資源簡介

(共20張PPT)
第十課：定制身份標識
物聯網技術應用與安全性分析。
學習目標
1
理解身份標識
了解概念、作用和常見技術。
2
分析應用場景
識別并分析實際應用場景。
3
掌握安全性
理解安全挑戰和防護措施。
導入：
觀看視頻，觀察視頻中用到了哪些物聯網身份標識的技術？
探索：
物聯網身份標識是指按一定規則或標準賦予物品易于機器和人識別、處 理的標識符或代碼，它是物聯網對象在信息網絡中的身份識別憑證，本質上是一種物理編碼，能夠實現物品的數字化。
身份標識概述
定義
唯一標識物聯網設備的標識符。
設備識別
使系統能夠識別設備身份。
身份認證
確保設備和用戶身份真實性。
數據交換
確保數據在設備間準確傳輸。
自主學習：
手機二維碼作為用戶唯一的驗證或支付標識，可以用來驗證身份或移動支付（如下頁左圖所示）；商品條形碼可以用于記錄商品的價格、類目等信息，超市收費員通過掃描商品條形碼可以計算商品的價格；小區入口的智能護欄利 用攝像頭識別車牌號信息，判斷車輛是否能夠進入小區(如下面的右圖所示)。
寫一寫：
聯系實際生活，結合上下文，思考生活中常見的身份標識方式有哪些, 以及它們的應用情景是什么，參考范例補全下表的內容。
身份標識方式 生活中的具體應用情景
二維碼 用來驗證身份或移動支付
條形碼
車牌號

技術類型
二維碼
設備識別、支付、物流追蹤。
條形碼
庫存管理、商品追蹤。
RFID
倉儲管理、智能物流。
NFC
支付、設備配對、門禁控制。
條形碼技術：
1
制作簡單、成本低
形碼標簽（如右圖所示）的制作簡單、成本低，用普通紙或專門的標簽紙打印均可
2
可標注商品信息
標簽中可標出商品的名稱、生產地、廠家、生產日期等信息
3
應用廣泛
商品流通、圖書管理等多個領域中應用廣泛
4
數據容量有限
數據容量小，一般容納30個左右字符
5
易受損影響可靠性
容易損壞，一旦發生損壞，就無法正常讀取，不適合貴重產品或重要物品的防偽追溯
條形碼是由黑白相間的條紋組成的圖案，黑色部分稱為“條”，白色部分稱為“空”。不同粗細條紋間相互組合則代表不同編碼信息，可以表示數字、字符和符號等信息。
二維碼技術
優勢
存儲容量大：
如網址、文本、圖片、視頻等
成本低廉：
二維碼采用特定的編碼技術，即使部分損壞或污損，也能通過糾錯算法還原出原始信息
應用廣泛：
二維碼的生成和打印成本相對較低，易于大規模應用
不足
信息真實性難驗證：
二維碼本身并不包含驗證信息真實性的機制，用戶需要自行判斷所獲取信息的真偽
隱私泄露風險：
部分二維碼可能包含用戶的個人信息，如姓名、聯系方式等，掃描后可能導致隱私泄露
射頻識別技術
射頻識別技術優勢
穿透性強：
射頻識別技術能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明材質，進行穿透性通信
存儲容量大：
具有標簽存儲數據容量大等優點
可重復使用：
射頻識別標簽（如右圖所示）作為物品的身份標識，標簽中存儲的數據為電子數據，載體為具有反復寫入功能的電子芯片，可以重復使用且不受尺寸與形狀限制，不需要為了讀取精確度而配 合紙張的固定尺寸和印刷品質。
射頻識別技術不足
成本較高
隱私安全隱患
受環境影響:
容易被含有金屬和水分的物品或環境影響等
近場通信技術
近場通信技術：基于非接觸式射頻識別技術與互聯互通技術的整合，屬于短距離無線通信技術。
特點：通信距離小于10厘米，避免設備間干擾，安全性高，連接速度快。
