资源简介

(共20张PPT)
第十课：定制身份标识
物联网技术应用与安全性分析。
学习目标
1
理解身份标识
了解概念、作用和常见技术。
2
分析应用场景
识别并分析实际应用场景。
3
掌握安全性
理解安全挑战和防护措施。
导入：
观看视频，观察视频中用到了哪些物联网身份标识的技术？
探索：
物联网身份标识是指按一定规则或标准赋予物品易于机器和人识别、处 理的标识符或代码，它是物联网对象在信息网络中的身份识别凭证，本质上是一种物理编码，能够实现物品的数字化。
身份标识概述
定义
唯一标识物联网设备的标识符。
设备识别
使系统能够识别设备身份。
身份认证
确保设备和用户身份真实性。
数据交换
确保数据在设备间准确传输。
自主学习：
手机二维码作为用户唯一的验证或支付标识，可以用来验证身份或移动支付（如下页左图所示）；商品条形码可以用于记录商品的价格、类目等信息，超市收费员通过扫描商品条形码可以计算商品的价格；小区入口的智能护栏利 用摄像头识别车牌号信息，判断车辆是否能够进入小区(如下面的右图所示)。
写一写：
联系实际生活，结合上下文，思考生活中常见的身份标识方式有哪些, 以及它们的应用情景是什么，参考范例补全下表的内容。
身份标识方式 生活中的具体应用情景
二维码 用来验证身份或移动支付
条形码
车牌号

技术类型
二维码
设备识别、支付、物流追踪。
条形码
库存管理、商品追踪。
RFID
仓储管理、智能物流。
NFC
支付、设备配对、门禁控制。
条形码技术：
1
制作简单、成本低
形码标签（如右图所示）的制作简单、成本低，用普通纸或专门的标签纸打印均可
2
可标注商品信息
标签中可标出商品的名称、生产地、厂家、生产日期等信息
3
应用广泛
商品流通、图书管理等多个领域中应用广泛
4
数据容量有限
数据容量小，一般容纳30个左右字符
5
易受损影响可靠性
容易损坏，一旦发生损坏，就无法正常读取，不适合贵重产品或重要物品的防伪追溯
条形码是由黑白相间的条纹组成的图案，黑色部分称为“条”，白色部分称为“空”。不同粗细条纹间相互组合则代表不同编码信息，可以表示数字、字符和符号等信息。
二维码技术
优势
存储容量大：
如网址、文本、图片、视频等
成本低廉：
二维码采用特定的编码技术，即使部分损坏或污损，也能通过纠错算法还原出原始信息
应用广泛：
二维码的生成和打印成本相对较低，易于大规模应用
不足
信息真实性难验证：
二维码本身并不包含验证信息真实性的机制，用户需要自行判断所获取信息的真伪
隐私泄露风险：
部分二维码可能包含用户的个人信息，如姓名、联系方式等，扫描后可能导致隐私泄露
射频识别技术
射频识别技术优势
穿透性强：
射频识别技术能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明材质，进行穿透性通信
存储容量大：
具有标签存储数据容量大等优点
可重复使用：
射频识别标签（如右图所示）作为物品的身份标识，标签中存储的数据为电子数据，载体为具有反复写入功能的电子芯片，可以重复使用且不受尺寸与形状限制，不需要为了读取精确度而配 合纸张的固定尺寸和印刷品质。
射频识别技术不足
成本较高
隐私安全隐患
受环境影响:
容易被含有金属和水分的物品或环境影响等
近场通信技术
近场通信技术：基于非接触式射频识别技术与互联互通技术的整合，属于短距离无线通信技术。
特点：通信距离小于10厘米，避免设备间干扰，安全性高，连接速度快。
应用例子：如手机NFC功能在地铁、公交车等场景中的应用。
存在的问题：普及需要大量硬件支持，面临标准选择、手机丢失、支付额度等问题。
非接触式标识方式对比
根据前面所讲内容，总结出非接触式标识方式的优劣势
特点 非接触标识方式
条形码 二维码 射频识别 近场通信
信息容量 小 较小 大 大
成本 低 低 高 高
优势 制作简单
劣势 容易伪造等
应用场景
二维码
智能家居设备识别、智能支付。
条形码
物流管理、库存管理。
RFID
智能物流、资产管理。
NFC
智能卡支付、智能配对。
困难和问题
现有技术瓶颈
当前主流采用芯片作为物联网设备接触式标识载体
存在设备标识唯一性无法保障的核心缺陷
安全隐患根源
安全体系存在双重依赖性：
过度依赖芯片物理设计技术
过度依赖软件驱动实现方案
两大技术层面均存在固有缺陷（硬件设计漏洞+软件实现缺陷）
