第1章 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)安全認知物聯(lián)網(wǎng)信息安全01核心是“28字”方針，即“課堂十不準“十不準”1.物聯(lián)網(wǎng)安全認知2.物聯(lián)網(wǎng)安全威脅3.訪問控制和身份認證4.數(shù)據(jù)加密技術5.數(shù)據(jù)完整性檢驗知識導向“十不準”6.公鑰基礎設施7.物聯(lián)網(wǎng)物理層安全8.物聯(lián)網(wǎng)感知層安全9.物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層安全10.物聯(lián)網(wǎng)應用層安全11.物聯(lián)網(wǎng)安全技術展望1.《物聯(lián)網(wǎng)安全原理與技術》，翁健主編；清華大學出版社，2020年12月。2.《物聯(lián)網(wǎng)信息安全》，李永忠主編；西安電子科技大學出版社，2016年6月。3.《物聯(lián)網(wǎng)技術與應用導論》，暴建民主編；人民郵電出版社，2013年。4.《物聯(lián)網(wǎng)信息安全》，桂小林主編；機械工業(yè)出版社，2014年。5.《物聯(lián)網(wǎng)信息安全》，徐小濤主編；人民郵電出版社，2012年。參考資料“十不準”課程總評成績=平時成績×40%﹢期末成績×60%。其中：平時成績（100分）=出勤×10%+課堂表現(xiàn)×30%+課后作業(yè)×30%﹢階段性測驗×30%。期末成績（100分）：試卷。考核方式“十不準”檢查回顧新知學習合作探究過關測試五步教學法提綱考核點評1.下列屬于物聯(lián)網(wǎng)體系架構的是（

）。感知層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層應用層ABCD提交

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試獨立完成多選題10分2.根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)工程導論所學知識，RFID技術屬于物聯(lián)網(wǎng)體系架構中的哪一層（

）。感知層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層應用層ABCD提交單選題10分

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試獨立完成單選題10分知識目標1.了解物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與歷史；2.掌握物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術（重點）；3.掌握物聯(lián)網(wǎng)安全的重要性、安全性要求及特征（重點）。。能力目標立規(guī)矩、明要求，以規(guī)矩求規(guī)范；杜絕抄襲、曠課、遲到等不良行為；加強學生國家安全觀教育，弘揚愛國主義精神思政目標具備區(qū)分物聯(lián)網(wǎng)架構不同層的關鍵技術的能力。第0章物理層

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五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試問題引入

假設在2000年左右，有人入侵了你的電腦，會發(fā)生什么情況？

假設在2022年左右，有人入侵了你的電腦，會發(fā)生什么情況？（彈幕回答）這說明了什么？物聯(lián)網(wǎng)安全的重要性?。?！什么是物聯(lián)網(wǎng)？

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試世界物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)第三次信息產(chǎn)業(yè)革命中國國家重點發(fā)展戰(zhàn)略性新產(chǎn)業(yè)，2021年規(guī)模約2.61萬億元成都到2025年，成都將建成創(chuàng)新和體系完善、應用廣泛、帶動性強、影響力大的全國智能物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)策源地和聚集地，其核心產(chǎn)業(yè)營收將突破1000億元，并帶動相關產(chǎn)業(yè)突破2000億元。什么是物聯(lián)網(wǎng)？

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試物聯(lián)網(wǎng)是指通過信息傳感設備按照約定的協(xié)議，把任何物品與信息網(wǎng)絡連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化的識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡，它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上的延伸和擴展的網(wǎng)絡。全面感知、可靠傳送、智能處理物聯(lián)網(wǎng)=物理世界與信息網(wǎng)絡的無縫連接什么是物聯(lián)網(wǎng)？基于互聯(lián)網(wǎng)的拓展，人們可以通過智能語音助手遠程控制電燈的開關；可以實時觀看無人機執(zhí)行飛行任務的影像；可以乘坐無人駕駛汽車到達目的地。

在這些場景中，人和人、人和物體、物體和物體之間通過一個巨大的網(wǎng)絡相連接，因而他們能夠相互協(xié)作和通信。這個使得事物相互連接的網(wǎng)絡就是物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings)。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試3.下列哪個不是物聯(lián)網(wǎng)的基本特征（