應用例子：如手機NFC功能在地鐵、公交車等場景中的應用。
存在的問題：普及需要大量硬件支持，面臨標準選擇、手機丟失、支付額度等問題。
非接觸式標識方式對比
根據前面所講內容，總結出非接觸式標識方式的優劣勢
特點 非接觸標識方式
條形碼 二維碼 射頻識別 近場通信
信息容量 小 較小 大 大
成本 低 低 高 高
優勢 制作簡單
劣勢 容易偽造等
應用場景
二維碼
智能家居設備識別、智能支付。
條形碼
物流管理、庫存管理。
RFID
智能物流、資產管理。
NFC
智能卡支付、智能配對。
困難和問題
現有技術瓶頸
當前主流采用芯片作為物聯網設備接觸式標識載體
存在設備標識唯一性無法保障的核心缺陷
安全隱患根源
安全體系存在雙重依賴性：
過度依賴芯片物理設計技術
過度依賴軟件驅動實現方案
兩大技術層面均存在固有缺陷（硬件設計漏洞+軟件實現缺陷）
現存問題表現
設備身份易被偽造復制
終端安全防護等級低下
缺乏有效的唯一性認證機制
行業迫切需求
亟需突破性的設備標識技術
要求構建不可篡改的終端身份體系
需要建立可信的物聯網設備認證方案
安全挑戰
身份盜用
偽造設備身份，進行惡意操作。
數據篡改
數據傳輸過程中，數據可能被篡改。
隱私泄露
設備和用戶數據可能被泄露。
安全措施
1
加密技術
加密身份標識信息，防止數據被截獲。
2
數字簽名
驗證身份標識的合法性。
3
雙因素認證
結合設備識別與用戶驗證。
4
訪問控制
限制未授權設備的接入。
設計
為了完成校園網絡安全宣傳小報中關于物聯網身份標識安全版面的聚焦任務，我們先后探索了條形碼技術、二維碼技術、射頻識別技術、近場通信技術等物聯網身份標識技術，接下來請設計有關物聯網身份標識安全版面的草圖。
實踐：
選取合適的信息技術工具，按照設計草圖開始使用計算機圖形圖像處理軟件制作校園網絡安全宣傳小報中關于物聯網身份標識安全部分的版面。
方案設計
便捷性
1
安全性
2
成本效益
3
結合多種技術，提升系統安全性和效率。
拓展
設計定制身份標識方案，體驗定制身份標識過程。在設計方案時，一定要注意結合已有軟硬件等現實情況，對于沒有實現條件的方案要及時調整優化。
待標識的對象 身份識別方式 選擇這種方式的原因
電子名片 書 自定義 條形碼技術 二維碼技術 射頻識別技術 近場通信技術
需標識的信息
制作工具 教學教案設計
總第 10 課時
課 題 名 稱 定制身份標識
學習目標 （包含學科核心素養） 理解物聯網身份標識：學生能夠理解物聯網身份標識的概念，掌握常見的標識方式（如二維碼、條形碼、射頻識別技術、近場通信等）及其在實際生活中的應用。 分析物聯網安全風險：學生能夠分析物聯網在身份認證、數據安全等方面存在的風險，掌握有效的安全防護措施，如數據加密和隱私保護方法。 設計物聯網身份標識方案：學生能夠根據實際需求設計合適的物聯網身份標識方案，結合已有軟硬件條件，進行可行性分析和優化。
問 題 類 型 學生問題 物聯網身份標識是什么？它如何幫助物聯網設備與用戶進行交互？ 在物聯網應用中，如何使用二維碼、條形碼等身份標識來實現設備的識別和管理？ 物聯網身份標識面臨哪些安全挑戰？如何防止身份盜用或數據篡改？
學科問題 1. 物聯網身份標識的安全性如何影響整個物聯網系統的運行？請說明其對數據傳輸和設備控制的潛在風險。 2. 如何通過技術手段提升物聯網身份標識的安全性？哪些常見的防護措施可以有效防止攻擊？ 3. 不同物聯網身份標識技術（如條形碼、二維碼、RFID）適用于哪些具體應用場景？
