? 隨著“互聯(lián)網(wǎng) +”時(shí)代的到來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅猛，正在逐漸滲透到生活的各個(gè)領(lǐng)域之中， 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備規(guī)模呈現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng)趨勢(shì)，萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代正在到來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)安全的重要地位也在物聯(lián)網(wǎng)快速的發(fā)展中愈加凸顯。另外物聯(lián)網(wǎng)因?yàn)槠渚哂虚_放性、多源異構(gòu)性、泛在性等特性，所以物聯(lián)網(wǎng)的安全關(guān)系到個(gè)人、家庭、社會(huì)、乃至國(guó)家的安全，種種安全威脅的出現(xiàn)，也在不斷的提醒著我們：萬(wàn)物互聯(lián)，安全先行，下面讓我們一起了解下關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)安全吧。

一. ?物聯(lián)網(wǎng)安全層次及其需求分析

物聯(lián)網(wǎng)的安全層次可分為：感知層（設(shè)備層）、網(wǎng)絡(luò)層（傳輸層）、平臺(tái)層（云服務(wù)層）和應(yīng)用層。（每個(gè)層次可能名字會(huì)有所不同，但是基本的功能和職責(zé)范圍大致相同）。如圖所示：

圖1-1 物聯(lián)網(wǎng)安全架構(gòu)圖

1.1 感知層概述及需求分析

感知層又稱為設(shè)備層，在物聯(lián)網(wǎng)中主要負(fù)責(zé)對(duì)信息的采集、識(shí)別和控制，由感知設(shè)備和網(wǎng)關(guān)組成。主要的感知設(shè)備包括：RFID裝置、各類傳感器、圖像捕捉裝置、GPS等。

感知層所面臨的安全威脅主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）操作系統(tǒng)或者軟件過(guò)時(shí)，系統(tǒng)漏洞無(wú)法及時(shí)的修復(fù)。

（2）感知設(shè)備存在于戶外、且分散安裝，容易遭到物理攻擊，被篡改和仿冒導(dǎo)致安全性丟失。

（3）接入在物聯(lián)網(wǎng)中的大量的感知設(shè)備的標(biāo)識(shí)、識(shí)別、認(rèn)證和控制問(wèn)題。

（4）隱私的泄露，RFID標(biāo)簽、二維碼等的嵌入，使物聯(lián)網(wǎng)接入的用戶不受控制地被掃描、追蹤和定位，極大可能的造成用戶的隱私信息的泄露。

loT中對(duì)于感知層的安全設(shè)計(jì)具有以下的需求：

（1）物理防護(hù)：需要保護(hù)終端的失竊和從物理攻擊上對(duì)于感知設(shè)備進(jìn)行復(fù)制和篡改。另外，確保設(shè)備在被突破后其中全部與身份、認(rèn)證以及賬戶信息相關(guān)的數(shù)據(jù)都被擦除，這將使得相關(guān)信息不會(huì)被攻擊者利用；

（2）節(jié)點(diǎn)認(rèn)證：終端節(jié)點(diǎn)的接入，需要進(jìn)項(xiàng)進(jìn)項(xiàng)驗(yàn)證，防止非法節(jié)點(diǎn)或者被篡改后的節(jié)點(diǎn)接入；

（3）機(jī)密性：終端所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)或者所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都需要進(jìn)行加密，因?yàn)槟壳按蠖鄶?shù)的傳感網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部是不需要認(rèn)證和進(jìn)行密鑰管理的；

（4）設(shè)備智能化：設(shè)備必須具有魯棒性，并且能夠在有限的支持下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作，且能邊緣處理，意味著敏感信息不需要上傳到云端，因此在設(shè)備層處理數(shù)據(jù)有助于強(qiáng)化整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

1.2 傳輸層概述及需求分析

傳輸層又稱為網(wǎng)絡(luò)層，是連接感知層和應(yīng)用層的信息傳遞網(wǎng)絡(luò)，即安全地發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的媒介。傳輸層的主要功能是將由感知層采集的數(shù)據(jù)傳遞出去。主要包含的通信的技術(shù)有：短距離的通信有Wi-Fi、RFID、藍(lán)牙等；長(zhǎng)距離的主要有：互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)和廣域網(wǎng)等。

