物联网技术概论
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物联网概论(ppt 66张)
1.1.4 物联网与我国战略性新兴产业
• 2009年8月7日，国务院总理温家宝在无锡视察 时发表了重要的讲话，提出“感知中国”的战略 构想，指示要抓住机会，大力发展物联网技术 与产业。 • 2010年3月5日，国务院总理温家宝在十一届全 国人大三次会议上作政府工作报告中指出：“ 国际金融危机正在催生新的科技革命和产业革 命。发展战略性新兴产业，抢占经济科技制高 点，决定国家的未来，必须抓住机遇，明确重 点，有所作为。转变经济发展方式刻不容缓， 大力培育战略性新兴产业”。
1.2.3 物联网的研究背景
1. 信息世界与物理世界的融合 （1）信息世界的发展
互联网的广泛应用造就了人类历史上最庞大的 信息世界 • • • • 2005年互联网包含的数据量约为5×109GB 2007年约为281×109GB 2008年约为487×109GB 从2009到2011年数据以每年60%的速度增长
3. 互联网技术发展对物联网形成的影响 • TCP/IP协议的研究与设计的成功，促进了互联网的快 速发展。在互联网形成过程中，广域网、城域网、局 域网与个人区域网技术逐步成熟 • 互联网的大规模应用带来了大批用户接入的需求，促 进了接入技术的发展，推动了宽带城域网技术的发展 • 基于Web的电子商务、电子政务、远程医疗、远程教 育，以及基于对等结构的P2P网络、移动通信技术与移 动互联网的应用，使得互联网的应用以超常规的速度 发展 • 无线局域网、无线城域网与无线自组网、无线传感器 网络与无线个人区域网的研究与应用为物联网的发展 奠定了基础
第 1章 物联网1章 知识点结构
物联网发展的社会背景
物联网发展的技术背景
物联网定义
物联网的技术特征
物联网的体系结构模型* 物联网关键技术
物联网技术概论
物联网技术概论
2.物联网的发展
美国：IBM提出的“智慧地球”概念已上升至美国的国家 战略 欧盟：2009年6.18，欧盟委员会向欧盟议会，理事会、欧 洲经济和社会委员会及地区委员会递交《欧盟物联网行动 计划》 日本：2004年推出 u-Japan 计划09年升级为 i-japan 将物联网列为国家重点战略之一。 韩国：计划2013年之前创造50万亿韩元的物联网产业规模 国内政策：物联网是国内发展的一项战略性新兴产业 温家宝在十一届人大会议三次《政府工作报告》明确提出： 加快物联网的研发应用
与应用。
物联网技术概论
四、可穿戴设备
随着创新技术的不断发展，可穿戴设备已不仅仅是佩戴在消费者手腕上
的一个日常活动追踪器，可穿戴设备是目前发展最快的技术领域之一，其不仅
可以记录我们的锻炼状况，还可以追踪我们的情绪、睡眠习惯，甚至我们宠物
的一举一动，”美国消费技术协会消费电子展及企业运营战略高级副总裁凯
物联网技术概论
4、物理网和互联网的关系
表1.1互联网和物联网的比较
网络 比较项起源来自互联网①计算机技术的出现 ②技术的传播速度加快
物联网
①传感技术的创新 ②云计算
面向的对象 人
人和物
发展的过程 使用者
技术的研究到人类的技术共 享使用
所有的人
芯片多技术的平台应用过程 人和物，人即信息体，物即信息体
核心的技术 主流的操作系统和语言开发 芯片技术开发和标准制定
物联网技术概论
2010年物理网产业市场规模超过2000亿元 2015年物联网整体市场规模达到7500亿元 到2020年之前全球接入互联网的终端将达到500亿个 物联网已成为国家重点发展的一项战略性新兴产业
物联网技术概论
2.物联网的发展
美国：IBM提出的“智慧地球”概念已上升至美国的国家 战略 欧盟：2009年6.18，欧盟委员会向欧盟议会，理事会、欧 洲经济和社会委员会及地区委员会递交《欧盟物联网行动 计划》 日本：2004年推出 u-Japan 计划09年升级为 i-japan 将物联网列为国家重点战略之一。 韩国：计划2013年之前创造50万亿韩元的物联网产业规模 国内政策：物联网是国内发展的一项战略性新兴产业 温家宝在十一届人大会议三次《政府工作报告》明确提出： 加快物联网的研发应用
与应用。
