本书共分8章，内容涉及物联网“端-管-云”全链路开发流程。第1章介绍物联网发展趋势、应用架构、典型应用和相关学术研究及前沿问题；第2、3章分别从硬件平台和操作系统的角度介绍物联网设备端开发；第4、5章分别介绍物联网应用中常用的低功耗短距离协议及低功耗广域网；第6、7章分别介绍主流的物联网云平台和物联网云-端一体开发平台；第8章介绍物联网安全的相关技术。
本书适合作为高等院校计算机、通信、物联网工程等专业高年级本科生、研究生的教学用书，也适合作为物联网专业开发人员的技术参考用书。

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自本书第一版出版已有三年多时间，物联网乃至整
个科技领域又发生了不少变化。由于美国限制向中国出
口芯片，对物联网硬件市场产生了很大影响；华为发布
鸿蒙操作系统，进一步打造万物互联的软件基础；短距
离通信技术（802.15.4，BLE）在智能家居的应用不断
拓展；后向散射通信技术得到商业应用；LoRaWAN被国
际电信联盟（ITU）正式批准成为低功耗广域网络的通
信标准；继NB-IoT之后，5G技术在国内得到大范围部署
，为大容量、低延迟的物联网应用提供了基础设施；在
激烈的市场竞争中，涂鸦智能在美国纽交所上市，成为
“全球IoT云平台第一股”，其他许多物联网平台陆续
消亡；物联网安全问题凸显，对物联网安全性的需求成
为必然。
在可以预见的未来，物联网释放的潜在经济价值巨
大。2020年底，物联网连接数首次超过非物联网连接数
。预计到2025年，物联网连接数将是非物联网连接数的
3倍。此外，新冠肺炎疫情对我们的生产生活产生了极
大的影响，也给产业数字化转型按下了加速键。我国乃
至全世界产业数字化的趋势不可逆转。
一方面，企业数字化转型对IoT应用的需求空前高
涨；但另一方面，据IoT Analytics分析，物联网项目
的复杂性仍然是物联网广泛应用的主要挑战。虽然近年
来，各种供应商为简化物联网应用做出了很多努力，包
括开发即用型的应用模板、模块化组件、零配置设备连
接工具等，但是物联网系统复杂性的痛点仍然存在。低
代码开发成为解决上述矛盾的有效途径，并逐渐成为近
年来被广泛关注的热点技术之一。
在物联网低代码开发领域，虽然学术界、工业界有
一些初步的工作，但一个理想中的物联网低代码开发平
台现在并不存在。所幸，经过几年的发展，物联网领域
的开源代码、工具、平台等逐渐完善。本书尝试结合目
前物联网发展的最新趋势，从云-边-端一体的角度阐述
物联网领域的核心技术。同时理论联系实际，基于目前
主流的开发平台（如阿里云IoT Studio、微软Azure
IoT等），阐述实际案例的开发过程。希望本书能够帮
助读者更好地理解各种不同的应用场景，能够选择并定
制各种不同的技术，从而使快速开发并实现一个完整的
物联网应用不再困难。
本书的内容组织
本书共分8章，内容涉及物联网“端-管-云”全链
路开发流程，如图1所示。第1章介绍物联网发展趋势、
应用架构、典型应用和相关学术研究及前沿问题；第2
、3章分别从硬件平台和操作系统的角度对物联网设备
端开发进行介绍；第4、5章分别介绍物联网应用中常用
的低功耗短距离协议及低功耗广域网的相关内容；第6
、7章分别介绍目前主流的物联网云平台和物联网云-端
一体化开发平台；第8章介绍物联网安全的相关技术。
相比第1版，本书各个章节的内容有如下主要变化
：
第2章中，新增STM32平台描述，硬件安全的内容并
入第8章。
第3章中，新增RIOT以及华为鸿蒙操作系统描述，
删除TinyOS相关内容，系统安全的内容并入第8章。
第4章对应第1版第5章，新增蓝牙5.x规范的描述。
第5章对应第1版第6章，新增LTE Cat 1的简单介
绍，简化NB-IoT的描述。
第6章对应第1版第7章，设备认证安全的内容并入
第8章。此外，由于软件更新，案例开发实验的内容有
所改动。
第7章对应第1版第8章，设备端开发中新增
MicroPython的描述，云服务开发中新增设备接入的介
绍。并入第1版第4章TinyLink的内容，新增涂鸦IoT开
发平台的描述。
新增第8章物联网安全。
新增附录介绍了物联网远程实验平台LinkLab，以
及LinkLab支持的14个物联网在线实验的描述。
LinkLab平台可以方便教师、学生进行物联网动手实验
的教学与学习。
此外，本书还更新了许多内容的描述，更正了第1
版中的错误。
本书配套的电子材料
本书配备丰富的电子材料，具体如下：
书本案例以及在线实验的代码：
https://github.com/EmnetsIoTBook2/Experiments
案例开发视频教程：在书中以二维码的形式呈现。
其他在线阅读资料：在书中以二维码的形式呈现。
针对教师开课，额外提供如下资料：
课程讲义PPT。
章后习题参考答案。
教师用户可以在
https://www.emnets.cn/iotbook2上获取本书相关的
电子材料；也可向本书责任编辑索取，发送E-mail至
56813984@qq.com。
致谢
第2版教材编写过程中，浙江大学物联网系统与网
络实验室（EmNets）的学生花费了大量的时间和精力，
在此对他们的努力表示感谢，他们是：曹丁越、陈奕可