）。

全面感知可靠傳遞射頻識別智能處理ABCD提交單選題10分多選題10分

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試單選題10分1.物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與歷史萌芽期（上個世紀八十年代初到九十年代末）20世紀80年代和90年代：將傳感器和智能添加到物體-聯(lián)網(wǎng)販售可樂機。1993年初：全球定位衛(wèi)星(GPS)為大部分物聯(lián)網(wǎng)提供了基本通信。1998年：IPV6成為草案標準，使得更多的設備擁有唯一的標識符，與物聯(lián)網(wǎng)相連。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試1.物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與歷史發(fā)展期（上世紀九十年代末到2010年）：1999年：物聯(lián)網(wǎng)正式被定義。2000年：LG公司發(fā)布了物聯(lián)網(wǎng)設備：聯(lián)網(wǎng)冰箱。2007年：第一臺iPhone手機問世，為用戶與聯(lián)網(wǎng)設備的連接提供了一種全新的方式。2009年：谷歌對無人駕駛進行研究。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試1.物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與歷史爆發(fā)期（2010年—）：2010年：中國把物聯(lián)網(wǎng)作為關鍵技術以及作為長期發(fā)展的計劃。2014年，亞馬遜發(fā)布了名為Echo的智能音箱產(chǎn)品，表示進軍智能家居市場。2017-至今：無人駕駛，區(qū)塊鏈和人工智能與物聯(lián)網(wǎng)相結合等關鍵技術蓬勃發(fā)展。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試2.物聯(lián)網(wǎng)的核心組成物理層是指承載著感知層設備的物理載體。藍牙溫度計為例，手機可以通過藍牙連接查看溫度，物理層就是指溫度計中的芯片以及手機本身。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試2.物聯(lián)網(wǎng)的核心組成感知層對物理世界中的各類物理量、音頻、視頻等數(shù)據(jù)進行采集、感知和處理。以上面的溫度計為例，感知層的主要設備應該是溫度傳感器。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試溫度傳感器（彈幕回答）感知層的主要設備除了溫度傳感器還有哪些？2.物聯(lián)網(wǎng)的核心組成感知類設備。包括各種傳感器、攝像頭、GPS等，用于獲取環(huán)境信息；②

標簽類設備。主要指RFID標簽以及不同的變化形式，廣義地說還包括條形碼、二維碼等。這些物品識別碼本身不是什么設備，但它們是記錄設備或物品的重要信息，其功能與RFID類似，因此有時也被當作廣義上的標簽類設備對待；③

執(zhí)行控制類設備。包括各種網(wǎng)絡執(zhí)行器、調(diào)節(jié)器、開關、RFID讀寫器等；④

信息展示類設備。這類設備主要為多媒體終端；⑤

通信類設備。主要包括物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關、路由器、數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點等。

⑥

短距離網(wǎng)絡。可以是有線網(wǎng)絡（如以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、局域網(wǎng)等），也可以是無線網(wǎng)（如Zigbee、藍牙、WIFI等），用于物聯(lián)網(wǎng)感知層中設備之間進行通信。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試2.物聯(lián)網(wǎng)的核心組成網(wǎng)絡層又稱傳輸層，包括接入網(wǎng)和傳輸網(wǎng)兩種。主要解決在感知層獲得的數(shù)據(jù)傳輸問題，負責信息的傳遞、路由和控制。通過網(wǎng)絡層，物聯(lián)網(wǎng)可以將感知層得到的數(shù)據(jù)傳往應用層處理。用于遠距離通信的網(wǎng)絡設施（廣域網(wǎng)WAN），包括互聯(lián)網(wǎng)（由互聯(lián)網(wǎng)運營商提供服務）、移動通信網(wǎng)絡（有移動網(wǎng)絡服務商提供服務）、低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN，如NB-IOT，Lora，Sigfox等）。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試2.物聯(lián)網(wǎng)的核心組成應用層利用感知層的信息，并經(jīng)過處理和分析后，為用戶提供特定的服務。主要解決的是信息處理與用戶交互的問題。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試分組討論：（每組一人代表作答）通過已學內(nèi)容討論物聯(lián)網(wǎng)架構各層有哪些關鍵技術，并舉例說明。

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五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試Attention,重點來了！3.物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術物理層是構建物聯(lián)網(wǎng)架構的骨架，其中關鍵技術包括：芯片技術。三星公司的Exynosi系列處理器、英特爾公司的Quark系列處理器等?？尚庞嬎慵夹g。技術目標是將常規(guī)的功能操作與安全敏感的應用程序或服務分割隔離，從而減少整個系統(tǒng)的攻擊面。固件升級技術。由于當前大多數(shù)設備都將固件存儲在Flash中，因此升級固件實際上是使用新的固件程序重寫Flash。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試3.物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術感知層是為了實現(xiàn)設備對物理世界的感知，其中關鍵技術包括：傳感器(Transducer/Sensor)技術用于獲取感知層中信息的主要設備。傳感器是一種能夠感受到被測量數(shù)據(jù)的小型儀器，被測量數(shù)據(jù)包括速度，重量等。工作流程如下：

