[套装书]物联网导论+工业物联网安全（2册）

作者
[印度]拉杰·卡马尔（Raj Kamal）[美] 斯拉瓦尼·巴塔查尔吉（Sravani Bhattacharjee）
丛书名
物联网工程专业规划教材
出版社
机械工业出版社
ISBN
9782002119343
简要
简介
内容简介书籍计算机书籍 ---------------------------物联网导论--------------------------- 本书是一本独特的物联网入门教材。从物联网的架构、设计原则、数据分析三个角度介绍物联网的基本知识和概念；从物联网中系统硬件和原型构建的角度，介绍如何设计和选择物联网中各个部分的组件，以构建安全的物联网。本书内容系统、案例丰富，适合作为高校物联网入门课程的教材，也适合作为物联网技术人员的参考书籍。 ---------------------------工业物联网安全--------------------------- 本书为读者提供了针对IIoT安全各个方面的综合理解，以及用来构建部署安全IIoT解决方案的实践技术。书中介绍IIoT安全的基本原则、威胁模型、参考架构，以及现实生活中的实例分析学习，涵盖了用来设计基于风险安全控制方案的各种实用工具，并且深入讨论了多层防御相关技术，包括IAM、终端安全、互联技术以及基于边界和云环境的应用。IIoT研究人员、安全专家、架构师、开发人员等能够从本书中获得保护IIoT生命周期流程、标准化、治理与评估新兴技术（比如区块链、人工智能以及机器学习）适用性方面的实用经验，从而实现成规模、可靠且具有社会效益的互联系统。
目录



---------------------------物联网导论---------------------------


译者序
前　言
致　谢
第1章　物联网概述 /1
1.1　物联网 /1
1.1.1　物联网的定义 /2
1.1.2　物联网的愿景 /2
1.1.3　智能和超级互联设备 /3
1.2　物联网概念框架 /4
1.3　物联网体系结构视图 /6
1.4　物联网背后的技术 /9
1.4.1　服务器端技术 /10
1.4.2　物联网系统的主要组件 /10
1.4.3　物联网的开发工具和开源框架 /12
1.4.4　API和设备接口组件 /12
1.4.5　平台和集成工具 /13
1.5　物联网的资源 /14
1.5.1　流行的物联网开发板 /14
1.5.2　RFID的作用和物联网应用程序 /15
1.5.3　无线传感网 /15
1.6　M2M通信 /16
1.6.1　M2M到IoT /16
1.6.2　M2M体系结构 /17
1.6.3　软件和开发工具 /17
1.7　物联网的实例 /19
1.7.1　可穿戴智能手表 /19
1.7.2　智能家居 /20
1.7.3　智慧城市 /20
关键概念 /22
学习效果 /22
习题 /23
第2章　连接设备设计原则 /26
2.1　概述 /27
2.2　IoT/M2M系统、层和设计标准 /29
2.2.1　为IoT/M2M改进的OSI模型 /29
2.2.2　ITU-T参考模型 /30
2.2.3　ETSI M2M域和高级功能 /32
2.3　通信技术 /34
2.3.1　无线通信技术 /34
2.3.2　有线通信技术 /39
2.3.3　通信技术比较 /41
2.4　网关数据增强、数据融合和设备管理 /43
2.4.1　网关数据管理和融合 /44
2.4.2　设备管理网关 /46
2.5　设计简易性与经济实用性 /48
关键概念 /48
学习效果 /49
习题 /49
第3章　Web连接设计原则 /54
3.1　概述 /54
3.2　连接设备的Web通信协议 /57
3.2.1　受约束的应用协议 /59
3.2.2　轻量级机器对机器通信协议 /61
3.2.3　JSON格式 /63
3.2.4　标签长度值格式 /65
3.2.5　MIME /65
3.3　连接设备的消息通信协议 /67
3.3.1　术语 /67
3.3.2　通信协议 /69
3.3.3　XMPP /73
