《物聯(lián)網(wǎng)安全與管理》課程現(xiàn)狀的探究

王秋艷 杜玲 閆旸

【摘要】以天津工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)系開(kāi)設(shè)的《物聯(lián)網(wǎng)信息安全與管理》課程為例，探討研究該課程在本科教學(xué)中的現(xiàn)狀，通過(guò)分析本科生教學(xué)以及本科生學(xué)習(xí)的特點(diǎn)指出當(dāng)前課程教學(xué)方法中的不足，以期改善現(xiàn)有教學(xué)方法的效果。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)? 信息安全與管理? 教學(xué)方法

【中圖分類號(hào)】G64?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?【文章編號(hào)】2095-3089（2020）33-0115-02

顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)將所有物體連接起來(lái)所組成的物與物相連的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的概念1995年首次由比爾蓋茨提出，物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在已成為新一代信息通信技術(shù)發(fā)展的典型代表，正深刻改變著傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)形態(tài)和人類生產(chǎn)生活方式。物聯(lián)網(wǎng)作為我國(guó)倡導(dǎo)的新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，受到了各界的廣泛重視。

2009年8月，國(guó)務(wù)院總理溫家寶對(duì)中國(guó)科學(xué)院無(wú)錫高新微納傳感網(wǎng)工程研究所考察后，指示“盡快建立中國(guó)傳感信息中心”。2010年，教育部審批了與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的三個(gè)專業(yè)：“物聯(lián)網(wǎng)工程”、“傳感網(wǎng)技術(shù)”和“智能電網(wǎng)信息工程”。物聯(lián)網(wǎng)“十二五”的發(fā)展規(guī)劃于2011年發(fā)布，這標(biāo)志著我國(guó)的“物聯(lián)網(wǎng)”的研究與開(kāi)發(fā)進(jìn)入了高潮。天津工業(yè)大學(xué)于2012年新設(shè)物聯(lián)網(wǎng)工程這一專業(yè)，這既是符合時(shí)代潮流和充實(shí)學(xué)校專業(yè)教育的行動(dòng)，又是響應(yīng)國(guó)家號(hào)召的舉措。

一、《物聯(lián)網(wǎng)信息安全與管理》課程的特點(diǎn)

《物聯(lián)網(wǎng)信息安全與管理》作為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的一門專業(yè)限選課具有以下鮮明的特點(diǎn)：交叉性強(qiáng)，既包含了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)內(nèi)容，又包括數(shù)論中的一些基本概念，而且還包含了密碼學(xué)中的一些密碼算法如DES算法、AES算法，因此要學(xué)好這門課，需要具有很好的數(shù)論、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)課程的基礎(chǔ)知識(shí)。

二、天津工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)安全與管理課程現(xiàn)狀

學(xué)習(xí)本門課程前，需要先修課《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》，《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》。

在教材及教學(xué)參考書方面，我們給出以下教材：

1.《物聯(lián)網(wǎng)信息安全》，桂小林，機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

2.《物聯(lián)網(wǎng)安全》，施榮華，電子工業(yè)出版社，2013.

3.《密碼編碼學(xué)與網(wǎng)絡(luò)安全》，William Stallings，電子工業(yè)出版社，2012.

本門課程的課程性質(zhì)設(shè)定為：物聯(lián)網(wǎng)安全與管理是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)重要的專業(yè)課程，是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的必修課。課程目的為：1.掌握物聯(lián)網(wǎng)安全管理的基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)以及理論;2.掌握物聯(lián)網(wǎng)安全管理的基本概念、要素、目標(biāo)、內(nèi)容、功能、模型和標(biāo)準(zhǔn);3.掌握常用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安全與管理;4.了解物聯(lián)網(wǎng)各個(gè)層次的安全基本理論和知識(shí)，在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境下能夠運(yùn)用所學(xué)的理論與方法，分析、判斷和解決所遇到的問(wèn)題;5.系統(tǒng)掌握密碼學(xué)與網(wǎng)絡(luò)安全的基本原理與應(yīng)用技術(shù)。

