华为云物联网平台技术与实践-习题答案1-7章全书章节练习题参考答案题库含原题.docx

第一章
1．什么是物联网？生活中有哪些物联网应用？
2．简述物联网的通信技术。
3．简述物联网的4层架构。
4．华为物联网全栈解决方案包含哪些内容？

第二章
1．华为云物联网平台有哪些价值？
2．华为云物联网平台的架构是什么样的？各层有哪些功能？
3．华为云物联网平台支持哪些接口和协议？

第三章
1．简述NB-IoT技术在智慧停车解决方案中的作用。
2．简述智慧照明解决方案的整体架构。
3．简述智慧消防解决方案中云平台的主要功能。

第四章
1．简述华为云物联网平台的核心能力。
2．华为云物联网平台支持哪些原生协议接入？
3．简述设备生命周期管理的主要内容。

第五章
1．物联网系统面临哪些安全问题？
2．简述华为云物联网平台的总体安全策略。
3．平台侧安全包括哪几个方面？
4．个人数据安全措施有哪些？

第六章
1．华为云物联网平台集成开发的业务流程是什么？
2．华为云物联网平台产品开发的基本流程是什么？
3．设备如何使用IoT Device SDK接入华为物联网平台？

第七章
基于小熊派开发板实现本章智慧路灯案例的开发和调试。

习题答案
第一章
1．什么是物联网，生活中有哪些物联网应用？
（1）什么是物联网
物联网（The Internet of Things，IoT）是指通过信息传感器、射频识别技术（Radio Frequercy IDentifiations，RFID）、全球定位系统（Gbbal Pxitioning System，GPS）、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程的声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象之间形成互连互通的网络。
（2）生活中有哪些物联网应用
共享单车：通过在车身锁内集成嵌入式芯片、GPS模块和SIM卡，运营者可以随时监控自行车的具体位置；用户通过手机App可以查看附近的自行车，通过地图引导可找到自行车，并通过扫描二维码开锁，完成付费和记录行驶线路。
智慧医疗：通过在身体内放置具有物联网功能的小型医疗仪器，医生可以24小时监控患者的血压、脉搏等生理参数，而不受患者所在位置的限制。
智能泊车：用户驾车驶入停车场，无须为寻找泊车位劳神，车载终端会自动显示导航信息，将用户引导到最近的停泊位。
智能家居：智能化住宅中的传感器检测到主人离开后，能自动通知控制器关闭水、电、气阀门和门窗，并对住宅内的安全情况进行监控，实时向主人的手机发送异常情况报告。

2．简述物联网的通信技术。
通信技术是物联网技术的基础，物联网常用的通信技术分为有线通信技术和无线通信技术两类。
有线通信技术主要有Ethernet、M-BUS、PLC、USB、RS-232、RS-485等，无线通信技术主要有红外技术、Wi-Fi、 蓝牙、ZigBee、GPRS、3G、LTE(eLTE)、SigFox、LoRa、NB-IoT、Z-Wave。
这几种主要无线通信技术的对比如下图所示。

图 无线通信技术的对比

3．简述物联网的4层架构。
物联网的业务架构包括4层。
（1）感知层
感知层负责信息采集和信号处理。通过感知识别技术，让物品开口说话、发布信息，这是物联网区别于其他网络的最独特部分。感知层的信息生成设备，既包括采用自动生成方式的RFID电子标签、传感器、定位系统等部分，还包括采用人工生成方式的各种智能设备，例如智能手机、PDA、多媒体播放器、笔记本电脑等。感知层位于物联网4层模型的最底端，是所有上层结构的基础。
（2）网络层
网络层通过现有的互联网、移动通信网、卫星通信网等基础网络设施，对来自感知层的信息进行接入和传输。在物联网4层模型中，网络层接驳感知层和平台层，具有强大的纽带作用。
（3）平台层
在高性能网络计算机的环境下，平台层能够将网络内海量的信息资源通过计算机整合成一个可互连互通的大型智能网络。平台层可解决数据如何存储（数据库与海量存储技术）、如何检索（搜索引擎）、如何使用（数据挖掘与机器学习）、如何不被滥用（数据安全与隐私保护）等问题。平台层位于感知层和网络层之上，处于应用层之下，是物联网的智慧源泉。人们通常把物联网应用冠以“智能”的名称，如智能电网、智能交通、智能物流等，而其中的“智能”就来自于这一层。
（4）应用层
应用层是物联网系统的用户接口，该层通过分析处理后的感知数据，为用户提供丰富的特定服务。具体来看，应用层接收网络层传来的信息，并对信息进行处理和决策，再通过网络层发送信息，以控制感知层的设备和终端。物联网的应用以物或物理世界为中心，涉及物品追踪、环境感知、智能物流、智能交通、智能海关等各个领域。

