在无线互联和自动化引入到汽车之前，车辆仅仅是机械控制的物理性的移动工具。在原有的车辆的基础上，加入了AI元素、互联网元素等，就研发出了智能网联汽车这种新的产品形态[1]。随着物联网和智能网联的发展，信息化、智能化、网联化已经成为大的发展趋势，信息可以在车辆内部的有线网络或车辆外的无线网络上流动交互。随着传感器和信息的传输、处理和存储，现如今的车辆在某个方面更像是一个信息交互系统，如果车辆数据和存储在车内网络上的制造商信息以及用户信息遭到黑客或通过车载接口被窃取或损坏，则车辆操作可能受到控制，严重可能会发生危险[2]。这时车联网通信安全测试就可减少车辆被控制等危险的出现，以此为前提，进行了车联网渗透测试的流程的制定，并进行了实车测试和分析，最终提出了防范措施。
1 车联网通信安全及渗透测试概述
1.1 车联网通信安全测试概述
车联网通信安全测试可在漏洞被攻击人员利用前查找出来。安全测试大体上可分为三种，即漏洞测试、渗透测试以及模糊测试。这三种测试是评估系统网络安全性能的关键工具。漏洞测试的目的是确认对功能提出的要求是否能实现，包括检测可能被利用的漏洞扫描方法、用于检测可能存在的漏洞探索性测试方法；渗透测试是对系统模拟攻击，进而模拟出黑客是如何尝试渗透和利用相关系统漏洞；模糊测试的目的是利用数据或信号轰炸某一功能或系统，以查看功能或系统是以某种方式进行响应，从而暴露出可能存在的问题。
1.2 车联网通信渗透测试概述
渗透测试是模拟恶意黑客的一种攻击方法，是判断网络防御机制是否按照预期正常运行的一种机制。渗透测试能够识别车辆上的未知漏洞，并能够找出没有得到充分保
黑盒测试，
也可以和相关员工进行沟通交流；第三，隐秘测试，隐秘测试是针对被测单位而言的，测试并不是完全保密的，也不是完全被知晓的，即测试存在及内容被允许被测单位少数人员知道，因此能够有效地检验单位中的信息安全事件监控、响应以及恢复工作是否做得到位。
进行渗透测试需要请网络系统安全漏洞专业人士来操作，若车辆网络定期更新程序和给系统打补丁，并采用了漏洞扫描器等专业工具。渗透测试能够独立地检查相关网络策略，查找出已经存在的漏洞，然后进行漏洞修补，在攻击者利用这些已存在的漏洞之前将漏洞找出并修复。
2 渗透测试流程
渗透测试专业人员在不同的位置（如以太网、CAN总线等）利用各种手段模拟黑客等攻击者对某个特定网络进行攻击，是为了发现系统中存在的漏洞；做完测试后，输出渗透测试报告，并将报告提交给设备所有者；所有者根据渗透测试专业人员提供的渗透测试报告，可以清楚地知道进行测试系统中所存在的漏洞和问题，从而对漏洞进行修复，以保证车辆在投入市场后不被黑客利用。渗透测试操作流程可分为以下几步。
准备阶段。准备阶段是整个渗透测试的导向阶段，为后续步骤提供依据。车辆拥有者和测试专业人员进行沟通，以确定渗透测试方案（包含测试对象、测试依据、测试目标、项目过程以及所用设备等）和双方参与人员；然后对测试对象相关信息进行采集，以更好地有针对性提出供给计划；最后，通过互联网、用手册或维修手册等手机目标车辆信息，了解其工作过程，明确可能出现漏洞的位置，为后续测试打好基础。
第二，渗透测试模拟攻击阶段。在第一步完成基础上，对需进行渗透测试的对象进行有重点的模拟攻击。此步骤是整个测试的关键，在系统有防御情况下进行攻击，可以更好此找出漏洞。
第三，风险评估阶段。对通过渗透测试查明出的漏洞和风险进行分析，确定他们可能导致的危险以及风险等级；等级可分为高危等级、严重等级、中级危险等级以及低级危险等级。
第四，解决问题阶段。查明漏洞和风险等级后，分析产生漏洞的原因以及其机理，并提出解决方案。
（1.安徽江淮汽车集团股份有限公司，合肥 710000；2.中国汽车技术研究中心有限公司，天津 300300）
摘 要：数据通信是联网车辆中十分重要的一环，随着车辆网联化程度加深，信息安全问题也越来越凸显。现在越来越多黑客和犯罪人员开始攻击通信系统，并进行破解，以达到控制车辆的目的，所以在车辆进入市场前找到漏洞并将其修复就显得尤为重要。基于此，从车联网通信安全全测试方面入手，讨论了渗透测试操作流程；并分析了渗透测试实例，找出漏洞并提出解决方案，旨在提高车联网安全性防范措施。
关键词：车联网 通信安全 渗透测试
题型难度分数题目内容可选项答案说明单选题22 将企业的Intranet直接接入Internet 时的安全性() 较高；很高；较低；很低d 单选题22 在Intranet中可以看到各种企业信息， 上网用户()可以随意复制、查阅以及传播；B. 不能随意复制 以及传播，但可以随意查阅；不能随意复制、传 播以及查阅；可以随意复制以及传播，但不能随 意查阅 c 单选题22 将企业接入Internet时，在第三方提 供的软件实现安全保护，不包括() 包过滤；使用代理；使用交换机；防火墙c 单选题22安全管理的目标是()保障网络正常畅通地工作；提高网络的容错能力；提供用户使用网络资源的汇总与统计；控制用户 对网络敏感信息资源的使用 a 单选题22 加密算法若按照密钥的类型划分可以 分为()两种公开密钥加密算法和对称密钥加密算法；公开密 钥加密算法和算法分组密码；序列密码和分组密码；序列密码和公开密钥加密算法 a
单选题22 计算机网络的根本特点是实现整个网 络的资源共享。这里的资源是指() 数据；硬件和软件；图片；影音资料b 单选题22 Internet/Intranet采用的安全技术有 ()和内容检查 防火墙；安全检查；加密；数字签名；以上都是e 单选题22网络权限控制是针对网络非法操作所 提出的一种安全保护措施，通常可以将 用户划分为()类 5；3；4；2b 单选题22北京市某个“网吧”在晚上23点后仍 向18周岁以下的未成年人开放，则其 直接违反了（）中的有关规定 《互联网站从事登载新闻业务管理暂行规定》； 《互联网上网服务营业场所管理办法》；《中华 人民共和国电信条例》；《中华人民共和国治安 管理处罚条例》 b 单选题22 PGP是一个电子邮件加密软件。其中 （）用来完成数字签名的算法是RSA；加密信函内容的 算法是非对称加密算法IDEA；用来完成数字签名 的算法是IDEA；加密信函内容的算法是对称加密 算法MD5；用来完成数字签名的算法是MD5；加密 c
