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時(shí)間:2022-04-07 20:13:55
序論:寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇智能家居調(diào)查報(bào)告范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創(chuàng)作。
關(guān)鍵詞:智能家居;身份驗(yàn)證;數(shù)據(jù)加密;數(shù)字簽名
中圖分類號(hào):TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2016)17-0179-03
Abstract: Smart home as the current hot IOT applications, we are looking forward to it brings intelligent life. At the same time, it should be aware of its potential security risks. The main purpose of this paper is to research on the security scheme of smart home system. In the user authentication, using the double factor authentication mode based on the Device MAC and dynamic password, combined with digital signature technology, to prevent the intrusion of illegal users. After the authentication is passed, the system assigns permissions for each role. In the data transmission of different security levels, using different encryption schemes to protect the security of data communication in smart home system. In the home system, each security module of the program design, they are interrelated and mutually cooperate. Theoretically, this strategy to meet the needs of home security.
Key words: smart home; authentication; data encryption; digital signature
在這個(gè)信息化、數(shù)據(jù)化的互聯(lián)網(wǎng)通信大時(shí)代,物聯(lián)網(wǎng)正以各種形式出現(xiàn)在我們?nèi)粘I钪械母鱾€(gè)方面,正逐漸改變我們生活和工作方式[1]。物聯(lián)網(wǎng)通俗點(diǎn)理解就是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上形成的物物相連的網(wǎng)絡(luò),是指通過在物體內(nèi)嵌入感應(yīng)芯片,采用RFID射頻技術(shù),無線傳感技術(shù),紅外感應(yīng)技術(shù)和跟蹤定位技術(shù),將這物體與互聯(lián)網(wǎng)連接,實(shí)現(xiàn)對(duì)物體信息的實(shí)時(shí)采集、處理、傳輸和監(jiān)控管理等功能。
智能家居作為物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要應(yīng)用,目前各大IT界巨頭,家電大佬們紛紛涉足,展開了一場(chǎng)家居市場(chǎng)的爭(zhēng)奪戰(zhàn),由此可見,智能家居的前景是十分可觀的。智能家居實(shí)際上是以家居環(huán)境為基礎(chǔ),通過物物相連的無線傳感網(wǎng)絡(luò)來管理我們的衣食住行,實(shí)現(xiàn)人們家居生活的智能化、安全化和時(shí)尚化。我們可以想象:在未來的某一天,當(dāng)你下班回到家里,隨著智能門禁系統(tǒng)的安全開啟,家里的燈光緩緩點(diǎn)亮,空調(diào)、熱水器根據(jù)你的體溫自動(dòng)控溫,背景音樂緩緩響起,一個(gè)控制器或者一部手機(jī)就可以操控家中所有的電器[2]。而當(dāng)你在外工作時(shí),你也可以打開手機(jī)或者電腦遠(yuǎn)程查看家居環(huán)境,操控家里的電器設(shè)備……這樣的生活正是智能家居正在努力實(shí)現(xiàn)的方向。
當(dāng)人們沉浸在對(duì)智能家居生活的美好設(shè)想中時(shí),它所存在的安全隱患卻給人們當(dāng)頭一棒。不久前,蘋果公司固若金湯的IOS系統(tǒng)深陷XcodeGhost感染門事件后,這就不得不引發(fā)我們對(duì)智能家居系統(tǒng)的擔(dān)憂。根據(jù)惠普的調(diào)查報(bào)告,十大著名的智能家居產(chǎn)品存在不同的250個(gè)安全隱患。令人震驚的是,在黑帽子安全大會(huì)上,黑客輕松的破解了Nest恒溫器的安全防范,使恒溫器變成了可以掌握家居一切動(dòng)向的“監(jiān)視器”。而英國(guó)早前就曝出了被攻擊的家庭攝像頭泄漏用戶隱私數(shù)據(jù)的事件[3]。智能家居出現(xiàn)的這一系列的安全問題,引發(fā)人們思考:我們?cè)撛鯓訉?duì)待智能家居?或許智能家居的未來,亟待解決的是如何加強(qiáng)安全性這一課題。
