第1章 物联网概述

物联网安全认知物联网信息安全01核心是“28字”方针，即“课堂十不准“十不准”1.物联网安全认知2.物联网安全威胁3.访问控制和身份认证4.数据加密技术5.数据完整性检验知识导向“十不准”6.公钥基础设施7.物联网物理层安全8.物联网感知层安全9.物联网网络层安全10.物联网应用层安全11.物联网安全技术展望1.《物联网安全原理与技术》，翁健主编；清华大学出版社，2020年12月。2.《物联网信息安全》，李永忠主编；西安电子科技大学出版社，2016年6月。3.《物联网技术与应用导论》，暴建民主编；人民邮电出版社，2013年。4.《物联网信息安全》，桂小林主编；机械工业出版社，2014年。5.《物联网信息安全》，徐小涛主编；人民邮电出版社，2012年。参考资料“十不准”课程总评成绩=平时成绩×40%﹢期末成绩×60%。其中：平时成绩（100分）=出勤×10%+课堂表现×30%+课后作业×30%﹢阶段性测验×30%。期末成绩（100分）：试卷。考核方式“十不准”检查回顾新知学习合作探究过关测试五步教学法提纲考核点评1.下列属于物联网体系架构的是（

）。感知层网络层数据链路层应用层ABCD提交

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试独立完成多选题10分2.根据物联网工程导论所学知识，RFID技术属于物联网体系架构中的哪一层（

）。感知层网络层数据链路层应用层ABCD提交单选题10分

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试独立完成单选题10分知识目标1.了解物联网的发展与历史；2.掌握物联网的关键技术（重点）；3.掌握物联网安全的重要性、安全性要求及特征（重点）。。能力目标立规矩、明要求，以规矩求规范；杜绝抄袭、旷课、迟到等不良行为；加强学生国家安全观教育，弘扬爱国主义精神思政目标具备区分物联网架构不同层的关键技术的能力。第0章物理层

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试问题引入

假设在2000年左右，有人入侵了你的电脑，会发生什么情况？

假设在2022年左右，有人入侵了你的电脑，会发生什么情况？（弹幕回答）这说明了什么？物联网安全的重要性！！！什么是物联网？

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试世界物联网产业第三次信息产业革命中国国家重点发展战略性新产业，2021年规模约2.61万亿元成都到2025年，成都将建成创新和体系完善、应用广泛、带动性强、影响力大的全国智能物联网产业策源地和聚集地，其核心产业营收将突破1000亿元，并带动相关产业突破2000亿元。什么是物联网？

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试物联网是指通过信息传感设备按照约定的协议，把任何物品与信息网络连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，它是在互联网基础上的延伸和扩展的网络。全面感知、可靠传送、智能处理物联网=物理世界与信息网络的无缝连接什么是物联网？基于互联网的拓展，人们可以通过智能语音助手远程控制电灯的开关；可以实时观看无人机执行飞行任务的影像；可以乘坐无人驾驶汽车到达目的地。

在这些场景中，人和人、人和物体、物体和物体之间通过一个巨大的网络相连接，因而他们能够相互协作和通信。这个使得事物相互连接的网络就是物联网(InternetofThings)。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试3.下列哪个不是物联网的基本特征（

）。

全面感知可靠传递射频识别智能处理ABCD提交单选题10分多选题10分

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试单选题10分1.物联网的发展与历史萌芽期（上个世纪八十年代初到九十年代末）20世纪80年代和90年代：将传感器和智能添加到物体-联网贩售可乐机。1993年初：全球定位卫星(GPS)为大部分物联网提供了基本通信。1998年：IPV6成为草案标准，使得更多的设备拥有唯一的标识符，与物联网相连。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试1.物联网的发展与历史发展期（上世纪九十年代末到2010年）：1999年：物联网正式被定义。2000年：LG公司发布了物联网设备：联网冰箱。2007年：第一台iPhone手机问世，为用户与联网设备的连接提供了一种全新的方式。2009年：谷歌对无人驾驶进行研究。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试1.物联网的发展与历史爆发期（2010年—）：2010年：中国把物联网作为关键技术以及作为长期发展的计划。2014年，亚马逊发布了名为Echo的智能音箱产品，表示进军智能家居市场。2017-至今：无人驾驶，区块链和人工智能与物联网相结合等关键技术蓬勃发展。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试2.物联网的核心组成物理层是指承载着感知层设备的物理载体。蓝牙温度计为例，手机可以通过蓝牙连接查看温度，物理层就是指温度计中的芯片以及手机本身。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试2.物联网的核心组成感知层对物理世界中的各类物理量、音频、视频等数据进行采集、感知和处理。以上面的温度计为例，感知层的主要设备应该是温度传感器。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试温度传感器（弹幕回答）感知层的主要设备除了温度传感器还有哪些？2.物联网的核心组成感知类设备。包括各种传感器、摄像头、GPS等，用于获取环境信息；②

