《物联网技术》第3章习题答案

1、、选择题1. A; 2. B; 3. A; 4. A; 5. B; 6. A; 7.B; 8. B; 9. C; 10. A二、简答题.答：一维条形码以下简称条形码是集条码理论、光电技术、计算机技术、 通信技术、条码印制技术于一体的一种自动识别技术。它将宽度不等的多个黑条 和空白，按照一定的编码规那么排列，用以表达一组信息的图形标识符。 条码的 编码方法是指条码中条空的编码规那么以及二进制的逻辑表示的设置。众所周知,计算机设备只能识读二进制数据数据只有“ 0和”1两种逻辑表示，条码 符号作为一种为计算机信息处理而提供的光电扫描信息图形符号，也应满足计算机二进制的要求。条码的编码方法就是要通过设

2、计条码中条与空的排列组合来表 示不同的二进制数据。一般来说，条码的编码方法有两种：模块组合法和宽度调 节法。模块组合法是指条码符号中，条与空是由标准宽度的模块组合而成。一个 标准宽度的条表示二进制的“1，而一个标准宽度的空模块表示二进制的“0。 商品条码模块的标准宽度是，它的一个字符由两个条和两个空构成， 每一个条或 空由14个标准宽度模块组成。宽度调节法是指条码中，条与空的宽窄设置不同， 用宽单元表示二进制的“ 1，而用窄单元表示二进制的“ 0，宽窄单元之比一 般控制在23。.答：UPC码（Universal Product Code是美国统一代码委员会制定的一种商品用 条码，主要用于美国和

3、加拿大地区，我们在美国进口的商品上可以看到。UPC码是最早大规模应用的条码，其特性是一种长度固定、连续性的条码，由于其应 用范围广泛，故又被称万用条码。UPC码仅可用来表示数字，故其字码集为数字09。UPC码共有A、B、C、D、E等五种版本，不同版本对应各自不同的应 用对象。EAN码是国际物品编码协会制定的一种商品用条码，通用于全世界。EAN码符号有标准版EAN-13和缩短版EAN-8两种标准版表示13位数字， 又称为EAN-13码，缩短版表示8位数字，又称EAN-8。.答：UPC-A码可以看出是EAN-13码的一种特殊形式，UPC-A码与前缀码为 0的EAN-13码相互兼容。.答：二维码可以

4、分为堆叠式/行排式二维码和矩阵式二维码。堆叠式/行排式二维码形态上是由多行短截的一维条码堆叠而成；矩阵式二维码以矩阵的形式组 成，在矩阵相应元素位置上用：戈表示二进制“1 ,用空表示二进制“0 , 熏和 空的排列组成代码。.答：RFID(射频识别：Radio Frequency Identification)是一种非接触式的自动识别技术， 它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，作为条形码的无线版本，RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离 大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点，其应用将给零售、物流等产业带

5、来革命性变化。RFID系统是由射频标签、识读器和计算机网络组成的自动识别系统。通常，识读器在一个区域发射能量形成电磁场，射频标签经过这个区域时检测到识读器的信号后发送存储的数据，识读器接收射频标签发送的信号，解码并校验数据的准确性以到达识别的目的。.答：根据读写器发送无线信号所工作的频率可划分为：低频(30300kHz)、高频(330MHz)、超高频(300MHz3GHz)与微波频段2.45GHz5.8GHz)。低频系统 一般工作在100500kHz，常见的工作频率有125kHz、；高频系统工作在1055MHz, 常见的高频工作频率为；超高频工作频率为850960MHz,常见的工作频率为915

6、MHz;微波工作在2.45GHz的微波频段。低频系统用于短距离、低本钱的应 用，如多数的门禁控制、动物监管、货物跟踪；高频系统用于门禁控制和需传送 大量数据的应用；超高频系统应用于需要较长的读写距离和较高的读写速度的场 合，如火车监控、高速公路收费系统等。.答：在RFID系统应用中，存在多个读写器或多个标签，因而造成的读写器之 问或标签之间的相互干扰，统称为碰撞。在 RFID系统中存在两种类型的通信碰 撞：第一种：阅读器碰撞是指多个阅读器同时与一个标签通信，致使标签无法区分阅读器的信号，导致碰撞的发生；第二种：电子标签碰撞是指多个标签同时响 应阅读器的命令而发送信息，引起信号碰撞，使阅读器无法