1 智能家居系統(tǒng)架構(gòu)的分析
目前,智能家居大多采用ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)家居與互聯(lián)網(wǎng)連接,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享。ZigBee是普遍認(rèn)為安全性能很好的低功耗協(xié)議,被定義為一種基于自動(dòng)化控制的無線數(shù)傳技術(shù)[4]。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案中,主要采用基于ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)來采集智能家居的環(huán)境信息,系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。
整個(gè)智能家居系統(tǒng)主要由ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)、智能網(wǎng)關(guān)和遠(yuǎn)程終端控制平臺(tái)三大部分組成。其中,ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)和智能網(wǎng)關(guān)是智能家居的硬件平臺(tái),所有家居數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸都由它們實(shí)現(xiàn)。ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)主要由協(xié)調(diào)器、路由器和終端節(jié)點(diǎn)組成,其中協(xié)調(diào)器是網(wǎng)絡(luò)中的核心設(shè)備,負(fù)責(zé)整個(gè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的組建、配置、管理和維護(hù);路由器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā),并執(zhí)行最佳的路由策略;終端設(shè)備主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和傳輸[5]。在家居的硬件平臺(tái)中,智能網(wǎng)關(guān)是系統(tǒng)中最核心的設(shè)備,不僅負(fù)責(zé)控制ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的正常工作,完成信息傳輸和指令控制;還要控制與Internet連接,實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程終端設(shè)備的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸、指令的接收與實(shí)現(xiàn)等操作。智能網(wǎng)關(guān)作為家居系統(tǒng)的核心部件,是實(shí)現(xiàn)ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)連接的中間橋梁。
2 智能家居的安全性模型分析
智能家居系統(tǒng)目前大多采用Linux、Android系統(tǒng),由于其系統(tǒng)的開放性,存在很多難以預(yù)料的安全隱患。智能家居根據(jù)組網(wǎng)的方式不同,采用的設(shè)備、協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)不一,也會(huì)出現(xiàn)一些安全隱患。本文主要將系統(tǒng)劃分成家居環(huán)境模塊、數(shù)據(jù)模塊和控制指令三個(gè)安全模塊進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,如圖2所示。
2.1家居環(huán)境的安全性
智能家居負(fù)責(zé)管控人們家居生活的各種電器和智能門禁系統(tǒng),相當(dāng)家庭智能化的大管家。目前智能家居行業(yè)缺乏一個(gè)統(tǒng)一的行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn),大多數(shù)智能家居生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品安全性能不夠強(qiáng),暴露出諸多的硬件設(shè)備的安全隱患。如果黑客或不法分子對(duì)設(shè)備硬件的漏洞遭進(jìn)行攻擊,獲得了家居的控制權(quán)的話,后果是不堪設(shè)想的。家居的安防系統(tǒng)一旦被破解,智能家居相當(dāng)于是“大門敞開”的,人們的生命財(cái)產(chǎn)都將受到嚴(yán)重的威脅,這是不容忽視的。
2.2 數(shù)據(jù)的安全性
數(shù)據(jù)是信息的一種表現(xiàn)形式。在任何通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,都必須強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的安全性。在智能家居通信中,采集和上傳的數(shù)據(jù)是有關(guān)用戶家居和用戶身份的重要信息,因此,保障數(shù)據(jù)的安全性顯得尤為重要。在整個(gè)智能家居系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)的安全性包括用戶的賬戶信息、隱私數(shù)據(jù)和普通數(shù)據(jù)這三個(gè)部分。