物联网技术概论
四、可穿戴设备
随着创新技术的不断发展，可穿戴设备已不仅仅是佩戴在消费者手腕上
的一个日常活动追踪器，可穿戴设备是目前发展最快的技术领域之一，其不仅
可以记录我们的锻炼状况，还可以追踪我们的情绪、睡眠习惯，甚至我们宠物
的一举一动，”美国消费技术协会消费电子展及企业运营战略高级副总裁凯
物联网技术概论
4、物理网和互联网的关系
表1.1互联网和物联网的比较
网络 比较项起源来自互联网①计算机技术的出现 ②技术的传播速度加快
物联网
①传感技术的创新 ②云计算
面向的对象 人
人和物
发展的过程 使用者
技术的研究到人类的技术共 享使用
所有的人
芯片多技术的平台应用过程 人和物，人即信息体，物即信息体
核心的技术 主流的操作系统和语言开发 芯片技术开发和标准制定
物联网技术概论
2010年物理网产业市场规模超过2000亿元 2015年物联网整体市场规模达到7500亿元 到2020年之前全球接入互联网的终端将达到500亿个 物联网已成为国家重点发展的一项战略性新兴产业
物联网技术概论
物联网技术概论
物联网技术概论物联网（Internet of Things，简称IoT）是近年来兴起的一个热门话题，它以互联网为基础，通过传感器、无线通信等技术手段，将物体与物体、物体与人进行连接，形成一个庞大的信息网络。
随着信息技术的迅猛发展，物联网技术得到了广泛应用，并逐渐改变了我们的生活方式、工作方式以及产业运营模式等方面。
本文将从物联网的定义、发展历程、技术特点以及应用领域等多个方面对物联网技术进行概述。
一、物联网的定义与发展历程物联网是指通过互联网连接和共享的物体和传感器网络，以实现信息的收集、传输、处理和应用的技术领域。
物联网的概念最早由MIT的凯文·阿什顿（Kevin Ashton）提出，他在一篇关于RFID技术的论文中首次提到了物联网的概念。
随后，物联网逐渐成为一个独立的学科领域，并在全球范围内得到了广泛关注和研究。
物联网的发展经历了三个阶段：感知层、网络层和应用层。
感知层是指通过物联网设备和传感器对环境进行感知和数据采集，例如温度传感器、湿度传感器等。
网络层是指将感知层中采集到的数据通过无线通信网络进行传输和处理，例如无线传感器网络（WSN）、蓝牙、Wi-Fi等。
应用层是指根据感知层和网络层的数据进行分析和应用，如智能家居、智能交通等。
随着物联网技术的发展，越来越多的物体将被互联网连接，形成更加智能化和高效的系统，推动社会的发展和进步。
二、物联网技术的特点1. 大规模连接：物联网技术可以实现大规模设备和物体的连接，构建庞大的信息网络。
无论是家庭中的智能家电，还是城市中的智能交通系统，都可以通过物联网技术实现设备之间的互联互通。
2. 多样性：物联网技术应用的场景非常广泛，涵盖了生活、工业、医疗、交通等多个领域。
无论是智能家居、智能工厂、智慧医疗还是智能交通，都离不开物联网技术的支持。
3. 实时性：物联网技术可以实现对设备和物体的实时监测和控制。
通过传感器和无线通信技术，可以实时采集环境数据，并迅速进行处理和分析，从而实现对物体的实时监测和控制。
物联网技术概论(PDF 40页)
物联网是有上亿个可以通过 无线连接报告其位置、身份和 历史的物体所构成的世界。
指出：物联网是情景感知计 算的支持技术。
中培教育 张文杰 wjzhg@
z 关于“物联网”最新技术的第一本书； z 反映了当前的研究趋势与工业化需求； z 兼顾了理论和实践问题； z 涵盖了案例分析、试验报告和实践； z 本书强调了概念和技术问题，适时、严肃的关注了EU和US以及
中培教育 张文杰 wjzhg@
2005年，国际电信联 盟（ITU）发布名为《Inter‐ net of Things》的技术报告， 定义物联网：通过在各种日 常物品中植入短距离收发器， 构成一种新的信息和通信技 术（ICTs），以使任何人可 以在任何时间、任何地点连 接到任何物体。
物联网的支撑技术：
中培教育 张文杰 wjzhg@
我的定义：通过各种传感器和智能执行 器，把各种感兴趣的人与物，通过各种网络 （泛在网）连接起来，以实现人与物的智能 化身份识别、定位、状态监控、跟踪、和管 理，进而提供某种泛在计算服务的一类网络 称作物联网。
