯網開發
• 智能硬件
• 嵌入式係統
• Python
• 傳感器
• 網絡通信
• 雲計算
• 邊緣計算
• 項目實戰

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111543077

版次：1

商品編碼：12037436

品牌：機工齣版

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-09-01

用紙：膠版紙

頁數：170

編輯推薦

適讀人群 ：對物聯網、樹莓派（Raspberry Pi）感興趣的開發者與工程師、師生、愛好者、創客等。
　　物聯網是趨勢，要抓緊看看《物聯網實戰指南》這本書。
　　從本書中你將學到：
　　HTTP、UPnP、CoAP、MQTT和XMPP等協議的功能及局限性
　　請求/響應、發布/訂閱、異步消息和組播模式等通信模式
　　使用設備注冊和信任委托來保護對象在生命周期內的安全
　　使用物聯網服務平颱來降低復雜度和開發時間
　　基本的互聯網威脅以及如何實行有效的應對措施
　　結閤互操作性和安全性建立開放且安全的解決方案
　　實現安全、可擴展、去中心化和互操作的物聯網架構及解決方案

內容簡介

　　物聯網是趨勢，要抓緊看看《物聯網實戰指南》這本書。
　　本書從探討流行的HTTP、UPnP、CoAP、MQTT和XMPP等物聯網協議開始，並從實戰角度介紹瞭現有的協議、通信模式、構架以及物聯網安全的重要性。本書適閤那些對物聯網感興趣的開發者和工程師閱讀。那些對電子學、樹莓派（RaspberryPi）或者卡片電腦有基本的瞭解（高中水平）以及有一些代碼托管的編程經驗的人，通過本書將會很快學到當前先進的物聯網解決方案。

作者簡介

　　Peter Waher，是Clayster公司的創始人之一，這傢公司從斯堪的納維亞半島發展到瞭四大洲。Clayster公司專注於開發物聯網應用，並為快速物聯網應用開發提供瞭一個平颱。現在，Peter是Clayster公司智利子公司Clayster Laboratorios Chile SA的CEO，他們嚮閤作夥伴公司提供開發相關的專業知識，並促進研究機構提高物聯網技術。其已經在計算機和通信設備領域工作瞭20年，擁有包括瞭從使用匯編語言進行開發的資源受限設備到高級係統設計、架構的經驗。當前，其正努力參與各種物聯網的標準化工作，包含IEEE、UPnP和XSF。
　　技術審閱者簡介Fiore Basile 是一個程序員、係統管理員、創新者、企業傢和創客。 從1996年開始，其在一些意大利以及歐洲範圍內的工業項目和研究項目擔任項目經理、谘詢師、技術人員。現在其正在研究可穿戴技術、更有效率的計算和智能連接設備。
　　Dominique“Dom”Guinard 是EVRYTHNG公司的CTO兼聯閤創始人， Dom擁有蘇黎世聯邦理工學院的博士學位，在校期間其主要研究定義物聯網構架、互聯對象的全球性網絡（傳感器網絡、設備、機器和標記物）。其還是 Web of Thingsorg 的聯閤創始人和物聯網係列會議的創始人。2011年，Dom在世界100大物聯網思想傢中位列第五。2012年年初，其物聯網博士研究被授予蘇黎世聯邦理工學院奬章。

　　黃峰達（Phodal Huang）目前是ThoughtWorks公司的一名軟件工程師。其是物聯網係統項目的創建者，同時也是電子書《一步步設計物聯網》的作者。其喜歡設計、畫畫、寫作、旅行以及Hacking，在其個人網站可看到更詳細的信息。