现存问题表现
设备身份易被伪造复制
终端安全防护等级低下
缺乏有效的唯一性认证机制
行业迫切需求
亟需突破性的设备标识技术
要求构建不可篡改的终端身份体系
需要建立可信的物联网设备认证方案
安全挑战
身份盗用
伪造设备身份，进行恶意操作。
数据篡改
数据传输过程中，数据可能被篡改。
隐私泄露
设备和用户数据可能被泄露。
安全措施
1
加密技术
加密身份标识信息，防止数据被截获。
2
数字签名
验证身份标识的合法性。
3
双因素认证
结合设备识别与用户验证。
4
访问控制
限制未授权设备的接入。
设计
为了完成校园网络安全宣传小报中关于物联网身份标识安全版面的聚焦任务，我们先后探索了条形码技术、二维码技术、射频识别技术、近场通信技术等物联网身份标识技术，接下来请设计有关物联网身份标识安全版面的草图。
实践：
选取合适的信息技术工具，按照设计草图开始使用计算机图形图像处理软件制作校园网络安全宣传小报中关于物联网身份标识安全部分的版面。
方案设计
便捷性
1
安全性
2
成本效益
3
结合多种技术，提升系统安全性和效率。
拓展
设计定制身份标识方案，体验定制身份标识过程。在设计方案时，一定要注意结合已有软硬件等现实情况，对于没有实现条件的方案要及时调整优化。
待标识的对象 身份识别方式 选择这种方式的原因
电子名片 书 自定义 条形码技术 二维码技术 射频识别技术 近场通信技术
需标识的信息
制作工具 教学教案设计
总第 10 课时
课 题 名 称 定制身份标识
学习目标 （包含学科核心素养） 理解物联网身份标识：学生能够理解物联网身份标识的概念，掌握常见的标识方式（如二维码、条形码、射频识别技术、近场通信等）及其在实际生活中的应用。 分析物联网安全风险：学生能够分析物联网在身份认证、数据安全等方面存在的风险，掌握有效的安全防护措施，如数据加密和隐私保护方法。 设计物联网身份标识方案：学生能够根据实际需求设计合适的物联网身份标识方案，结合已有软硬件条件，进行可行性分析和优化。
问 题 类 型 学生问题 物联网身份标识是什么？它如何帮助物联网设备与用户进行交互？ 在物联网应用中，如何使用二维码、条形码等身份标识来实现设备的识别和管理？ 物联网身份标识面临哪些安全挑战？如何防止身份盗用或数据篡改？
学科问题 1. 物联网身份标识的安全性如何影响整个物联网系统的运行？请说明其对数据传输和设备控制的潜在风险。 2. 如何通过技术手段提升物联网身份标识的安全性？哪些常见的防护措施可以有效防止攻击？ 3. 不同物联网身份标识技术（如条形码、二维码、RFID）适用于哪些具体应用场景？
教师问题 1. 在物联网的身份标识设计中，如何平衡安全性、成本和使用便捷性？ 2. 物联网系统中的身份认证技术发展趋势如何？未来有哪些新兴技术可以提升身份标识的安全性和效率？
问题系统 （星号标出核心问题） 1. 物联网身份标识的安全性如何影响整个物联网系统的运行？请说明其对数据传输和设备控制的潜在风险。 2. 如何通过技术手段提升物联网身份标识的安全性？哪些常见的防护措施可以有效防止攻击？ 3. 不同物联网身份标识技术（如条形码、二维码、RFID）适用于哪些具体应用场景？
问题探究流程 导（问题引导）、学（自主探究）、探（合作探究）、测（课堂检测）、拓（知识拓展）
导（问题引导）： 情境创设： 教师展示一个物联网设备（如智能家居、智能仓库管理系统等）的实际应用场景，并播放一段视频，展示物联网身份标识（如二维码、RFID、条形码）在其中的应用。 引导学生思考以下问题： 问题1：“物联网身份标识是什么？它是如何在智能设备之间起到识别作用的？” 答案：物联网身份标识是用于标识和识别物联网设备的唯一身份信息，它帮助系统识别设备并进行相应的控制与数据交换。 问题2：“你认为物联网身份标识会面临哪些安全问题？如何确保数据的安全性？” 答案：物联网身份标识面临身份盗用、数据篡改等安全问题，确保安全性可以通过加密、认证机制等技术手段来实现。 教师总结知识点： 物联网身份标识的概念和作用：标识设备身份，进行身份认证与数据交换。 安全性挑战：数据加密、认证机制等是防止身份盗用和数据篡改的有效方法 学（自主探究）： 自主探究任务： 任务1：学生阅读教材和参考资料，查找物联网常用身份标识技术（二维码、条形码、RFID、NFC等）的工作原理。 