3.4　使用网关、SOAP、REST、HTTP RESTful和WebSocket连接设备网络的Web连接 /76
3.4.1　通信网关 /77
3.4.2　HTTP请求和响应方法 /77
3.4.3　SOAP /78
3.4.4　REST和RESTful HTTP Web应用程序 /79
3.4.5　WebSocket /81
关键概念 /84
学习效果 /84
习题 /85
第4章　因特网连接原则 /89
4.1　概述 /90
4.2　因特网连接 /91
4.3　基于因特网的通信 /92
4.3.1　网际协议 /93
4.3.2　6LoWPAN /97
4.3.3　TCP/IP套件 /98
4.4　物联网IP寻址 /102
4.4.1　IP地址 /102
4.4.2　IPv6地址 /105
4.5　媒体访问控制 /105
4.6　应用层协议：HTTP、HTTPS、FTP、Telnet及其他 /107
4.6.1　HTTP和HTTPS端口 /107
4.6.2　其他端口 /109
关键概念 /111
学习效果 /111
习题 /112
第5章　数据获取、组织、处理和分析 /115
5.1　概述 /115
5.2　数据采集和存储 /118
5.2.1　数据生成 /118
5.2.2　数据获取 /119
5.2.3　数据验证 /120
5.2.4　存储数据分类 /120
5.2.5　事件的汇编软件 /120
5.2.6　数据存储 /120
5.2.7　数据中心管理 /121
5.2.8　服务器管理 /121
5.2.9　空间存储 /121
5.3　数据组织 /123
5.3.1　数据库 /123
5.3.2　查询处理 /125
5.3.3　SQL /126
5.3.4　NoSQL /126
5.3.5　提取、转换和加载 /127
5.3.6　关系时间序列服务 /127
5.3.7　实时和智能 /127
5.4　事务、业务流程、集成和企业系统 /129
5.4.1　在线事务和处理 /129
5.4.2　业务流程 /130
5.4.3　商业智能 /130
5.4.4　分布式业务流程 /131
5.4.5　复杂的应用整合和面向服务的体系结构 /132
5.4.6　集成和企业系统 /133
5.5　分析 /134
5.5.1　分析阶段 /135
5.5.2　事件分析 /138
5.5.3　内存数据处理和分析 /138
5.5.4　实时分析管理 /139
5.5.5　使用IoT/M2M中的大数据进行分析 /139
5.5.6　大数据分析 /139
5.5.7　数据分析架构和栈 /140
5.6　知识获取、管理和存储过程 /142
关键概念 /144
学习效果 /144
习题 /146
第6章　云平台数据收集、存储和计算 /149
6.1　概述 /149
6.2　用于数据收集、存储和计算的云计算范式 /150
6.2.1　云计算范式 /152
6.2.2　云部署模型 /154
6.3　一切即服务和云服务模式 /156
6.4　Xively、Nimbits和其他平台的物联网云服务 /157
6.4.1　Xively进行物联网云数据的收集、存储和计算服务 /158
6.4.2　Nimbits进行物联网云数据的收集、存储和计算服务 /161
6.4.3　公有云物联网平台 /167
关键概念 /168
学习效果 /168
习题 /169
第7章　传感器、交互式传感、RFID和无线传感网 /172
7.1　概述 /173
7.2　传感器技术 /173
7.2.1　感知现实世界 /173
7.2.2　传感器示例 /180
7.3　交互式传感、工业物联网和汽车物联网 /187
7.3.1　工业物联网 /187
7.3.2　汽车物联网 /189
7.4　执行器 /191
7.5　传感器数据通信协议 /193
7.6　射频识别技术 /197
7.6.1　RFID物联网系统 /197
7.6.2　EPCglobal体系结构框架 /200
7.6.3　RFID物联网 /201
7.7　无线传感网技术 /203
7.7.1　WSN概念 /203
7.7.2　WSN体系结构 /204
7.7.3　WSN协议 /207