目錄

作者簡介
技術審閱者簡介
序言第1章物聯網項目準備
1.1創建傳感器項目
1.1.1準備Raspberry Pi
1.1.2Clayster庫
1.1.3硬件
1.1.4與硬件交互
1.1.5硬件接口
1.1.6傳感器值內部顯示
1.1.7持久化數據
1.1.8傳感器值的外部顯示
1.1.9導齣傳感器數據
1.2創建執行器
1.2.1硬件
1.2.2硬件接口
1.3創建控製器
1.3.1錶示傳感器值
1.3.2解析傳感器數據
1.3.3計算控製狀態
1.4創建攝像頭
1.4.1硬件
1.4.2在Raspberry Pi上訪問
串口
1.4.3硬件接口
1.4.4創建持久的默認設置
1.4.5添加可配置的屬性
1.4.6持久化設備
1.4.7在當前設置下工作
1.4.8初始化攝像頭
1.5總結
第2章HTTP
2.1HTTP基礎
2.2讓HTTP支持傳感器
2.2.1搭建基於傳感器的HTTP
服務器
2.2.2在傳感器上安裝HTTPS
服務器
2.2.3添加根菜單
2.2.4在HTML頁麵顯示測量
信息
2.2.5動態生成圖形
2.2.6創建傳感器數據資源
2.2.7解釋讀齣請求
2.2.8測試數據導齣
2.2.9用戶認證
2.2.10為增強網絡性能添加
事件
2.3添加HTTP支持的執行器
2.3.1創建Web服務資源
2.3.2訪問單個輸齣
2.3.3獲取全部輸齣
2.3.4訪問報警輸齣
2.3.5使用測試形式
2.3.6訪問WSDL
2.3.7使用REST Web服務接口
2.4為控製器添加HTTP支持
2.4.1訂閱事件
2.4.2創建控製綫程
2.4.3控製執行器
2.5總結
物聯網實戰指南目錄第3章UPnP協議
3.1UPnP介紹
3.1.1提供服務體係結構
3.1.2設備和服務能力的
文檔化
3.2創建設備描述文檔
3.2.1選擇設備類型
3.2.2更加友好
3.2.3給設備提供標識符
3.2.4添加圖標
3.2.5為服務添加索引
3.2.6提供一個用於頂層網頁
展示的URL
3.3創建服務描述文檔
3.3.1添加操作
3.3.2添加狀態變量
3.3.3添加唯一設備名
3.4提供一個Web接口
3.5創建UPnP接口
3.5.1注冊UPnP資源
3.5.2替換占位符
3.5.3添加SSDP支持
3.5.4通知網絡
3.5.5響應搜索
3.6實現靜止圖像服務
3.6.1初始化事件觸發狀態量
3.6.2提供Web服務屬性
3.6.3添加服務屬性
3.6.4添加動作
3.7使用攝像頭
3.7.1設置UPnP
3.7.2發現設備和服務
3.7.3訂閱事件
3.7.4接收事件
3.7.5執行動作
3.8總結
第4章CoAP
4.1生成HTTP二進製文件
4.1.1尋找開發工具
4.2為傳感器添加CoAP
4.2.1定義第一個CoAP資源
4.2.2手動觸發事件通知
4.2.3注冊數據輸齣資源
4.2.4返迴XML
4.2.5返迴JSON
4.2.6返迴純文本
4.2.7發現CoAP資源
4.2.8測試CoAP資源
4.3為執行器添加CoAP
4.3.1定義簡單控製資源
4.3.2在CoAP中解析URL
4.3.3使用CoAP控製輸齣
4.4在控製器中使用CoAP
4.4.1監測觀測到的資源
4.4.2接收通知
4.4.3執行控製操作
4.5總結
第5章MQTT協議
5.1發布和訂閱
5.2給傳感器添加MQTT支持
5.2.1控製綫程的生命周期
5.2.2標記重要事件
5.2.3連接到MQTT服務器
5.2.4發布內容
5.3給執行器添加MQTT支持
5.3.1初始化主題內容
5.3.2訂閱主題
5.3.3接收發布內容
5.3.4解碼和解析內容
5.4給控製器添加MQTT支持
5.4.1處理傳感器發來的事件
5.4.2解碼和解析傳感器值
5.4.3訂閱傳感器事件
5.4.4控製執行器