物联网中的通信技术 典型的物联网是将所有的物品通过短距离射频识别(RFID)等信息传感设备与互联网连接起来，实现局域范围内的物品“智能化识别和管理”。即从智慧地球到感知中国，无论物联网的概念如何扩展和延伸，其最基础的物物之间感知和通信是不可替代的关键技术。 普遍认为，M2M技术是物联网实现的关键。M2M技术原意是机器对机器，通信的简称，是指所有实现人、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段，广义上也指人对机器、机器对人以及移动网络对机器之间的连接与通信。 M2M是无线通信和信息技术的整合，用于双向通信，因此适用范围广泛，可以结合GSM/GPRS/UMTS等远距离连接技术，也可以结合Wifi、蓝牙、Zigbee、RFID和UWB等近距离连接技术，此外还可以结合XML和Corba，以及基于GPS、无线终端和网络的位置服务技术等。 随着科技飞速发展，最近，三种新兴的短距离无线传输技术凭借其独有的特点进入了我们的视线。 其一紫蜂(ZigBee)技术，新一代的无线传感器网络将采用802．15．4(Zig．Bee)协议。ZigBee是一种供廉价的固定、便携或移动设备使用的极低复杂度、成本和功耗的低速率无线连接技术，主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入在各种设备中，同时支持地理定位功能。 Zigbee技术的特点主要有：低速率、低时延、低功耗、实现简单
、低成本、网络容量高。ZigBee技术的应用范围非常广泛，其中包括智能建筑、军事领域、工业自动化、医疗设备、智能家居及各种监察系统等。ZigBee技术弥补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空缺，其成功的关键在于丰富而便捷的应用，而不是技术本身。 其二是RFID，即射频识别，俗称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标签(Tag)、解读器(Reader)和天线(Antenna)三个基本要素组成。其基本工作原理并不复杂，标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(PassiveTag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(ActiveTag，有源标签或主动标签)。解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。 RFID可被广泛应用于安全防伪、工商业自动化、财产保护、物流业、车辆跟踪、停车场和高速公路的不停车收费系统等。从行业上讲，RFID将渗透到包括汽车、医药、食品、交通运输、能源、军工、动物管理以及人事管理等各个领域。然而，由于成本、标准等问题的局限，RFID技术和应用环境还很不成熟。主要表现在：制造技术较为复杂，智能标签的生产成本相对过高；标准尚未统一，最大的市场尚无法启动；应用环境和解决方案还不够成熟，安全性将接受很大考验。 形形色色的传感技术、通信技术、无线技术、网络技术共同组成了以物联网为核心的智慧网络。亚里士多德曾说过“给我一个支点我
物联网无线通信技术标准对比 目前无线通信就其范围大小来分有广域的和局域的，广域的通常就是指我们的移动通信网，目前已经发展到第三代，也就是 3G，其三大主流标准将来都将会经历LTE过渡到第四代；局域的通常指短距离无线通信，标准有IrDA、Bluetooth、Wi-Fi、ZigBee、RFID和UWB。 IrDA(InfraredDataAssociation)是点对点的数据传输协议，通信距离一般在0到1M之间，传输速率最快可达16Mbps，通信介质为波长900纳M左右的近红外线。其传输具备小角度(30度锥角以内)，短距离，直线数据传输，保密性强，传输速率较高的特点，适于传输大容量的文件和多媒体数据。并且无需申请频率的使用权，成本低廉。IrDA已被全球范围内的众多厂商采用，目前主流的软硬件平台均提供对它的支持。 IrDA的不足在于它是一种视距传输，2个相互通信的设备之间必须对准，中间不能被其他物体阻隔，因而只适用于2台(非多台)设备之间的连接。 Bluetooth是1998年5月，东芝、爱立信、IBM、Intel和诺基亚共同提出该技术标准。它能够在10M的半径范围内实现单点对多点的无线数据和声音传输，数据传输带宽可达1Mbps。Bluetooth工作在全球开放的2.4GHzISM频段，使用跳频频谱扩展技术，通信介质为 2.402GHz到 2.480GHz的电磁波。一台Bluetooth设备可同时与七台Bluetooth设备建立连接，在有效范围内可越过障碍物进行连接，没有特别的通信视角和方向要求。此外，Bluetooth还具备功耗低、通信安全性好、支持语音传输、组网简单等特点。 但Bluetooth同时存在植入成本高、通信对象少、通信速率较低和技术不够成熟的问题，它的发展与普及尚需经过市场的磨炼，其自身的技术也有待于不断完善和提高。 802.11Wi-Fi(Wireless Fidelity)即无线保真技术是另一种目前流行的技术。它使用的是2.4GHz附近的频段。Wi-Fi基于IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g和IEEE802.11n。不仅传输的有效距离很长，而且速率还高达上百兆，与各种802.11DSSS设备兼容。目前最新的交换机能把Wi-Fi无线网络从接近100M的通信距离扩大到约6.5公里。另外，使用Wi-Fi的门槛较低。厂商只