第二章
1．请思考华为云物联网平台有哪些价值。
华为云物联网平台的价值主要体现在四个方面：海量设备的连接管理、灵活开放的应用使能、准确高效的大数据分析、全方位的安全保护
2．请思考华为云物联网平台的架构是什么样，各层有哪些功能。
华为云物联网平台的物联网系统主要分为几个部分：终端设备、接入网络、设备接入、设备管理、物联网应用。
（1）华为云物联网平台支持各种类型智能终端的接入，可以与物联网平台直连，也可以通过网关与物联网平台进行连接；
（2）华为云物联网平台的接入网络同时支持无线网络和固定网络的接入；
（3）华为云物联网平台设备接入主要包含多样化的接入方式、接入协议和接入组件，并支持通过数据转发规则实现与华为云其他服务的互通华为云物联网平台设备接入主要包含多样化的接入方式、接入协议和接入组件，并支持通过数据转发规则实现与华为云其他服务的互通；
（4）华为云物联网平台设备管理能力主要体现在产品模型定义、设备数据采集、设备命令下发、远程监控等功能方面；
（5）华为云物联网平台支持以Open API和多语言SDK的形式开放平台的能力，可以帮助行业客户快速构建行业应用。目前典型的应用包括车联网、智慧城市、智能园区和第三方应用等。

3．请思考华为云物联网平台支持哪些接口和协议。
华为云物联网平台支持的接口与协议如下表。
本端
对端
协议
接口功能
物联
网平
台
第三方应用服务器
HTTP/HTTPS
应用服务器通过HTTPS协议调用物联网平台的API接口；物联网平台通过HTTP、HTTPS协议向应用服务器推送消息
终端设备
设备/网关
HTTPS+MQTTS
网关通过预置Agent Lite接入或者终端设备直接集成Agent Lite进行接入时，通过HTTPS+MQTT协议与物联网平台进行交互
原生MQTT设备
MQTTS
智能终端支持通过原生的MQTTS协议接入物联网平台
NB-IoT设备
LWM2M/CoAP
NB-IoT设备接入物联网平台时，可以基于CoAP协议或LWM2M Over CoAP协议进行接入

第三章
1．简述NB-IoT技术在智慧停车解决方案中的作用。
NB-IoT物联网通信技术在城市级智慧停车上的应用，可以高效收集停车状态、停车时长等信息，帮助停车场运营方减少收费流失，有效堵住人工收费的漏洞；用户可实时获取停车位信息，车位紧张或者无车位时，可快速将用户导流到其他停车位或者附近停车场，减少了用户找车位造成的交通拥堵；从管理员人工收费变成自助缴费，收费人员变成了督查人员，减少了人员的投入
2．简述智慧照明解决方案的整体架构。
NB-IoT智慧照明系统由终端层、网络层、平台层和应用层等部分组成。
（1）终端层
终端设备包括安装在路灯箱式变电站和配电箱内的智慧路灯远程控制终端（RTU）以及安装在每个灯杆上的单灯节能控制器，终端设备通过集成NB-IoT标准模组，与NB-IoT基站连接来实现通信能力，智能终端通过NB-IoT基站将路灯相关运行信息上传给物联网平台，并接收通过物联网平台下发的开关灯及亮度调节指令。
（2）网络层
对于智慧路灯场景，中国电信基于800M频段的NB-IoT网络承载智慧路灯数据采集和远程控制业务。
（3）平台层
物联网平台负责设备数据模型的转换，从而简化应用开发难度，构建开放的生态，方便设备商快速开发设备描述和数据格式。
（4）应用层
智慧路灯应用系统通过物联网平台获取来自终端层的数据，使城市照明设施的管理具体到每一盏灯，城市照明管理者可对每一盏灯的工作状态、电流、电压、故障等信息实时“在线巡测”，改变以前路灯养护主要依靠人工巡检、热线报修的落后方式。