任务2：学生在计算机或手机上实践生成二维码或条形码，模拟物联网设备的身份标识。 任务3：了解物联网身份标识的应用场景，如智能支付、物流追踪、智能家居等，并进行简要报告。 探究步骤： 学生通过网络或书籍查找二维码、RFID、条形码的原理，思考各自的优势与局限性。 使用在线工具或手机应用生成二维码，并探讨其如何应用于物联网设备识别中。 学生通过分组形式，查找智能支付、仓储管理、自动驾驶等场景，分析其使用的身份标识技术。 问题探讨： “二维码与RFID在物联网身份标识中的不同应用场景是怎样的？它们的优缺点是什么？” 答案：二维码适用于低成本、短距离应用，RFID适用于无需视距读取的场景（如物流管理），它们的优缺点体现在应用环境和成本效益上。 教师总结知识点： 物联网身份标识技术的种类：二维码、条形码、RFID、NFC等，适用于不同的场景。 每种技术的应用场景和局限性：如二维码适合小规模的设备标识，RFID则适合大规模、高频次的设备识别。 三、探（合作探究）： 合作探究任务： 任务1：学生分组讨论物联网身份标识如何解决设备识别、设备与用户之间的数据交换问题，分析具体应用场景。 任务2：每组设计一个简单的物联网身份标识方案，考虑如何利用二维码、RFID等技术来实现设备身份认证。 任务3：利用学生小组分配的角色（如系统设计者、开发者、安全专家等），在课堂上展示他们设计的物联网身份标识方案。 问题探讨： “在物联网身份标识中，如何平衡便捷性与安全性？” 答案：在设计物联网身份标识时，要根据实际需求平衡便捷性与安全性，例如使用双重认证或加密二维码以确保安全性，同时确保用户易于使用。 “如何优化物联网身份标识方案，避免数据篡改和身份盗用？” 答案：可通过加密、使用数字签名、双因素认证等方式，确保物联网身份标识的安全性。 教师总结知识点： 物联网身份标识方案的设计需要综合考虑便捷性与安全性。 在实际应用中，身份标识方案不仅要易于实现，还要保证数据的安全性。 四（课堂检测）： 选择题（2题） 题目：物联网中常见的身份标识方式不包括： A. 二维码 B. RFID C. 手机号码 D. 条形码 答案：C 解析：手机号码不适合用作物联网设备的身份标识。 题目：RFID技术的优势是： A. 需要频繁更换电池 B. 必须在短距离内扫描 C. 可以无需接触直接读取设备信息 D. 信息存储量大 答案：C 解析：RFID技术能够在无需接触的情况下进行信息读取。 判断题（5题） 题目：二维码和条形码都属于物联网身份标识的技术，且两者在所有应用中都可以互换使用。 答案：错误 解析：二维码与条形码的应用场景不同，二维码常用于需要更多信息存储的场景，条形码适合简易设备识别。 题目：物联网身份标识的安全性对于数据的保密性和传输安全非常重要。 答案：正确 解析：安全性是物联网身份标识系统的重要组成部分，确保信息不被篡改。 五、拓（知识拓展）： 拓展讨论与任务 讨论问题：如何结合物联网身份标识技术与人工智能技术实现更智能的设备管理与控制？ 任务：各组设计一个未来的智能家居系统，利用物联网身份标识进行设备管理，并考虑其安全性。 展示与讨论：各小组展示设计方案，教师引导学生分析其可行性与创新性。 教师总结知识点： 物联网身份标识不仅是设备识别的基础，也是智能控制和数据交换的核心。 随着人工智能和大数据的发展，物联网身份标识技术将会变得更加智能和安全。 课后作业： 研究并撰写一篇关于物联网身份标识在未来智慧城市中的应用的短文。 设计一个简易的物联网设备识别系统，并思考如何提升其安全性和便捷性。
板 书 设 计 定制身份标识
一、物联网身份标识概述 定义：用于识别物联网设备身份的技术。 常见类型：二维码、条形码、RFID、NFC 二、物联网身份标识的应用 二维码：适用于设备信息存储与快速扫描 条形码：常用于商品追踪与库存管理 RFID：适用于大规模设备识别和物流管理 NFC：用于近距离设备识别与数据交换 三、物联网身份标识的安全性 挑战：身份盗用、数据篡改 防护措施：加密、数字签名、双因素认证 四、设计物联网身份标识方案 考虑要素： 安全性：防止数据泄露 便捷性：确保用户体验 方案优化：结合多种身份标识技术，提升系统的安全性与高效性
教 学 反 思
1第三单元第一课：定制身份标识练习习题
容易题
选择题 1
题目: 物联网中常见的身份标识方式包括：
A. 手机号码