教師問題 1. 在物聯網的身份標識設計中，如何平衡安全性、成本和使用便捷性？ 2. 物聯網系統中的身份認證技術發展趨勢如何？未來有哪些新興技術可以提升身份標識的安全性和效率？
問題系統 （星號標出核心問題） 1. 物聯網身份標識的安全性如何影響整個物聯網系統的運行？請說明其對數據傳輸和設備控制的潛在風險。 2. 如何通過技術手段提升物聯網身份標識的安全性？哪些常見的防護措施可以有效防止攻擊？ 3. 不同物聯網身份標識技術（如條形碼、二維碼、RFID）適用于哪些具體應用場景？
問題探究流程 導（問題引導）、學（自主探究）、探（合作探究）、測（課堂檢測）、拓（知識拓展）
導（問題引導）： 情境創設： 教師展示一個物聯網設備（如智能家居、智能倉庫管理系統等）的實際應用場景，并播放一段視頻，展示物聯網身份標識（如二維碼、RFID、條形碼）在其中的應用。 引導學生思考以下問題： 問題1：“物聯網身份標識是什么？它是如何在智能設備之間起到識別作用的？” 答案：物聯網身份標識是用于標識和識別物聯網設備的唯一身份信息，它幫助系統識別設備并進行相應的控制與數據交換。 問題2：“你認為物聯網身份標識會面臨哪些安全問題？如何確保數據的安全性？” 答案：物聯網身份標識面臨身份盜用、數據篡改等安全問題，確保安全性可以通過加密、認證機制等技術手段來實現。 教師總結知識點： 物聯網身份標識的概念和作用：標識設備身份，進行身份認證與數據交換。 安全性挑戰：數據加密、認證機制等是防止身份盜用和數據篡改的有效方法 學（自主探究）： 自主探究任務： 任務1：學生閱讀教材和參考資料，查找物聯網常用身份標識技術（二維碼、條形碼、RFID、NFC等）的工作原理。 任務2：學生在計算機或手機上實踐生成二維碼或條形碼，模擬物聯網設備的身份標識。 任務3：了解物聯網身份標識的應用場景，如智能支付、物流追蹤、智能家居等，并進行簡要報告。 探究步驟： 學生通過網絡或書籍查找二維碼、RFID、條形碼的原理，思考各自的優勢與局限性。 使用在線工具或手機應用生成二維碼，并探討其如何應用于物聯網設備識別中。 學生通過分組形式，查找智能支付、倉儲管理、自動駕駛等場景，分析其使用的身份標識技術。 問題探討： “二維碼與RFID在物聯網身份標識中的不同應用場景是怎樣的？它們的優缺點是什么？” 答案：二維碼適用于低成本、短距離應用，RFID適用于無需視距讀取的場景（如物流管理），它們的優缺點體現在應用環境和成本效益上。 教師總結知識點： 物聯網身份標識技術的種類：二維碼、條形碼、RFID、NFC等，適用于不同的場景。 每種技術的應用場景和局限性：如二維碼適合小規模的設備標識，RFID則適合大規模、高頻次的設備識別。 三、探（合作探究）： 合作探究任務： 任務1：學生分組討論物聯網身份標識如何解決設備識別、設備與用戶之間的數據交換問題，分析具體應用場景。 任務2：每組設計一個簡單的物聯網身份標識方案，考慮如何利用二維碼、RFID等技術來實現設備身份認證。 任務3：利用學生小組分配的角色（如系統設計者、開發者、安全專家等），在課堂上展示他們設計的物聯網身份標識方案。 問題探討： “在物聯網身份標識中，如何平衡便捷性與安全性？” 答案：在設計物聯網身份標識時，要根據實際需求平衡便捷性與安全性，例如使用雙重認證或加密二維碼以確保安全性，同時確保用戶易于使用。 “如何優化物聯網身份標識方案，避免數據篡改和身份盜用？” 