因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的傳輸層是一個(gè)多網(wǎng)絡(luò)重合的疊加型開放性網(wǎng)絡(luò)，所以其具有比一般的網(wǎng)絡(luò)更加嚴(yán)重的安全問(wèn)題：

（1） 對(duì)服務(wù)器所進(jìn)行的DOS攻擊、DDOS攻擊；

（2） 對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程進(jìn)行劫持、重放、篡改等中間人攻擊；

（3） ?跨域網(wǎng)絡(luò)攻擊；

（4） 封閉的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用/協(xié)議無(wú)法被安全設(shè)備識(shí)別，被篡改后無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)；

loT中對(duì)于傳輸層的安全設(shè)計(jì)具有以下的需求：

（1）數(shù)據(jù)機(jī)密性：需要保證數(shù)據(jù)的機(jī)密性，從而確保在傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)或信息的不泄露；

（2）數(shù)據(jù)完整性：需要保證數(shù)據(jù)在整個(gè)傳輸過(guò)程中的完整性，從而確保數(shù)據(jù)不會(huì)被篡改，或者能夠及時(shí)感知或分辨被篡改的數(shù)據(jù)；

（3）DDOS、DOS攻擊的檢測(cè)與預(yù)防：DDOS攻擊為物聯(lián)網(wǎng)中較為常見的攻擊方式，要防止非法用戶對(duì)于傳感網(wǎng)絡(luò)中較為脆弱的節(jié)點(diǎn)發(fā)動(dòng)的DDOS攻擊，從而避免大規(guī)模的終端數(shù)據(jù)的擁塞。

（4）數(shù)據(jù)的可用性：要確保通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)和信息在任何時(shí)候都能提供給合法的用戶。

1.3 云服務(wù)層概述及需求分析

云服務(wù)層又稱為平臺(tái)層，更具功能又可劃分為：終端管理平臺(tái)、連接管理平臺(tái)、應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)、和業(yè)務(wù)分析平臺(tái)。主要的功能是將從感知層獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，并進(jìn)行控制和決策，同時(shí)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為不同的格式，以便于數(shù)據(jù)的多平臺(tái)共享。

其所主要面臨的安全問(wèn)題有：

（1）平臺(tái)所管理的設(shè)備分散、容易造成設(shè)備的丟失以及難以維護(hù)等；

（2）新平臺(tái)自身的漏洞和API開放等引入新的風(fēng)險(xiǎn)；

（3）越權(quán)訪問(wèn)導(dǎo)致隱私數(shù)據(jù)和安全憑證等泄露；

（4）平臺(tái)遭遇DDOS攻擊以及漏洞掃面的風(fēng)險(xiǎn)極大；

loT中對(duì)于云服務(wù)層的安全設(shè)計(jì)具有以下的需求：

（1）物理硬件環(huán)境的安全：為了保證整個(gè)平臺(tái)的平穩(wěn)運(yùn)行，我們需要保證整個(gè)云計(jì)算、云儲(chǔ)存的環(huán)境安全和設(shè)備設(shè)施的可靠性。

（2）系統(tǒng)的穩(wěn)定性：主要是指在遭到系統(tǒng)異常時(shí)，系統(tǒng)是否具有及時(shí)處理、恢復(fù)或者隔離問(wèn)題服務(wù)的災(zāi)難應(yīng)急機(jī)制。

（3）數(shù)據(jù)的安全：這里的數(shù)據(jù)安全更多的是指在數(shù)據(jù)的傳輸交互過(guò)程中數(shù)據(jù)的完整性、保密性和不可抵賴性。因?yàn)樵品?wù)層無(wú)時(shí)無(wú)刻都在跟數(shù)據(jù)進(jìn)行"打交道"，所以數(shù)據(jù)的安全時(shí)至關(guān)重要的。

（4）API安全：因?yàn)樵品?wù)層需要對(duì)外提供相應(yīng)的API服務(wù)，所以保證API的安全，防止非法訪問(wèn)和非法數(shù)據(jù)請(qǐng)求是至關(guān)重要的，否則將極大的消耗數(shù)據(jù)庫(kù)的資源。