7.7.4　WSN基础设施建立 /208
7.7.5　WSN节点安全通信 /209
7.7.6　WSN物联网应用 /210
关键概念 /212
学习效果 /212
习题 /213
第8章　IoT/M2M嵌入式设备原型设计 /217
8.1　概述 /217
8.2　嵌入式计算基础 /219
8.2.1　嵌入式软件 /219
8.2.2　集成开发环境 /220
8.2.3　嵌入式硬件单元 /220
8.3　用于原型设计的嵌入式平台 /224
8.3.1　Arduino /224
8.3.2　Intel Galileo /227
8.3.3　Intel Edison /229
8.3.4　树莓派 /229
8.3.5　BeagleBone /231
8.3.6　mBed /232
8.3.7　计算系统（手机和平板电脑） /234
8.4　物体常连到因特网/云 /236
8.4.1　物体连接 /236
8.4.2　因特网连接 /236
关键概念 /238
学习效果 /239
习题 /239
第9章　物联网应用软件原型与设计 /242
9.1　概述 /243
9.2　嵌入式设备软件原型设计 /246
9.2.1　嵌入式设备编程平台Arduino /247
9.2.2　读取传感器与设备输入 /252
9.2.3　嵌入式设备平台Galileo、树莓派、BeagleBone和mBed的编程 /262
9.2.4　联网的嵌入式设备平台编程 /264
9.3　设备、网关、因特网和Web/云服务软件开发 /270
9.3.1　将软件栈用于预期的完整解决方案 /270
9.3.2　Eclipse IoT栈的Java端到端IoT解决方案 /271
9.4　在线API和Web API的原型设计 /283
9.4.1　在应用程序或服务开发中使用大量混合API /284
9.4.2　REST方法实现API /287
9.4.3　WebSocket实现API /287
关键概念 /290
学习效果 /290
习题 /291
第10章　物联网隐私、安全和漏洞解决方案 /295
10.1　概述 /296
10.2　漏洞、安全要求和威胁分析 /298
10.2.1　隐私 /298
10.2.2　物联网的漏洞 /298
10.2.3　安全要求 /300
10.2.4　威胁分析 /301
10.3　用例和误用案例 /302
10.4　物联网安全层析成像和分层攻击者模型 /304
10.4.1　安全层析成像 /304
10.4.2　分层攻击者模型 /304
10.5　身份管理、建立、访问控制和安全消息通信 /306
10.5.1　身份管理和建立 /307
10.5.2　访问控制 /307
10.5.3　消息完整性 /309
10.5.4　消息不可否认性 /309
10.5.5　消息可用性 /310
10.6　物联网安全模型、配置文件和协议 /311
关键概念 /313
学习效果 /313
习题 /314
第11章　物联网业务模式和应用流程 /318
11.1　概述 /319
11.2　业务模式和业务模式创新 /319
11.2.1　业务模式 /320
11.2.2　业务模式创新 /323
11.3　物联网中的价值创造 /325
11.4　物联网业务模型场景 /327
关键概念 /328
学习效果 /328
习题 /329
第12章　物联网案例 /331
12.1　概述 /332
12.2　设计层、设计复杂度和使用云PaaS进行设计 /334
12.2.1　开发和部署期间的设计层和阶段 /334
12.2.2　物联网原型、产品开发和部署中的设计复杂度级别 /335
12.2.3　工具、项目和平台 /337
12.2.4　平台即服务连接云 /337
12.3　建筑、供应链和客户监测中的IoT/IIoT应用 /342
12.3.1　案例研究：联网的ATM机房监测项目 /342
12.3.2　案例研究：联网的RFID供应链监测项目 /345
12.3.3　案例研究：物联网应用/服务项目中的客户监测 /346
12.4　网联车及其应用和服务 /350
12.4.1　网联车 /350