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試3.物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術RFID技術通過射頻信號，RFID可以在短距離內(nèi)對目標對象自動識別和跟蹤從而獲得相關數(shù)據(jù)。一般由圖所示的信號發(fā)射機(電子標簽)、信號接收機（讀寫器）、發(fā)射接收天線這三部分組成。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試3.物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術條碼技術一維條形碼：字符信息是由一系列不同寬度的豎線組成，并且豎線之間也有不同的寬度間隔。二維條形碼：在二維空間存儲信息的，在這種條形碼上分布著一系列有規(guī)律的的點、塊或其他形狀，這些形狀形成的圖形記錄著特定的信息。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試3.物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術無線傳感器網(wǎng)絡(WSN，WirelessSensorNetwork)由多個傳感器節(jié)點通過自組織方式構成的分布式傳感網(wǎng)絡，這些傳感器節(jié)點一般位置相鄰的或者屬于同一檢測區(qū)域。一般由多個不同功能的節(jié)點組成，例如傳感器節(jié)點，匯聚節(jié)點和管理節(jié)點。如圖所示。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試3.物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術無線網(wǎng)絡技術（WPAN，WirelessPersonalAreaNetwork）在比較小范圍內(nèi)，通過除了網(wǎng)絡連接線之外的某種通信媒介相互連接，實現(xiàn)數(shù)個設備相互通信的網(wǎng)絡。如藍牙。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試3.物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術云計算技術云計算中的“云”是指Internet上存在的服務器資源，包括硬件資源和軟件資源。當本地用戶端發(fā)出請求資源的信息，云端上的服務器資源能夠被及時提供到本地用戶端。云計算的關鍵技術包括虛擬化、海量數(shù)據(jù)管理技術和編程方式等。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試3.物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術智能建筑管理系統(tǒng)利用先進的物聯(lián)網(wǎng)技術對建筑進行監(jiān)測，有助于減少建筑相關的資源消耗（例如電力、水）以及提高居住者的滿意度。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試3.物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術智能交通管理系統(tǒng)北京市的智能交通管理系統(tǒng)以數(shù)據(jù)管理中心為核心，實現(xiàn)其他系統(tǒng)之間的信息互通和高度共享，提供給了智能的交通管理決策。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試3.物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術智能火災檢測系統(tǒng)通過溫度傳感器，可以實時監(jiān)控火災，在短時間內(nèi)直接發(fā)送警報以及一些其他現(xiàn)場的信息（火災區(qū)域、易燃材料等）到消防部門。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試3.物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術無人駕駛感知系統(tǒng)無人駕駛感知系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)、計算機視覺等技術，使得汽車能夠在復雜的交通場景下遵循交通規(guī)則以及模擬人類駕駛行為進行自主駕駛。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試4.可信計算技術屬于物聯(lián)網(wǎng)的（

）。物理層感知層網(wǎng)絡層應用層ABCD提交

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試單選題10分5.（

）技術不是物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術。RFID芯片無線網(wǎng)絡物流ABCD提交

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試單選題10分4.物聯(lián)網(wǎng)安全的重要性物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨的問題：標準統(tǒng)一化問題協(xié)議與安全問題核心技術商業(yè)模式與產(chǎn)業(yè)鏈問題配套政策和規(guī)范的制定與完善

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試4.物聯(lián)網(wǎng)安全的重要性物聯(lián)網(wǎng)是異構網(wǎng)絡的融合，涉及傳感器網(wǎng)絡、移動通信網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)相同的安全問題，涉及到隱私保護、異構網(wǎng)絡認證、訪問控制、信息存儲和管理等更為特殊的問題。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試4.物聯(lián)網(wǎng)安全的重要性物聯(lián)網(wǎng)安全事件：2016年，日本發(fā)生了多起關于智能電視受攻擊的事件，電視受勒索病毒控制后，會在屏幕上顯示索要收款的信息。2016年，在美國的互聯(lián)網(wǎng)服務商被分布式拒絕方式攻擊，攻擊者利用全球數(shù)臺有惡意代碼的智能設備使得互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模地癱瘓。IBM研究團隊發(fā)現(xiàn)，攻擊者能夠利用智慧城市系統(tǒng)中存在的多個安全漏洞，控制報警系統(tǒng)以及篡改傳感器數(shù)據(jù)，從而控制整個城市的交通。保證物聯(lián)網(wǎng)安全是一項具有很大挑戰(zhàn)性的研究工作。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試4.物聯(lián)網(wǎng)安全的重要性物聯(lián)網(wǎng)安全問題的來源是多方面的，包括傳統(tǒng)的網(wǎng)絡安全問題、計算系統(tǒng)的安全問題和物聯(lián)網(wǎng)感知過程中的特殊安全問題等。1、物聯(lián)網(wǎng)標簽掃描引起的信息泄露問題2、物聯(lián)網(wǎng)射頻標受到惡意攻擊的問題3、標簽用戶可能被跟蹤定位的問題4、物聯(lián)網(wǎng)的不安全因素可能通過互聯(lián)網(wǎng)進行擴散的問題5、物聯(lián)網(wǎng)加密機制有待健全的問題6、物聯(lián)網(wǎng)的安全隱患會加劇工業(yè)控制網(wǎng)絡的安全威脅