2.2.1 用戶登錄賬戶的安全性
用戶的賬戶信息是識(shí)別用戶身份的重要憑證,也是用戶登錄家居系統(tǒng)的一把關(guān)鍵“鑰匙”。首先,在家居系統(tǒng)中,需要合法用戶進(jìn)行身份信息的注冊(cè),系統(tǒng)會(huì)依據(jù)用戶的身份級(jí)別,給每個(gè)合法用戶分配相應(yīng)的系統(tǒng)操作權(quán)限。用戶身份界別越高,獲得的管理權(quán)限就越高。因此,在系統(tǒng)中,用戶的賬戶信息是至關(guān)重要的。一旦高級(jí)別賬戶的密碼信息泄露,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的危害是相當(dāng)大的。因此,在智能家居系統(tǒng)中,必須要保證每一個(gè)用戶的賬戶信息的安全,防止非法用戶登錄系統(tǒng)。
2.2.2 通信數(shù)據(jù)的安全性
在這個(gè)IT化的大時(shí)代,數(shù)據(jù)的安全或更勝于金錢,這是由數(shù)據(jù)的具體價(jià)值來決定的。在智能家居系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)是用戶信息的具體體現(xiàn),由ZigBee模塊收集上傳的數(shù)據(jù)都是家居中的隱私數(shù)據(jù),關(guān)系到家居信息或者用戶的各種隱私信息,這也是黑客用盡手段想要竊取的“肥肉”。在通信過程中的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖儞Q處理,讓攻擊者無法知曉其真實(shí)含義。
2.3 控制指令的安全性
在整個(gè)智能家居系統(tǒng)中,用戶可以通過遠(yuǎn)程終端或者內(nèi)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行訪問或者控制。在內(nèi)網(wǎng)控制時(shí),由于ZigBee網(wǎng)絡(luò)本身的安全性,指令傳輸?shù)陌踩幸欢ǖ谋U稀6谕饩W(wǎng)的遠(yuǎn)程終端進(jìn)行指令控制時(shí),由于Internet的開放性,就會(huì)遭受到諸多的攻擊,因此,在指令傳輸過程中的安全亟待解決。
3 智能家居系統(tǒng)安全性方案設(shè)計(jì)
在智能家居系統(tǒng)中,將由外及內(nèi)采取一系列的安全機(jī)制,確保整個(gè)通信過程的安全性。首先,在用戶使用系統(tǒng)之前,終端設(shè)備登錄環(huán)節(jié)需進(jìn)行身份合法性的驗(yàn)證。在用戶成功登錄后,實(shí)行級(jí)別化“角色-權(quán)限”模式,即根據(jù)該用戶的角色級(jí)別,為其開放對(duì)應(yīng)的功能權(quán)限。在數(shù)據(jù)傳輸過程中,根據(jù)數(shù)據(jù)的隱私級(jí)別,采用不同的加密方式,確保重要數(shù)據(jù)的安全性。智能家居系統(tǒng)安全方案如圖3所示。
3.1 身份驗(yàn)證環(huán)節(jié)
在用戶設(shè)備登錄系統(tǒng)之前,需要進(jìn)行設(shè)備身份驗(yàn)證,在這個(gè)環(huán)節(jié)中,主要采用基于雙因子認(rèn)證模式,結(jié)合數(shù)字簽名技術(shù),防止非法用戶的入侵。所謂雙因子認(rèn)證模式,即采用“設(shè)備MAC地址+動(dòng)態(tài)口令”機(jī)制。整個(gè)身份驗(yàn)證的過程包括兩部分:設(shè)備首次注冊(cè)和設(shè)備登錄驗(yàn)證。
3.1.1 設(shè)備首次注冊(cè)
用戶終端設(shè)備第一次登錄智能家居系統(tǒng)之前,需要在智能網(wǎng)關(guān)上進(jìn)行設(shè)備的首次注冊(cè),通過家居主人的許可,將設(shè)備的原始MAC設(shè)備編號(hào)存儲(chǔ)在智能家居后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)中,根據(jù)主人確認(rèn)并設(shè)置的角色,為其分配相應(yīng)的系統(tǒng)操作權(quán)限。同時(shí),在用戶終端設(shè)備上安裝動(dòng)態(tài)口令校驗(yàn)軟件。
3.1.2 設(shè)備登錄驗(yàn)證
當(dāng)設(shè)備首次注冊(cè)完成后,再次登錄系統(tǒng)將會(huì)實(shí)行身份驗(yàn)證。用戶設(shè)備驗(yàn)證時(shí),智能網(wǎng)關(guān)和用戶設(shè)備之間的信息傳輸均采用單向散列函數(shù)進(jìn)行加密處理。單向散列函數(shù)的安全性在于其產(chǎn)生散列值的操作過程具有較強(qiáng)的單向性。并使用數(shù)字簽名技術(shù)對(duì)賬戶信息進(jìn)行簽名,確保身份驗(yàn)證過程中登錄信息的完整性和安全性。設(shè)備身份驗(yàn)證過程如圖4所示。
(1)用戶終端設(shè)備首先需要向智能網(wǎng)關(guān)發(fā)送身份驗(yàn)證的請(qǐng)求,智能網(wǎng)關(guān)收到請(qǐng)求后,做出響應(yīng),開放認(rèn)證系統(tǒng)。
(2)用戶將本設(shè)備的MAC編號(hào)使用MD5算法生成MAC摘要,并對(duì)數(shù)據(jù)的真實(shí)性進(jìn)行簽名,攻擊方無法偽造,發(fā)送的信息也具備不可抵賴性。
