2025年Python物联网开发专项训练试卷：物联网系统安全防护

2025年Python物联网开发专项训练试卷：物联网系统安全防护考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题1.以下哪一项不是物联网设备面临的独特安全挑战？A.资源受限（计算能力、内存、功耗）B.传感器数据易被窃取C.大量设备接入网络D.传统IT安全策略可直接应用2.在Python中，用于提供高性能加密算法库的是？A.`ssl`B.`cryptography`C.`hashlib`D.`paho-mqtt`3.以下哪种加密方式属于对称加密？A.RSAB.ECCC.AESD.SHA-2564.在使用MQTT协议进行物联网通信时，哪一项安全机制主要通过TLS/SSL实现？A.用户名/密码认证B.TLS客户端认证C.MQTT遗嘱（Will）D.QoS服务质量级别5.以下哪种攻击方式试图窃听网络通信中的未加密数据？A.拒绝服务攻击（DoS）B.中间人攻击（MitM）C.重放攻击D.SQL注入6.在Python应用中，对用户输入进行验证的主要目的是防止？A.数据丢失B.性能下降C.安全漏洞（如注入攻击）D.功能错误7.物联网设备身份认证的主要目的是什么？A.确保设备性能最优B.防止未经授权的设备接入网络C.减少设备功耗D.统一设备固件版本8.以下哪项技术通常用于保护物联网设备在运输或存储阶段的固件安全？A.设备端检测（EDR）B.安全启动（SecureBoot）C.虚拟专用网络（VPN）D.基于角色的访问控制（RBAC）9.在Python中，使用`hashlib`库计算字符串的SHA-256哈希值，其结果是？A.可逆的加密串B.可用于数字签名的密钥C.一段固定长度的唯一字符序列D.用户的密码原文10.对于需要频繁双向通信的低功耗物联网场景，以下哪种协议通常更合适？A.CoAPB.HTTPC.FTPD.SMTP二、判断题1.物联网系统由于设备数量庞大，因此可以忽略个体设备的安全防护。()2.使用HTTPS协议可以完全防止所有网络攻击。()3.在Python中，`cryptography`库比`PyCryptodome`库提供更强的加密算法支持。()4.数字签名可以确保数据的完整性和发送者的身份。()5.重放攻击是指攻击者通过干扰网络连接来瘫痪服务。()6.物联网设备的安全更新通常通过无线方式进行，因此存在被拦截更新的风险。()7.对称加密算法的密钥分发是其主要难题之一。()8.边缘计算节点的安全对于保护云端数据至关重要。()9.使用随机生成的强密码是防止密码猜测攻击的有效方法。()10.MQTT协议本身设计时就考虑了发布/订阅模式下的消息传递安全。()三、简答题1.简述什么是物联网的中间人攻击，并列举至少两种在Python物联网开发中可以采取的防护措施。2.解释“最小权限原则”在物联网安全中的含义，并说明在为一个Python编写的物联网设备固件实现该原则时，可以考虑哪些方面。3.在使用Python通过MQTT协议将传感器数据发送到云端时，从安全角度出发，需要考虑哪些关键的安全配置或措施？四、编程题1.(10分)编写Python代码片段，使用`cryptography`或`PyCryptodome`库实现以下功能：生成一个AES密钥对（密钥和初始化向量IV），然后使用该密钥对一个给定的字符串（如"HelloIoTSecurity!"）进行加密，最后输出加密后的密文（以十六进制形式表示）。请确保代码包含必要的导入和错误处理。2.(15分)假设你正在开发一个使用MQTT协议的Python物联网应用，服务器地址为``，端口为8883（使用TLS）。请编写Python代码片段，使用`paho-mqtt`库创建一个MQTT客户端实例，配置其使用TLS进行连接，并设置一个回调函数，当客户端成功连接到服务器后，该回调函数会被调用并打印出"ConnectedtoMQTTBroker!"。请确保代码中正确处理了TLS连接的配置，并且没有使用默认的MQTT端口或无加密连接。---试卷答案一、选择题1.D2.B3.C4.B5.B6.C7.B8.B9.C10.A二、判断题1.×2.×3.√4.√5.×6.√7.√8.√9.√10.√三、简答题1.解析思路:首先定义中间人攻击的概念（截获、篡改、伪造通信），然后结合Python物联网开发场景，列举具体防护措施，如使用HTTPS/TLS加密通信（Python的`ssl`库）、验证证书有效性、使用安全的认证机制（Python实现Token或签名）、确保固件和库的来源可信（Python代码安全审计）。2.解析思路:首先解释最小权限原则的核心思想（每个部分只应拥有完成其功能所必需的最小权限）。然后结合Python物联网设备固件，说明如何实现，如限制后台服务的网络访问权限（Python网络栈配置）、限制文件系统访问权限（Python文件操作权限控制）、限制对外部服务的调用权限（Python沙箱或依赖管理）。3.解析思路:从安全角度分析MQTT发送数据的关键点，包括：使用TLS/SSL加密连接（Python`paho-mqtt`的`ssl`配置）、设置合适的MQTT用户名/密码或使用基于令牌的认证机制（Python客户端认证实现）、考虑使用MQTT遗嘱（Will）确保设备离线时状态可被通知（Python`paho-mqtt`的Will设置）、合理配置QoS并考虑消息加密（Python消息处理逻辑）。四、编程题1.解析思路:代码需导入加密库（如`cryptography.hazmat.primitives.ciphers`和`cryptography.hazmat.backends`），使用`Fernet`或`Cipher`生成密钥和IV，创建加密算法实例，传入密钥和IV，调用加密方法处理明文字符串，最后将加密结果转换为十六进制输出。关键在于正确配置加密模式（如CBC）、填充方式，并妥善处理密钥和IV的存储/分发问题。2.解析思路:代码需导入`paho.mqtt.client`库，定义连接回调函数（如`on_connect`），在函数内检查`rc`（连接返回码）是否为0