《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》第3章習題答案

1、、選擇題1. A; 2. B; 3. A; 4. A; 5. B; 6. A; 7.B; 8. B; 9. C; 10. A二、簡答題.答：一維條形碼以下簡稱條形碼是集條碼理論、光電技術(shù)、計算機技術(shù)、 通信技術(shù)、條碼印制技術(shù)于一體的一種自動識別技術(shù)。它將寬度不等的多個黑條 和空白，按照一定的編碼規(guī)那么排列，用以表達一組信息的圖形標識符。 條碼的 編碼方法是指條碼中條空的編碼規(guī)那么以及二進制的邏輯表示的設置。眾所周知,計算機設備只能識讀二進制數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)只有“ 0和”1兩種邏輯表示，條碼 符號作為一種為計算機信息處理而提供的光電掃描信息圖形符號，也應滿足計算機二進制的要求。條碼的編碼方法就是要通過設

2、計條碼中條與空的排列組合來表 示不同的二進制數(shù)據(jù)。一般來說，條碼的編碼方法有兩種：模塊組合法和寬度調(diào) 節(jié)法。模塊組合法是指條碼符號中，條與空是由標準寬度的模塊組合而成。一個 標準寬度的條表示二進制的“1，而一個標準寬度的空模塊表示二進制的“0。 商品條碼模塊的標準寬度是，它的一個字符由兩個條和兩個空構(gòu)成， 每一個條或 空由14個標準寬度模塊組成。寬度調(diào)節(jié)法是指條碼中，條與空的寬窄設置不同， 用寬單元表示二進制的“ 1，而用窄單元表示二進制的“ 0，寬窄單元之比一 般控制在23。.答：UPC碼（Universal Product Code是美國統(tǒng)一代碼委員會制定的一種商品用 條碼，主要用于美國和

3、加拿大地區(qū)，我們在美國進口的商品上可以看到。UPC碼是最早大規(guī)模應用的條碼，其特性是一種長度固定、連續(xù)性的條碼，由于其應 用范圍廣泛，故又被稱萬用條碼。UPC碼僅可用來表示數(shù)字，故其字碼集為數(shù)字09。UPC碼共有A、B、C、D、E等五種版本，不同版本對應各自不同的應 用對象。EAN碼是國際物品編碼協(xié)會制定的一種商品用條碼，通用于全世界。EAN碼符號有標準版EAN-13和縮短版EAN-8兩種標準版表示13位數(shù)字， 又稱為EAN-13碼，縮短版表示8位數(shù)字，又稱EAN-8。.答：UPC-A碼可以看出是EAN-13碼的一種特殊形式，UPC-A碼與前綴碼為 0的EAN-13碼相互兼容。.答：二維碼可以

4、分為堆疊式/行排式二維碼和矩陣式二維碼。堆疊式/行排式二維碼形態(tài)上是由多行短截的一維條碼堆疊而成；矩陣式二維碼以矩陣的形式組 成，在矩陣相應元素位置上用：戈表示二進制“1 ,用空表示二進制“0 , 熏和 空的排列組成代碼。.答：RFID(射頻識別：Radio Frequency Identification)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)， 它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，作為條形碼的無線版本，RFID技術(shù)具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離 大、標簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲數(shù)據(jù)容量更大、存儲信息更改自如等優(yōu)點，其應用將給零售、物流等產(chǎn)業(yè)帶

5、來革命性變化。RFID系統(tǒng)是由射頻標簽、識讀器和計算機網(wǎng)絡組成的自動識別系統(tǒng)。通常，識讀器在一個區(qū)域發(fā)射能量形成電磁場，射頻標簽經(jīng)過這個區(qū)域時檢測到識讀器的信號后發(fā)送存儲的數(shù)據(jù)，識讀器接收射頻標簽發(fā)送的信號，解碼并校驗數(shù)據(jù)的準確性以到達識別的目的。.答：根據(jù)讀寫器發(fā)送無線信號所工作的頻率可劃分為：低頻(30300kHz)、高頻(330MHz)、超高頻(300MHz3GHz)與微波頻段2.45GHz5.8GHz)。低頻系統(tǒng) 一般工作在100500kHz，常見的工作頻率有125kHz、；高頻系統(tǒng)工作在1055MHz, 常見的高頻工作頻率為；超高頻工作頻率為850960MHz,常見的工作頻率為915