(3)智能網(wǎng)關(guān)在接收到經(jīng)過數(shù)字簽名后MAC信息后,首先通過比對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)用戶設(shè)備MAC編號(hào),在驗(yàn)證數(shù)字簽名簽名的真實(shí)性。如果驗(yàn)證通過,則生成本次驗(yàn)證登錄的動(dòng)態(tài)口令,采用MD5算法生成動(dòng)態(tài)口令摘要,發(fā)送給用戶終端設(shè)備。
(4)用戶設(shè)備在收到動(dòng)態(tài)口令摘要后,調(diào)用在設(shè)備注冊(cè)時(shí)安裝的口令校驗(yàn)軟件,計(jì)算得到本次登錄的動(dòng)態(tài)口令,并發(fā)送給智能網(wǎng)關(guān)驗(yàn)證。
(5)智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備驗(yàn)證動(dòng)態(tài)口令,如果驗(yàn)證成功,則為該用戶設(shè)備開放相應(yīng)的角色權(quán)限,可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
圖4 用戶設(shè)備身份驗(yàn)證過程圖
3.2 數(shù)據(jù)加密環(huán)節(jié)
在智能家居系統(tǒng)中,對(duì)所有傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行級(jí)別劃分,級(jí)別越高,采用的加密手段就越復(fù)雜。對(duì)于用戶的賬戶登錄信息這類數(shù)據(jù),屬于Ⅰ級(jí)加密數(shù)據(jù),級(jí)別最高,使用MD5算法和AES加密技術(shù)進(jìn)行處理,并進(jìn)行數(shù)字簽名,以保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性、完整性和不可否認(rèn)性。控制指令屬于Ⅱ級(jí)數(shù)據(jù),包括對(duì)系統(tǒng)做出的一系列的控制操作,必須保證使用該功能的是合法用戶,因此采用MD5算法和數(shù)字簽名保證控制指令的安全傳輸[6]。系統(tǒng)里隱私數(shù)據(jù)屬于Ⅲ級(jí)數(shù)據(jù),采用MD5算法和AES加密算法進(jìn)行加密處理。最后,對(duì)于一些普通數(shù)據(jù)的傳輸,進(jìn)行速度較快,加密效率高的AES算法進(jìn)行處理。
在智能家居系統(tǒng)中,日志審查和分析模塊具有很高的價(jià)值。日志可以記錄系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),各種系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù);記錄用戶終端設(shè)備登錄、訪問的系統(tǒng)的時(shí)間、IP地址和執(zhí)行的一系列操作;記錄當(dāng)前系統(tǒng)響應(yīng)和處理的用戶請(qǐng)求的具體描述等。通過日志記錄,可以定期進(jìn)行的分析和審計(jì)[7],它的具體功能有如下幾點(diǎn):
(1)通過日志分析工具,管理員對(duì)日志記錄進(jìn)行安全分析對(duì)比,實(shí)現(xiàn)日志的審查,使管理員實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)的運(yùn)行情況。
(2)系統(tǒng)管理員通過日志的審查,及時(shí)了解到當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和安全狀態(tài),分析當(dāng)前系統(tǒng)的安全級(jí)別,進(jìn)行入侵檢測(cè),實(shí)現(xiàn)入侵危機(jī)的自動(dòng)預(yù)警。
(3)如果系統(tǒng)遇到運(yùn)行或安全故障,管理員通過對(duì)系統(tǒng)日志的故障分析,能夠?qū)收线M(jìn)行高速定位,繼而啟動(dòng)故障應(yīng)急預(yù)案,及時(shí)恢復(fù)系統(tǒng)正常功能。
4 結(jié)論
本文在基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)中,對(duì)整體的安全方案進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì),采用了一系列的安全策略保障系統(tǒng)的安全性。各個(gè)安全模塊之間相互聯(lián)系,相互作用,共同實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全性。但本文仍有不足,有待在今后的研究工作中對(duì)各個(gè)安全模塊更加細(xì)節(jié)化,并投入到實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行調(diào)試。
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李東生 中國(guó)企業(yè)家論壇輪值主席
互聯(lián)網(wǎng)大潮正猛烈沖擊著傳統(tǒng)企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)和管理流程,打造去中心化和扁平化,開放式的組織是傳統(tǒng)企業(yè)面臨的重大課題。基于互聯(lián)網(wǎng),移動(dòng)智能創(chuàng)新成為大趨勢(shì),智能的時(shí)代孕育很多機(jī)會(huì),以智能硬件、智能家居和車聯(lián)網(wǎng)為核心的物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)將可能成為新一輪的增長(zhǎng)點(diǎn)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將讓世界變得越來越平。另一方面,隨著新型技術(shù)顯示的發(fā)展和制造成本的不斷降低,顯示產(chǎn)品將充滿人類的生活和工作的所有空間,顯示屏也將無處不在。
