物聯(lián)網(wǎng)一體化安全檢測(cè)體系架構(gòu)研究

【 摘 要 】 安全問題是物聯(lián)網(wǎng)健康順利發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但物聯(lián)網(wǎng)面臨的安全問題更輕量級(jí)、更復(fù)雜、更平民化。單一的技術(shù)符合性檢測(cè)無(wú)法滿足現(xiàn)實(shí)需求，為此本文提出物聯(lián)網(wǎng)一體化安全檢測(cè)體系架構(gòu)，構(gòu)建“一中心、兩庫(kù)、五平臺(tái)”實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)符合性檢測(cè)、安全管理檢查和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

【 關(guān)鍵詞 】 物聯(lián)網(wǎng)；信息安全；檢測(cè)體系

1 引言

隨著國(guó)家信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施基本完成，信息化應(yīng)用全面展開，物聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用于公共事業(yè)/服務(wù)、交通運(yùn)輸、個(gè)人用戶、批發(fā)零售、工業(yè)、制造業(yè)、商業(yè)、服務(wù)業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、金融業(yè)等。目前來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)雖然給人們帶來(lái)便利，但物聯(lián)網(wǎng)在信息安全方面還存在一定的局限性。一是存在信號(hào)受到干擾的可能。如果安置在物品上的傳感設(shè)備信號(hào)受到惡意干擾，很容易造成重要物品損失以及重要信息被篡改、丟失的隱患。二是惡意入侵的隱患。如果病毒、黑客、惡意軟件繞過了相關(guān)安全技術(shù)的防范，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的授權(quán)管理進(jìn)行惡意操作，掌控他人的物品，就會(huì)造成對(duì)用戶隱私權(quán)的侵犯。如果爆炸物、槍支等危險(xiǎn)物品被其它人掌控，后果會(huì)十分嚴(yán)重。因此，物聯(lián)網(wǎng)安全問題如果得不到有效解決，將嚴(yán)重阻礙物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。由于物聯(lián)網(wǎng)感知節(jié)點(diǎn)和傳輸設(shè)備具有能量低、計(jì)算能力差、運(yùn)行環(huán)境惡劣、通信協(xié)議龐雜等特點(diǎn)，使得傳統(tǒng)安全技術(shù)無(wú)法直接應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)，由此引發(fā)物聯(lián)網(wǎng)特有的安全問題，而物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)和安全狀況缺乏有效的檢測(cè)和評(píng)價(jià)手段。

我國(guó)政策環(huán)境較好，物聯(lián)網(wǎng)已成為國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，初步明確了未來(lái)發(fā)展方向和重點(diǎn)領(lǐng)域。國(guó)家高度重視物聯(lián)網(wǎng)安全建設(shè)。2013年初，國(guó)務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)有序健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》（國(guó)發(fā)[2013]7號(hào)）中明確提出以工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委、公安部牽頭承擔(dān)物聯(lián)網(wǎng)安全保障專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃：提高物聯(lián)網(wǎng)信息安全管理與數(shù)據(jù)保護(hù)水平，建立健全監(jiān)督、檢查和安全評(píng)估機(jī)制。加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)重要應(yīng)用和系統(tǒng)的安全測(cè)評(píng)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和安全防護(hù)工作。加快物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)、認(rèn)證等公共服務(wù)建設(shè)，完善支撐服務(wù)體系，有效保障物聯(lián)網(wǎng)信息采集、傳輸、處理、應(yīng)用等各環(huán)節(jié)的安全可控。

2 物聯(lián)網(wǎng)一體化安全檢測(cè)體系

各類物聯(lián)網(wǎng)示范工程進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用之前，應(yīng)充分考慮和評(píng)測(cè)其安全性，從源頭保證物聯(lián)網(wǎng)安全措施有效性、功能符合性、安全管理的全面性以及給出安全防護(hù)評(píng)估。在建設(shè)實(shí)施階段，將所有的安全功能模塊（產(chǎn)品）集成為一個(gè)完整的系統(tǒng)后，需要檢查集成出的系統(tǒng)是否符合要求，測(cè)試并評(píng)估安全措施在整個(gè)系統(tǒng)中實(shí)施的有效性，跟蹤安全保障機(jī)制并發(fā)現(xiàn)漏洞，完成系統(tǒng)的運(yùn)行程序和全生命期安的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告。在運(yùn)行維護(hù)階段，要定期進(jìn)行安全性檢測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以保證系統(tǒng)的安全水平在運(yùn)行期間不會(huì)下降，包括檢查產(chǎn)品的升級(jí)和系統(tǒng)打補(bǔ)丁情況，檢測(cè)系統(tǒng)的安全性能，檢測(cè)新安全攻擊、新威脅以及其它與安全風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)的因素，評(píng)估系統(tǒng)改動(dòng)對(duì)安全系統(tǒng)造成的影響。