（5）設(shè)備的鑒別和驗(yàn)證：需要具有可靠的密鑰管理機(jī)制，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)和支持設(shè)備接入過(guò)程中安全傳輸?shù)哪芰Γ⒛軌蜃钄喈惓５慕尤搿?/span>

（6）全局的日志記錄：需要具有全局的日志的記錄能力，讓系統(tǒng)的異常能夠完整的進(jìn)行進(jìn)行，以便后面的系統(tǒng)升級(jí)和維護(hù)。

1.4 應(yīng)用層概述及需求分析

應(yīng)用層是綜合的或有個(gè)體特性的具體業(yè)務(wù)層。因?yàn)閼?yīng)用層是直接面向于用戶，接觸到的也是用戶的隱私數(shù)據(jù)，所以也是風(fēng)險(xiǎn)最高的層級(jí)。

應(yīng)用層所面臨的安全威脅有：

（1）如何根據(jù)不同的權(quán)限對(duì)同一數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和處理；

（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)于數(shù)據(jù)的保護(hù)和驗(yàn)證；

（3）如何解決信息泄露后的追蹤問(wèn)題；

（4）惡意代碼，或者應(yīng)用程序本身所具有的安全問(wèn)題；

loT中對(duì)于應(yīng)用層的安全設(shè)計(jì)具有以下的需求：

（1）認(rèn)證能力：需要能夠驗(yàn)證用戶的合法性，防止非法用戶假冒合法用戶用的身份進(jìn)行非法訪問(wèn)，同時(shí)，需要防止合法用戶對(duì)于未授權(quán)業(yè)務(wù)的訪問(wèn)；

（2）隱私保護(hù)：保護(hù)用戶的隱私不泄露，且具有泄漏后的追蹤能力；

（3）密鑰的安全性：需要具有一套完整的密鑰管理機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于密鑰的管理，從而代替用戶名/密碼的方式；

（4）數(shù)據(jù)銷毀：能夠具有一定的數(shù)據(jù)銷毀能力，是在特殊情況下數(shù)據(jù)的銷毀。

（5）知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)能力：因?yàn)閼?yīng)用層是直接對(duì)接與用戶，所以需要具有一定的抗反編譯的能力，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。

二. 物聯(lián)網(wǎng)安全特征及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 物聯(lián)網(wǎng)安全特征

我們從上面關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)安全層次的分析中可以看出，物聯(lián)網(wǎng)的從信息的采集、匯聚、傳輸、決策、控制整個(gè)過(guò)程中都面臨了大量的安全問(wèn)題，這些安全問(wèn)題都具有以下幾個(gè)方面的特征：

（1）多源異構(gòu)性及智能化不足：在物聯(lián)網(wǎng)的感知層中，感知節(jié)點(diǎn)存在多源異構(gòu)，各個(gè)廠商提高和使用的協(xié)議都存在一定的差異，沒(méi)有特定的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行統(tǒng)一的安全設(shè)計(jì)。同時(shí)，感知設(shè)備的功能簡(jiǎn)單，無(wú)法進(jìn)行復(fù)雜的安全保護(hù)工作。

（2）核心網(wǎng)絡(luò)的傳輸和數(shù)據(jù)的安全：在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，核心網(wǎng)絡(luò)具有一定的相對(duì)完整的保護(hù)機(jī)制，但是物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)以集群的方式存在，且數(shù)量龐大，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的安全就無(wú)法保障，且當(dāng)大量數(shù)據(jù)傳回中心節(jié)點(diǎn)時(shí)，容易造成網(wǎng)絡(luò)擁塞，從而造成拒絕服務(wù)的情況。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)安全關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)的延伸，融合了多種網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)安全自然就會(huì)涉及到各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的不同層次，在這些網(wǎng)絡(luò)中，已經(jīng)應(yīng)用了多種與安全相關(guān)的技術(shù)，下面是關(guān)于這些安全技術(shù)的一些梳理：