标签类设备。主要指RFID标签以及不同的变化形式，广义地说还包括条形码、二维码等。这些物品识别码本身不是什么设备，但它们是记录设备或物品的重要信息，其功能与RFID类似，因此有时也被当作广义上的标签类设备对待；③

执行控制类设备。包括各种网络执行器、调节器、开关、RFID读写器等；④

信息展示类设备。这类设备主要为多媒体终端；⑤

通信类设备。主要包括物联网网关、路由器、数据汇聚节点等。

⑥

短距离网络。可以是有线网络（如以太网、现场总线、局域网等），也可以是无线网（如Zigbee、蓝牙、WIFI等），用于物联网感知层中设备之间进行通信。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试2.物联网的核心组成网络层又称传输层，包括接入网和传输网两种。主要解决在感知层获得的数据传输问题，负责信息的传递、路由和控制。通过网络层，物联网可以将感知层得到的数据传往应用层处理。用于远距离通信的网络设施（广域网WAN），包括互联网（由互联网运营商提供服务）、移动通信网络（有移动网络服务商提供服务）、低功耗广域网（LPWAN，如NB-IOT，Lora，Sigfox等）。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试2.物联网的核心组成应用层利用感知层的信息，并经过处理和分析后，为用户提供特定的服务。主要解决的是信息处理与用户交互的问题。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试分组讨论：（每组一人代表作答）通过已学内容讨论物联网架构各层有哪些关键技术，并举例说明。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试Attention,重点来了！3.物联网关键技术物理层是构建物联网架构的骨架，其中关键技术包括：芯片技术。三星公司的Exynosi系列处理器、英特尔公司的Quark系列处理器等。可信计算技术。技术目标是将常规的功能操作与安全敏感的应用程序或服务分割隔离，从而减少整个系统的攻击面。固件升级技术。由于当前大多数设备都将固件存储在Flash中，因此升级固件实际上是使用新的固件程序重写Flash。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试3.物联网关键技术感知层是为了实现设备对物理世界的感知，其中关键技术包括：传感器(Transducer/Sensor)技术用于获取感知层中信息的主要设备。传感器是一种能够感受到被测量数据的小型仪器，被测量数据包括速度，重量等。工作流程如下：

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试3.物联网关键技术RFID技术通过射频信号，RFID可以在短距离内对目标对象自动识别和跟踪从而获得相关数据。一般由图所示的信号发射机(电子标签)、信号接收机（读写器）、发射接收天线这三部分组成。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试3.物联网关键技术条码技术一维条形码：字符信息是由一系列不同宽度的竖线组成，并且竖线之间也有不同的宽度间隔。二维条形码：在二维空间存储信息的，在这种条形码上分布着一系列有规律的的点、块或其他形状，这些形状形成的图形记录着特定的信息。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试3.物联网关键技术无线传感器网络(WSN，WirelessSensorNetwork)由多个传感器节点通过自组织方式构成的分布式传感网络，这些传感器节点一般位置相邻的或者属于同一检测区域。一般由多个不同功能的节点组成，例如传感器节点，汇聚节点和管理节点。如图所示。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试3.物联网关键技术无线网络技术（WPAN，WirelessPersonalAreaNetwork）在比较小范围内，通过除了网络连接线之外的某种通信媒介相互连接，实现数个设备相互通信的网络。如蓝牙。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试3.物联网关键技术云计算技术云计算中的“云”是指Internet上存在的服务器资源，包括硬件资源和软件资源。当本地用户端发出请求资源的信息，云端上的服务器资源能够被及时提供到本地用户端。云计算的关键技术包括虚拟化、海量数据管理技术和编程方式等。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试3.物联网关键技术智能建筑管理系统利用先进的物联网技术对建筑进行监测，有助于减少建筑相关的资源消耗（例如电力、水）以及提高居住者的满意度。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试3.物联网关键技术智能交通管理系统北京市的智能交通管理系统以数据管理中心为核心，实现其他系统之间的信息互通和高度共享，提供给了智能的交通管理决策。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试3.物联网关键技术智能火灾检测系统通过温度传感器，可以实时监控火灾，在短时间内直接发送警报以及一些其他现场的信息（火灾区域、易燃材料等）到消防部门。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试3.物联网关键技术无人驾驶感知系统无人驾驶感知系统基于物联网、计算机视觉等技术，使得汽车能够在复杂的交通场景下遵循交通规则以及模拟人类驾驶行为进行自主驾驶。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试4.可信计算技术属于物联网的（