《Internet of Things in 2020》（2008）
EPoSS在《Internet of Things in 2020》报告中 分析预测，未来物联网的发展将经历四个阶段： ¾ 2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领 域 ¾ 2010-2015年物体互联(M2M) ¾ 2015-2020年物体半智能化 ¾ 2020年之后物体全智能化
中培教育 张文杰 wjzhg@
物联网—技术、应用、标准和商业模式 （2010.7，第一版）
周洪波博士在他的书 中指出，不同技术背景的 专家，各自关于物联网的 理解不尽相同：RFID、 M2M、WSN、两化融合 （工业控制与工业自动化 等）、其他（如信息管理 系统、安防监控、智能家 居等）。
指出：物联网是情景感知计 算的支持技术。
中培教育 张文杰 wjzhg@
z 关于“物联网”最新技术的第一本书； z 反映了当前的研究趋势与工业化需求； z 兼顾了理论和实践问题； z 涵盖了案例分析、试验报告和实践； z 本书强调了概念和技术问题，适时、严肃的关注了EU和US以及
中培教育 张文杰 wjzhg@
2005年，国际电信联 盟（ITU）发布名为《Inter‐ net of Things》的技术报告， 定义物联网：通过在各种日 常物品中植入短距离收发器， 构成一种新的信息和通信技 术（ICTs），以使任何人可 以在任何时间、任何地点连 接到任何物体。
物联网的支撑技术：
中培教育 张文杰 wjzhg@
我的定义：通过各种传感器和智能执行 器，把各种感兴趣的人与物，通过各种网络 （泛在网）连接起来，以实现人与物的智能 化身份识别、定位、状态监控、跟踪、和管 理，进而提供某种泛在计算服务的一类网络 称作物联网。
《Internet of Things in 2020》（2008）
EPoSS在《Internet of Things in 2020》报告中 分析预测，未来物联网的发展将经历四个阶段： ¾ 2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领 域 ¾ 2010-2015年物体互联(M2M) ¾ 2015-2020年物体半智能化 ¾ 2020年之后物体全智能化
中培教育 张文杰 wjzhg@
物联网—技术、应用、标准和商业模式 （2010.7，第一版）
周洪波博士在他的书 中指出，不同技术背景的 专家，各自关于物联网的 理解不尽相同：RFID、 M2M、WSN、两化融合 （工业控制与工业自动化 等）、其他（如信息管理 系统、安防监控、智能家 居等）。
物联网技术概论--物联网中间件
物联网中间件
01 中间件的概述 02 中间件的特点 03 中间件的分类
目录
中间件的概述
中间件是位于平台和应用之间的具有标 准程序接口和协议的通信服务。
中间件=平台+应用的需要 • 运行于多种硬件和OS平台 • 支持分布计算，提供跨网络，硬
件和OS平台的透明的应用和服 务的交互 • 支持标准的协议 • 支持标准的接口
• 交易中间件和消息中间件一样也具有跨平台, 跨网络的能力
中间件的分类
对象中间件
• 对象中间件也叫Object TP Momitor, 的模式来组织 体系结构的,在线的电子交易很适合采用这种中间件 类型。因为这种类型的应用会被频繁的修改,面向对 象的体系结构可以保持足够的弹性来应付这种改动。
中间件的分类 应用服务器
中间件的分类
感谢观看
中间件的分类
目前，中间件发展很快，已经与操作系统、数据库并列为三大基础软件
中间件的分类
消息中间件
主要功能:将数据从一个应用程序发送到另一个应用程序
中间件的分类
交易中间件
• 主要功能:管理分布于不同计算机上的数据的一致性，协调数据库处理 分布式事务,保障整个系统的性能和可靠性。
• 交易中间件所遵循的主要标准是x/opendtp模型。它适用于联机交易 处理系统，如银行的ATM系统,电信的计费营收系统。主要产品 有:BEA TUXEDO, IBM CICS, 东方通科技tongeasy
01 中间件的概述 02 中间件的特点 03 中间件的分类
目录
中间件的概述