（1）數(shù)據(jù)處理與安全：物聯(lián)網(wǎng)除了面臨數(shù)據(jù)采集的安全外，還需要面對(duì)信息的傳輸過(guò)程的私密性以及網(wǎng)絡(luò)的可靠、可信和安全。物聯(lián)網(wǎng)能否大規(guī)模的應(yīng)用很大程度上取決于是都能夠保障用戶數(shù)據(jù)和隱私的安全；

（2）密鑰管理機(jī)制：密鑰系統(tǒng)是安全的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)感知信息隱私保護(hù)的手段之一；

（3）安全路由協(xié)議：物聯(lián)網(wǎng)的路由需要經(jīng)過(guò)多類路由，所以主要面臨的問(wèn)題就是多協(xié)議路由的融合問(wèn)題，以及傳感網(wǎng)絡(luò)的安全路由；

（4）認(rèn)證與訪問(wèn)控制：認(rèn)證是物聯(lián)網(wǎng)安全的第一道防線，主要是證明“我是我”的問(wèn)題，能夠有效的防止偽裝類用戶。同時(shí)，對(duì)于消息的認(rèn)證能夠有效的確保信息的安全有效。同時(shí)訪問(wèn)控制是對(duì)合法用戶的非法請(qǐng)求的控制，能夠有效的減少隱私的泄露。

（5）入侵檢測(cè)和容錯(cuò)機(jī)制：物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)遭到入侵有時(shí)是不可避免的，但是需要有完善的容錯(cuò)機(jī)制，確保能夠在入侵或者非法攻擊發(fā)生時(shí)，能夠及時(shí)的隔離問(wèn)題系統(tǒng)和恢復(fù)正常的功能。

（6）安全分析和交付機(jī)制：除了能夠防止現(xiàn)有可見的安全威脅外，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)該能夠預(yù)測(cè)未來(lái)的威脅，同時(shí)能夠根據(jù)出現(xiàn)的問(wèn)題實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的持續(xù)的更新和打補(bǔ)丁。

三， 物聯(lián)網(wǎng)安全發(fā)展趨勢(shì)

隨著物聯(lián)網(wǎng)迅猛發(fā)展的同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)安全也成為了最大的痛點(diǎn)。在物聯(lián)網(wǎng)安全時(shí)間頻發(fā)的背后，也證明了在物聯(lián)網(wǎng)安全領(lǐng)域存在著巨大的機(jī)遇。根據(jù)調(diào)查預(yù)計(jì)，2020年全球的物聯(lián)網(wǎng)安全時(shí)候出那個(gè)將從2015年的68.9億美元增長(zhǎng)至289億美元。目前物聯(lián)網(wǎng)安全具有以下幾大趨勢(shì)：

（1）物聯(lián)網(wǎng)勒索軟件和“流氓軟件”將越來(lái)越普遍：黑客利用網(wǎng)絡(luò)攝像頭這樣的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，將流量導(dǎo)入一個(gè)攜帶流氓軟件的網(wǎng)址，同時(shí)命令軟件對(duì)用戶進(jìn)行勒索，讓用書贖回被加密的泄露的數(shù)據(jù)。

（2）物聯(lián)網(wǎng)攻擊將目標(biāo)瞄準(zhǔn)數(shù)字虛擬貨幣：虛擬貨幣因?yàn)槠涞乃矫苄院筒豢勺匪菪?，近年?lái)市值的不斷飆升，自然物聯(lián)網(wǎng)的攻擊者們也不會(huì)放過(guò)這一巨大的市場(chǎng)，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)僵尸網(wǎng)絡(luò)挖礦的情況劇增，導(dǎo)致黑客甚至利用視頻攝像頭進(jìn)行比特幣挖礦。

（3）迎來(lái)量子計(jì)算時(shí)代，安全問(wèn)題應(yīng)該得到更加的重視：今年全球軟件企業(yè)的量子計(jì)算競(jìng)賽更趨白熱化。在這些科技進(jìn)步影響下，量子計(jì)算可能會(huì)在十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，化解量子計(jì)算可能存在的安全威脅顯得更為緊迫。