十大物联网通讯技术优劣及应用场景 在实现物联网的通讯技术里面，蓝牙、zigbee、Wi-Fi、GPRS、NFC等是应用最为广泛的无线技术。除了这些，还有很多无线技术，它们在各自适合的场景里默默耕耘，扮演着不可或缺的角色。现在随着物联网解决方案供应商云里物里科技一起来看下常见的十大无线通讯技术优劣及应用场景。 1、蓝牙的技术特点 蓝牙是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换，蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的难题。蓝牙技术最初由电信巨头爱立信公司于1994年创制。如今蓝牙由蓝牙技术联盟管理，蓝牙技术联盟在全球拥有超过25,000家成员公司，它们分布在电信、计算机、网络、和消费电子等多重领域。 蓝牙技术的特点包括采用跳频技术，抗信号衰落；快跳频和短分组技术能减少同频干扰，保证传输的可靠性；前向纠错编码技术可减少远距离传输时的随机噪声影响；用FM调制方式降低设备的复杂性等。其中蓝牙核心规格是提供两个或以上的微微网连接以形成分布式网络，让特定的设备在这些微微网中自动同时地分别扮演主和从的角色。蓝牙主设备最多可与一个微网中的七个设备通讯，设备之间可通过协议转换角色，从设备也可转换为主设备。 2、ZigBee的技术特点 与蓝牙技术不同，ZigBee技术是一种短距离、低功耗、便宜的无线通信技术，它是一种低速短距离传输的无线网络协议。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀(bee)的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。 ZigBee的特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率，ZigBee协议从下到上分别为物理层、媒体访问控制层、传输层、网络层、应用层等，其中物理层和媒体访问控制层
B2.1系统概述 乘客信息系统PIS是以计算机及多媒体应用为平台，以车站和车载显示终端为媒介向乘客提供信息的系统。乘客信息系统在正常情况下，提供乘车须知、服务时间、列车到发时间、列车时刻表、管理者公告、政府公告、出行参考、股票信息、媒体新闻、赛事直播、广告等实时动态的多媒体信息；在火灾、阻塞及暴恐等非正常情况下，提供动态紧急疏散提示。车载设备通过无线传输实时或预录接收信息，经处理后在列车客室LCD显示屏上进行音视频播放。 车地无线系统作为地铁PIS的重要组成部分，是中央控制中心、车站分中心与移动中的列车保持实时信息交互的重要通道，可以让处于隧道、停车场、车辆段中的列车实时与上级中心进行信息交互，使地铁车站和运营中心值班人员可以实时观察运行中列车乘客车厢、司机室内情况，司机能实时观察本列车乘客车厢内情况；运营中心向运行中列车发布及时信息，实时转播数字电视节目；运行中列车的紧急状态，如火灾报警、紧急开关车门，实时上传到运营中心和车辆段车场调度中心，便于进行地铁运营管理和为乘客信息化服务。 车地无线网络主要用来实现车－地之间的实时信息交换功能。为实现列车上信息与车站局域网内信息的双向传输，保证对运行过程中的列车车厢内情况进行实时监控，同时为车厢内的乘客提供电视直播信息等服务，需要在地铁系统内建设一套高带宽、无缝漫游的车地无线网络系统。 本工程乘客信息系统（PIS）是依托多媒体网络技术，以计算机系统为核心，通过设置在站厅、站台、列车客室的显示终端，让乘客实时准确地了解列车运营信息和公共媒体信息的多媒体综合信息系统。在正常情况下，运营信息、公共媒体信息共同协调使用；在紧急情况下运营信息优先使用。 深圳地铁11号线一期工程包含18座车站（其中高架站4座）、1座控制中心、1座车辆段、1座停车场，同时初期配备33列列车（未来近期50列，远期59列）。乘客信息系统在各车站、控制中心、车辆段、停车场和区间隧道设置PIS设备，为乘客提供信息服务。
1 融合包含以下三个层次的内容： 业务融合,终端融合,网络融合 异构网络融合的实现分为两个阶段：连通阶段和融合阶段。连通阶段是指传感网、RFID 网、局域网、广域网等的互联互通，将感知信息和业务信息传送到网络另一端的应用服务器进行处理，以支持应用服务。 2物联网框架结构 3 感知控制层 (1)数据采集子层通过各种类型的感知设备获取现实世界中的物理信息，这些物理信息可以描述当前“物”属性和运动状态。感知设备的种类主要有各种传感器、RFID、多媒体信息采集装置、条码（一维、二维条码）识别装置和实时定位装置等。 (2)短距离通信传输子层将局部范围内采集的信息汇聚到网络传输层的信息传送系统，该系统主要包括短距离有线数据传输系统、无线传输系统、无线传感器网络等。 (3)协同信息处理子层将局部采集到的信息通过汇聚 装置及协同处理系统进行数据汇聚处理，以降低信息的冗余度、提高信息的综合应用度、降低与传送网络层的通信负荷为目的。协同信息处理子层主要包括信息汇聚系统、信息协同处理系统、中间件系统及传送网关系统等。 4 网络传输层 网络传输层将来自感知控制层的信息通过各种承载网络 传送到应用层。各种承载网络包括了现有的各种公用通信网络、专业通信网络，目前这些通信网主要有移动通信网、固定通信网、互联网、广播电视网、卫星网等。 5 应用层及其应用子层的作用 应用层是物联网框架结构的最高层次，是“物”的信息综合应用的最终体现。“物”的信息综合应用与行业有密切的关系，依据行业的不同而不同。 应用层主要分为两个子层次，即服务支撑层和行业应用层。服务支撑层主要用于各种行业应用的信息协同、信息处理、信息共享、信息存储等，是一个公用的信息服务平台；行业应用层主要面向诸如环境、电力、智能、工业、农业、家居等方面的应用。 6 按照物联网的框架结构，物联网的通信系统可大体分为两大类，即感知控制层通信和网络层传输通信 7 感知控制层通信系统功能及特点 感知控制层的通信目的是将各种传感设备所感知的信息在较短的通信距离内传送到信息汇聚系统，并由该系统传送（或互联）到网络传输层。 其通信的特点是传输距离近，传输方式灵活、多样。 8 网络传输层通信系统 网络传输层是由数据通信主机（或服务器）、网络交换机、路由器等构成的，在数据传送网络支撑下的计算机通信系统 9 多个无线接入环境的异构性体现在以下几个方面： （1)无线接入技术的异构性（2)组网方式的异构性。(3)终端的异构性。(4)频谱资源的异构性(5)运营管理的异构性 第一章 1 什么是通信系统模型 通信的任务是完成消息的传递。消息具有不同的形式，如符号、文字、语音、数据、图像等，为了将消息传递到目的地，须经过若干个环节构成的“通信系统”来完成，将这些环节抽象为一般的模型，即形成了通信系统的模型。