中间件是位于平台和应用之间的具有标 准程序接口和协议的通信服务。
中间件=平台+应用的需要 • 运行于多种硬件和OS平台 • 支持分布计算，提供跨网络，硬
件和OS平台的透明的应用和服 务的交互 • 支持标准的协议 • 支持标准的接口
• 交易中间件和消息中间件一样也具有跨平台, 跨网络的能力
中间件的分类
对象中间件
• 对象中间件也叫Object TP Momitor, 的模式来组织 体系结构的,在线的电子交易很适合采用这种中间件 类型。因为这种类型的应用会被频繁的修改,面向对 象的体系结构可以保持足够的弹性来应付这种改动。
中间件的分类 应用服务器
中间件的分类
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中间件的分类
目前，中间件发展很快，已经与操作系统、数据库并列为三大基础软件
中间件的分类
消息中间件
主要功能:将数据从一个应用程序发送到另一个应用程序
中间件的分类
交易中间件
• 主要功能:管理分布于不同计算机上的数据的一致性，协调数据库处理 分布式事务,保障整个系统的性能和可靠性。
• 交易中间件所遵循的主要标准是x/opendtp模型。它适用于联机交易 处理系统，如银行的ATM系统,电信的计费营收系统。主要产品 有:BEA TUXEDO, IBM CICS, 东方通科技tongeasy
物联网系列专业课程：物联网技术概论
物联网系列专业课程：物联网技术概论在当今科技飞速发展的时代，物联网技术正以惊人的速度改变着我们的生活和工作方式。
从智能家居到智能交通，从工业自动化到医疗保健，物联网的应用无处不在。
而《物联网技术概论》这门课程，作为物联网系列专业课程的开篇之作，将为我们打开这个充满创新和机遇的领域的大门。
物联网，简单来说，就是让各种物品通过网络连接起来，实现智能化的感知、控制和管理。
它并不是一项孤立的技术，而是融合了多种技术的综合性体系，包括传感器技术、通信技术、网络技术、云计算技术、数据分析技术等等。
传感器技术是物联网的基础。
传感器就像是物联网的“眼睛”和“耳朵”，能够感知周围环境的各种信息，如温度、湿度、光照、压力、位置等。
这些传感器将收集到的数据转换为电信号，然后通过通信技术传输到网络中。
常见的传感器有温度传感器、湿度传感器、光线传感器、加速度传感器等。
不同类型的传感器可以满足不同的应用需求，比如在智能家居中，温度传感器可以用于自动调节室内温度，光线传感器可以根据光照强度自动控制灯光的亮度。
通信技术在物联网中起着至关重要的作用。
它负责将传感器收集到的数据传输到云端或其他终端设备。
目前，物联网中常用的通信技术包括蓝牙、WiFi、Zigbee、NFC 等短距离通信技术，以及 4G、5G、NBIoT 等长距离通信技术。
短距离通信技术适用于小型物联网设备之间的连接，如智能家居设备；而长距离通信技术则适用于大规模的物联网应用，如智能城市中的交通监控系统。
网络技术是物联网的支撑。
物联网中的设备数量众多，分布广泛，需要一个强大的网络来实现设备之间的互联互通。
IPv6 技术的出现为物联网提供了充足的地址资源，使得每一个物联网设备都能够拥有一个独立的 IP 地址。
此外，云计算技术为物联网提供了强大的计算和存储能力。
物联网产生的数据量巨大，通过云计算，这些数据可以得到高效的处理和分析，从而为用户提供有价值的信息和服务。
数据分析技术是物联网的核心。
物联网技术概论--云计算
云计算的特点
• 超大规模 Google云计算已经拥有100多万台 服务器，Amazon，IBM等“云” 也都拥有几十万台服务器 • 虚拟化 云计算支持用户在任意位置、使用 各种终端获取应用服务
云计算的特点
• 可靠性 “云”使用了数据多副本容错、计 算节点同构可互换等措施来保障服 务的高可靠性 • 通用性 “云”使用了数据多副本容错、计 算节点同构可互换等措施来保障服 务的高可靠性
云计算
01 云计算的概念 02 云计算的特点 03 云计算的服务类型
目录云计算的ຫໍສະໝຸດ 述云计算的概念是由Google提出的一种网络应用模式。 狭义云计算是指IT基础设施的交付和使用模式，通过网络以按需、 易扩展的方式获得所需的资源。 广义云计算是指服务的交付和使用模式，通过网络以按需、易扩 展的方式获得所需的服务。