6、MHz;微波工作在2.45GHz的微波頻段。低頻系統(tǒng)用于短距離、低本錢的應 用，如多數(shù)的門禁控制、動物監(jiān)管、貨物跟蹤；高頻系統(tǒng)用于門禁控制和需傳送 大量數(shù)據(jù)的應用；超高頻系統(tǒng)應用于需要較長的讀寫距離和較高的讀寫速度的場 合，如火車監(jiān)控、高速公路收費系統(tǒng)等。.答：在RFID系統(tǒng)應用中，存在多個讀寫器或多個標簽，因而造成的讀寫器之 問或標簽之間的相互干擾，統(tǒng)稱為碰撞。在 RFID系統(tǒng)中存在兩種類型的通信碰 撞：第一種：閱讀器碰撞是指多個閱讀器同時與一個標簽通信，致使標簽無法區(qū)分閱讀器的信號，導致碰撞的發(fā)生；第二種：電子標簽碰撞是指多個標簽同時響 應閱讀器的命令而發(fā)送信息，引起信號碰撞，使閱讀器無法

7、識別標簽；由于閱讀 器能檢測碰撞并且閱讀器之間能相互通信，所以閱讀器碰撞能很容易得到解決。 因而，射頻識別系統(tǒng)中的碰撞一般是指電子標簽碰撞。.答：GPS定位系統(tǒng)是在衛(wèi)星每一時刻的位置和速度的根底上，以衛(wèi)星為空間 基準點，通過測站接收設備測定至衛(wèi)星的距離或通過多普勒頻移等觀測量來確定 測站的位置、速度。利用根本的三角定位原理，根據(jù)觀測時刻衛(wèi)星的所在位置、 速度和每顆衛(wèi)星到接收機間距離，通過計算就能獲得接收機所在位置的三維空間 坐標值和速度。一般情況下，接收機只需要接收到3顆衛(wèi)星信號，就可以獲得使 用者與每個衛(wèi)星之間的距離。在實際運行中，由于大氣中電離層的干擾，這一距 離并不是用戶與衛(wèi)星間的真實距

8、離， 而是偽距。為保證信號的可靠性，消除和減 少誤差，GPS都是利用接收裝置接收到4顆以上的衛(wèi)星信號，利用鐘差來消除 時間不同步帶來的計算誤差，獲取使用者精確的位置和速度等信息。、計算題.解：EAN-13編碼規(guī)那么：EAN-13標準碼共13位數(shù)。其中，國家代碼占3 位，廠商代碼占4位，產(chǎn)品代碼占5位，以及檢查碼占1位。EAN13商品條碼 由左側(cè)空白區(qū)、起始符、左側(cè)數(shù)據(jù)符、中間分隔符、右側(cè)數(shù)據(jù)符、校驗符、終止 符、右側(cè)空白區(qū)及供識別字符組成。起始符和終止符3個模塊的編碼均為101,中間分隔符5個模塊的編碼是01010。左側(cè)數(shù)據(jù)符和右側(cè)數(shù)據(jù)符的編碼方式不同。 在左側(cè)數(shù)據(jù)符中，有A和B兩種編碼方式，

9、右側(cè)數(shù)據(jù)符中有 C編碼方式。其中 A和C之間是反碼關(guān)系，B和C之間是倒序關(guān)系。在左側(cè)數(shù)據(jù)符中的編碼方式 選A還是B,由前置碼字符決定。UPC-A編碼規(guī)那么：每個字碼皆由7個模組組合成2線條2空白，其邏輯值可 用7個二進制數(shù)字表示。從空白區(qū)開始共113個模組，每個模組長，條碼符號長 度為。中間碼兩側(cè)的資料碼編碼規(guī)那么是不同的，左側(cè)為奇，右側(cè)為偶。奇表示 線條的個數(shù)為奇數(shù)；偶表示線條的個數(shù)為偶數(shù)。690123456786C: C1=6+0+2+4+6+8=26 ; C2= 9+1+3+5+7+6 *3=93; CC=26+93=119; C=10-9=1;6:導入值，編碼方式：ABBBAA ; 9

10、: 0001011; 0: 0100111; 1: 0110011; 2: 0011011; 3: 0111101; 4: 0100011; 5:1001110; 6:1010000; 7:1000100; 8:1001000; 6:1010000; 3:1000010.解：QR碼編碼規(guī)那么：第一步 數(shù)據(jù)分析：分析所輸入的數(shù)據(jù)流，確定要進 行編碼的字符的類型。QR碼支持擴充解釋，可以對與缺省的字符集不同的數(shù)據(jù) 進行編碼。第二步 數(shù)據(jù)編碼：將數(shù)據(jù)字符轉(zhuǎn)換為位流。在當需要進行模式轉(zhuǎn)換 時，在新的模式段開始前參加模式指示符進行模式轉(zhuǎn)換。在數(shù)據(jù)序列后面參加終 止符。將產(chǎn)生的位流分為每8位一個碼字。必要