3．简述智慧消防解决方案中云平台的主要功能。
基于NB-IoT的智慧消防解决方案作为传统消防系统的补充，无需布管布线，可低成本地部署在未安装传统消防火灾探测系统的场所，提升这类场所的火灾报警能力，及时发现隐患，降低损失。
该方案将分散在城市各处的消防设施通过NB-IoT网络接入华为OceanConnect物联网平台，将前端海量设备实时收集的消防设施数据汇聚给三江智慧应用云平台，应用云平台进行智能化分析和多级别管理，发现隐患，预测火警，并将报警信息通过App、短信、微信、电话等通知到相关人员，同时在城市消防设备巡检、监测、维护及综合管理等方面，提供全面、准确、及时的信息反馈，为减少火灾隐患，降低火灾风险，保障人民的生命及财产安全等方面起到了重要的作用。该平台还可将各类设备运行状态、告警信息上报至第三方如监管平台、城市大脑平台，为提升城市管理水平提供基础信息。

第四章
1．简述华为云物联网平台的核心能力。
华为云物联网平台的核心能力包括设备接入、应用集成、设备生命周期管理、安全能力。

2．华为云物联网平台支持哪些原生协议接入。
华为物联网平台支持多种设备原生协议的接入，主要包括以下两类。
（1）LWM2M over CoAP原生协议接入：LWM2M协议是一种由开发移动联盟（OMA）制定的轻量级、标准通用的物联网设备管理协议，可用于快速部署客户端/服务器模式的物联网业务。主要应用于NB-IoT设备，具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低等特点。
（2）MQTTS原生协议接入：MQTT是一种基于发布/订阅范式的ISO标准消息协议，主要应用于计算能力有限，且工作在低带宽、不可靠网络的远程传感器和控制设备。

3．简述设备生命周期管理的主要内容。
设备生命周期管理涉及的内容主要包括产品模型定义、设备发放、设备数据采集、设备影子、设备配置更新、命令下发、设备批操作、设备分组及标签、设备远程诊断、规则引擎、设备升级管理、报表统计、设备监控与运维、审计日志等方面。

第五章
1．物联网系统面临哪些安全问题？
物联网面临的安全问题如下。
（1）海量设备接入：相比于传统的互联网，物联网接入设备的类型和数量会成倍增长，这些设备的防护水平和等级参差不齐，从而给攻击者入侵带来便利；当众多智能化设备都接入网络以后，可被侵入的入口数越多，物联网面临的安全挑战就越大。
（2）应用类型丰富：物联网极大地扩展了互联网的应用范围，新应用的引入也带来新的安全风险，例如黑客可以通过入侵物联网系统，控制用户家中的智能设备等。
（3）用户隐私保护：物联网涉及更多的用户数据，如用户个人的健康数据、用户家中的监控视频等，这些都需要得到妥善的保护。
（4）数据篡改：在物联网时代，物联网数据存在被非法操作或者人为篡改的风险。
（5）设备控制：智能终端设备被恶意控制之后，会带来巨大的安全问题。

2．简述华为云物联网平台安全总体策略。
（1）多层防护：采用分层的安全防护策略，为华为云物联网平台构建多层的安全防线。不同的安全防线采用不同的安全策略，当网络中某个安全防线被攻破后，其他网络实体依然能够对该安全威胁实施有效的防护机制，确保网络的安全运行。
（2）独立组件：物联网平台中的各系统都互相解耦独立，模块化的各组件之间保持通信互连又相互安全隔离，确保各个系统能够提供独立、安全、可靠的服务。
（3）最小化权限：通过在Portal上完成对不同用户的权限管理，对不同级别用户开放能完成正常业务操作的最小权限、最小带宽和最小系统资源。默认禁止不必要的网络服务和进程，使网络安全风险降到最低。
（4）隔离：物联网平台组网中，防火墙提供了基于安全区域的网络隔离模型，每个安全区域可以按照网络的实际组网情况加入任意接口，但不会受到网络拓扑的影响。
由于在物联网平台网络中，边界网络的实际应用和拓扑多种多样，因此需要将这些接口进行安全域的划分，这样不同的接口会被划分到不同的安全域中，在实际组网中加入接口时只需要选择其所属的安全域即可。
（5）混淆：物联网平台对JavaScript混淆之后，攻击者无法查看JavaScript源代码，从而提高了系统的安全性。
（6）管控：物联网平台组网中防火墙采用一体化安全策略，以同时实现基本的访问控制和内容安全管控。