7、识别标签；由于阅读 器能检测碰撞并且阅读器之间能相互通信，所以阅读器碰撞能很容易得到解决。 因而，射频识别系统中的碰撞一般是指电子标签碰撞。.答：GPS定位系统是在卫星每一时刻的位置和速度的根底上，以卫星为空间 基准点，通过测站接收设备测定至卫星的距离或通过多普勒频移等观测量来确定 测站的位置、速度。利用根本的三角定位原理，根据观测时刻卫星的所在位置、 速度和每颗卫星到接收机间距离，通过计算就能获得接收机所在位置的三维空间 坐标值和速度。一般情况下，接收机只需要接收到3颗卫星信号，就可以获得使 用者与每个卫星之间的距离。在实际运行中，由于大气中电离层的干扰，这一距 离并不是用户与卫星间的真实距

8、离， 而是伪距。为保证信号的可靠性，消除和减 少误差，GPS都是利用接收装置接收到4颗以上的卫星信号，利用钟差来消除 时间不同步带来的计算误差，获取使用者精确的位置和速度等信息。、计算题.解：EAN-13编码规那么：EAN-13标准码共13位数。其中，国家代码占3 位，厂商代码占4位，产品代码占5位，以及检查码占1位。EAN13商品条码 由左侧空白区、起始符、左侧数据符、中间分隔符、右侧数据符、校验符、终止 符、右侧空白区及供识别字符组成。起始符和终止符3个模块的编码均为101,中间分隔符5个模块的编码是01010。左侧数据符和右侧数据符的编码方式不同。 在左侧数据符中，有A和B两种编码方式，

9、右侧数据符中有 C编码方式。其中 A和C之间是反码关系，B和C之间是倒序关系。在左侧数据符中的编码方式 选A还是B,由前置码字符决定。UPC-A编码规那么：每个字码皆由7个模组组合成2线条2空白，其逻辑值可 用7个二进制数字表示。从空白区开始共113个模组，每个模组长，条码符号长 度为。中间码两侧的资料码编码规那么是不同的，左侧为奇，右侧为偶。奇表示 线条的个数为奇数；偶表示线条的个数为偶数。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:导入值，编码方式：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码编码规那么：第一步 数据分析：分析所输入的数据流，确定要进 行编码的字符的类型。QR码支持扩充解释，可以对与缺省的字符集不同的数据 进行编码。第二步 数据编码：将数据字符转换为位流。在当需要进行模式转换 时，在新的模式段开始前参加模式指示符进行模式转换。在数据序列后面参加终 止符。将产生的位流分为每8位一个码字。必要

11、时参加填充字符以填满按照版本 要求的数据码字数。第三步 纠错编码：按需要将码字序列分块，以便按块生成 相应的纠错码字，并将其参加到相应的数据码字序列的后面。第四步构造最终信息：在每一块中置入数据和纠错码字， 必要时加剩余位。第五步 在矩阵中布置模块将寻象图形、分隔符、定位图形、校正图形与码字模块一起放入矩阵。第六步 掩模：依次将掩模图形用于符号的编码区域。评价结果，并选择其中使深色浅色模块比率最优且使不希望出现的图形最少化的结果。第七步格式和版本信息：生成格式和版本信息如果用到时，形成符号。输入的数据：012376541）分为 3 位一组：012 376 542）将每组转换为二进制：012 0

12、000001100 ; 376 0101111000 ;54一01101103）将二进制数连接为一个序列：0000001100 0101111000 01101104）将字符计数指示符转换为二进制版本 1-H为10位：字符数为：8 00000010005)参加模式指示符0001以及字符计数指示符的二进制数据:0001 0000001000 0000001100 0101111000 0110110.解：ALOHA算法最初用来解决网络通信中数据包拥塞问题。ALOHA算法是一种非常简单的TDMA算法，该算法被广泛应用在 RFID系统中。这种算法 多采用 标签先发言的方式，即标签一旦进入读写器的阅读

13、区域就自动向读写 器发送其自身的ID ,标签与阅读器随之开始进行通信。ALOHA算法分为纯ALOHA和分段ALOHA(Slotted ALOHA)两种。1纯ALOHA算法，主要采用 标签先发言的方式，电子标签一旦进入阅读器的工作范围获得能量后，便向阅读器主动发送自身的序列号。在某个电子标签向阅读器发送数据的过程中，如果有其它电子标签也同时向该阅读器发送数据， 此时阅读器接收到的信号就会产生重 叠，导致阅读器无法正确识别和读取数据。 阅读器通过检测并判断接收到的信号 是否发生碰撞，一旦发生碰撞，阅读器那么向标签发送指令使电子标签停止数据 的传送，电子标签接到阅读器的指令后，便随机的延迟一段时间再

