物联网工程导论习题1

1． 简述物联网的定义，分析物联网的“物”的条件。

物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。特别注意的是物联网中的“物”，不是普通意义的万事万物，这里的“物”要满足以下条件：1、要有相应信息的接收器； 2、要有数据传输通路；3、要有一定的存储功能；4、要有处理运算单元(CPU)；5、要有操作系统；6、要有专门的应用程序；7、要有数据发送器；8、遵循物联网的通信协议；9、在世界网络中有可被识别的唯一编号。

2． 名词解释：RFID、EPC、ZIGBEE。

RFID (Radio Frequency Identification) 即射频识别，俗称电子标签，一种自动识别技术，可以快速读写、长期跟踪管理，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信对目标加以识别。

EPC(Electronic Product Code)，即产品电子代码，为每一件单品建立全球的、开放的标识标准，实现全球范围内对单件产品的跟踪与追溯。

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。

3． 4-3传感器节点由哪几部分组成？

传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成。传感器模块负责监测区域内信息的采集和数据转换；处理器模块负责控制整个传感器节点的操作，存储和处理本身采集的数据以及其他节点发来的数据；无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集数据；能量供应模块为传感器节点提供运行所需的能量，通常采用微型电池。

4． 4-8无线传感器网络的安全研究要解决哪些问题？

传感器网络的安全和一般网络安全的出发点是相同的，都要解决如下问题： （1）机密性问题。所有敏感数据在存储和传输的过程中都要保证其机密性，让任何人在截获物理通信信号的时候不能直接获得消息内容。

（2）点到点的消息认证问题。网络节点在接收到另外一个节点发送过来的消息时，能够确认这个数据包确实是从该节点发送出来的，而不是别人冒充的。

（3）完整性鉴别问题。网络节点在接收到一个数据包的时候，能够确认这个数据包和发出来的时候一模一样，没有被中间节点篡改或者在传输中通信出错。

（4）新鲜性问题。数据本身具有时效性，网络节点能够判断最新接收到的数据包是发送者最新产生的数据包。造成新鲜性问题一般有两种原因：一是由网络多路径延时的非确定性导致数据包的接收错序而引起，二是由恶意节点的重放（replay）攻击而引起。

（5）认证组播/广播问题。认证组播/广播解决的是单一节点向一组节点/所有节点发送统一通告的认证安全问题。认证广播的发送者是一个，而接收者是

很多个，所以认证方法和点到点通信认证方式完全不同。在SPINS安全框架中将详细分析广播认证问题。

（6）安全管理问题。安全管理包括安全引导和安全维护两个部分。安全引导是指一个网络系统从分散的、独立的、没有安全通道保护的个体集合，按照预定的协议机制，逐步形成统一完整的、具有安全信道保护的、连通的安全网络的过程。

5． 4-18简述ZigBee协议与IEEE802.15.4标准的联系与区别。

IEEE802.15.4仅定义了物理层和MAC层的规范。基于IEEE802.15.4标准的ZigBee技术是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线通信技术。ZigBee协议栈建立在IEEE802.15.4的PHY层和MAC子层规范之上。它实现了网络层和应用层。IEEE802.15.4标准有IEEE负责制定，而ZigBee协议由ZigBee联盟制定。

6． 物联网将物理世界与虚拟世界连接起来，这一点在数据库系统中是如何体现的？

数据库以信息和数据作为其来源，将物理世界中人工管理的各种形式的信息和数据交给计算机中来完成，以便于被充分、高效地处理和使用。物理世界与计算机虚拟世界中术语的对应关系为：

物理世界 计算机虚拟世界 实 体----------------------记 录 属 性----------------------字 段 实体集----------------------文 件

实体标识符----------------------记录关键字

7． 解释 “数字物理系统概念”，阐述数字物理系统和物联网的关系。

数字物理系统（Cyber-physical Systems，CPS）是计算机驱动的数字世界和物理世界交互的网络系统，该系统通过传感器和执行器将数字系统连接到物理世界，具有关键的监视和控制功能，业界常把这种连接物理系统的网络成为物联网。

对照国际电信联盟有关物联网的定义以及PCAST咨询报告有关CPS定义,我们认为CPS是物联网的专业称呼,侧重于物联网内部的技术内涵;而物联网是CPS的通俗称呼,侧重于CPS在日常生活中的应用。从专业角度看, CPS提供了物联网研究和开发所需要的理论和技术内涵;从应用角度看,物联网提供了CPS未来应用的一个直观画面,更加适合于普及CPS方面的科学知识。物联网的研究和开发应该从CPS入手和深入,而CPS技术和产品的普及和应用可以从物联网角度介绍和举例。

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