12.4.2　基于汽车零部件预测的汽车维修服务和重新规划制造流程 /352
12.4.3　配备半自动辅助驾驶系统的特斯拉汽车 /354
12.5　物联网应用于智能家居、智慧城市、智能环境监测和智慧农业 /355
12.5.1　智能家居 /355
12.5.2　智慧城市 /358
12.5.3　智能环境监测 /362
12.5.4　智慧农业 /367
12.6　案例研究：智能城市路灯控制和监测 /370
关键概念 /377
学习效果 /378
习题 /380
习题答案 /385
参考文献 /387
缩写和首字母缩略词 /390
索引 /396



---------------------------工业物联网安全---------------------------


译者序
序言
前言
作者简介
评审者简介
免责声明
第1章　一个前所未有的机会 1
1.1　定义工业物联网 2
1.1.1　工业物联网、工业互联网以及工业4.0 3
1.1.2　消费者与工业物联网 5
1.2　工业物联网安全：一种商业必然 6
1.3　网络安全与网络物理物联网安全 7
1.4　工业“物”、连接和运维技术 9
1.4.1　运维技术 9
1.4.2　机器对机器 10
1.4.3　SCADA、DCS和PLC概述 10
1.4.4　工业控制系统架构 11
1.5　IT和OT结合：真正的含义 15
1.6　工业物联网部署架构 16
1.7　IT和OT安全基础的差异 18
1.7.1　操作优先级 18
1.7.2　攻击面和威胁对象 19
1.8　工业威胁、漏洞和风险因素 22
1.8.1　威胁和威胁对象 22
1.8.2　漏洞 24
1.8.3　风险 25
1.9　网络物理攻击的演变 26
1.10　工业物联网用例：检查网络风险缺口 27
1.10.1　能源和智能电网 28
1.10.2　制造业 28
1.10.3　工业控制系统中的网络攻击：Stuxnet案例学习 29
1.10.4　智慧城市和自主交通 31
1.10.5　医疗保健和药品 31
1.10.6　针对医疗企业的恶意软件攻击：WannaCry案例学习 32
1.11　总结 33
第2章　工业物联网数据流和安全架构 34
2.1　工业物联网攻击、对策和威胁模型初探 34
2.1.1　攻击面和攻击向量 35
2.1.2　攻击树 37
2.1.3　故障树分析 37
2.1.4　威胁建模 39
2.2　工业物联网系统的可信度 41
2.3　工业大数据管道和架构 42
2.4　工业物联网安全架构 45
2.4.1　业务视角 45
2.4.2　使用视角 45
2.4.3　功能视角 46
2.4.4　实现视角 47
2.4.5　工业物联网架构模式 47
2.4.6　工业物联网安全架构构建块 50
2.4.7　四层工业物联网安全模型 52
2.5　总结 54
第3章　工业物联网中的身份和访问管理 55
3.1　身份和访问控制初探 56
3.1.1　身份识别 56
3.1.2　身份认证 57
3.1.3　授权 57
3.1.4　账户管理 58
3.2　工业物联网中IAM的区别性特征 58
3.2.1　工业物联网端点的多样性 58
3.2.2　关于资源受限和棕地的考虑 59
3.2.3　物理安全性和可靠性 59
3.2.4　自治和可扩展性 59
3.2.5　缺少事件记录 60
3.2.6　基于订阅的模型 60
3.2.7　越来越复杂的身份攻击 60
3.2.8　基于风险的访问控制策略 61
3.3　贯穿设备生命周期的身份管理 61
3.4　工业物联网的身份认证和授权框架 62
3.4.1　基于密码的身份认证 62
3.4.2　生物识别技术 64
3.4.3　多因素身份认证 64
3.4.4　基于密钥的身份认证 65
3.4.5　零知识密钥 68
3.4.6　基于证书的身份认证 68
3.5　信任模型：公钥基础设施和数字证书 69
3.6　工业物联网的PKI证书标准 70
3.6.1　ITU-T X.509 70
3.6.2　IEEE 1609.2 71
3.6.3　工业物联网部署中的证书管理 73
3.7　为物联网访问控制扩展OAuth 2.0授权框架 73