答案：可通過加密、使用數字簽名、雙因素認證等方式，確保物聯網身份標識的安全性。 教師總結知識點： 物聯網身份標識方案的設計需要綜合考慮便捷性與安全性。 在實際應用中，身份標識方案不僅要易于實現，還要保證數據的安全性。 四（課堂檢測）： 選擇題（2題） 題目：物聯網中常見的身份標識方式不包括： A. 二維碼 B. RFID C. 手機號碼 D. 條形碼 答案：C 解析：手機號碼不適合用作物聯網設備的身份標識。 題目：RFID技術的優勢是： A. 需要頻繁更換電池 B. 必須在短距離內掃描 C. 可以無需接觸直接讀取設備信息 D. 信息存儲量大 答案：C 解析：RFID技術能夠在無需接觸的情況下進行信息讀取。 判斷題（5題） 題目：二維碼和條形碼都屬于物聯網身份標識的技術，且兩者在所有應用中都可以互換使用。 答案：錯誤 解析：二維碼與條形碼的應用場景不同，二維碼常用于需要更多信息存儲的場景，條形碼適合簡易設備識別。 題目：物聯網身份標識的安全性對于數據的保密性和傳輸安全非常重要。 答案：正確 解析：安全性是物聯網身份標識系統的重要組成部分，確保信息不被篡改。 五、拓（知識拓展）： 拓展討論與任務 討論問題：如何結合物聯網身份標識技術與人工智能技術實現更智能的設備管理與控制？ 任務：各組設計一個未來的智能家居系統，利用物聯網身份標識進行設備管理，并考慮其安全性。 展示與討論：各小組展示設計方案，教師引導學生分析其可行性與創新性。 教師總結知識點： 物聯網身份標識不僅是設備識別的基礎，也是智能控制和數據交換的核心。 隨著人工智能和大數據的發展，物聯網身份標識技術將會變得更加智能和安全。 課后作業： 研究并撰寫一篇關于物聯網身份標識在未來智慧城市中的應用的短文。 設計一個簡易的物聯網設備識別系統，并思考如何提升其安全性和便捷性。
板 書 設 計 定制身份標識
一、物聯網身份標識概述 定義：用于識別物聯網設備身份的技術。 常見類型：二維碼、條形碼、RFID、NFC 二、物聯網身份標識的應用 二維碼：適用于設備信息存儲與快速掃描 條形碼：常用于商品追蹤與庫存管理 RFID：適用于大規模設備識別和物流管理 NFC：用于近距離設備識別與數據交換 三、物聯網身份標識的安全性 挑戰：身份盜用、數據篡改 防護措施：加密、數字簽名、雙因素認證 四、設計物聯網身份標識方案 考慮要素： 安全性：防止數據泄露 便捷性：確保用戶體驗 方案優化：結合多種身份標識技術，提升系統的安全性與高效性
教 學 反 思
1第三單元第一課：定制身份標識練習習題
容易題
選擇題 1
題目: 物聯網中常見的身份標識方式包括：
A. 手機號碼
B. 二維碼
C. 云存儲
D. 藍牙信號
答案: B. 二維碼
解析: 二維碼是物聯網中常見的身份標識方式，廣泛應用于物品追蹤、設備識別等場景。
選擇題 2
題目: RFID技術的特點是：
A. 必須使用電池
B. 只適用于短距離通信
C. 可以在無需接觸的情況下讀取設備信息
D. 只能存儲少量信息
答案: C. 可以在無需接觸的情況下讀取設備信息
解析: RFID技術允許在無需直接接觸的情況下讀取設備信息，非常適用于大規模物品追蹤和管理。
中等難度題
選擇題 3
題目: 下列哪種技術可以用于實現物聯網設備的遠程身份認證？
A. 無線電信號
B. NFC（近場通信）
C. 二維碼掃描
D. 物理鑰匙
答案: B. NFC（近場通信）
解析: NFC技術用于短距離設備間的數據交換和身份驗證，常應用于物聯網設備的認證過程。