11、時參加填充字符以填滿按照版本 要求的數(shù)據(jù)碼字數(shù)。第三步 糾錯編碼：按需要將碼字序列分塊，以便按塊生成 相應的糾錯碼字，并將其參加到相應的數(shù)據(jù)碼字序列的后面。第四步構(gòu)造最終信息：在每一塊中置入數(shù)據(jù)和糾錯碼字， 必要時加剩余位。第五步 在矩陣中布置模塊將尋象圖形、分隔符、定位圖形、校正圖形與碼字模塊一起放入矩陣。第六步 掩模：依次將掩模圖形用于符號的編碼區(qū)域。評價結(jié)果，并選擇其中使深色淺色模塊比率最優(yōu)且使不希望出現(xiàn)的圖形最少化的結(jié)果。第七步格式和版本信息：生成格式和版本信息如果用到時，形成符號。輸入的數(shù)據(jù)：012376541）分為 3 位一組：012 376 542）將每組轉(zhuǎn)換為二進制：012 0

12、000001100 ; 376 0101111000 ;54一01101103）將二進制數(shù)連接為一個序列：0000001100 0101111000 01101104）將字符計數(shù)指示符轉(zhuǎn)換為二進制版本 1-H為10位：字符數(shù)為：8 00000010005)參加模式指示符0001以及字符計數(shù)指示符的二進制數(shù)據(jù):0001 0000001000 0000001100 0101111000 0110110.解：ALOHA算法最初用來解決網(wǎng)絡通信中數(shù)據(jù)包擁塞問題。ALOHA算法是一種非常簡單的TDMA算法，該算法被廣泛應用在 RFID系統(tǒng)中。這種算法 多采用 標簽先發(fā)言的方式，即標簽一旦進入讀寫器的閱讀

13、區(qū)域就自動向讀寫 器發(fā)送其自身的ID ,標簽與閱讀器隨之開始進行通信。ALOHA算法分為純ALOHA和分段ALOHA(Slotted ALOHA)兩種。1純ALOHA算法，主要采用 標簽先發(fā)言的方式，電子標簽一旦進入閱讀器的工作范圍獲得能量后，便向閱讀器主動發(fā)送自身的序列號。在某個電子標簽向閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)的過程中，如果有其它電子標簽也同時向該閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)， 此時閱讀器接收到的信號就會產(chǎn)生重 疊，導致閱讀器無法正確識別和讀取數(shù)據(jù)。 閱讀器通過檢測并判斷接收到的信號 是否發(fā)生碰撞，一旦發(fā)生碰撞，閱讀器那么向標簽發(fā)送指令使電子標簽停止數(shù)據(jù) 的傳送，電子標簽接到閱讀器的指令后，便隨機的延遲一段時間再

14、重新發(fā)送數(shù)據(jù)。2)時隙ALOHA算法，為提高RFID系統(tǒng)的吞吐率，可以把時間劃分為多段等 長的時隙，時隙的長度由系統(tǒng)時鐘確定，并且規(guī)定電子標簽只能在每個時隙的開 始時才能向閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)幀，這就是時隙ALOHA算法。根據(jù)上述規(guī)定可知， 數(shù)據(jù)幀要么成功發(fā)送，要么完全碰撞，防止了純ALOHA算法中局部碰撞的發(fā)生， 使碰撞周期變?yōu)門0O時隙ALOHA算法是對純ALOHA算法的簡單改良，也屬 于時分多址法，它的缺點是需要同步時鐘的控制。.解：具體實現(xiàn)過程為：讀寫器第一次發(fā)出REQUEST=11111111命令，三個標簽同時接收并作出 響應第一次迭代發(fā)生碰撞沖突，確定碰撞的最高位為第6位。讀寫器發(fā)出RE