云计算的特点
• 高扩展性 “云”的规模可以动态伸缩,满足应 用和用户规模增长的需要 • 按需服务 • 极其廉价 • 潜在危险性
云计算的服务类型
(1)将基础设施作为服务，消费者通过Internet可以从完善的计算机基础 设施获得服务。 (2)将软件作为服务，SaaS模式，软件即服务。它是一种通过Internet 提供软件的模式，用户无须购买软件,而是向提供商租用基于Web的软件, 来管理企业经营活动。 (3）将平台作为服务，PaaS模式，该模式实际上是指将软件研发的平台 作为一SaaS种服务，以SaaS的模式提交给用户。
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物联网技术概论-5-物联网通信技术
• CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准 的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其它强大的功能。CC2530 有四种不同的闪存版本 ：CC2530F32/64/128/256，分别具有 32/64/128/256KB 的闪存。
• CC2530F256 结合了德州仪器的业界领先的黄金单元 ZigBee 协议栈（Z-Stack™），提供了一个强大和完整 的ZigBee 解决方案。
➢ 由Wi-Fi 联盟于1999发布，Wi-Fi联盟最初为无线 以太网相容联盟（Wireless Ethernet Compatibility Alliance，WECA），因此，WiFi技术又称无线相容性认证技术。
5.1.1 Wi-Fi技术
• Wi-Fi联盟主要针对移动设备，规范了基于IEEE 802.11协 议的数据连接技术，用以支持包括本地无线局域网（ Wireless Local Area Networks，WLAN）、个人局域 网（Personal Area Networks，PAN）在内的网络。
• WPA协议的提出旨在克服所有WEP协议的安全缺 陷，WPA协议大大改进了之前的无线网络安全保 护能力和访问控制技术，使无线网络数据的安全级 别提高。
• WPA 主要解决了WEP中在客户端与缺乏身份认证 的访问点之间使用相同静态密钥和网络接入时身份 认证方面存在的缺陷问题。
•表7-2 WEP和WPA的比较
➢ 近距离无线通信技术通常有Wi-Fi技术、蓝牙技术、 ZigBee技术。
5.1.1 Wi-Fi技术
• 5.1.1 Wi-Fi技术
➢ Wi-Fi （wireless fidelity，无线保真）技术，是 一种将PC机、笔记本、移动手持设备（如PDA、手 机）等终端以无线方式互相连接的短距离无线电通信 技术。
• CC2530F256 结合了德州仪器的业界领先的黄金单元 ZigBee 协议栈（Z-Stack™），提供了一个强大和完整 的ZigBee 解决方案。
➢ 由Wi-Fi 联盟于1999发布，Wi-Fi联盟最初为无线 以太网相容联盟（Wireless Ethernet Compatibility Alliance，WECA），因此，WiFi技术又称无线相容性认证技术。
5.1.1 Wi-Fi技术
• Wi-Fi联盟主要针对移动设备，规范了基于IEEE 802.11协 议的数据连接技术，用以支持包括本地无线局域网（ Wireless Local Area Networks，WLAN）、个人局域 网（Personal Area Networks，PAN）在内的网络。
• WPA协议的提出旨在克服所有WEP协议的安全缺 陷，WPA协议大大改进了之前的无线网络安全保 护能力和访问控制技术，使无线网络数据的安全级 别提高。
• WPA 主要解决了WEP中在客户端与缺乏身份认证 的访问点之间使用相同静态密钥和网络接入时身份 认证方面存在的缺陷问题。
•表7-2 WEP和WPA的比较
➢ 近距离无线通信技术通常有Wi-Fi技术、蓝牙技术、 ZigBee技术。
5.1.1 Wi-Fi技术
• 5.1.1 Wi-Fi技术