劉明康 中國(guó)銀監(jiān)會(huì)前主席
任何時(shí)候,任何國(guó)度,任何政黨、政府都不要欺騙百姓,在論語(yǔ)當(dāng)中子貢問政,子曰“民不信不立”,拿今天的話來講就是你如果得不到百姓的信任,整個(gè)國(guó)家就垮了。
姜建清 中國(guó)工商銀行股份有限公司董事長(zhǎng)
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整及增速放緩,產(chǎn)能過剩問題進(jìn)一步凸顯,大量積蓄的產(chǎn)能造成了資源浪費(fèi)和效率低下,眾多行業(yè)甚至一些新興產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能利用率均不足 75%。而且,中國(guó)近4萬(wàn)億美元的巨額外匯儲(chǔ)備也需要尋找多元化的投資渠道。“資本+產(chǎn)能”的雙輸出戰(zhàn)略無疑是同時(shí)化解兩大過剩的有效方法。
宗慶后 娃哈哈集團(tuán)有限公司董事長(zhǎng)
一、政府應(yīng)降低稅賦,讓利于民。否則,不少中小企業(yè)根本承受不了,只能偷稅漏稅,并且偷稅漏稅的一部分稅收又成了政府官員的灰色收入。
二、政府要簡(jiǎn)政。現(xiàn)在公務(wù)員的隊(duì)伍太龐大了,而且有很多臨時(shí)工,政府應(yīng)節(jié)約,減少三公經(jīng)費(fèi)開支,而且不應(yīng)該再搞一些無效的投資,減輕納稅人的負(fù)擔(dān)。
三、由補(bǔ)貼農(nóng)民變?yōu)樘岣咿r(nóng)產(chǎn)品價(jià)格,讓農(nóng)民真正通過勤勞致富,農(nóng)產(chǎn)品的價(jià)格提高了,拿補(bǔ)貼農(nóng)民的錢來補(bǔ)貼城市貧民。
四、提高第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)的收入,進(jìn)而發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)。
現(xiàn)在不管是國(guó)企還是民企的企業(yè)家都變成弱勢(shì)群體,政府要關(guān)心企業(yè)家的生存環(huán)境,同時(shí)希望全社會(huì)要理解他們。現(xiàn)在銀行貸款利息在10%以上,而實(shí)體經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)率只有5%左右,利息之高不能承受。國(guó)家不要給銀行下達(dá)過高利潤(rùn)指標(biāo),應(yīng)該強(qiáng)制銀行降低貸款利率,否則銀行把實(shí)體經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)全拿走了,實(shí)體經(jīng)濟(jì)全垮了,銀行反而賺不到錢引發(fā)金融危機(jī)。
楊元慶 聯(lián)想集團(tuán)董事長(zhǎng)兼CEO
互聯(lián)網(wǎng)概念被過分地夸大,因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)不可能顛覆傳統(tǒng)行業(yè)的核心價(jià)值,因此傳統(tǒng)行業(yè)不必抗拒或者恐懼。企業(yè)要學(xué)習(xí)華為,只有踏實(shí)做核心業(yè)務(wù)的企業(yè),才不會(huì)被互聯(lián)網(wǎng)顛覆。而某些企業(yè)把其他環(huán)節(jié)都外包了,主要是放在營(yíng)銷環(huán)節(jié)上,從而圈來資本市場(chǎng)的錢。他們不去琢磨如何苦練企業(yè)的內(nèi)功,怎樣做好研發(fā),把住產(chǎn)品質(zhì)量,管理好供應(yīng)鏈,做好售后服務(wù),他們要讓用戶總是饑餓著。
李克平 中國(guó)投資責(zé)任有限公司總經(jīng)理
中等收入陷阱在某種程度上是體制和政策安排的陷阱。如果在一些關(guān)鍵時(shí)期,由于當(dāng)前短期的考慮,你會(huì)自己設(shè)置很多這樣的陷阱,這是在所謂的改革中、設(shè)計(jì)中、制度安排別需要規(guī)避和防止的。所以,一個(gè)國(guó)家的制度需要考慮長(zhǎng)期、短期,需要考慮更精細(xì)的制度設(shè)計(jì),否則的話可能會(huì)受限。
馮 侖 萬(wàn)通控股有限公司董事長(zhǎng)
從企業(yè)經(jīng)營(yíng)環(huán)境來看,其實(shí)我們很容易看常態(tài)和新常態(tài)。第一件事看誰(shuí)掙錢,常態(tài)下,比如說很牛的人掙錢,咱們掙不著錢。新常態(tài)就是大家都掙錢,不要埋怨爹,自己要努力工作掙錢。第二件事過去常態(tài)下的權(quán)錢勾結(jié)的可能能掙錢,但是老老實(shí)實(shí)的人掙錢就比較辛苦。第三是像劉漢這樣稱霸街頭的人能夠掙錢,小民就掙不著錢。常態(tài)下會(huì)搞關(guān)系的人會(huì)掙錢,新常態(tài)下會(huì)做產(chǎn)品的掙錢。常態(tài)下知道暗室操作的人能掙錢,新常態(tài)下,借助網(wǎng)絡(luò)陌生人之間可以做生意,這是很大的不同。
王 石 萬(wàn)科企業(yè)股份有限公司董事會(huì)主席