（4）大規(guī)模入侵將被“微型入侵”替代：“微型入侵”與大規(guī)?；蛘摺熬C合性攻擊”不同的是，它瞄準(zhǔn)的是物聯(lián)網(wǎng)的弱點(diǎn)，但是規(guī)模較小，能逃過(guò)目前現(xiàn)有的安全監(jiān)控。它們能夠順應(yīng)環(huán)境而變，進(jìn)行重新自由的組合，形成新的攻擊。

（5）物聯(lián)網(wǎng)安全將更加的自動(dòng)化和智能化：當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模明顯擴(kuò)大，覆蓋到了成千上萬(wàn)臺(tái)設(shè)備級(jí)別時(shí)，可能就難以做好網(wǎng)絡(luò)和收集數(shù)據(jù)的管理工作。物聯(lián)網(wǎng)安全的自動(dòng)化和智能化可以監(jiān)測(cè)不規(guī)律的流量模式，由此可能幫助網(wǎng)絡(luò)管理者和網(wǎng)絡(luò)安全人員處理異常情況的發(fā)生。

（6）對(duì)感知設(shè)備的攻擊將變得無(wú)處不在：物聯(lián)網(wǎng)算是傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)衍生產(chǎn)品，因此互聯(lián)網(wǎng)傳感器本身就存在潛在安全漏洞。黑客可能會(huì)嘗試向傳感器發(fā)送一些人體無(wú)法感知的能量，來(lái)對(duì)傳感器設(shè)備進(jìn)行攻擊。

（7）隱私保護(hù)將成為物聯(lián)網(wǎng)安全的重要組成部分：一方面物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)需要根據(jù)用戶的數(shù)據(jù)提供更加便捷、智能的服務(wù)，另一方面，對(duì)于用戶隱私數(shù)據(jù)的保護(hù)又成為了重中之重。

四. 物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)探索

隨著物聯(lián)網(wǎng)安全的快速發(fā)展，發(fā)起攻擊的方式越來(lái)越多樣化，所以新技術(shù)在應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)安全中心顯得愈發(fā)的重要。

4.1 去中心化認(rèn)證

傳統(tǒng)的中心化系統(tǒng)中，信任機(jī)制比較容易建立，存在一個(gè)可信的第三方來(lái)管理所有的設(shè)備的身份信息。但是物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中設(shè)備眾多，未來(lái)可能會(huì)達(dá)到百億級(jí)別，這會(huì)對(duì)可信第三方造成很大的壓力。區(qū)塊鏈解決的核心問(wèn)題是在信息不對(duì)稱、不確定的環(huán)境下，如何建立滿足經(jīng)濟(jì)活動(dòng)賴以發(fā)生、發(fā)展的“信任”生態(tài)體系。在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，所有日常家居物件都能自發(fā)、自動(dòng)地與其它物件、或外界世界進(jìn)行互動(dòng)，但是必須解決物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的信任問(wèn)題。

4.2 大數(shù)據(jù)安全分析

利用大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)安全漏洞進(jìn)行挖掘。挖掘主要關(guān)注兩個(gè)方面，一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議本身的漏洞挖掘，一個(gè)是嵌入式操作系統(tǒng)的漏洞挖掘。分別對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)層和感知層，應(yīng)用層大多采用云平臺(tái)，屬于云安全的范疇，可應(yīng)用已有的云安全防護(hù)措施。在現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中，各類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議被廣泛使用，同時(shí)這些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也帶來(lái)了大量的安全問(wèn)題。需要利用一些漏洞挖掘技術(shù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中的協(xié)議進(jìn)行漏洞挖掘，先于攻擊者發(fā)現(xiàn)并及時(shí)修補(bǔ)漏洞，有效減少來(lái)自黑客的威脅，提升系統(tǒng)的安全性。

4.3 輕量化防護(hù)技術(shù)

對(duì)于一些微型的入侵攻擊，龐大的安全系統(tǒng)難以察覺，并且短時(shí)間內(nèi)做出反應(yīng)，這時(shí)就需要要一些相對(duì)輕量化的安全機(jī)制，能夠做到對(duì)于入侵的快速反應(yīng)，避免損失的擴(kuò)大。同時(shí)輕量化的防護(hù)技術(shù)，能夠更好的兼容不同物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品生產(chǎn)商的協(xié)議沖突。