计算机网络及安全课程大作业题目 各班学委负责登记本班同学选题以及班级之间协调。 一、要求 1、团队合作、合理分工、按组为单位进行； 2、报告文字内容不可拷贝粘贴现有文献，应反映小组所做的工作，有分析，实践性的选题应有具体操作或者配置过程描述，辅以截图或实验数据。 3、所交报告中应在最后注明组员分工、参考文献，报告字数3000-6000； 4、不同班级的小组可选择相同的题目，但重复计数（由各班学委协调），不可多于2组，且报告内容不可相同，要求独立完成各组任务。（标注“*”的题目可增加小组数目，但不可超过5组）。 5、除了个别综述性的选题，其它选题要求在实际平台上实践。 二、选题 1、Web服务器的配置与应用 ①安装配置Web服务器。平台及软件不限，可采用IIS、Apatch等； ②编制静态网页，开通一个简单的web网站，内容不限，可以是个人网站、兴趣网站 等。测试校内Lan可用web客户端访问。 ③深入探讨网站各种属性的设置功能的使用。如端口的设置（分别开在80、8080等端 口），访问权限的控制（基于主机ip地址、基于特定用户）等安全性设置。 ④其他扩展问题。如访问量的计算等均可探讨。 2、soho路由器的设置与应用 ①静态ip地址与动态ip地址方案的设置于与实现 ②规划并配置内部ip地址及nat方案，搭建一个小型宿舍内网 ③路由器端口映射机制的工作原理，配置及实施探讨其用途 ④路由器远程管理功能的实现（具体配置方案），该功能的安全性探讨 3、校园网环境下网络访问共享的实现（已有一般一组选） ①网络访问控制的机制探讨 ②网络访问共享的方法及工作原理 ③具体实现及配置方案、测试结果 ④端口映射的不可用性的分析 4*、基于网络嗅探软件（wireshark）的协议分析实验 ①wireshark的深入学习与掌握，若过滤器的使用，归纳方法 ②通过实验阐述ARP的工作原理 ③利用实验结果分析ICMP协议的报文结构字段定义 ④基于实验数据深入分析TCP协议的连接过程原理，报文的分片等功能 ⑤从校园网发起向外网中某Web服务器的访问，记录并分析从MAC层协议、IP协议、 TCP协议一直到HTTP协议的过程 5、无线网卡环境下的协议分析工具使用 ①如何在wireshark下发现无线网卡（进行协议分析） ②如何捕获IEEE802.11的帧、软件及使用、方法探讨、实际应用 ③若②能成功，可根据捕获的802.11帧进一步分析无线网络的通信过程 ④如何通过隧道方式接入IPV6网络 6、VMwane虚拟机的网络模拟配置方案及实施 ①三种网络模式分析
2012年山东省职业院校技能大赛 “计算机网络组建与信息安全技术”样题 竞赛队编号：机位号：总分：分 第一部分综合布线部分 注意： 1、全部书面和电子版竞赛作品，只能填写竞赛组编号进行识别，不得填写任何形式的识别性标记。 2、本竞赛中使用的器材、竞赛题等不得带出竞赛场地。 3、本次竞赛以西元网络配线端接装置（KYPXZ-01-06）为平台，网络设备、网络跳线测试仪、网络压接线实验仪等竞赛设备已经全部安装到竞赛平台上，设备安装位置如图1所示。 图1 西元网络配线端接装置设备安装图
1、完成测试链路端接（4%） 在图1所示的西元网络配线端接装置（产品型号KYPXZ-01-06）上完成2组测试链路的布线和模块端接，路由按照图2所示，每组链路有3根跳线，端接6次。 要求链路端接正确，每段跳线长度合适，端接处拆开线对长度合适，剪掉牵引线。 2、完成复杂永久链路端接（7%） 在图1所示的西元网络配线端接装置（产品型号KYPXZ-01-06）上完成4组复杂永久链路的布线和模块端接，路由按照图3所示，每组链路有3根跳线，端接6次。 要求链路端接正确，每段跳线长度合适，端接处拆开线对长度合适，剪掉牵引线。
3、配线子系统安装和布线（4%） 按照图1所示位置，完成配线子系统安装和布线，包括底盒、模块、面板的安装，具体包括如下任务： （1）10插座布线路由： 从10插座，使用Φ20PVC冷弯管和直接头，并自制弯头，安装线管和布2根双绞线。 （2）11插座布线路由： 从11插座，使用Φ20PVC冷弯管和直接头，并自制弯头，安装线管和布1根双绞线，网络模块安装在信息插座的左口。 （3）完成网络配线架（25U处）端接。要求剥线长度合适、线序和端接正确，预留缆线长度合适，剪掉牵引线。 第二部分网络设备与信息安全 竞赛说明 一、注意事项： 1、检查硬件设备、网线头、Console线、PC机、线缆、测线仪器以及自带的制线工具等的数量是否齐全。 2、赛场已在物理机计算机上安装好windows XP、VMware虚拟机软件和华三设备操作手册，检查电脑设备是否正常。 3、禁止携带和使用移动存储设备、运算器、通信工具及参考资料。 4、操作完成后，需要保存设备配置在指定的PC1上,并使用光盘刻录机刻录，不要关闭任何设备，不要拆动硬件的连接，不要对设备随意加密码，试卷留在考场。 5、不要损坏赛场准备的比赛所需要的竞赛设备、竞赛软件和竞赛材料等。 6、考生自己安装的所有linux系统的root密码为20122012，所有windows系统的administrator密码为空。考生在VMware下安装的linux在创建的linux文件夹下,windows server 2003在创建的WindowSW2003文件夹下。 二、竞赛环境： 硬件环境：
Computer Science and Application 计算机科学与应用, 2017, 7(10), 984-993 Published Online October 2017 in Hans. https://www.doczj.com/doc/856875896.html,/journal/csa https://https://www.doczj.com/doc/856875896.html,/10.12677/csa.2017.710111 Several Communication Modes of the Internet of Things and the Technical Characteristics Qin Zhang1,2, Shenglong Yang1, Yumei Wu1, Yang Dai1* 1Ministry of Agriculture Key Laboratory of East China Sea & Oceanic Fishery