5.5總結
第6章XMPP
6.1XMPP基礎知識
6.1.1聯閤全局的可擴展性
6.1.2提供全局的身份標識
6.1.3授權通信
6.1.4在綫存在的感知
6.1.5使用XML通信
6.1.6通信模式
6.1.7擴展XMPP
6.1.8連接到服務器
6.1.9附加安全的配置
6.2為對象添加XMPP
支持
6.2.1連接到XMPP網絡
6.2.2監控連接狀態事件
6.2.3通知你的朋友
6.2.4在XMPP之外處理HTTP
請求
6.3提供額外的安全層
6.3.1配置的基礎知識
6.3.2初始化對象注冊接口
6.3.3注冊對象
6.3.4更新公開對象
6.3.5聲名對象
6.3.6從注冊錶中移除對象
6.3.7否認對象
6.3.8初始化配置服務器
接口
6.3.9處理友好的推薦
6.3.10處理請求刪除不友好
的人
6.3.11搜索配置服務器
6.3.12提供注冊信息
6.3.13保持連接
6.3.14友好關係協商
6.3.15處理存在的訂閱請求
6.3.16持續的中斷協商
6.3.17為傳感器添加XMPP
支持
6.3.18添加傳感器的服務接口
6.3.19更新事件訂閱
6.3.20發布閤約
6.4為執行器添加XMPP支持
6.4.1添加控製器服務接口
6.5為攝像頭添加XMPP支持
6.6為控製器添加XMPP支持
6.6.1設置傳感器客戶端接口
6.6.2設置控製器客戶端接口
6.6.3設置攝像頭客戶端接口
6.6.4通過XMPP獲取攝像頭
圖像
6.6.5識彆同等功能
6.6.6對同類錶示應答
6.6.7檢測規則的變化
6.7串聯全部
6.8總結
第7章使用物聯網服務平颱
7.1選擇物聯網平颱
7.1.1Clayster平颱
7.1.2下載Clayster平颱
7.1.3創建一個服務項目
7.1.4添加引用
7.1.5製作Clayster模塊
7.1.6執行服務
7.1.7使用包清單
7.1.8從Visual Studio執行
7.1.9配置Clayster係統
7.1.10使用管理工具
7.1.11瀏覽數據源
7.2使用XMPP接入我們的
設備
7.2.1為我們的傳感器創建類
7.2.2找到好的類
7.2.3訂閱傳感器數據
7.2.4解讀傳入的傳感器數據
7.2.5為我們的執行器創建一
個類
7.2.6自定義控製操作
7.2.7為我們的攝像頭創建類
7.3創建我們的控製應用
7.3.1理解渲染
7.3.2定義應用程序類
7.3.3初始化控製器
7.3.4添加控製規則
7.3.5理解應用索引
7.3.6定義brieflet
7.3.7顯示計量錶
7.3.8顯示二進製信號
7.3.9推送更新到客戶端
7.3.10完成應用
7.3.11配置應用
7.3.12查看10ft界麵應用
7.4總結
第8章創建協議網關
8.1理解協議橋接
8.2使用抽象模型
8.3Clayster抽象模型基礎
知識
8.3.1理解可編輯數據源
8.3.2理解可編輯對象
8.3.3使用通用數據源
8.3.4覆蓋關鍵屬性和方法
8.3.5處理設備間通信
8.4理解CoAP網關架構
8.5總結
第9章安全和互操作性
9.1理解風險
9.1.1重新發明一個輪子，但是
是顛倒的
9.1.2瞭解你的鄰居
9.2攻擊模式
9.2.1拒絕服務
9.2.2猜測憑據
9.2.3訪問存儲憑據
9.2.4中間人
9.2.5嗅探網絡通信
9.2.6端口掃描和網絡爬行
9.2.7搜索功能和通配符
9.2.8密碼破解
9.3實現安全的工具
9.3.1虛擬專用網絡
9.3.2X.509證書和加密
9.3.3身份授權
9.3.4用戶名和密碼
9.3.5使用消息中間人和配置
服務器
9.3.6集中與分散
9.4互操作性的需要
9.4.1解決復雜性
9.4.2降低成本
9.4.3允許各種新的服務和重復
使用設備
9.4.4結閤安全和互操作性
9.5總結