➢ Wi-Fi （wireless fidelity，无线保真）技术，是 一种将PC机、笔记本、移动手持设备（如PDA、手 机）等终端以无线方式互相连接的短距离无线电通信 技术。
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再次，物联网所处理的数据量将比现在的互联网 和移动网都大得多。
物联网的安全特征
❖ 2）即使分别保证了感知控制层、数据传输层 和智能处理层的安全，也不能保证物联网的 安全。
因为物联网是融合几个层次于一体的大系统，许 多安全问题来源于系统整合；
物联网的数据共享对安全性提出了更高的要求； 物联网的应用将对安全提出了新要求，比如隐私 保护不不是单一层次的安全需求，但却是物联网 应用系统不可或缺的安全需求。
7.2 物联网的安全体系
❖ 感知层的安全挑战
⑴ 感知层的网络节点被恶意控制（安全性全部丢 失）；
⑵ 感知节点所感知的信息被非法获取（泄密）； ⑶ 感知层的普通节点被恶意控制（密钥被控制着
获得）； ⑷ 感知层的普通节点被非法捕获（节点的密钥没
有被捕获，因此没有被控制）； ⑸ 感知层的结点（普通节点或关键节点）受来自
❖ 近几年来不时爆出这样的破解时间，相关技 术人员或者通常意义下的“黑客”声称破解 了一种或多种使用RFID技术的产品，并可以 从中获取用户的隐私，或者伪造RFID标签。
7.3 RFID的安全和隐私
❖ （1）非法跟踪
攻击者可以非接触地识别受害者身上的标签，掌握受害者的位置信息，从而给非法侵 害行为或活动提供便利的目标及条件。跟踪是对位置隐私权的一种破坏。
❖ 7）扩展性
节点经常加入或失效会使网络的拓扑结构不断发生变化。传感器网络的可扩 展性表现在传感器节点数量、网络覆盖区域、生命周期、感知精度等方面的 可扩展性级别，安全保障机制必须提供支持可扩展性级别的安全机制和算法， 来使传感器网络保持正常运行。
7.3 RFID的安全和隐私
❖ 2008年8月，美国麻省理工学院的三名学生 宣布成功破解了波士顿地铁资费卡。更严重 的是，世界各地的公共交通系统都采用了几 乎同样的智能卡技术，因此使用它们的破解 方法可以“免费搭车游世界”。
物联网的安全特征
❖ 1）已有的对传感网、互联网、移动网、安全 多方计算、云计算等的一些安全解决方案在 物联网环境中可以部分使用，但另外部分可 能不再适用。
首先，物联网所对应的传感网的数量和终端物体 的规模是单个传感网所无法相比的；
其次，物联网所联接的终端设备或器件的处理能 力将有很大差异，它们之间可能需要相互作用；
7.2 物联网的安全体系
❖ 感知层的安全服务
❖ 5）容错性
容错与安全有关，也可以称为是可用性的一个方面。当一部分节点失效或者 出现安全问题时，必须保证整个无线传感器网路的正确和安全运行。
❖ 6）不可否认性
利用不可否认性，节点发送过的信息可以作为证据，证明节点是否具有恶意 或者进行了不符合协议的操作。但是，由于传感器的计算能力很弱，不可否 认性不能通过传统的非对称密钥的方式来完成。
❖ 3）鉴别和认证
对无线传感器网络，组通信是经常使用的通信模式，例如，基站与传感器节 点间的通信使用的就是组通信。对于组通信，源端认证是非常重要的安全需 求和目标。
❖ 4）可用性
可用性是指安全协议高效可靠，不会给节点带来过多的负载从而导致节点过 早消耗完有限的电能。可用性也是无线传感器网络安全的基本需求和目标。
7.2 物联网的安全体系
❖ 考虑到物联网安全的总体需求是物理安全、 信息采集安全、信息传输安全和信息处理安 全的综合，安全的最终目标是确保信息的机 密性、完整性、真实性和网络的容错性。下 面给出一种物联网三层安全体系架构。
7.2 物联网的安全体系
❖ 1. 感知层安全 ❖ 感知层安全包括感知设备物理安全和RFID安全以及传感器
❖ 目前，物联网的体系结构被公认为有三个层次：感知层、网 络层和应用层。针对物联网体系结构各个层次的独立安全问 题，已经有许多一些信息安全解决方案措施。但需要说明的 是，物联网作为一个应用整体，各个层次的独立安全措施简 单相加并不能提供可靠的安全保障，而且物联网与几个逻辑 层所对应的基础设施之间仍然存在许多本质的区别。
7.2 物联网的安全体系