Resources Exploitation and Utilization, East China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Shanghai 2College of Engineering Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai Received: Oct. 5th, 2017; accepted: Oct. 18th, 2017; published: Oct. 24th, 2017 Abstract In today’s Internet era, the existing wireless communication networks have been developed from the interconnection between people and people or people and things to the interconnection be-tween things and things [1]. Low power wireless communication is one of the main hot spot of to-day’s Internet network technology. With the characteristics of low power consumption and low cost, the low power wireless communication is a good technology to match the application re-quirements of the Internet of things. The low-power wireless communication technologies include the low-power wide area network (WAN) and the low-power local area network (LAN). The low-power wide area network includes LoRa, NB-IOT, Sigfox, Weightless, and the Low-power local area network includes Zigbee and bluetooth 4.0, the technical introduction and the key techniques of each communication are discussed respectively, and the prospect of the low-power network technology is discussed. Keywords Low Power Consumption, The Internet of Things, Low Power Consumption WAN, Low Power Consumption LAN 几种常见的物联网通讯方式及其技术特点 张琴1,2，杨胜龙1，伍玉梅1，戴阳1* 1中国水产科学研究院东海水产研究所，农业部东海及远洋渔业渔业资源开发利用重点实验室， 上海 *通讯作者。
题型难度分数题目内容可选项答案说明 填空题 3 1 电子商务中的数字签名通常利用公开 密钥加密方法实现，其中发送者签名 使用的密钥为发送者的___ 私钥 填空题 2 1 RSA算法属于___（对称、不对称）加 密算法 不对称 填空题 2 1 在电子商务中，为了防止交易者事后 抵赖，可以使用___技术 数字签名 填空题 2 2 《中华人民共和国计算机信息系统安 全保护条例》指出：计算机信息系统 的安全保护，应当保障___及其___的 安全，运行环境的安全，保障信息系 统的安全，保障计算机功能的正常发 挥，以维护计算机信息系统的安全运 行 计算机,相关的和配套的 设备、设施(含网络) 填空题 2 2 实体安全是指保证计算机___安全、可 靠地运行，确保它们在对信息的采集、 处理、传送和存储过程中，不会受到 人为或者其他因素造成的危害 系统硬件 填空题 2 3 《中华人民共和国计算机信息系统安 全保护条例》是我国颁布的关于计算 机信息系统安全保护的___专门法规， 是计算机信息系统保护的行为___，是 对计算机信息系统安全监督的___依 据 第一部,准则,法律
填空题 2 1 环境比较干燥的话容易产生___,造成 对机器的损坏 静电 填空题 2 3 计算机病毒是___编制出来的、可以 ___计算机系统正常运行，又可以像生 物病毒那样繁殖、传播的___ 人们,干扰,非法程序 填空题 2 2 《中华人民共和国计算机信息系统安 全保护条例》是我国关于计算机信息 系统安全保护的第一部专门___，是保 护计算机信息系统及对其安全进行监 督的___依据 法规,法律 填空题 2 1 计算机工作环境的___过高，将使计算 机线路间的绝缘度降低 湿度 填空题 2 1 在机房内要尽可能穿棉、麻等天然纤 维衣物的原因是它们___ 不容易产生静电 填空题 2 2 在加密系统中，要加密的信息称为 ___,经过变换加密后的形式称为___ 明文,密文 单选题 2 2 我国在哪一年第一次修订刑法时增加 了计算机犯罪的罪名___ 1996；1997；1998；1999 b 单选题 4 2 完成一次DES加密要经过几轮运算 ___ 56；48；32；16 d 单选题 4 2 在DES的一轮算法中，密钥经压缩置 换的变为___ 56位；48位；32位；16位 c 单选题 2 2 以下关于计算机病毒的描述中，只有 ___是对的 计算机病毒是一段可执行程序，一般不单独存 在；计算机病毒除了感染计算机系统外，还会 传染给操作者；良性计算机病毒就是不会使操 作者感染的病毒；研制计算机病毒虽然不违法， a