萬(wàn)科現(xiàn)在仍然困惑于企業(yè)下個(gè)十年的轉(zhuǎn)型問題。我們討論了八個(gè)月,到現(xiàn)在都沒有弄清楚。到年底是不是有一個(gè)結(jié)果也不知道。經(jīng)過1997年及2008年的金融風(fēng)暴后,前幾大房地產(chǎn)公司被淘汰,萬(wàn)科才成為第一。但因?yàn)槿f(wàn)科已經(jīng)成了大企業(yè),組織先進(jìn)法則也符合萬(wàn)科的現(xiàn)狀,所以如何可持續(xù)發(fā)展?我們現(xiàn)在確實(shí)要有重新的參照系,不僅僅更多地向國(guó)外學(xué)習(xí),我們要更多地回顧我們的歷史和我們的過去。
沈南鵬 紅杉資本中國(guó)合伙人
我記得梁信軍和楊元慶爭(zhēng)論互聯(lián)網(wǎng)到底是不是萬(wàn)能的,其實(shí)對(duì)80后來講這個(gè)問題根本不是選項(xiàng),他們就是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)。80后中70%的人第一次接觸互聯(lián)網(wǎng)是來自于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)不是PC互聯(lián)網(wǎng),這一點(diǎn)對(duì)我們將來是完全不適用的,這就是他們面臨的創(chuàng)業(yè)環(huán)境。在四年前北京投資了一家公司,這個(gè)創(chuàng)業(yè)者只有26歲,4年之后在今年的5月份他成功地去紐交所上市,變成了一個(gè)將近50億美金的公司,他成為紐交所歷史上敲鐘最年輕的CEO。這個(gè)公司叫聚美優(yōu)品,這個(gè)創(chuàng)業(yè)者叫陳歐,公司還很年輕還有很長(zhǎng)的路走。這代表了中國(guó)的年輕一代80后、90后,我相信在他們當(dāng)中一定會(huì)誕生下一個(gè)聯(lián)想、華為、百度、騰訊和阿里巴巴。
關(guān)鍵詞:嵌入式軟件開發(fā);C語(yǔ)言;課程改革
0.引言
C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)作為程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的入門基礎(chǔ)課程,是各高校理工科專業(yè)中計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)類課程的普遍選擇。作為一門理工科通識(shí)課程,其目的在于使學(xué)生通過對(duì)C語(yǔ)言中各種語(yǔ)言成分的學(xué)習(xí),初步認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)及進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的過程,掌握基本的程序設(shè)計(jì)思想與方法。作為通識(shí)類課程,目前各院校通常將該門課程的教學(xué)安排在一年級(jí),每周3-4學(xué)時(shí)(含實(shí)驗(yàn)),講授內(nèi)容主要包含C語(yǔ)言的數(shù)據(jù)類型與表達(dá)式、程序結(jié)構(gòu)、函數(shù)、指針、鏈表、文件等。在教學(xué)實(shí)踐中,我們發(fā)現(xiàn),由于學(xué)時(shí)限制或?qū)W生接受程度等原因,常常需要對(duì)部分教學(xué)內(nèi)容(如多級(jí)指針、文件操作、位操作等)進(jìn)行削減,無形中降低了課程內(nèi)容的深度與廣度。作為通識(shí)類課程,這樣的削減影響不太大。而對(duì)于信息類專業(yè)(計(jì)算機(jī)、電子、自動(dòng)化等)而言,僅掌握通識(shí)教育中所講授的部分是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。
嵌入式系統(tǒng)開發(fā)是信息類專業(yè)的一個(gè)主要發(fā)展方向。進(jìn)入21世紀(jì)以來,融合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、電子技術(shù)及各行業(yè)領(lǐng)域具體應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng),已在工業(yè)控制、交通管理、信息家電、智能家居、環(huán)境監(jiān)測(cè)、電子商務(wù)、機(jī)器人等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
一般說來,嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為中心,以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),軟硬件可剪裁,適用于心用領(lǐng)域,對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。由于在成本、功耗、體積等方面的限制,對(duì)嵌入式系統(tǒng)中的軟件開發(fā)提出了更高的要求。嵌入式軟件開發(fā)是在特定的硬件平臺(tái)上進(jìn)行,需要使用具有較強(qiáng)硬件操作能力的編程語(yǔ)言。由于C語(yǔ)言是具備了這一特質(zhì)的高級(jí)語(yǔ)言,成為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的最佳選擇。
調(diào)查顯示,在信息類專業(yè)中,電子類本科專業(yè)教學(xué)計(jì)劃與嵌入式系統(tǒng)教學(xué)要求相脫節(jié),電子類本科學(xué)生的軟件基礎(chǔ)也較弱。在這樣的背景下,對(duì)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程進(jìn)行相應(yīng)改革,以適應(yīng)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人才培養(yǎng)的需要是十分必要的。