前言/序言

　　物聯網是當前非常熱門的技術術語之一。許多大公司認為它在接下來幾年會有數以萬億的市場價值，因此開始投資數十億美元研究與開發物聯網。在此之上，有數以萬計的發布計劃在同一時期與數十億的設備相連。
　　此外，似乎沒有人就物聯網實際是什麼達成一緻意見。他們肯定的是不管物聯網是什麼，它都很值錢。物聯網能賺很多錢，但也會存在很大的競爭，這意味著許多的睏惑。為瞭做行業的領頭羊，一些公司突齣其卓越的知識，發明新的流行語。在這些獲取讀者注意力的爭奪戰中，我們在全世界看到瞭各種各樣的定義，一個更比一個好，例如，“萬物互聯(Internet of Everything，IoE)”“物體的網絡(Web of Things)”“人與物體的互聯網(Internet of People and Things)”等。無獨有偶，在一些易重疊和混淆的術語中也有提及，如“大數據”“機器對機器(M2M)”“信息物理係統(CPS)”等。
　　物聯網實際是什麼，物聯網究竟意味著什麼，這些都沒有形成一種共識，這也使得寫一本關於物聯網這個主題的書變得有些睏難。並非在技術方麵存在什麼睏難，而是你需要去界定你即將介紹物聯網的哪些方麵，而哪些方麵是不需要講的。在某種程度上，你需要以一種簡單的、有效的、建設性的，同時也應盡量減少爭議的方式去定義物聯網(IoT)。
　　物聯網定義為瞭能夠定義它，讓我們首先看看這個詞是如何被創造的。Kevin Ashton 曾指齣，因特網中的大多數數據一開始進入係統或者被係統捕獲都是人為控製的。從係統的角度來看，人的作用無非是相當於對數據的質量和數量有所限製的一種緩慢的、易齣錯的、效率低的路由器，有時能夠解釋數據或者改正數據。相反，如果這些係統能夠連接傳感器並直接監測現實世界的事件或者性能，那將會很高效。因此，係統避開人這個中間層直接連接傳感器，再將傳感器連接到互聯網來捕獲真實世界的數據。
　　這一定義的問題在於，它不僅是一種定義還是一種願景，盡管這是很重要的一點。如果係統可以訪問直接由傳感器捕獲的數據，當然，這些數據將會更加豐富、準確。傳感器網絡幾十年前就已經被知曉並且有其專門的研究領域。這兩者之間的真正區彆在哪兒？在海量數據的高效存儲處理方麵，物聯網和大數據的區彆在哪兒？在討論物體之間的通信方麵，物聯網為何不同於機器對機器(M2M)或者設備對設備(D2D)?或者說，考慮到它和係統通過傳感器和執行器與真實世界交互，與信息物理係統(CPS)的區彆在哪兒?物聯網和剛纔提到的研究領域的真正差彆在哪兒？物聯網實戰指南序言因此，我們有一個非常簡單的定義，那就是：物聯網就是當我們連接物體時所獲得的東西，它由互聯網控製，而非人。
　　互相競爭的定義物聯網不同於傳感器網絡，物體不需要傳感器，傳感器網絡也不需要連接到互聯網。物聯網也不同於大數據，因為物體不需要捕獲或産生數據，也不需要在大數據存儲雲端集中存儲數據。物聯網不屬於M2M，因為在互聯網上意味著人類可以(並且想要)直接訪問這些物體。此外，後者以及CPS還關係到非互聯網協議，在封閉和控製環境下的網絡中的機器和/或設備之間的消息傳輸以及自動化。連接到互聯網遠不止簡單地連接和信息傳輸。互聯網是開放的，意味著任何人都可以嚮裏麵添加物體。這也意味著他們想要物體以一個鬆散的耦閤方式進行互操作。物體連接到互聯網，你可以知道的是，如果可以的話，有人會隻為瞭樂趣就試圖利用它甚至摧毀它。將物聯網與M2M通信就好像假設在一個受控的實驗室環境中你讓一幫3歲的俏皮孩子拿著高咖啡因含量的飲料和錘子，並許諾他們砸壞一切所有看得見的東西就將得到冰淇淋奬賞，而你的實驗還將繼續下去。
　　然而有些人擔心物聯網是有一些局限的，於是發明瞭新的術語，包括人和物體的互聯網，這已經包含在我們剛纔看到的定義裏，我們注意到，當我們連接物體時，人們已經通過計算機連接到互聯網。這樣的定義其實是沒有必要的。其他人討論的物體的網絡(WoT)是物聯網(IoT)的一個子集，其通信僅限於網頁技術例如HTTP、瀏覽器、腳本等。這種看法可能源於萬維網(WWW)就等於互聯網，接入互聯網需要通過瀏覽器和URL。盡管我們將在本書中討論Web技術，但是我們仍然認為Web技術有太多限製條件。