5.8G频段的CBTC车地无线通信子系统 解决方案 一、项目的开发背景 众所周知，在2012年11月份深圳地铁信号多次受到便携式Wi-Fi的干扰造成地铁列车停止运行。便携式Wi-Fi一般使用2.4Ghz这个频率，这个属于非注册频率，不需要申请，谁都可以用，可以说是最方便但是最不安全的。而且，许多家用电子设备都使用2.4Ghz进行通讯，例如无线路由器、iPad、无线鼠标、无绳电话、蓝牙设备等，甚至微波炉也是使用这一频率。基于无线通信的列车自动控制系统，即CBTC(Communication based Train Control)，也称移动闭塞信号系统。该系统借助无线网络进行数据传输，也使用公用频段2.4Ghz。这势必会造成信号系统频率的干扰，随着现在移动通信系统上网速度越来越快，采用便携式WIFI的设备也会越来越多，也势必造成更大的信号冲突。因此，基于无线通信的列车自动控制系统采用新的频段也迫在眉睫、刻不容缓！ 二、地铁2.4G与5.8G通信系统的比较分析 目前，在新建地铁信号系统的方案选择上，采用CBTC无线AP（无线接入点）接入方式的线路已越来越多。采用AP接入，具有成本较低、通讯带宽高、可部分使用商用设备、安装调试方案灵活、施工时间短等优点。 现在我国在建或改造的的地铁线路中采用无线AP点接入就有北京地铁4号线，10号线，深圳地铁2号线等。这些方案在无线频率的选择上又分为2.4G ISM频段和5.8G ISM频段。我国开放这两个频段为ISM频段
的时间还比较短，应用在大型工程上的案例还不多，尤其是5.8G 频段更是较少。 1、地铁列车的拓扑模型 地铁也是铁路运输的一种模式，它的运营组织和线路结构和大铁路相比虽然简单，但基本要素相同。采用AP 无线覆盖时的结构如图1。 图 1 为提高可靠性采用的对向双信道覆盖 地铁列车运行时不断从一个小区（AP 的覆盖范围）进入到下一个小区。这时，影响车地通信的可靠性的的因素，应从二个方面考虑： i. 小区内：因高速移动产生的多普勒频移；隧道壁反射无线电波引起的多径反射；地铁列车对信号的阻隔影响等。 ii. 穿越小区时：高速移动产生的多普勒频偏使AP 切换时检测不到临区；频繁的AP 位置登记和认证造成通信的暂时中断等。 从图1可以看出，同大铁路的GSM-R 相似，地铁AP 覆盖的拓扑模型是典型的一维链状小区，而不是商用无线系统常用的蜂窝状结构。其模型如图2。 图2 通信系统的一维链状小区模型 这样，在移动电台在穿越通信小区时的信道切换关系大为简化。由于以地铁机车作为载体，电台的功率和尺寸比手持电台的限制小的多。同时，地铁
常见的物联网通信方式 随着时代进步和发展，社会逐步进入互联网+，各类传感器采集数据越来越丰富，大数据应用随之而来，人们考虑把各类设备直接纳入互联网以方便数据采集、管理以及分析计算。简而言之，物联网智能化已经不再局限于小型设备、小网络阶段，而是进入到完整的智能工业化领域，智能物联网化在大数据、云计算、虚拟现实上步入成熟，并纳入互联网+整个大生态环境。 一、前言 早期的物联网是指两个或多个设备之间在近距离内的数据传输，解决物物相连，早期多采用有线方式，比如RS323、RS485，考虑设备的位置可随意移动的方便性（有根线太丑了），后期更多的使用无线方式； 随着时代进步和发展，社会逐步进入互联网+，各类传感器采集数据越来越丰富，大数据应用随之而来，人们考虑把各类设备直接纳入互联网以方便数据采集、管理以及分析计算。简而言之，物联网智能化已经不再局限于小型设备、小网络阶段，而是进入到完整的智能工业化领域，智能物联网化在大数据、云计算、虚拟现实上步入成熟，并纳入互联网+整个大生态环境。 二、物联网的发展 最早的物联网只是简单把两个设备用信号线连接在一起：
后来使用了无线，也出现了简单的组网： 在互联网+时代，越来越多的传感器、设备接入互联网，互联网也不单是通过网线传输，引入了空中网、卫星网等，应用的领域也越来越广泛：
三、常见的物联网通信方式 笔者对常用的物联网通信方式进行归纳总结分为四大种类，见下图： 1、有线传输 设备之间用物理线直接相连，不是很方便。主要有电线载波或载频、同轴线、开关量信号线、RS232串口、RS485、USB，这里只对常用的RS232串口、RS485、USB做介绍。 RS232串口：串行通信接口，全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”，是电脑与其它设备传送信息的一种标准接口；该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定；RS-232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于20m以内的通信，常用的串口线一般只有1~2米。见图：
短距离无线通信场指的是100m 以内的通信，主要技术包括Wifi、紫蜂(Zigbee)、蓝牙技术(Bluetooth)、超宽带技术(?U ltra-wideband ,UWB)、射频识别技术(Radio Frequency IDentification ,RFID)以及近场通信(Near Field Communication,NFC)等类型。低功耗、微型化是用户对当前无线通信产品尤其是便携产品的强烈要求，作为无线通信技术重要分支的短距离无线通信技术正逐步引起越来越广泛的关注。各国也相应地制定短距离通信技术标准，特别是RFID 和NFC 在物联网、移动支付和手机识别方面的应用标准，例如主要的RFID 相关规范有欧美的EPC 规范、日本的UID(Ubiquitous ID)规范和ISO 18000 系列标准。中国政府也高度重视短距离通信的发展，制定了一系列的政策来扶持短距离通信产业。例如科技部、工信部联合14 部委制订的《中国RFID 发展策略白皮书》等。此外，包括诺基亚、英特尔、IBM、东芝、华为、中兴和联想等众多企业也积极参与到短距离无线通信中各技术的研究中。 1、Wi-Fi技术 Wi-Fi(Wireless Fidelity,无线高保真)是一种无线通信协议（IEEE802.11b），Wi-Fi的传输速率最高可达11Mb/s，虽然在数据安全性方面比蓝牙技术要差一些，但在无线电波的覆盖范围方面却略胜一筹，可达100 m左右。 Wi-Fi是以太网的一种无线扩展，理论上只要用户位于一个接入点四周的一定区域内，就能以最高约11Mb/s的速率接入互联网。