14、重新发送数据。2)时隙ALOHA算法，为提高RFID系统的吞吐率，可以把时间划分为多段等 长的时隙，时隙的长度由系统时钟确定，并且规定电子标签只能在每个时隙的开 始时才能向阅读器发送数据帧，这就是时隙ALOHA算法。根据上述规定可知， 数据帧要么成功发送，要么完全碰撞，防止了纯ALOHA算法中局部碰撞的发生， 使碰撞周期变为T0O时隙ALOHA算法是对纯ALOHA算法的简单改良，也属 于时分多址法，它的缺点是需要同步时钟的控制。.解：具体实现过程为：读写器第一次发出REQUEST=11111111命令，三个标签同时接收并作出 响应第一次迭代发生碰撞冲突，确定碰撞的最高位为第6位。读写器发出RE

15、QUEST=10111111命令，标签1, 2, 3响应第二次迭代发生碰撞冲突，确定碰撞的最高位为第4位。读写器发出REQUEST=10101111命令，标签2响应。第三次迭代没有冲突，唯一确定标签 2进行后续操作。读写器用SELECT命令选中标签2,进行READ-DATA操作。完成READ-DATA操作后，读写器用UNSELECT命令使标签2进入无声 状态。四、论述题答：RFID标签负责收集物理世界的信息，并将这些信息通过无线的方式传输到 物联网中去。RFID标签虽然获得了广泛的应用，但是由于其本身的一些特点，如低本钱电子标签资源的有限性，导致RFID系统平安机制的实现受到一定的约束和限制，

16、因此，RFID面临着严峻的信息平安和隐私保护的困扰。如， 2021年 8 月，美国麻省理工学院的三名学生宣布成功破解了波士顿地铁资费卡。类似事件时常发生，攻击者可以从中获取用户的隐私，或者伪造RFID标签。1窃听，由于RFID标签与标签读取设备之间是通过无线播送的方式来进行数据传输的， 攻击者将有可能获得双方所传输的信息内容。 如果这些信息内容未受到保护的话，攻击者就将能够得到标签与标签读取设备之间传输的信息及其具体的含义内容，进而可以使用这些信息用于身份欺骗或者偷窃。价格低廉的超高频RFID标签一般通信的有效距离比拟短， 直接的窃听一般不容易实现， 但是攻击者是可以通过中间人来发起攻击最终获

17、得相关信息的；2中间人攻击，被动的RFID标签在收到来自标签读取设备的查询信息指令后会主动的发起响应过程， 将会发送能够证明自身身份的信息数据， 因此攻击者可以使用那些已经受到自己控制的标签读取设备来接收并读取标签发出的信息。 具体来说， 攻击者首先伪装成一个标签读取设备来靠近标签， 在标签携带者毫不知情的情况下进行信息的获取， 然后攻击者将从标签中所获得的信息直接或者经过一定的处理之后再发送给合法的标签读取设备， 从而到达攻击者的各种目的。 在攻击的过程中， 标签与标签读取设备都以为攻击者是正常的通信流程中的另一方。采用中间人攻击的本钱十分低廉，与使用的平安协议无关，这种方式是RFID系统所

18、面临的最大挑战之一；3欺骗、重放、克隆，欺骗是指攻击者将获取的标签数据发送给标签读取设备，以此来骗过标签读取设备。 重放是指将标签重复记录下来， 然后在标签读取设备询问的时候发送给标签读取设备以此来骗过标签读取设备。 克隆主要是指将一个RFID标签中的内容记录写入另一个标签中， 已形成一个原有的标签的副本。 比方攻击者先记录了超市中牙刷的信息，然后去购置一个MP3 播放器，当需要付款的时候， 通过重放或者克隆的方式， 攻击者欺骗标签读取设备， 让其误以为攻击者购置的是一个牙刷， 从而以牙刷的价钱购置到高价的货物。 另一个例子是破解门禁系统。很多地方都采用 RFID卡片作为门禁的通行证，如果有人通过读取到合法 用户的RFID内的信息，并将其写入到另一张新RFID卡片中去，就会发生攻击者可以以被复制卡片的用户的身份通过门禁系统；4物理破解，由于RFID系统 通常包含了大量的系统内的合法标签， 但是攻击者却可以很容易的获取到系统内标签。 廉价的标签通常是没有赋予防破解的机制的， 因此容易被攻击者破解， 从中获取到其中的平安机制和所有的隐私信息。 一般在物理层面被破解之后， 标签将被破坏， 并且将不再能够继续使用。 这种攻击的技术门槛较高， 一般不容易实现。攻击者在破解特定的RFID系统的局