　　有一些更像商業流行用語的誤導性的定義，而不是技術術語，例如萬物互聯，令人産生一種比物聯網更宏大的想法。但是，萬物互聯所包含的是不是物聯網已經包含瞭的？所有相連的物體已經包含在物聯網裏。物體不能直接連接(空氣或者水)或者間接連接(真空或者快樂)，也不能訪問，盡管這個名字的字麵意思就是這樣。萬物需要一個物體或一個人連接到互聯網。有一種說法稱萬物互聯包含過程，但是這樣將與我們剛纔看到的定義不符，這樣的過程隻是簡單的推論，不需要新的定義。
　　直接的結果現在我們已經對物聯網有瞭一個明確的定義，我們將物體接入互聯網獲得一些東西，非人為控製。現在我們開始我們的研究，定義包含四個重要的組成部分：
　　連接，其中涉及通信協議的研究；物體，涉及傳感器、執行器和控製器的研究，其他物體除外；非人為操作相關的配置；互聯網相關的安全性，如標識、認證和授權以及互操作。
　　本書將同一時間使用簡單實用的例程介紹這些概念，以及怎樣在Raspberry Pi平颱說明並實現這些關鍵概念。
　　本書涵蓋的內容第1章，物聯網項目準備，介紹我們即將用到的項目，如基本項目架構、開發環境，怎樣準備我們的Raspberry Pi，以及如何基於其實現基本輸入輸齣操作，並將貫穿整本書。
　　第2章，HTTP，說明基本的HTTP以及怎樣應用於物聯網，同時也描述怎樣與請求/響應和事件訂閱通信模式相關。
　　第3章，UPnP協議，說明UPnP協議基礎知識，怎樣使用UPnP協議用於發現特定局域網設備，並且還討論瞭如何調用設備上的服務和訂閱活動。另外，UPnP協議也描述瞭如何構建發布易發現的服務和事件設備。
　　第4章，CoAP，說明CoAP基礎知識，怎樣應用於有限通信帶寬設備上，並且會告訴你如何發布內容、如何訂閱事件、如何使用塊傳輸大容量項目以及如何發現設備上的現有資源。
　　第5章，MQTT協議，介紹MQTT協議和展示物聯網應用怎樣使用發布/訂閱通信模式和消息代理繞過防火牆。
　　第6章，XMPP，介紹XMPP以及如何使用聯閤組消息代理提供全球身份和如何為物聯網開發者提供一係列豐富的通信模式。
　　第7章，使用物聯網服務平颱，說明一些專為物聯網設計的促進物聯網服務的快速應用程序開發服務平颱的原因，同時關注一些反復齣現的問題，例如安全性、互操作性、可擴展性、管理和監視等。
　　第8章，創建協議網關，嚮你展示如何使用好的抽象模型去方便協議橋梁的創建，允許係統之間的互聯和基於不同技術的服務，這將使你為基於物聯網的智能城市設計一個安全和互操作的基礎設施。
　　第9章，安全和互操作性，概述現有的威脅和常見的攻擊模式以及怎樣建立反製措施去保護你的物聯網解決方案。它也顯示瞭互操作性在物聯網中的重要性和怎樣避免限製一個有利於其他方麵的方案。
　　附錄A，控製颱應用程序，展示控製颱應用程序的基本結構，這個示例適用於整本書。
　　附錄B，采樣和曆史，展示如何采樣本書中齣現的傳感器項目的傳感器數值和保存曆史記錄。
　　附錄C，對象數據庫，展示如何隻通過類定義使數據保存在對象數據庫中。
　　附錄D，控製，展示本書的項目中是如何實現對一個執行器進行控製操作的。
　　附錄E，HTTP基礎，提供基本的HTTP概述。
　　附錄F，傳感器數據查詢參數，提供我們可以調用的一組查詢參數，以限製從設備到有用數據的讀齣請求。
　　附錄G，HTTP安全，討論使用HTTP的多種方式實現應用安全。
　　附錄H，HTTP響應延遲，說明如何修改HTTP使用的請求/響應通信模式去模仿事件訂閱通信模式。
　　附錄I，UPnP協議基礎，提供UPnP協議基本概述。
　　附錄J，UPnP數據類型，列舉常用的UPnP數據類型。
　　附錄K，網絡攝像頭接口，展示一個簡單地使用攝像頭拍攝並發布照片的接口。
　　附錄L，網頁中的文本編碼，討論網頁中的文本編碼以及可能的衝突。
　　附錄M，使用郵件發送快照，展示如何發送包含使用攝像頭拍攝的快照的郵件。
　　附錄N，追蹤攝像頭，展示控製應用怎樣追蹤網絡中的攝像頭。
　　附錄O，證書和驗證，簡述證書如何工作，如何在樹莓派上安裝。
　　附錄P，聊天界麵，展示如何為你的設備增加一個聊天接口，讓使用基於XMPP的標準聊天應用聊天成為可能。
　　附錄Q，QR碼，展示使用一種簡單的方式産生和顯示QR碼。
　　附錄R，材料清單，包含本書中示例使用到的開發闆元件和材料清單。
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