1.嵌入式軟件開發(fā)對(duì)C語(yǔ)言的需求
在適用于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的3類主要語(yǔ)言中,C語(yǔ)言占有超過70%的份額。開發(fā)嵌入式軟件,除掌握C語(yǔ)言的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能外,主要還存在以下幾方面的要求:
1)指針。
指針作為C語(yǔ)言的主要特點(diǎn),其使用十分靈活,因而也很難完全掌握。它可用于指向不同類型的普通變量、數(shù)組、字符串,甚至函數(shù)。在嵌入式軟件開發(fā)中對(duì)各類不同指針(數(shù)組指針、指針數(shù)組、指向結(jié)構(gòu)體的指針、多級(jí)指針)的使用十分普遍。因此,指針相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)必須足夠深入。
2)位操作。
C語(yǔ)言有別于其他高級(jí)語(yǔ)言的一個(gè)特點(diǎn)是可直接對(duì)硬件進(jìn)行操作。指針和位操作是這一特點(diǎn)得以實(shí)現(xiàn)的工具。通過6種位操作符,可直接對(duì)內(nèi)存、寄存器或I/O端口的字節(jié)進(jìn)行測(cè)試、置換或移位處理。熟練掌握位操作符的使用,是進(jìn)行嵌入式軟件開發(fā)必不可少的重要基礎(chǔ)。在一些國(guó)內(nèi)高校普遍選用的經(jīng)典C語(yǔ)言教材(如文獻(xiàn)[4])中,由于定位于普適教育,并未包含位操作部分的內(nèi)容。
3)文件讀寫。
嵌入式系統(tǒng)中“一切皆文件”,系統(tǒng)的運(yùn)行以文件讀/寫方式進(jìn)行操作。理解文件系統(tǒng)的構(gòu)成、掌握基本的文件操作方法也是進(jìn)行嵌入式軟件開發(fā)必須掌握的技能。
4)宏定義。
在嵌入式軟件中使用宏定義,不僅可防止代碼出錯(cuò),提高可移植性、可讀性,而且是產(chǎn)生內(nèi)嵌代碼的唯一方法,可用于替代函數(shù)調(diào)用,從而達(dá)到嵌入式系統(tǒng)性能要求。
以上4個(gè)方面的內(nèi)容,在通識(shí)型的C語(yǔ)言課程中,由于課時(shí)和學(xué)生程度等原因,都不能進(jìn)行針對(duì)性的特別訓(xùn)練。學(xué)生在進(jìn)入嵌入式系統(tǒng)開發(fā)階段后,顯然會(huì)成為程序設(shè)計(jì)知識(shí)方面的短板。
2.課程改革思路
基于上一節(jié)的認(rèn)識(shí),我們對(duì)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)提出了下面的調(diào)整思路。
2.1課程設(shè)置
作為通識(shí)課程的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)通常安排在一年級(jí)或二年級(jí)上學(xué)期完成。信息類專業(yè)的學(xué)生在大學(xué)三年級(jí)開始進(jìn)入嵌入式系統(tǒng)開發(fā)相關(guān)課程時(shí),不可避免地對(duì)已學(xué)過的C語(yǔ)言的知識(shí)會(huì)有一定程度的遺忘。
針對(duì)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的要求,考慮將C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程劃分為2個(gè)階段。第1階段為c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ),每周3學(xué)時(shí),可在大學(xué)一年級(jí)下學(xué)期或二年級(jí)上學(xué)期開設(shè);第2階段為嵌入式系統(tǒng)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì),每周2學(xué)時(shí),作為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方向的選修課,可在大學(xué)三年級(jí)上與其他嵌入式系統(tǒng)相關(guān)課程,如嵌入式系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)一起開設(shè)。這樣設(shè)置一方面滿足了在低年級(jí)完成程序設(shè)計(jì)類通識(shí)課程的要求,使學(xué)生不必過早接觸C語(yǔ)言中較為深入、復(fù)雜的部分;另一方面,通過將與嵌入式軟件開發(fā)密切相關(guān)的知識(shí)適當(dāng)推后,確保了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)各門課程問的知識(shí)聯(lián)系。
2.2教學(xué)內(nèi)容的劃分
由于將課程劃分為基礎(chǔ)部分和面向嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的提高部分,則可將C語(yǔ)言的一般基礎(chǔ)(基本語(yǔ)句、控制結(jié)構(gòu)、數(shù)組、函數(shù)、指針、結(jié)構(gòu)體)劃人C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中,通過這部分的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握C語(yǔ)言的基本理論知識(shí)并具備基本的編程技能,達(dá)到程序設(shè)計(jì)類課程的通識(shí)教育水平。