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試5.物聯(lián)網(wǎng)安全性要求物理層要求在執(zhí)行過程中有一個安全的計算環(huán)境，這種計算環(huán)境可以保證數(shù)據(jù)的完整性和可靠性，以便于本地或者遠程的服務可以順利執(zhí)行。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試5.物聯(lián)網(wǎng)安全性要求感知層對感知節(jié)點進行身份驗證，防止非法節(jié)點訪問。節(jié)點間傳輸?shù)男畔⑿枰p量級的加密算法和協(xié)議，保證信息的機密性。保證數(shù)據(jù)的完整性和真實性。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試5.物聯(lián)網(wǎng)安全性要求網(wǎng)絡層防范分布式拒絕服務攻擊攻擊。保證數(shù)據(jù)的機密性和完整性。信息隱私保護。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試5.物聯(lián)網(wǎng)安全性要求應用層網(wǎng)格計算、普適計算、云計算等技術隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和普及應運而生，這些新型計算模式需要保證安全性。應用數(shù)據(jù)的隱私安全和應用部署安全。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試6.物理層安全要求在執(zhí)行過程中有一個安全的計算環(huán)境，以便于本地或遠程服務可以順利執(zhí)行，這是為了保證（

）的安全特性。異構性機密性完整性可靠性和完整性ABCD提交

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試單選題15分6.物聯(lián)網(wǎng)安全特征機密性數(shù)據(jù)擁有機密性可以確保數(shù)據(jù)是安全的，不會被其他非授權用戶所見。完整性保障數(shù)據(jù)來自正確的發(fā)送方，而不會被其他人在傳輸過程中被篡改或者偽造。可用性物聯(lián)網(wǎng)的用戶應該在需要的時候及時擁有所有可用的數(shù)據(jù),服務和設備。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試7.下列關于物聯(lián)網(wǎng)安全技術說法正確的是（

）。

物聯(lián)網(wǎng)信息完整性是指信息只能被授權用戶使用，不能泄露其特征物聯(lián)網(wǎng)信息加密需要保證信息的可靠性物聯(lián)網(wǎng)感知節(jié)點接入和用戶接入不需要身份認證和訪問控制技術物聯(lián)網(wǎng)安全控制要求信息具有不可抵賴性和不可控性ABCD提交單選題10分多選題10分

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試單選題10分8.信息安全的基本屬性是（

）。保密性完整性可用性、可靠性、可控性A，B，C都是ABCD提交

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試單選題10分6.物聯(lián)網(wǎng)安全特征面臨的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)人工智能和機器學習的技術發(fā)展使得對物聯(lián)網(wǎng)的攻擊和防護手段更加先進。例如可以AI防護系統(tǒng)檢測安全威脅。但攻擊的門檻也越來越低：掃地機器人、路由器等。研究現(xiàn)狀物理層：探索不同的安全機制的創(chuàng)建，可信賴的執(zhí)行環(huán)境的創(chuàng)建。保證在硬件執(zhí)行的過程中的數(shù)據(jù)安全，提供不同等級的安全保護機制。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試6.物聯(lián)網(wǎng)安全特征研究現(xiàn)狀感知層加密感知設備傳輸?shù)男畔ⅲ约霸诮邮栈虬l(fā)送信息時驗證感知節(jié)點的身份。傳輸層點與點之間傳輸信息的機密性，利用密鑰有關的安全協(xié)議支持數(shù)據(jù)的安全傳輸。應用層數(shù)據(jù)庫安全訪問控制技術、信息保護技術、數(shù)據(jù)機密檢索技術等。

五步教學法檢查回顧新知學習合作探究考核點評過關測試6.物