、范宏昌、方欣玥、高铭、李博睿、李烨明、林宇翔、
刘建伟、吕嘉美、宋文帆、孙桐、吴昊、张灵峰、周寒
、邹祥。还要感谢浙江大学阿里巴巴前沿技术研究中心
和阿里云IoT事业部的大力支持。感谢科学出版社的赵
丽欣女士，她的专业精神对提升本书的质量起了重要的
作用。
由于编者知识有限，加之时间仓促，书中难免存在
疏漏，恳请读者批评指正。
董 玮

第1章 物联网概述
1.1 物联网的定义和发展趋势
1.2 物联网的应用架构及挑战
1.2.1 应用架构
1.2.2 机遇及挑战
1.3 物联网典型应用
1.3.1 智慧城市——无锡鸿山物
联网小镇
1.3.2 智慧校园——CMU Living Lab
1.3.3 空气质量监测
Mosaic
1.4 物联网相关学术研究及前沿
问题
1.4.1 相关学术研究领域
1.4.2 物联网的关注点及其前沿
挑战问题
1.5 总结与展望
习题
参考文献
第2章 物联网硬件平台
2.1 概述
2.1.1 简介
2.1.2 平台组成
2.2 关键特性
2.2.1 成本与体积
2.2.2 能耗
2.2.3 运算速度和内存大小
2.2.4 接口类型
2.3 常见的硬件平台
2.3.1 传感器节点平台
2.3.2 STM32系列硬件平台
2.3.3 Arduino系列硬件平台
2.3.4 树莓派系列硬件平台
2.4 案例开发——室内环境监测
2.4.1 基于Arduino UNO的
开发
2.4.2 基于树莓派的开发
2.5 学术研究前沿
2.6 总结
习题
参考文献
第3章 物联网操作系统
3.1 概述
3.1.1 简介
3.1.2 系统构成
3.2 关键特性
3.2.1 编程模型
3.2.2 调度方式
3.2.3 I/O操作方式
3.2.4 内存分配
3.2.5 软件更新
3.2.6 网络服务
3.3 典型物联网操作系统
3.3.1 Contiki OS
3.3.2 RIOT OS
3.3.3 AliOS Things
3.3.4 HarmonyOS
3.4 案例开发——物联网防盗
节点（增强版）
3.4.1 基于Contiki OS的开发
3.4.2 基于AliOS Things的
开发
3.5 学术研究前沿
3.6 总结与展望
习题
参考文献
第4章 低功耗短距离协议
4.1 概述
4.1.1 简介
4.1.2 典型协议
4.2 关键特性
4.2.1 通信距离
4.2.2 频段
4.2.3 数据率
4.2.4 安全性
4.2.5 非技术特性
4.3 代表性协议
4.3.1 基于IEEE 802.15.4的
传感网协议
4.3.2 蓝牙低功耗（BLE）
协议
4.4 案例开发——智能灯泡
远程控制系统
4.4.1 案例描述
4.4.2 开发步骤
4.5 学术研究前沿
4.6 总结与展望
习题
参考文献
第5章 低功耗广域网
5.1 概述
5.1.1 简介
5.1.2 典型协议
5.2 关键特性
5.2.1 通信距离
5.2.2 功耗
5.2.3 数据率
5.2.4 频段的分配与使用
5.2.5 基站部署
5.2.6 非技术特性
5.3 代表性协议
5.3.1 NB-IoT
5.3.2 LoRaWAN
5.4 案例开发——智能垃圾桶
5.4.1 案例描述
5.4.2 开发步骤
5.5 学术研究前沿
5.6 总结与展望
习题
参考文献
第6章 物联网云平台
6.1 概述
6.2 主要功能
6.2.1 设备连接
6.2.2 设备管理
6.2.3 IFTTT与规则引擎
6.2.4 时序数据库与流计算
6.2.5 安全认证
6.2.6 无服务器计算
6.2.7 边缘计算
6.3 典型物联网云平台
6.3.1 Amazon AWS IoT
6.3.2 Microsoft Azure IoT
6.3.3 阿里云 IoT
6.4 案例开发——语音控制
智能灯
6.4.1 案例描述
6.4.2 开发步骤
6.5 总结
习题
参考文献
第7章 物联网云-端一体开发平台
7.1 概述
7.2 主要功能
7.2.1 设备端开发
7.2.2 云服务开发
7.2.3 Web应用/移动应用
开发
7.2.4 集成与简化
7.3 典型开发平台
7.3.1 TinyLink
7.3.2 IoT Studio
7.3.3 Tuya IoT开发平台
7.4 案例开发——智能教室座位
使用统计系统
7.4.1 基于IoT Studio的开发
7.4.2 基于TinyLink 1.0 + IoT
Studio的开发
7.5 学术研究前沿
7.6 总结
习题
参考文献
第8章 物联网安全
8.1 概述
8.1.1 被动式攻击
8.1.2 主动式攻击
8.2 物联网安全主要方面
8.2.1 硬件安全
8.2.2 软件与系统安全
8.2.3 无线安全
8.2.4 认证与传输安全
8.2.5 隐私保护
8.3 典型安全开发框架
8.3.1 AWS IoT安全机制
8.3.2 阿里云Link ID2
8.3.3 百度函谷物联网安全
系统HISK
8.4 案例开发——室内环境检测
（安全版）
8.4.1 案例描述
8.4.2 开发步骤
8.5 学术研究前沿
习题
参考文献
附录 远程开发平台LinkLab
F.1 概述
F.2 LinkLab已支持的本书实验