3.8　IEEE 802.1X 74
3.9　消息协议中的身份支持 75
3.9.1　MQTT 75
3.9.2　CoAP 75
3.9.3　DDS 75
3.9.4　REST 75
3.10　监控和管理功能 76
3.10.1　活动记录支持 76
3.10.2　支持撤销和OCSP 76
3.11　为工业物联网部署构建IAM策略 77
3.12　总结 79
第4章　端点安全与可信度 80
4.1　定义IIoT端点 81
4.1.1　动机和基于风险的端点保护 81
4.1.2　资源受限的端点保护 83
4.1.3　棕地场景考虑 84
4.2　端点安全支持技术 84
4.3　IIoT端点漏洞 86
4.4　建立硬件信任 88
4.4.1　硬件安全组件 89
4.4.2　信任根：TPM、TEE和UEFI 89
4.4.3　保护秘密或密封 90
4.5　端点身份认证和访问控制 90
4.6　初始化和启动过程完整性 91
4.7　建立操作阶段的端点信任 93
4.7.1　安全更新 93
4.7.2　可信的执行生态系统 94
4.8　端点数据完整性 95
4.8.1　端点配置和管理 96
4.8.2　端点可见性和控制 96
4.9　使用隔离技术的端点安全 97
4.9.1　进程隔离 97
4.9.2　容器隔离 98
4.9.3　虚拟隔离 98
4.9.4　物理隔离 100
4.10　端点物理安全 100
4.11　启用机器学习的端点安全 100
4.12　端点安全测试和认证 101
4.13　端点保护行业标准 102
4.14　总结 103
第5章　确保连接和通信安全 104
5.1　网络、通信和连接的定义 105
5.2　区分IIoT连接的功能 106
5.2.1　确定行为 107
5.2.2　互操作性：专有与开放标准 108
5.2.3　性能特征：延迟、抖动和吞吐量 108
5.2.4　隔离网络消失的遗留网络 109
5.2.5　访问资源受限的网络 109
5.2.6　由连接引发的巨大变迁 109
5.3　IIoT连接架构 110
5.3.1　多层IIoT安全连接架构 111
5.3.2　分层数据总线架构 113
5.4　IIoT连接保护控制 114
5.4.1　安全隧道和VPN 114
5.4.2　密码学控制 115
5.4.3　网络分段 115
5.4.4　工业非军事区 116
5.4.5　防火墙和过滤的边界防御 116
5.4.6　全面的访问控制 117
5.4.7　核心和边界网关 118
5.4.8　单向网关保护 119
5.4.9　资产的发现、可见性和监控 120
5.4.10　物理安全：第一道防线 121
5.5　IIoT连接标准和协议的安全评估 121
5.6　现场总线协议 122
5.7　连接框架标准 124
5.7.1　数据分发服务 125
5.7.2　oneM2M 127
5.7.3　开放平台通信统一架构 128
5.7.4　Web服务和HTTP 130
5.8　连接传输标准 131
5.8.1　传输控制协议 131
5.8.2　用户数据报协议 131
5.8.3　MQTT和MQTT-SN 132
5.8.4　约束应用程序协议 133
5.8.5　高级消息队列协议 133
5.9　连接网络标准 134
5.10　数据链路和物理访问标准 134
5.10.1　IEEE 802.15.4 WPAN 134
5.10.2　IEEE 802.11无线局域网 134
5.10.3　蜂窝通信 135
5.10.4　无线广域网标准 135
5.11　总结 136
第6章　保护IIoT边界、云端与应用 137
6.1　定义边界、雾与云计算 138
6.2　IIoT云安全架构 140
6.2.1　受保护的工业场地 141
6.2.2　受保护的边界智能 141
6.2.3　安全边界云传输 141
6.2.4　安全云服务 142
6.3　云安全：共享责任模型 142
6.4　深度防御云安全策略 142
6.5　基础设施安全 144
6.6　身份与访问管理 144
6.7　应用安全 145
6.7.1　微服务架构 147
