淺析物聯(lián)網(wǎng)的安全問題

吳同

中國(guó)人民公安大學(xué) 北京 100038

0 前言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)的概念進(jìn)入人們的視野。但是，物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things）的概念早在1999年就被提出，它是指將所有物品通過射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)、傳感技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)相連接，以實(shí)現(xiàn)信息交換和智能化管理。物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，可遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、工業(yè)監(jiān)測(cè)、老人護(hù)理、個(gè)人健康等多個(gè)領(lǐng)域。專家預(yù)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)將是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。

有業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)一方面可以提高經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約成本，另一方面可以為全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇提供技術(shù)動(dòng)力。2010年3月5日，溫家寶總理在十一屆全國(guó)人大三次會(huì)議上作政府工作報(bào)告時(shí)首次提及物聯(lián)網(wǎng)，他明確指出要加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，是將傳感器嵌入我們?nèi)粘Ｉ钪械母鞣N物品中，然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行整合，在這個(gè)整合后的網(wǎng)絡(luò)中，人們可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程交互和管理，這將進(jìn)一步提高資源的利用率和生產(chǎn)力水平，從而改善人與自然間的關(guān)系。毫無(wú)疑問，如果“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代來(lái)臨，人們的日常生活將發(fā)生翻天覆地的變化。然而，由于現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的安全問題，再加上傳感器和射頻識(shí)別技術(shù)的不完善，可以預(yù)見物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的安全問題，將更加嚴(yán)峻。

1 物聯(lián)網(wǎng)與安全相關(guān)的特征

1.1 可感知性

物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，是通過射頻識(shí)別（RFID）、傳感器、二維識(shí)別碼和GPS定位等技術(shù)隨時(shí)隨地的獲取物體的信息。換言之，無(wú)論何時(shí)何地，人們都可以知道物品的確切位置和周圍環(huán)境。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，必須以物品的可感知為前提。只有物品、設(shè)備和設(shè)施的相關(guān)信息均可惟一識(shí)別，并數(shù)據(jù)化描述，才可通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。例如，當(dāng)公安機(jī)關(guān)接到報(bào)案，有車輛丟失，警方只需通過GPS定位系統(tǒng)就可實(shí)時(shí)獲取車輛的狀況、確切位置，周圍環(huán)境等信息。

1.2 可傳遞性

物品通過各種電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去，才能真正的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的人物交互和智能管理控制。因此，物聯(lián)網(wǎng)是與互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)高度融合的產(chǎn)物。物品設(shè)備的信息通過各種通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳遞，才能將各種物品相連接。例如，易發(fā)生火災(zāi)的森林中布有相應(yīng)的傳感器，一旦發(fā)生火災(zāi)，傳感器通過周圍的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將著火點(diǎn)的信息動(dòng)態(tài)傳播出去，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)或移動(dòng)通信網(wǎng)相連接，將信息自動(dòng)傳遞給距離著火點(diǎn)最近的森林警察，這樣可以快速出警，有效防止火災(zāi)的蔓延。

1.3 可處理性

所謂智能處理，就是利用云計(jì)算，模糊識(shí)別等各種智能計(jì)算技術(shù)，對(duì)海量的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，對(duì)物體實(shí)施智能化的控制。據(jù)美國(guó)權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)forrester預(yù)測(cè)，到2020年，世界上物物互聯(lián)的業(yè)務(wù)，跟人與人通信的業(yè)務(wù)相比，將達(dá)到30比1。因此，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，我們將面對(duì)的是海量信息。充分發(fā)展智能處理技術(shù)，減少人工操作，才能實(shí)現(xiàn)物品彼此進(jìn)行“交流”而無(wú)需人工干預(yù)，真正提高生產(chǎn)力水平。以酒后駕車為例，如果在汽車啟動(dòng)系統(tǒng)上裝有酒精含量傳感器，司機(jī)每次啟動(dòng)車輛前，都需要對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。如果酒精含量超標(biāo)，啟動(dòng)系統(tǒng)將停止發(fā)動(dòng)機(jī)的工作，并通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通知司機(jī)的親人或警方，從而杜絕酒后駕車，保障司機(jī)與行人的安全。

2 物聯(lián)網(wǎng)的安全問題

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，可使人與物的交互更加方便，給人們帶來(lái)諸多便利。在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中，如果網(wǎng)絡(luò)安全無(wú)保障，那么個(gè)人隱私、物品信息等隨時(shí)都可能被泄露。而且如果網(wǎng)絡(luò)不安全，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用為黑客提供了遠(yuǎn)程控制他人物品、甚至操縱城市供電系統(tǒng)，奪取機(jī)場(chǎng)管理權(quán)限的可能性。不可否認(rèn)，物聯(lián)網(wǎng)在信息安全方面存在很多問題。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的上述特點(diǎn)，其除了面對(duì)一定通信網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全問題之外，還存在著一些與已有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)安全不同的特殊安全問題。這是由于物聯(lián)網(wǎng)是由大量設(shè)備構(gòu)成，而相對(duì)缺乏人的管理和智能控制所造成的。這些安全問題主要體現(xiàn)在以下幾方面。