3．平台侧安全包含哪几个方面？
华为云物联网平台的平台侧安全机制包含Web应用安全、接入安全、业务安全和部署环境安全等。平台侧通过端云协同的大数据安全分析能力，实现全网的智能安全态势感知、可视化和安全防护。

4．个人数据安全措施有哪些？
个人数据安全措施如下表所示。
流程
数据安全措施
数据收集
只收集业务处理相关的数据
在产品手册中声明收集的个人数据
数据存储
每个SP用户只能访问自己的数据，并在接入认证和鉴权后才能访问数据
敏感数据加密存储
文件和数据库有访问控制，只有合法用户才能访问
数据处理
个人数据匿名化处理后记录日志
出于维护目的的消息跟踪等设计个人数据的功能需要得到用户授权或匿名化处理，支持隐私策略设置
在产品手册中声明处理的个人数据
数据传输
数据在跨信任域之间传输，使用安全传输通道
数据销毁
设备数据在系统存储时间内可配置，超出配置时间自动删除
用户销户之后删除该用户的数据
第6章
1．请思考华为云物联网平台集成开发的业务流程。
华为云物联网平台集成开发的业务流程主要包含产品开发、应用侧开发、设备侧开发和日常管理。
（1）产品开发：开发者在进行设备接入前，基于控制台进行相应的开发工作，包括创建产品、创建设备、在线开发产品模型、在线开发插件、在线调试、自助测试和发布产品。其中自助测试和发布产品暂未上线。
（2）设备侧开发：设备侧可以通过集成SDK、模组或者原生协议接入物联网平台。
（3）应用侧开发：通过Restful API的形式对外开放物联网平台丰富的设备管理能力，应用开发人员基于API接口开发所需的行业应用，如智慧城市、智慧园区、智慧工业、车联网等行业应用，满足不同行业的需求。
（4）日常管理：真实设备接入后，基于控制台或者API接口，进行日常的设备管理。

2．请思考华为云物联网平台产品开发的基本流程。
（1）创建产品：某一类具有相同能力或特征的设备的集合称为一款产品。除了设备实体，产品还包含该类设备在物联网能力建设中产生的产品信息、产品模型（Profile）、插件等资源。
（2）功能定义：即开发产品模型，产品开发最重要的是开发产品模型，产品模型用于描述设备具备的能力和特性。定义产品模型，即在物联网平台构建一款设备的抽象模型，使平台理解该款设备支持的服务、属性、命令等信息。
（3）开发插件：如果设备上报的数据是二进制码流格式，就需要开发对应的插件，用于物联网平台完成二进制格式和JSON格式的转换；如果设备上报的是JSON格式数据，则不需要开发插件。
（4）在线调试：设备接入控制台提供了产品在线调试的功能，用户可以根据自己的业务场景，在开发真实应用和真实设备之前，使用应用模拟器和设备模拟器对数据上报和命令下发等场景进行调测；也可以在真实设备开发完成后使用应用模拟器验证业务流。
（5）自定义Topic：设备使用MQTT协议接入平台时，平台和设备通过Topic进行通信。自定义Topic，可根据用户需求，对设备侧消息上报、设备侧消息下发、数据流转等进行个性化的配置，提高管理消息和数据的便利性。

3．设备如何使用IoT Device SDK接入华为物联网平台？
（1）设备接入前，需要创建产品，可通过控制台创建或者调用应用侧API接口创建产品。
（2）产品创建完毕后，需要注册设备，可通过控制台注册单个设备或者使用应用侧API接口注册设备。
（3）设备注册完毕后，按照下图所示流程实现数据上报、接收命令/属性/消息、OTA升级、自定义Topic、泛协议接入等功能。

第7章
基于小熊派开发板实现本章智慧路灯案例的开发和调试。
解答：请参照本章给出的详细实验步骤进行操作，掌握基于华为云物联网平台的集成开发流程。