❖ 感知层的安全服务 ❖ 1）保密性
保密性是无线传感器网络军事应用中的重要目标。在民用系统中，除了部分 隐私信息，其它很多探测（如温度探测）或警报信息（如火警警报）并不需 要保密。
❖ 2）完整性
完整性是无线传感器网络安全最基本的需求和目标，虽然很多信息不需要保 密，但是这些信息必须保证没有被篡改。
推荐阅读
桂小林 1
课程内容
❖ 物联网概论
❖ 物联网体系结构
❖ 传感器技术
❖ 标识与定位技术
❖ 物联网通信技术
❖ 物联网数据处理
❖ 物联网信息安全
❖ 物联网的典型应用
桂小林 2
桂小林 3 桂小林 3
第7部分 物联网信息安全
桂小林 4
7.1 物联网的安全特征
❖ 在物联网和云计算环境中，由于跨域使用资源、外包服务数 据、远程检测和控制系统，使得数据安全和通信安全变得更 加复杂，并呈现出跟以往不同的新特征，需要研发新的安全 技术以支撑这样的开放网络应用环境。
安全。在很多情况下，传感器节点之间的信息传递是敏感的， 不应被未授权的第三方获取。因此，传感器网络应用需要安 全的通信机制。
❖ 任何安全通信机制都要密码机制提供点对点安全通信服务， 而传感器网络中，密钥管理是非常重要的，它处理密钥从生 成、存储、备份恢复、装入、验证、传递、保管、使用、分 配、保护、更新、控制、丢失、吊销和销毁等多方面的内容， 它涵盖了密钥的整个生命周期，是整个加密系统中最薄弱的 环节，密钥的泄密将直接导致明文内容的泄密。因此感知层 需要密钥管理来保障传感器的安全。
❖ （2）窃取个人信息和物品信息
当RFID用于个人身份标识时，攻击者可以从标签中读出唯一的电子编码，从而获得使 用者的相关个人信息；当RFID用户物品标识时，抢劫者可以用阅读器确定哪些目标更 值得他们下手。
❖ （3）扰乱RFID系统正常运行
缺乏安全措施的电子标签十分脆弱，通过一些简单的技术，任何人都可以随意改变甚 至破坏RFID标签上的有用信息，如篡改、重放、屏蔽（法拉第护罩）、失效（大功率 发射机使标签感应出足够大的电流烧断天线）、Dos攻击等，这将破坏系统的正常通 信，扰乱RFID系统的正常运行。
物联网的安全特征
❖ 2）即使分别保证了感知控制层、数据传输层 和智能处理层的安全，也不能保证物联网的 安全。
因为物联网是融合几个层次于一体的大系统，许 多安全问题来源于系统整合；
物联网的数据共享对安全性提出了更高的要求； 物联网的应用将对安全提出了新要求，比如隐私 保护不不是单一层次的安全需求，但却是物联网 应用系统不可或缺的安全需求。
7.2 物联网的安全体系
❖ 感知层的安全挑战
⑴ 感知层的网络节点被恶意控制（安全性全部丢 失）；
⑵ 感知节点所感知的信息被非法获取（泄密）； ⑶ 感知层的普通节点被恶意控制（密钥被控制着
获得）； ⑷ 感知层的普通节点被非法捕获（节点的密钥没
有被捕获，因此没有被控制）； ⑸ 感知层的结点（普通节点或关键节点）受来自
❖ 近几年来不时爆出这样的破解时间，相关技 术人员或者通常意义下的“黑客”声称破解 了一种或多种使用RFID技术的产品，并可以 从中获取用户的隐私，或者伪造RFID标签。
7.3 RFID的安全和隐私
❖ （1）非法跟踪
攻击者可以非接触地识别受害者身上的标签，掌握受害者的位置信息，从而给非法侵 害行为或活动提供便利的目标及条件。跟踪是对位置隐私权的一种破坏。
❖ 7）扩展性
节点经常加入或失效会使网络的拓扑结构不断发生变化。传感器网络的可扩 展性表现在传感器节点数量、网络覆盖区域、生命周期、感知精度等方面的 可扩展性级别，安全保障机制必须提供支持可扩展性级别的安全机制和算法， 来使传感器网络保持正常运行。
7.3 RFID的安全和隐私
❖ 2008年8月，美国麻省理工学院的三名学生 宣布成功破解了波士顿地铁资费卡。更严重 的是，世界各地的公共交通系统都采用了几 乎同样的智能卡技术，因此使用它们的破解 方法可以“免费搭车游世界”。
物联网的安全特征
❖ 1）已有的对传感网、互联网、移动网、安全 多方计算、云计算等的一些安全解决方案在 物联网环境中可以部分使用，但另外部分可 能不再适用。
首先，物联网所对应的传感网的数量和终端物体 的规模是单个传感网所无法相比的；