課程內(nèi)容主要包括：掌握物聯(lián)網(wǎng)安全管理的基本概念，基本要素，目標(biāo)和內(nèi)容，了解網(wǎng)絡(luò)安全的基本體系功能，基本的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù);掌握RFID的基本概念，安全威脅與需求;掌握物聯(lián)網(wǎng)終端系統(tǒng)安全，RFID應(yīng)用系統(tǒng)的安全，掌握RFID標(biāo)簽安全設(shè)置、產(chǎn)品電子代碼的密碼機(jī)制;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全與管理;掌握無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全需求和分析;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的安全問(wèn)題;路由、數(shù)據(jù)融合、典型應(yīng)用的安全問(wèn)題;了解ZIGBEE安全技術(shù)、無(wú)線傳感器密鑰管理安全技術(shù);了解智能電網(wǎng)安全、M2M安全等應(yīng)用層安全問(wèn)題，掌握信息隱藏、數(shù)字水印和版權(quán)標(biāo)志、基于位置服務(wù)的隱私保護(hù)、位置隱私保護(hù)等技術(shù);了解密碼學(xué)的發(fā)展歷史;掌握數(shù)據(jù)安全的基本安全和面臨的主要威脅;掌握基于變換或置換的加密方法;掌握流密碼與分組密碼的概念;掌握DES算法和RSA算法;掌握公鑰密碼體制的基本原理;掌握RSA算法;掌握Diffie—Helleman 密鑰交換體制;掌握ElGamal 密碼體制;掌握對(duì)消息認(rèn)證碼的要求，基于Hash函數(shù)的MAC;掌握數(shù)字簽名方案：ElGamal 數(shù)字簽名方案與Schnorr 數(shù)字簽名方案。

我院開(kāi)設(shè)的《物聯(lián)網(wǎng)信息安全與管理》，30學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為6學(xué)時(shí)，選用的教材是電子科技大學(xué)桂小林等編著的《物聯(lián)網(wǎng)安全與管理》（第二版），同時(shí)我們以William Stallings編寫的外文教材 “Cryptography and Network Security”為輔助以補(bǔ)充中文教材中相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。《物聯(lián)網(wǎng)安全與管理》這教材的主要內(nèi)容為：第一章主要講解物聯(lián)網(wǎng)的概念、物聯(lián)網(wǎng)的體系機(jī)構(gòu)、物聯(lián)網(wǎng)的特征、物聯(lián)網(wǎng)的起源與發(fā)展;第二章主要講解物聯(lián)網(wǎng)的安全體系結(jié)構(gòu)、物聯(lián)網(wǎng)感知層安全、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層安全以及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層安全;第三章主要講述數(shù)據(jù)安全的基本概念、密碼學(xué)的基本概念、傳統(tǒng)密碼學(xué)、現(xiàn)代密碼學(xué)以及散列函數(shù)與消息摘要;第四章的主要內(nèi)容為隱私安全包括隱私的定義、隱私的度量等知識(shí)點(diǎn);第五章介紹身份認(rèn)證相關(guān)內(nèi)容。并且在課程的結(jié)束，我們講解了傳輸層安全即TLS協(xié)議，IP層安全即IPsec協(xié)議相關(guān)內(nèi)容。

教學(xué)環(huán)節(jié)包括課堂教學(xué)、實(shí)踐。通過(guò)各教學(xué)環(huán)節(jié)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。課堂教學(xué)中教學(xué)方法：采用啟發(fā)式教學(xué)、鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力，貫徹少而精的原則。教學(xué)手段采用電子課件。實(shí)踐環(huán)節(jié)中包括物聯(lián)網(wǎng)安全與管理的基本驗(yàn)證、設(shè)計(jì)安全策略。考試形式采用筆試或提交報(bào)告的形式。

通過(guò)對(duì)2016級(jí)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生授課的情況，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)前學(xué)生中普通存在的一大問(wèn)題為：對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景中存在的安全性問(wèn)題重視程度不夠。因?yàn)椴皇怯?jì)算機(jī)專業(yè)考研科目，很多學(xué)生抱著修學(xué)分的態(tài)度進(jìn)行學(xué)習(xí)，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。因此，在以后的教學(xué)過(guò)程中，有必要加入一些由安全問(wèn)題而導(dǎo)致的信息泄露等相關(guān)事件的講解，強(qiáng)調(diào)安全在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的重要性。另外，物聯(lián)網(wǎng)各層協(xié)議枯燥無(wú)味，因此有必要加入相關(guān)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。

在實(shí)踐學(xué)習(xí)方面，學(xué)院搭建了大學(xué)生自主創(chuàng)新與自主設(shè)計(jì)基地，機(jī)房設(shè)在計(jì)算機(jī)學(xué)院C201。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室有效的管理下，能夠按照項(xiàng)目的流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)環(huán)境的配置與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、編程能力、創(chuàng)新能力、解決問(wèn)題的能力，并能夠?qū)?shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等專業(yè)知識(shí)用于解決物聯(lián)網(wǎng)的工程問(wèn)題。