2.1 傳感器的本體安全問題

之所以物聯(lián)網(wǎng)可以節(jié)約人力成本，是因?yàn)槠浯罅渴褂脗鞲衅鱽?lái)標(biāo)示物品設(shè)備，由人或機(jī)器遠(yuǎn)程操控它們來(lái)完成一些復(fù)雜、危險(xiǎn)和機(jī)械的工作。在這種情況下，物聯(lián)網(wǎng)中的這些物品設(shè)備多數(shù)是部署在無(wú)人監(jiān)控的地點(diǎn)工作的，那么攻擊者可以輕易接觸到這些設(shè)備，針對(duì)這些設(shè)備或其上面的傳感器本體進(jìn)行破壞，或者通過破譯傳感器通信協(xié)議，對(duì)它們進(jìn)行非法操控。如果國(guó)家一些重要機(jī)構(gòu)依賴于物聯(lián)網(wǎng)時(shí)，攻擊者可通過對(duì)傳感器本體的干擾，從而達(dá)到影響其標(biāo)示設(shè)備的正常運(yùn)行。例如，電力部門是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要部門，在遠(yuǎn)距離輸電過程中，有許多變電設(shè)備可通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。在無(wú)人變電站附近，攻擊者可非法使用紅外裝置來(lái)干擾這些設(shè)備上的傳感器。如果攻擊者更改設(shè)備的關(guān)鍵參數(shù)，后果不堪設(shè)想。

傳感器通常情況下，功能簡(jiǎn)單、攜帶能量少，這使得它們無(wú)法擁有復(fù)雜的安全保護(hù)能力，而物聯(lián)網(wǎng)涉及的通信網(wǎng)絡(luò)多種多樣，它們的數(shù)據(jù)傳輸和消息也沒有特定的標(biāo)準(zhǔn)，所以沒法提供統(tǒng)一的安全保護(hù)體系。

2.2 核心網(wǎng)絡(luò)的信息安全問題

物聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)具有相對(duì)完整的安全保護(hù)能力，但是由于物聯(lián)網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量龐大，而且以集群方式存在，因此會(huì)導(dǎo)致在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，由于大量機(jī)器的數(shù)據(jù)發(fā)送而造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。而且，現(xiàn)有通行網(wǎng)絡(luò)是面向連接的工作方式，而物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用必須解決地址空間空缺和網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)等問題，從目前的現(xiàn)狀看物聯(lián)網(wǎng)對(duì)其核心網(wǎng)絡(luò)的要求，特別是在可信、可知、可管和可控等方面，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前的IP網(wǎng)所提供的能力，因此認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)必定會(huì)為其核心網(wǎng)絡(luò)采用數(shù)據(jù)分組技術(shù)。

此外，現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)的安全架構(gòu)均是從人的通信角度設(shè)計(jì)的，并不完全適用于機(jī)器間的通信，使用現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)安全機(jī)制會(huì)割裂物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器間的邏輯關(guān)系。龐大且多樣花的物聯(lián)網(wǎng)核心網(wǎng)絡(luò)必然需要一個(gè)強(qiáng)大而統(tǒng)一的安全管理平臺(tái)，否則對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中各物品設(shè)備的日志等安全信息的管理將成為新的問題，并且由此可能會(huì)割裂各網(wǎng)絡(luò)之間的信任關(guān)系。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)的加密機(jī)制問題

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)募用軝C(jī)制通常是逐跳加密，即信息發(fā)送過程中，雖然在傳輸過程中數(shù)據(jù)是加密的，但是途經(jīng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上都是需要解密和加密，也就是說數(shù)據(jù)在每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是明文。而業(yè)務(wù)層傳輸?shù)募用軝C(jī)制則是端到端的，即信息僅在發(fā)送端和接收端是明文，而在傳輸過程中途經(jīng)的各節(jié)點(diǎn)上均是密文。

逐跳加密機(jī)制只對(duì)必須受保護(hù)的鏈接進(jìn)行加密，并且由于其在網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行，所以可以適用所有業(yè)務(wù)，即各種業(yè)務(wù)可以在同一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)上實(shí)施安全管理，從而做到安全機(jī)制對(duì)業(yè)務(wù)的透明，保障了物聯(lián)網(wǎng)的高效率、低成本。但是，由于逐跳加密需要在各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行解密，因此中間所有節(jié)點(diǎn)都有可能解讀被加密的信息，因此逐跳加密對(duì)傳輸路徑中各節(jié)點(diǎn)的可信任度要求很高。

如果采用端到端的加密機(jī)制，則可以根據(jù)不同的業(yè)務(wù)類型選擇不同等級(jí)的安全保護(hù)策略，從而可以為高安全要求的業(yè)務(wù)定制高安全等級(jí)的保護(hù)。但是，這種加密機(jī)制不對(duì)消息的目的地址進(jìn)行保護(hù)，這就導(dǎo)致此種加密機(jī)制不能掩蓋傳輸消息的源地址和目標(biāo)地址，并且容易受到網(wǎng)絡(luò)嗅探而發(fā)起的惡意攻擊。從國(guó)家安全的角度來(lái)說，此種加密機(jī)制也無(wú)法滿足國(guó)家合法監(jiān)聽的安全需要。

如何明確物聯(lián)網(wǎng)中的特殊安全需要，考慮如何為其提供何種等級(jí)的安全保護(hù)，架構(gòu)合理的適合物聯(lián)網(wǎng)的加密機(jī)制亟待解決。

3 總結(jié)

隨著射頻識(shí)別、傳感器、GPS定位以及通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，物聯(lián)網(wǎng)將在社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域得到充分應(yīng)用。在此過程中，物聯(lián)網(wǎng)的安全問題絕不容忽視。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的病毒、惡意軟件將會(huì)更加強(qiáng)大，黑客不但能夠竊取我們的數(shù)據(jù)信息，還能操控我們的日用物品、機(jī)器設(shè)備等。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展固然離不開技術(shù)的進(jìn)步，但是更重要的是涉及規(guī)劃、管理、安全等各個(gè)方面的配套法律、法規(guī)的完善，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一與協(xié)調(diào)，安全體系的架構(gòu)與建設(shè)。

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