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工业传感器身份体系搭建

📚 共计 30 章节

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课程导论：为什么需要传感器身份体系？

物联网的信任危机、身份体系的核心价值、课程目标与学习路径。

传感器基础

传感器分类（温度、湿度、压力等）、工作原理、关键参数（精度、分辨率、采样率）。

身份标识基础

什么是身份？物理身份 vs 数字身份、身份的唯一性、身份的生命周期。

标识生命周期

MAC地址与UUID

MAC地址的结构与局限性、UUID v4生成算法、UUID在传感器中的应用。

数字摘要与哈希

哈希函数原理（SHA-256）、单向性与抗碰撞、数据完整性校验。

哈希完整性

对称加密基础

AES-128/256原理、密钥管理、ECB/CBC/GCM模式对比。

非对称加密基础

公钥与私钥、RSA与ECC椭圆曲线优势、数字信封。

签名与验签流程、X.509数字证书、证书链与CA、自签名证书。

身份认证协议

挑战-响应认证、基于时间的一次性密码（TOTP）、双向认证。

安全通信协议

TLS/DTLS握手流程、MQTT over TLS、CoAP over DTLS。

硬件安全模块（HSM/SE）

安全元件、TPM可信平台模块、安全芯片选型。

唯一芯片序列号

MCU/MPU的UID、OTP一次性可编程存储、激光刻印与防篡改。

物理不可克隆函数（PUF）

SRAM PUF、环形振荡器PUF、注册与重建、PUF vs 传统密钥存储。

PUF物理安全

安全启动与固件验证

安全启动链（Boot ROM→Bootloader→OS）、固件签名验签、回滚保护。

安全启动固件

身份注册与颁发

注册中心架构、身份证书颁发流程、批量注册与个性化。

身份存储方案

文件系统存储、数据库存储（SQLite/PostgreSQL）、密钥库（KeyStore/KeyChain）。

存储密钥库

身份生命周期管理

激活、暂停、吊销、更新、销毁。CRL与OCSP。

生命周期CRL

传感器身份协议设计

自定义身份帧格式、身份发现协议、身份验证消息流。

协议帧格式

基于区块链的身份管理

分布式账本原理、智能合约管理身份、Hyperledger Fabric / Ethereum。

区块链智能合约

零信任架构与传感器

零信任原则（永不信任，始终验证）、微隔离、持续评估。

零信任微隔离

边缘计算中的身份

边缘节点身份、边缘-云身份同步、离线身份验证。

边缘计算离线

多因素认证（MFA）

知识因素、拥有因素、固有因素、传感器场景下的MFA组合。

隐私保护与匿名化

差分隐私、k-匿名性、假名化、数据最小化原则。

隐私匿名化

安全审计与日志

审计日志记录、日志完整性保护、异常检测。

合规与标准

GDPR、ISO 27001、IEC 62443、NIST SP 800-183。

攻击与防御（上）

重放攻击、中间人攻击、侧信道攻击、防御策略。

攻击与防御（下）

物理攻击（探针、激光）、固件逆向、JTAG/SWD锁定。

物理攻击逆向

实战项目一：基于ESP32的传感器身份注册系统

从硬件连接到云端注册，完整实现传感器身份颁发与存储。

实战项目二：基于树莓派的身份验证网关

搭建边缘验证网关，实现传感器双向认证与访问控制。

树莓派网关

课程总结与未来展望

量子计算对身份体系的威胁、后量子密码学、课程资源汇总。

总结后量子