第1章物聯網安全概述1
1.1物聯網概述1
1.1.1物聯網的定義1
1.1.2物聯網的發展歷程2
1.1.3物聯網體繫結構4
1.1.4物聯網典型應用場景5
1.2物聯網安全威脅與安全需求6
1.2.1安全威脅7
1.2.2安全需求8
1.3物聯網應用中的典型安全問題10
1.3.1物聯網設備配置漏洞與分布式拒絕服務攻擊10
1.3.2端口設置錯誤與開放端口利用10
1.3.3設備與繫統不能及時更新11
1.3.4新興技術引入的安全風險11
1.4本章小結12
習題12

第2章物聯網安全基礎——密碼學及其應用13
2.1密碼學概述13
2.2常用密碼算法14
2.2.1單鑰密碼15
2.2.2公鑰密碼26
2.2.3哈希函數與消息認證28
2.3安全協議30
2.3.1安全協議基礎30
2.3.2核心安全協議34
2.4本章小結41
習題41第3章物聯網安全基礎——網絡層關鍵技術42
3.1物聯網網絡層概述42
3.2物聯網的網絡構建與相關技術43
3.2.15G43
3.2.2NBIoT47
3.2.3LoRa49
3.2.4ZETA50
3.2.5藍牙52
3.2.6ZigBee54
3.2.7WiFi55
3.2.8以太網57
3.3面向物聯網應用的消息協議58
3.3.1MQTT58
3.3.2CoAP60
3.3.3AMQP62
3.3.4XMPP63
3.4本章小結64
習題64
物聯網安全——理論與技術目錄
第4章物聯網安全基礎——認證技術66
4.1認證的基本概念66
4.1.1認證的定義66
4.1.2常用認證信息分類67
4.2常用認證技術67
4.2.1基於口令的認證機制67
4.2.2基於公鑰的認證機制70
4.2.3基於介質的認證機制71
4.2.4基於生物特征的認證機制72
4.2.5基於物理特征的認證機制77
4.2.6基於地理位置的認證機制77
4.2.7多因子認證機制79
4.2.8單點登錄認證機制81
4.3物聯網中的認證機制82
4.3.1用戶認證83
4.3.2設備認證86
4.3.3事件認證92
4.4本章小結93
習題94第5章物聯網安全基礎——訪問控制技術95
5.1訪問控制的基本概念95
5.1.1訪問控制的概念及要素96
5.1.2訪問控制矩陣96
5.1.3訪問控制的類型97
5.2多級安全模型100
5.2.1安全標記100
5.2.2機密性模型（BLP模型）100
5.2.3完整性模型（Biba模型）101
5.3物聯網訪問控制機制103
5.3.1物聯網訪問控制機制的實施103
5.3.2物聯網訪問控制的安全問題105
5.3.3物聯網訪問控制的安全分析與防護107
5.4本章小結109
習題109

第6章感知層終端安全威脅與防護110
6.1物理設備安全110
6.1.1物理設備安全威脅110
6.1.2物理設備安全防護113
6.2識別認知安全114
6.2.1識別認知安全威脅114
6.2.2識別認知安全防護116
6.3物理層案例分析: RFID繫統安全117
6.3.1RFID簡介117
6.3.2RFID安全威脅118
6.3.3RFID安全防護121
6.4本章小結122
習題122

第7章網絡層安全問題與防御技術123
7.1網絡層安全威脅123
7.2接入網安全問題及典型攻擊124
7.2.1竊聽攻擊125
7.2.2未授權/仿冒設備接入125
7.2.3中間人攻擊126
7.2.4其他安全問題127
7.3核心網安全問題及典型攻擊128
7.3.1拒絕服務攻擊128
7.3.2槽洞攻擊129
7.3.3女巫攻擊130
7.3.4蟲洞攻擊130
7.4網絡層典型安全防御技術131
7.4.1數據加密131
7.4.2入侵檢測132
7.4.3接入認證控制133
7.4.4通信技術防護136
7.4.5協同防御與雲端防御136
7.5本章小結137
習題138

第8章應用層安全防護技術139
8.1應用層安全問題139
8.2數據庫安全140
8.2.1NoSQL數據庫安全問題140
8.2.2數據庫安全防護方法141
8.3雲邊安全143
8.3.1物聯網中的雲邊協同143
8.3.2雲邊安全問題145
8.3.3雲邊安全防護方法146
8.4大數據安全147
8.4.1物聯網中的大數據應用147
8.4.2大數據安全問題148
8.4.3大數據安全防護方法149
8.5業務安全150
8.5.1人工智能安全150
8.5.2Web安全154
8.5.3API安全158
8.6本章小結159
習題159

第9章物聯網隱私安全160
9.1物聯網中的隱私安全160
9.1.1物聯網中隱私的定義160
9.1.2物聯網數據隱私模型161
9.1.3物聯網隱私威脅的分類162
9.2隱私保護技術165
9.2.1數據假名化165
9.2.2數據匿名化166
9.2.3差分隱私170
9.2.4數字遺忘與數據摘要172
9.2.5物聯網中的隱私保護挑戰172
9.3身份隱私保護173
9.3.1匿名憑證繫統173
9.3.2身份隱私保護技術174
9.3.3典型身份隱私保護繫統177
9.3.4應用場景及實例180
9.4位置隱私保護182
9.4.1位置隱私保護繫統結構182
9.4.2位置隱私保護方案184
9.5數據關聯隱私保護187
9.5.1物聯網數據管理框架187
9.5.2物聯網數據關聯隱私保護框架189
9.6本章小結190
習題191