实际上，如果有多个用户同时通过一个点接入，带宽将被多个用户分享，Wi-Fi的连接速度会降低到只有几百kb/s，另外，Wi-Fi的信号一般不受墙壁阻隔的影响，但在建筑物内的有效传输距离要小于户外。 最初的IEEE802.11规范是在1997年提出的，称为802.11b，主要目的是提供WLAN接入，也是目前WLAN的主要技术标准，它的工作频率是2.4GHz，与无绳电话、蓝牙等许多不需频率使用许可证的无线设备共享同一频段。随着Wi-Fi协议新版本如802.11a和802.11g的先后推出，Wi-Fi的应用将越来越广泛。速度更快的802.11g使用与802.11b相同的正交频分多路复用调制技术，它也工作在2.4GHz频段，速率达54Mb/s。根据最新的发展趋势判断，802.11g 将有可能被大多数无线网络产品制造商选择作为产品标准。微软推出的桌面操作系统Windows XP和嵌入式操作系统Windows CE，都包含了对Wi-Fi的支持。 2、UWB技术 超宽带技术UWB（Ultra Wideband）是一种无线载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。 UWB可在非常宽的带宽上传输信号，美国FCC对UWB的规定为：在3.1～10.6GHz频段中占用500MHz以上的带宽。由于UWB可以利用低功耗、低复
《计算机网络基础与应用》 模块一计算机网络基础 一、请在空白处填写合适的内容 1．计算机网络是将多个具有独立工作能力的计算机系统通过通信设备和线路由功能完善的网络软件实现资源共享和数据通信的系统。 2．计算机网络的发展分两阶段，即：面向终端的网络和计算机的网络。 3．计算机网络按分布距离分为：局域网、城域网和广域网。 4．局域网是指有限的地理范围内构作的计算机网络，它是计算机硬件和传输介质的结合，典型特征是位于一个建筑物或一个单位内。英文简称LAN。 5．在局域网中的计算机可分为两种角色。即：工作站和服务器。 6．从网络架构方法看，局域网有3种类型对等网、工作站服务器网络和无盘工作站。 7．目前网络中经常接触到的3个团体是ISO、ARPA和IEEE。 8．TCP/IP协议中，TCP是指传输控制协议，IP是指网际协议。 9．IEEE 802.3标准是关于有线以太网络的标准。 二、请从下面4个选项中选择一个比较合适的选项 1．下列哪方面是构作计算机网络不会涉及到的。（ C ） A．计算机互联 B．通信设备与传输介质 C．计算机性能与交换技术 D．网络软件，通信协议和网络操作系统（NOS） 2．下列说法正确的是（）。 A．远程网就是通常说的Internet B．城域网构作距离在10Km~100Km内 C．局域网是速度最快的网络 D．局域网只是计算机硬件和传输介质的结合，不需要其他辅助的东西。 3．下列哪项不是局域网的特点（ D ） A．网络的经营权和管理权属于某个单位B．通信处理一般由网卡完成 C．网络所覆盖的地理范围比较小D．所有通信都可用 4．局域网的基本组成部分中，下列哪项是没有的。（A ） A．网络基本结构 B．计算机及智能型外围设备C．网络接口卡及电缆 D．网络操作系统及有关软件三、你认为以下的说法正确吗 1．计算机网络是计算机与通讯技术密切结合的结果。（对） 2．在所有的网络中，局域网的传输距离最小。（对） 四、请对以下问题进行分析或回复 1．计算机网络发展分几个阶段？各有什么特点？ 答：第一阶段计算机网络是以单个计算机为中心的远程联机系统，它是由一台计算机和多个终端组成的应用系统，网络终端无数据处理能力，只作为数据的输入输出。第二阶段计算机网络是以多个主机通过通信线路互联起来协同工作的系统，主机之间不是直接用线路相连，而是接口报文处理机IMP转接后互联的。网络中互联的主机负责运行程序，提供资源共享。第三阶段计算机网络是具有统一的网络体系结构并遵循国际标准的开放式和标准化的网络。计算机网络开放标准化的产生，实现计算机的互联。第四阶段计算机网络从20世纪80年代末开始，局域网技术发展成熟，出现光纤及高速网络技术，整个网络发展成为以Internet为代表的互联网。计算机网络就是将多个具有独立工作能力的计算机系统通过通信设备和线路由功能完善的网络软件实现资源共享和数据通信的系统。 2．服务器、工作站及终端有什么异同？ 答：工作站就是一台PC机，它与服务器连接登录后，可以向服务器读取文件，它可以有自己的操作系统，能独立工作；通过运行工作站网络软件，访问服务器共享的资源。 服务器是一台为网络提供数据及资源的计算机。其服务功能是运行网络操作系统，提供硬盘、文件数据及打印机共享等，是网络控制的核心，因此从配置到性能要求上都要高于其他计算机。 3．对等网、工作站/服务器网络和无盘工作站各有什么优缺点？ 答：（1）对等网是局域网中最基本的一种。采用这种方式，计算机的访问速度比较慢，但非常适合于小型的、任务轻的局域网，（2）工作站/服务器网络常用于大、中型的局域网络，服务器不仅可以对工作站进行统一管理，而且为网络提供共享资源。（3）无盘工作站是指一种基于专用服务器的网络结构。其特点是工作站上没有软盘驱动器和硬盘驱动器，不能通过自身的操作系统来启动。它是采用网卡上的自启动芯片与服务器相连接，通过服务器的远程启动服务来实现工作站的启动。 4．什么是通信协议，ISO通信标准分7层是指哪7层？ 答：网络通信协议就是网络设备进行正常通信的一套规则，这套规则可以理解为一种彼此都能听得懂的公用语言。 ISO通信标准有：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 5．简述同轴电缆的制作和安装过程。 答：步骤一：用同轴电缆专用剥线钳将细缆外皮剥除，露出芯线长约3mm，白色保护层约4mm，屏蔽层约8mm 步骤二：将探针套入网线的芯线上，一直要插到底，然后再把套上探针的芯线插入到同轴电缆专用压线钳中间的探针小圆孔中，压紧，使探针与网线芯线紧连。 步骤三：将BNC连接器金属套环套入压好镀金探针的细同轴电缆，然后再将网线连接探针的一端从BNC接头小的一端插入（也要插到底）。步骤四：把套在网线的金属套环推到网线与BNC连接器连接处，再把网线钳的六角缺口卡在确定好的套环位置上，紧握网线钳手柄，紧压，使网线与BNC连接器通过BNC金属套环紧紧连接起来，如图1-1-6所示。压好后的金属套环呈六角形。 步骤五：通过测线仪对同轴电缆进行测试。