選擇題 4
題目: 在物聯網中，二維碼身份標識的優點包括：
A. 無法重復使用
B. 只能存儲簡單信息
C. 成本低、易于生成
D. 無法與其他技術結合使用
答案: C. 成本低、易于生成
解析: 二維碼是一種低成本、高效率的物聯網身份標識方式，適用于大范圍的設備識別。
較難題
選擇題 5
題目: 物聯網身份標識的安全性主要依賴于以下哪項技術的應用？
A. 數據加密
B. 物理安全
C. 手動驗證
D. 無線電干擾
答案: A. 數據加密
解析: 數據加密是確保物聯網身份標識安全性的重要手段，可以防止身份盜用和數據泄露。
選擇題 6
題目: 以下哪種技術適合用于實現物聯網設備的遠程身份驗證？
A. 無線電信號
B. NFC（近場通信）
C. 傳感器數據采集
D. 二維碼掃描
答案: B. NFC（近場通信）
解析：NFC技術適用于近距離的身份驗證和數據交換，常用于物聯網設備的遠程身份認證。
選擇題 7
題目: 哪種物聯網身份標識技術可以在無需電池的情況下工作？
A. 二維碼
B. RFID
C. NFC
D. 條形碼
答案: A. 二維碼
解析：二維碼技術不需要電池，通過簡單的圖像編碼存儲信息，可以通過掃描讀取，而無需電池供電。
選擇題 8
題目: 在物聯網中，使用加密技術的主要目的是：
A. 增強設備之間的通信速度
B. 防止信息被篡改或盜用
C. 提高設備識別的準確性
D. 減少物聯網設備的功耗
答案: B. 防止信息被篡改或盜用
解析：加密技術的主要作用是保護信息安全，防止數據在傳輸過程中被竊取或篡改。
判斷題設計
判斷題 1
題目: 物聯網中的身份標識技術只有二維碼和條形碼。
答案: 錯誤
解析: 物聯網中的身份標識技術包括二維碼、條形碼、RFID、NFC等多種方式，每種方式適用于不同的應用場景。
判斷題 2
題目: RFID技術可以在沒有物理接觸的情況下讀取信息。
答案: 正確
解析: RFID技術通過無線電波進行數據傳輸，支持在無需物理接觸的情況下識別設備。
判斷題 3
題目: 二維碼和條形碼在物聯網中可以互換使用。
答案: 錯誤
解析: 二維碼和條形碼具有不同的應用場景，二維碼能夠存儲更多的信息，適用于更復雜的設備識別，而條形碼則適用于較為簡單的應用。
判斷題 4
題目: 物聯網身份標識的安全性是指防止設備物理損壞的問題。
答案: 錯誤
解析: 物聯網身份標識的安全性主要涉及防止身份盜用、數據篡改和信息泄露等問題，物理損壞不在其主要范疇。
判斷題 5
題目: 在物聯網中，使用加密技術可以提高身份標識的安全性。
答案: 正確
解析: 加密技術可確保身份標識和數據傳輸的安全性，防止信息被非法竊取或篡改。
判斷題 6
題目: 二維碼可以通過掃描設備，存儲多種類型的設備信息。
答案: 正確
解析：二維碼可以存儲比條形碼更多的信息，如文本、網址、設備ID等，因此在物聯網中廣泛應用。
判斷題 7
題目: RFID技術僅適用于短距離設備識別。
答案: 錯誤
解析：RFID技術可以在較遠的距離內進行設備識別，尤其在物流和資產管理中有廣泛應用。
判斷題 8
題目: 在物聯網中，條形碼和二維碼可以互換使用，具有相同的應用效果。
答案: 錯誤
解析：條形碼和二維碼雖然都用于設備標識，但二維碼能存儲更多的信息，且可以在更復雜的應用中替代條形碼，但兩者不完全互換，具體應用場景有所不同。

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