B. 二维码
C. 云存储
D. 蓝牙信号
答案: B. 二维码
解析: 二维码是物联网中常见的身份标识方式，广泛应用于物品追踪、设备识别等场景。
选择题 2
题目: RFID技术的特点是：
A. 必须使用电池
B. 只适用于短距离通信
C. 可以在无需接触的情况下读取设备信息
D. 只能存储少量信息
答案: C. 可以在无需接触的情况下读取设备信息
解析: RFID技术允许在无需直接接触的情况下读取设备信息，非常适用于大规模物品追踪和管理。
中等难度题
选择题 3
题目: 下列哪种技术可以用于实现物联网设备的远程身份认证？
A. 无线电信号
B. NFC（近场通信）
C. 二维码扫描
D. 物理钥匙
答案: B. NFC（近场通信）
解析: NFC技术用于短距离设备间的数据交换和身份验证，常应用于物联网设备的认证过程。
选择题 4
题目: 在物联网中，二维码身份标识的优点包括：
A. 无法重复使用
B. 只能存储简单信息
C. 成本低、易于生成
D. 无法与其他技术结合使用
答案: C. 成本低、易于生成
解析: 二维码是一种低成本、高效率的物联网身份标识方式，适用于大范围的设备识别。
较难题
选择题 5
题目: 物联网身份标识的安全性主要依赖于以下哪项技术的应用？
A. 数据加密
B. 物理安全
C. 手动验证
D. 无线电干扰
答案: A. 数据加密
解析: 数据加密是确保物联网身份标识安全性的重要手段，可以防止身份盗用和数据泄露。
选择题 6
题目: 以下哪种技术适合用于实现物联网设备的远程身份验证？
A. 无线电信号
B. NFC（近场通信）
C. 传感器数据采集
D. 二维码扫描
答案: B. NFC（近场通信）
解析：NFC技术适用于近距离的身份验证和数据交换，常用于物联网设备的远程身份认证。
选择题 7
题目: 哪种物联网身份标识技术可以在无需电池的情况下工作？
A. 二维码
B. RFID
C. NFC
D. 条形码
答案: A. 二维码
解析：二维码技术不需要电池，通过简单的图像编码存储信息，可以通过扫描读取，而无需电池供电。
选择题 8
题目: 在物联网中，使用加密技术的主要目的是：
A. 增强设备之间的通信速度
B. 防止信息被篡改或盗用
C. 提高设备识别的准确性
D. 减少物联网设备的功耗
答案: B. 防止信息被篡改或盗用
解析：加密技术的主要作用是保护信息安全，防止数据在传输过程中被窃取或篡改。
判断题设计
判断题 1
题目: 物联网中的身份标识技术只有二维码和条形码。
答案: 错误
解析: 物联网中的身份标识技术包括二维码、条形码、RFID、NFC等多种方式，每种方式适用于不同的应用场景。
判断题 2
题目: RFID技术可以在没有物理接触的情况下读取信息。
答案: 正确
解析: RFID技术通过无线电波进行数据传输，支持在无需物理接触的情况下识别设备。
判断题 3
题目: 二维码和条形码在物联网中可以互换使用。
答案: 错误
解析: 二维码和条形码具有不同的应用场景，二维码能够存储更多的信息，适用于更复杂的设备识别，而条形码则适用于较为简单的应用。
判断题 4
题目: 物联网身份标识的安全性是指防止设备物理损坏的问题。
答案: 错误
解析: 物联网身份标识的安全性主要涉及防止身份盗用、数据篡改和信息泄露等问题，物理损坏不在其主要范畴。
判断题 5
题目: 在物联网中，使用加密技术可以提高身份标识的安全性。
答案: 正确
解析: 加密技术可确保身份标识和数据传输的安全性，防止信息被非法窃取或篡改。
判断题 6
题目: 二维码可以通过扫描设备，存储多种类型的设备信息。
答案: 正确
解析：二维码可以存储比条形码更多的信息，如文本、网址、设备ID等，因此在物联网中广泛应用。
判断题 7
题目: RFID技术仅适用于短距离设备识别。
答案: 错误
解析：RFID技术可以在较远的距离内进行设备识别，尤其在物流和资产管理中有广泛应用。
判断题 8
题目: 在物联网中，条形码和二维码可以互换使用，具有相同的应用效果。
答案: 错误
解析：条形码和二维码虽然都用于设备标识，但二维码能存储更多的信息，且可以在更复杂的应用中替代条形码，但两者不完全互换，具体应用场景有所不同。

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