對(duì)于與嵌入式開發(fā)密切相關(guān)的知識(shí),將在嵌入式系統(tǒng)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程中講授,主要包括:宏定義、位操作、文件操作和復(fù)雜指針運(yùn)用。這部分內(nèi)容的教學(xué)可圍繞嵌入式軟件開發(fā)實(shí)例展開,深入講解各知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用。通過嵌入式系統(tǒng)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)更深入地理解和領(lǐng)會(huì)C語(yǔ)言的精華思想,同時(shí)具備基于嵌入式平臺(tái)進(jìn)行軟件開發(fā)的能力。
2.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
任何程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的學(xué)習(xí)都離不開大量的實(shí)踐,實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)C語(yǔ)言的重要組成部分。根據(jù)前面對(duì)課程的劃分,C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中可開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如表1所示。
實(shí)驗(yàn)1在學(xué)習(xí)了C語(yǔ)言的數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符、表達(dá)式和輸入/輸出之后進(jìn)行,目的在于使學(xué)生熟悉C語(yǔ)言的編譯環(huán)境,逐步認(rèn)識(shí)C語(yǔ)言語(yǔ)句的基本構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)2涵蓋了程序的3種基本結(jié)構(gòu),便于學(xué)生統(tǒng)一認(rèn)識(shí)關(guān)系、邏輯運(yùn)算和程序結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)3-6分別對(duì)應(yīng)于數(shù)組、函數(shù)、指針和結(jié)構(gòu)體各章節(jié)的內(nèi)容,重點(diǎn)掌握這些語(yǔ)言成分的定義及使用方法。實(shí)驗(yàn)7將綜合運(yùn)用本課程中的知識(shí),完成一個(gè)較小的、具備一定功能的小型軟件的開發(fā)。
嵌入式系統(tǒng)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容則圍繞一個(gè)嵌入式軟件開發(fā)實(shí)例展開,實(shí)例由任課教師選定。根據(jù)所選實(shí)例,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可包含以下項(xiàng)目(如表2所示)。
實(shí)驗(yàn)1的目的在于使學(xué)生熟悉嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境,主要介紹嵌入式Linux下的c語(yǔ)言編譯工具。實(shí)驗(yàn)2-5則根據(jù)所選實(shí)例,選取特定的模塊有針對(duì)性地進(jìn)行文件操作、宏定義、位運(yùn)算及復(fù)雜指針運(yùn)用方面的練習(xí)。
2.4教學(xué)方法與手段的調(diào)整
毋庸諱言,由于種種因素的影響,當(dāng)前各高校中普遍存在學(xué)風(fēng)怠惰現(xiàn)象,相當(dāng)一部分學(xué)生學(xué)習(xí)積極性較低下。如何提升學(xué)生對(duì)所學(xué)課程的興趣,是每一名教師都要面對(duì)的問題。在多年的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)過程中,我們接到學(xué)生的反饋意見最多的是“上課聽得懂,下來不會(huì)自己編程”。究其原因,大概不外乎兩種:一是學(xué)生盡管在課堂上聽了課,課下并未及時(shí)回顧整理并主動(dòng)思考;二是在理論課堂上一講到底,學(xué)生要等到實(shí)驗(yàn)課時(shí)才真正動(dòng)手體會(huì)講過的知識(shí),往往不能及時(shí)動(dòng)手練習(xí),進(jìn)而影響消化吸收。針對(duì)第一種情況,我們采取了每一堂課以提問開始的方式,提問內(nèi)容主要是對(duì)之前所學(xué)內(nèi)容的回顧和脈絡(luò)梳理,同時(shí)還留出了一定的課堂練習(xí)時(shí)間,這樣能在一定程度上起到督促學(xué)生課下及時(shí)復(fù)習(xí)的作用,也便于教師及時(shí)了解學(xué)生的知識(shí)掌握情況。而對(duì)于第二種原因,可嘗試采取將理論課堂搬至機(jī)房的方式,在完成一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的講授后布置即時(shí)練習(xí),讓學(xué)生能及時(shí)體驗(yàn)和理解。但當(dāng)機(jī)房容量有限而班級(jí)較大時(shí),并不適用,這樣的情形如何處理?需要我們進(jìn)一步思考。