第10章物聯網安全標準化192
10.1物聯網安全標準化概述192
10.1.1國際標準化組織193
10.1.2國內標準化組織198
10.1.3產業聯盟199
10.2國內外相關標準介紹200
10.2.1網絡安全等級保護制度2.0國家標準200
10.2.2國外相關標準202
10.3本章小結203
習題203

參考文獻205

物聯網是繼計算機、互聯網與移動通信網之後又一次信息產業變革。我國已將物聯網作為戰略性新興產業重點推進，在零售、物流、交通運輸、醫療等跨行業信息化建設方面產生了變革性的影響。近年來，針對在物聯網雲/邊緣端中產生和收集的多維度、海量數據，借助大數據分析與人工智能技術，最終形成了面向應用的智能化物聯網生態體繫，實現了跨終端、跨繫統平臺、跨應用場景之間的互融互通，從而衍生了智慧城市、智慧家居、智慧農業、智慧交通、災難恢復、智慧醫療等多種應用場景。物聯網高速發展帶動了智能家居、智慧醫療、智能制造等各方面應用，使其在優化生活、健康護理、家居安全、自動控制等方面顯示了強大的功能。然而，物聯網在給人們帶來便利的同時，其開放性、泛在性、多源異構性也令其在設備、網絡、應用等的安全問題上面臨著嚴峻的威脅，安全問題日顯突出，安全攻擊層出不窮。物聯網安全成為網絡空間安全、信息安全、物聯網工程等專業方向的重要內容。在此背景下，作者結合多年從事網絡安全教學實踐與物聯網安全研究的積累，編寫了這本適合本科生和研究生教學的物聯網安全教材。
圍繞高等學校網絡空間安全專業教學指導委員會發布的《高等學校信息安全專業指導性專業規範（第2版）》，本書設計了物聯網安全知識體繫和知識點。本書力求基本概念清晰，語言表達流暢，分析深入淺出。本書內容涵蓋了物聯網安全理論與技術，可作為網絡空間安全、信息安全、信息對抗、物聯網工程、計算機、通信等專業高年級本科生和研究生的教材，也可作為廣大網絡安全工程師、網絡管理員和物聯網相關從業人員的參考書與培訓教材。
本書主要有4方面特色。
特色1: 基本概念脈絡清晰，表述深入淺出。在基本概念的闡述上，力求準確而精煉；在語言的運用上，力求順暢而自然。作者借助大量的圖表闡述理論知識，力求做到簡繁合理。
特色2: 教材內容豐富翔實，重點知識突出。與其他物聯網安全教材不同，本書並未將重點集中於密碼學內容上，而是重點闡述物聯網各層核心安全理論與基本技術，充分考慮高年級本科生和研究生的特點，力求做到既有廣度又有深度。
特色3: 內容編排有層次，知識呈現立體化。基於基礎理論→核心技術→前沿進展這一認知路線，層次化編排教材內容，使讀者能夠深入而全面地掌握安全技術具體應用，提高在安全實踐中獨立分析問題和解決問題的能力。特色4: 突出案例應用，強化理論聯繫實際。本書結合物聯網實際案例和豐富多樣的例題、習題，將課程知識點與工程實際緊密結合，注重培養學生發現問題、解決問題、評估問題的工程實踐能力，提高綜合應用與創新能力。
本書第1、3、4、5、7、8、9章由毛劍編著，第2章由毛劍和劉建偉共同編著，第6章由毛劍和關振宇共同編著，第10章由毛劍、劉文懋編著。全書由毛劍、劉建偉統稿。感謝北京航空航天大學網絡空間安全學院王娜博士對本書第2章內容的認真審校。感謝北京航空航天大學伍前紅教授、尚濤教授、白琳教授、呂繼強研究員對本書的支持與建議。
感謝西安電子科技大學王育民教授。他學識淵博、品德高尚，無論是在做人還是在做學問方面，一直都是作者學習的榜樣。作為他的學生，作者始終牢記導師教誨，絲毫不敢懈怠。
感謝北京航空航天大學的研究生們為本書的順利出版所做的貢獻，他們是李響、劉千歌、林其簫、劉力沛、呂雨松、李嘉維、戴宣、徐驍赫、劉子雯、熊婉寅、祝施施、徐智誠、楊依桐等。在本書編寫過程中，作者參閱了大量國內外同行的文獻，在此謹向這些文獻的作者表示衷心感謝。
最後，作者感謝清華大學出版社的編輯們在本書撰寫過程中給予的支持與幫助。限於作者水平，書中難免存在不當之處，懇請讀者批評指正。
本書得到了國家重點研發計劃“通用可插撥多鏈協同的新型跨鏈架構（2020YFB1005601）”、國家自然科學基金“基於多源事件復合推演的物聯網安全溯源與異常檢測機理研究（62172027）”、北京市自然科學基金“基於深度關聯分析的軟件定義網絡安全機理研究（4202036）”、產學合作協同育人項目“網絡安全實訓與競賽平臺建設”等項目的支持。

作者2023年12月於北京