15、QUEST=10111111命令，標簽1, 2, 3響應第二次迭代發(fā)生碰撞沖突，確定碰撞的最高位為第4位。讀寫器發(fā)出REQUEST=10101111命令，標簽2響應。第三次迭代沒有沖突，唯一確定標簽 2進行后續(xù)操作。讀寫器用SELECT命令選中標簽2,進行READ-DATA操作。完成READ-DATA操作后，讀寫器用UNSELECT命令使標簽2進入無聲 狀態(tài)。四、論述題答：RFID標簽負責收集物理世界的信息，并將這些信息通過無線的方式傳輸?shù)?物聯(lián)網(wǎng)中去。RFID標簽雖然獲得了廣泛的應用，但是由于其本身的一些特點，如低本錢電子標簽資源的有限性，導致RFID系統(tǒng)平安機制的實現(xiàn)受到一定的約束和限制，

16、因此，RFID面臨著嚴峻的信息平安和隱私保護的困擾。如， 2021年 8 月，美國麻省理工學院的三名學生宣布成功破解了波士頓地鐵資費卡。類似事件時常發(fā)生，攻擊者可以從中獲取用戶的隱私，或者偽造RFID標簽。1竊聽，由于RFID標簽與標簽讀取設備之間是通過無線播送的方式來進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模?攻擊者將有可能獲得雙方所傳輸?shù)男畔?nèi)容。 如果這些信息內(nèi)容未受到保護的話，攻擊者就將能夠得到標簽與標簽讀取設備之間傳輸?shù)男畔⒓捌渚唧w的含義內(nèi)容，進而可以使用這些信息用于身份欺騙或者偷竊。價格低廉的超高頻RFID標簽一般通信的有效距離比擬短， 直接的竊聽一般不容易實現(xiàn)， 但是攻擊者是可以通過中間人來發(fā)起攻擊最終獲

17、得相關(guān)信息的；2中間人攻擊，被動的RFID標簽在收到來自標簽讀取設備的查詢信息指令后會主動的發(fā)起響應過程， 將會發(fā)送能夠證明自身身份的信息數(shù)據(jù)， 因此攻擊者可以使用那些已經(jīng)受到自己控制的標簽讀取設備來接收并讀取標簽發(fā)出的信息。 具體來說， 攻擊者首先偽裝成一個標簽讀取設備來靠近標簽， 在標簽攜帶者毫不知情的情況下進行信息的獲取， 然后攻擊者將從標簽中所獲得的信息直接或者經(jīng)過一定的處理之后再發(fā)送給合法的標簽讀取設備， 從而到達攻擊者的各種目的。 在攻擊的過程中， 標簽與標簽讀取設備都以為攻擊者是正常的通信流程中的另一方。采用中間人攻擊的本錢十分低廉，與使用的平安協(xié)議無關(guān)，這種方式是RFID系統(tǒng)所

18、面臨的最大挑戰(zhàn)之一；3欺騙、重放、克隆，欺騙是指攻擊者將獲取的標簽數(shù)據(jù)發(fā)送給標簽讀取設備，以此來騙過標簽讀取設備。 重放是指將標簽重復記錄下來， 然后在標簽讀取設備詢問的時候發(fā)送給標簽讀取設備以此來騙過標簽讀取設備。 克隆主要是指將一個RFID標簽中的內(nèi)容記錄寫入另一個標簽中， 已形成一個原有的標簽的副本。 比方攻擊者先記錄了超市中牙刷的信息，然后去購置一個MP3 播放器，當需要付款的時候， 通過重放或者克隆的方式， 攻擊者欺騙標簽讀取設備， 讓其誤以為攻擊者購置的是一個牙刷， 從而以牙刷的價錢購置到高價的貨物。 另一個例子是破解門禁系統(tǒng)。很多地方都采用 RFID卡片作為門禁的通行證，如果有人通過讀取到合法 用戶的RFID內(nèi)的信息，并將其寫入到另一張新RFID卡片中去，就會發(fā)生攻擊者可以以被復制卡片的用戶的身份通過門禁系統(tǒng)；4物理破解，由于RFID系統(tǒng) 通常包含了大量的系統(tǒng)內(nèi)的合法標簽， 但是攻擊者卻可以很容易的獲取到系統(tǒng)內(nèi)標簽。 廉價的標簽通常是沒有賦予防破解的機制的， 因此容易被攻擊者破解， 從中獲取到其中的平安機制和所有的隱私信息。 一般在物理層面被破解之后， 標簽將被破壞， 并且將不再能夠繼續(xù)使用。 這種攻擊的技術(shù)門檻較高， 一般不容易實現(xiàn)。攻擊者在破解特定的RFID系統(tǒng)的局