）。物理层感知层网络层应用层ABCD提交

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试单选题10分5.（

）技术不是物联网的关键技术。RFID芯片无线网络物流ABCD提交

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试单选题10分4.物联网安全的重要性物联网发展面临的问题：标准统一化问题协议与安全问题核心技术商业模式与产业链问题配套政策和规范的制定与完善

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试4.物联网安全的重要性物联网是异构网络的融合，涉及传感器网络、移动通信网络和互联网相同的安全问题，涉及到隐私保护、异构网络认证、访问控制、信息存储和管理等更为特殊的问题。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试4.物联网安全的重要性物联网安全事件：2016年，日本发生了多起关于智能电视受攻击的事件，电视受勒索病毒控制后，会在屏幕上显示索要收款的信息。2016年，在美国的互联网服务商被分布式拒绝方式攻击，攻击者利用全球数台有恶意代码的智能设备使得互联网大规模地瘫痪。IBM研究团队发现，攻击者能够利用智慧城市系统中存在的多个安全漏洞，控制报警系统以及篡改传感器数据，从而控制整个城市的交通。保证物联网安全是一项具有很大挑战性的研究工作。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试4.物联网安全的重要性物联网安全问题的来源是多方面的，包括传统的网络安全问题、计算系统的安全问题和物联网感知过程中的特殊安全问题等。1、物联网标签扫描引起的信息泄露问题2、物联网射频标受到恶意攻击的问题3、标签用户可能被跟踪定位的问题4、物联网的不安全因素可能通过互联网进行扩散的问题5、物联网加密机制有待健全的问题6、物联网的安全隐患会加剧工业控制网络的安全威胁

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试5.物联网安全性要求物理层要求在执行过程中有一个安全的计算环境，这种计算环境可以保证数据的完整性和可靠性，以便于本地或者远程的服务可以顺利执行。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试5.物联网安全性要求感知层对感知节点进行身份验证，防止非法节点访问。节点间传输的信息需要轻量级的加密算法和协议，保证信息的机密性。保证数据的完整性和真实性。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试5.物联网安全性要求网络层防范分布式拒绝服务攻击攻击。保证数据的机密性和完整性。信息隐私保护。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试5.物联网安全性要求应用层网格计算、普适计算、云计算等技术随着物联网的发展和普及应运而生，这些新型计算模式需要保证安全性。应用数据的隐私安全和应用部署安全。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试6.物理层安全要求在执行过程中有一个安全的计算环境，以便于本地或远程服务可以顺利执行，这是为了保证（

）的安全特性。异构性机密性完整性可靠性和完整性ABCD提交

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试单选题15分6.物联网安全特征机密性数据拥有机密性可以确保数据是安全的，不会被其他非授权用户所见。完整性保障数据来自正确的发送方，而不会被其他人在传输过程中被篡改或者伪造。可用性物联网的用户应该在需要的时候及时拥有所有可用的数据,服务和设备。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试7.下列关于物联网安全技术说法正确的是（

）。

物联网信息完整性是指信息只能被授权用户使用，不能泄露其特征物联网信息加密需要保证信息的可靠性物联网感知节点接入和用户接入不需要身份认证和访问控制技术物联网安全控制要求信息具有不可抵赖性和不可控性ABCD提交单选题10分多选题10分

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试单选题10分8.信息安全的基本属性是（

）。保密性完整性可用性、可靠性、可控性A，B，C都是ABCD提交

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试单选题10分6.物联网安全特征面临的现状和挑战人工智能和机器学习的技术发展使得对物联网的攻击和防护手段更加先进。例如可以AI防护系统检测安全威胁。但攻击的门槛也越来越低：扫地机器人、路由器等。研究现状物理层：探索不同的安全机制的创建，可信赖的执行环境的创建。保证在硬件执行的过程中的数据安全，提供不同等级的安全保护机制。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试6.物联网安全特征研究现状感知层加密感知设备传输的信息，以及在接收或发送信息时验证感知节点的身份。传输层点与点之间传输信息的机密性，利用密钥有关的安全协议支持数据的安全传输。应用层数据库安全访问控制技术、信息保护技术、数据机密检索技术等。

五步教学法检查回顾新知学习合作探究考核点评过关测试6.物