其次，物联网所联接的终端设备或器件的处理能 力将有很大差异，它们之间可能需要相互作用；
7.2 物联网的安全体系
❖ 感知层的安全服务
❖ 5）容错性
容错与安全有关，也可以称为是可用性的一个方面。当一部分节点失效或者 出现安全问题时，必须保证整个无线传感器网路的正确和安全运行。
❖ 6）不可否认性
利用不可否认性，节点发送过的信息可以作为证据，证明节点是否具有恶意 或者进行了不符合协议的操作。但是，由于传感器的计算能力很弱，不可否 认性不能通过传统的非对称密钥的方式来完成。
❖ 3）鉴别和认证
对无线传感器网络，组通信是经常使用的通信模式，例如，基站与传感器节 点间的通信使用的就是组通信。对于组通信，源端认证是非常重要的安全需 求和目标。
❖ 4）可用性
可用性是指安全协议高效可靠，不会给节点带来过多的负载从而导致节点过 早消耗完有限的电能。可用性也是无线传感器网络安全的基本需求和目标。
7.2 物联网的安全体系
❖ 考虑到物联网安全的总体需求是物理安全、 信息采集安全、信息传输安全和信息处理安 全的综合，安全的最终目标是确保信息的机 密性、完整性、真实性和网络的容错性。下 面给出一种物联网三层安全体系架构。
7.2 物联网的安全体系
❖ 1. 感知层安全 ❖ 感知层安全包括感知设备物理安全和RFID安全以及传感器
❖ 目前，物联网的体系结构被公认为有三个层次：感知层、网 络层和应用层。针对物联网体系结构各个层次的独立安全问 题，已经有许多一些信息安全解决方案措施。但需要说明的 是，物联网作为一个应用整体，各个层次的独立安全措施简 单相加并不能提供可靠的安全保障，而且物联网与几个逻辑 层所对应的基础设施之间仍然存在许多本质的区别。
7.2 物联网的安全体系
❖ 感知层的安全服务 ❖ 1）保密性
保密性是无线传感器网络军事应用中的重要目标。在民用系统中，除了部分 隐私信息，其它很多探测（如温度探测）或警报信息（如火警警报）并不需 要保密。
❖ 2）完整性
完整性是无线传感器网络安全最基本的需求和目标，虽然很多信息不需要保 密，但是这些信息必须保证没有被篡改。
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课程内容
❖ 物联网概论
❖ 物联网体系结构
❖ 传感器技术
❖ 标识与定位技术
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❖ 物联网数据处理
❖ 物联网信息安全
❖ 物联网的典型应用
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第7部分 物联网信息安全
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7.1 物联网的安全特征
❖ 在物联网和云计算环境中，由于跨域使用资源、外包服务数 据、远程检测和控制系统，使得数据安全和通信安全变得更 加复杂，并呈现出跟以往不同的新特征，需要研发新的安全 技术以支撑这样的开放网络应用环境。
安全。在很多情况下，传感器节点之间的信息传递是敏感的， 不应被未授权的第三方获取。因此，传感器网络应用需要安 全的通信机制。
❖ 任何安全通信机制都要密码机制提供点对点安全通信服务， 而传感器网络中，密钥管理是非常重要的，它处理密钥从生 成、存储、备份恢复、装入、验证、传递、保管、使用、分 配、保护、更新、控制、丢失、吊销和销毁等多方面的内容， 它涵盖了密钥的整个生命周期，是整个加密系统中最薄弱的 环节，密钥的泄密将直接导致明文内容的泄密。因此感知层 需要密钥管理来保障传感器的安全。
❖ （2）窃取个人信息和物品信息
当RFID用于个人身份标识时，攻击者可以从标签中读出唯一的电子编码，从而获得使 用者的相关个人信息；当RFID用户物品标识时，抢劫者可以用阅读器确定哪些目标更 值得他们下手。
❖ （3）扰乱RFID系统正常运行
缺乏安全措施的电子标签十分脆弱，通过一些简单的技术，任何人都可以随意改变甚 至破坏RFID标签上的有用信息，如篡改、重放、屏蔽（法拉第护罩）、失效（大功率 发射机使标签感应出足够大的电流烧断天线）、Dos攻击等，这将破坏系统的正常通 信，扰乱RFID系统的正常运行。