将制作好的同轴电缆接上测试仪，观察指示灯的闪烁状态，对BNC电缆进行测试，正常的电缆会每隔5秒钟闪烁一次。 6．简述5种网络拓扑结构各自的优缺点。 答：（1）总线型：结构简单、布线容易、可靠性较高，易于扩充，是局域网常采用的拓扑结构。缺点：所有的数据都需经过总线传送，总线成为整个网络的瓶颈；出现故障诊断较为困难。最著名的总线拓扑结构是以太网。 （2）星型：优点：结构简单、容易实现、便于管理，连接点的故障容易监测和排除。缺点：中心结点是全网络的可靠瓶颈，中心结点出现故障会导致网络的瘫痪。 （3）环型：优点：结构简单，适合使用光纤，传输距离远，传输延迟确定。缺点：环网中的每个结点均成为网络可靠性的瓶颈，任意结点出现故障都会造成网络瘫痪，另外故障诊断也较困难。（4）网状：优点：系统可靠性高，比较容易扩展，但是结构复杂，每一结点都与多点进行连结，因此必须采用路由算法和流量控制方法。目前广域网基本上采用网状拓扑结构。 （5）蜂窝状：是无线局域网中常用的结构。它以无线传输介质（微波、卫星、红外等）点到点和多点传输为特征，优点：网络覆盖范围广，用户上网方便快捷。缺点：无线信号易受干扰，网络速度较慢，网络安全性较差。
十大无线通讯技术优劣及应用场景 在实现物联网的通讯技术里面，蓝牙、zigbee、Wi-Fi、GPRS、NFC等是应用最为广泛的无线技术。除了这些，还有很多无线技术，它们在各自适合的场景里默默耕耘，扮演着不可或缺的角色。现在随着物联网解决方案供应商云里物里科技一起来看下常见的十大无线通讯技术优劣及应用场景。 十大物联网通讯技术优劣及应用场景
1、蓝牙的技术特点 蓝牙是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换，蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的难题。蓝牙技术最初由电信巨头爱立信公司于1994年创制。如今蓝牙由蓝牙技术联盟管理，蓝牙技术联盟在全球拥有超过25,000家成 员公司，它们分布在电信、计算机、网络、和消费电子等多重领域。 蓝牙技术的特点包括采用跳频技术，抗信号衰落；快跳频和短分组技术能减少同频干扰，保证传输的可靠性；前向纠错编码技术可减少远距离传输时的随机噪声影响；用FM调制方式降低设备的复杂性等。其中蓝牙核心规格是提供两个或以上的微微网连接以形成分布式网络，让特定的设备在这些微微网中自动同时地分别扮演主和从的角色。蓝牙主设备最多可与一个微网中的七个设备通讯， 设备之间可通过协议转换角色，从设备也可转换为主设备。 2、ZigBee的技术特点 与蓝牙技术不同，ZigBee技术是一种短距离、低功耗、便宜的无线通信技术，它是一种低速短距离传输的无线网络协议。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀(bee)的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。 ZigBee的特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率，ZigBee协议从下到 上分别为物理层、媒体访问控制层、传输层、网络层、应用层等，其中物理层和媒体访问控
技术与市场技术应用２０１９年第２６卷第６期 浅析车地无线通信传输系统构成及原理 万 建 （深圳地铁运营集团有限公司，广东深圳５１８０００） 摘 要：重点对深圳地铁１１号线信号系统车地无线通信传输系统构成及原理进行分析，皆在为相关工作提供参考。 关键词：ＣＢＴＣ；ＡＰ；ＤＣＳ；ＴＲＥ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０１９．０６．０６６ 引言 随着无线通信技术的发展。基于自由空间传输的无线传输技术在ＣＢＴＣ系统中得到了应用。无线的频点一般采用共用的２．４ＧＨＺ或５．８ＧＨＺ频段，采用接入点（ＡＰ）天线作为和列车进行通信的手段。 车地无线通信传输系统构成及原理 １．１ 无线网络的构成 ＤＣＳ无线网络用于承载车载和轨旁ＣＢＴＣ系统间信号数据流的通信，它由位于轨旁的无线接入点（ＡＰ）、功分器、轨旁定向天线，及车载无线天线、车载无线调制解调器组成。１．２ 无线网络系统原理 １）车地双向通信网络。每个ＴＲＥ（轨旁无线设备）由红网、蓝网接入点组成，此红、蓝接入点与其各自的无线网络相连接。无线网采用８０２．１１ｇｑ协议，采用带宽为６ＭＨｚ的窄带技术，红网采用中心频率为２．４７２ＧＨｚ，蓝网采用频点２ ４１７ＧＨｚ。 ２）轨旁无线网络。ＴＲＥ是配置于轨旁的无线传输设备，用于与车载无线设备之间进行无线通信。ＴＲＥ箱内主要有２个无线调制解调器、２个电源转换器、２个光电转换器。红色、蓝色无线调制解调器分别连接到各自的功分器上，功分器连接到定向天线上用于传输射频（ＲＦ）信号。 ３）车载无线网络。每辆列车安装２个无线调制解调器，用于ＣＢＴＣ业务传输，每个无线调制解调器连接２个位于车体上方的天线，用于与轨旁天线进行无线信息传输。为满足列车双向行驶以及在岔区和车辆段等处保持通信，列车每端必须配置两个车载天线。车载无线调制解调器在无线覆盖区域能与无线网络快速完成握手及授权并接入，保证列车正常投入运营及故障恢复满足系统功能、性能及运营效率要求。 １．３ ＤＣＳ无线系统冗余结构 ＤＣＳ无线网络采用冗余结构，由红网和蓝网组成。无线系统的冗余结构能保证当任一轨旁或车载无线设备故障时包括单个接入点的故障、单个轨旁设备电源的故障、单个光交换设备的故障均不影响系统的正常工作。ＤＣＳ无线系统的典型冗余结构，如图１ 所示。图１ ＤＣＳ无线系统的典型冗余结构图 １）正常情况下的连续通信。列车在隧道内运行，列车进入无线单元（Ｂ）和无线单元（Ｃ）的重叠覆盖区域。在该重叠覆盖区域内，车头红网车载无线调制解调器收到由红网接入点（Ｃ）和红网接入点（Ｂ）循环生成的识别信息。车尾蓝色车载无线调制解调器收到由无线单元（Ａ）蓝网接入点（Ａ）循环生成的识别信息 红网车载无线调制解调器将测量并对比收到的功率，如果从红网接入点（Ｃ）接收的功率高于从红网接入点（Ｂ）接收的功率，调制解调器将执行从红网接入点（Ｂ）到红网接入点（Ｃ）的交接。如图２所示。 ９ ４ １