6.7.2　容器安全 147
6.7.3　凭据存储与电子仓库 148
6.8　数据保护 148
6.9　数据加密 149
6.10　保护数据生命周期 150
6.11　云安全操作生命周期 151
6.11.1　业务连续性计划与灾难恢复 151
6.11.2　安全补丁管理 152
6.11.3　安全监控 152
6.11.4　漏洞管理 153
6.11.5　威胁情报 154
6.11.6　事件响应 154
6.12　安全设备管理 155
6.13　云安全标准与合规性 156
6.14　IIoT云平台案例学习 156
6.14.1　案例1：Predix IIoT平台 157
6.14.2　案例2：Microsoft Azure IoT系统 158
6.14.3　案例3：Amazon AWS IoT系统 159
6.15　云安全评估 161
6.16　总结 162
第7章　安全流程与治理 164
7.1　统一安全治理所面临的挑战 165
7.2　保护IIoT生命周期的各个阶段 166
7.2.1　业务案例 166
7.2.2　系统定义 167
7.2.3　开发阶段 168
7.2.4　部署阶段 169
7.2.5　操作使用阶段 171
7.3　理解安全角色 171
7.3.1　解决方案提供商 172
7.3.2　硬件制造商 172
7.3.3　工业治理部门 173
7.3.4　解决方案所有方 174
7.4　IIoT安全项目的组成要素 174
7.4.1　风险评估 175
7.4.2　执行标准 175
7.4.3　安全策略 175
7.4.4　安全监控 177
7.4.5　安全分析 177
7.4.6　事件响应与管理 178
7.4.7　安全审计 179
7.5　安全成熟度模型 180
7.6　IIoT安全项目的实现过程 181
7.6.1　建立IIoT安全小组 181
7.6.2　确立执行标准 182
7.6.3　对风险进行评估与管理 182
7.6.4　对第三方安全进行管理 182
7.6.5　执行安全策略 183
7.6.6　持续监控与分析 183
7.6.7　进行安全培训 184
7.6.8　实现事件管理 184
7.6.9　定义安全审计 184
7.6.10　对安全流程进行改进与完善 185
7.7　总结 185
第8章　利用新兴技术实现IIoT安全 186
8.1　用来保护IIoT交易过程的区块链技术 187
8.1.1　公共与私有区块链 188
8.1.2　区块链中的数字身份识别 188
8.1.3　保护供应链 189
8.1.4　区块链所面临的挑战 189
8.2　认知对策：AI、机器学习与深度学习 190
8.3　时间敏感网络：下一代工业互联技术 194
8.3.1　时钟同步 195
8.3.2　流量调度 195
8.3.3　网络与系统配置 196
8.3.4　TSN系统安全 196
8.4　其他研究热点 197
8.5　总结 198
第9章　IIoT安全案例学习 199
9.1　案例1：对一次现实网络物理攻击进行分析 200
9.1.1　背景与影响 200
9.1.2　事件经过 200
9.1.3　攻击行为的深入剖析 202
9.1.4　网络物理防御：经验教训 204
9.2　案例2：构建成功的IIoT安全项目 204
9.2.1　背景 205
9.2.2　定义安全项目 205
9.2.3　实现 206
9.2.4　结论 207
9.3　案例3：基于ISA/IEC 62443标准的工业端点保护 207
9.3.1　背景 208
9.3.2　解决方案 208
9.3.3　结论 208
9.4　总结 209
第10章　未来发展方向 210
10.1　一个分布式自主的时代 210
10.2　端点安全 211
10.3　标准和参考架构 211
10.4　工业合作 212
10.5　互操作性 213
10.6　棕地中的绿色区域 213
10.7　技术趋势 214
10.8　总结 215
附录A　参考资料 216
附录B　安全标准 223



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