物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵安全問題：一是感知設(shè)備安全；二是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安全和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，重點(diǎn)是接入問題；三是業(yè)務(wù)應(yīng)用安全。目前，各行業(yè)均提出了相應(yīng)的安全防護(hù)體系，如智能電網(wǎng)系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)等。本文依據(jù)相關(guān)的安全防護(hù)體系提出物聯(lián)網(wǎng)一體化安全檢測(cè)體系，即“一中心、兩庫(kù)、五平臺(tái)”，如圖1所示。即開放式場(chǎng)景檢測(cè)支撐平臺(tái)、感知設(shè)備安全檢測(cè)服務(wù)平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安全檢測(cè)服務(wù)平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估服務(wù)平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)集成化安全管理檢查服務(wù)平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)安全檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)庫(kù)、物聯(lián)網(wǎng)信息安全漏洞與補(bǔ)丁庫(kù)以及一體化安全檢測(cè)管理中心。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)具體業(yè)務(wù)需求，進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)安全檢測(cè)方法、規(guī)范、指標(biāo)體系、專業(yè)化檢測(cè)技術(shù)研究與積累。同時(shí)，形成一支服務(wù)于物聯(lián)網(wǎng)安全檢測(cè)的多層次、復(fù)合型、專業(yè)化人才隊(duì)伍，全面保障物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 “五平臺(tái)”

“五平臺(tái)”提供檢測(cè)、檢查和評(píng)估三類專業(yè)化服務(wù)，其中物聯(lián)網(wǎng)集成化安全管理檢查服務(wù)平臺(tái)可作為獨(dú)立平臺(tái)對(duì)外提供檢查服務(wù)；開放式場(chǎng)景檢測(cè)支撐平臺(tái)為感知設(shè)備安全檢測(cè)服務(wù)平臺(tái)與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安全檢測(cè)服務(wù)平臺(tái)提供安全符合性檢測(cè)環(huán)境，此三個(gè)平臺(tái)提供技術(shù)檢測(cè)服務(wù)；物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估服務(wù)平臺(tái)在前述四個(gè)平臺(tái)基礎(chǔ)上，關(guān)聯(lián)外在威脅，分析自身脆弱性，提供風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估服務(wù)?！拔迤脚_(tái)”結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖2所示，“五平臺(tái)”既可獨(dú)立提供檢測(cè)服務(wù)，也可互為補(bǔ)充，為用戶提供定制化的檢測(cè)服務(wù)，形成開放式檢測(cè)服務(wù)體系架構(gòu)。

3.1 開放式場(chǎng)景檢測(cè)支撐平臺(tái)

開放式場(chǎng)景檢測(cè)支撐平臺(tái)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備、接入系統(tǒng)、業(yè)務(wù)應(yīng)用三層檢測(cè)環(huán)境，如圖3所示。通過多部件的靈活組建，實(shí)現(xiàn)其感、傳、知、用的安全功能檢測(cè)，靈活支持用戶個(gè)性化的檢測(cè)需求。

3.2 感知設(shè)備安全檢測(cè)服務(wù)平臺(tái)

感知設(shè)備安全檢測(cè)服務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)通用的感知設(shè)備安全檢測(cè)系統(tǒng)，由開放式場(chǎng)景檢測(cè)支撐平臺(tái)為被測(cè)設(shè)備提供運(yùn)行檢測(cè)環(huán)境，其從感知操作安全、感知數(shù)據(jù)處理安全、感知數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全和感知節(jié)點(diǎn)設(shè)備安全、感知節(jié)點(diǎn)通信安全等五方面檢測(cè)安全功能和性能，其檢測(cè)框架如圖4所示。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安全檢測(cè)服務(wù)平臺(tái)

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安全檢測(cè)服務(wù)平臺(tái)以系統(tǒng)、整體的視角對(duì)智能感知層訪問控制、身份認(rèn)證等策略配置進(jìn)行符合性測(cè)試；對(duì)接入傳輸層的AKA機(jī)制的一致性或兼容性、跨域認(rèn)證和跨網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證等進(jìn)行檢測(cè)；對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用層數(shù)據(jù)庫(kù)安全、應(yīng)用系統(tǒng)和網(wǎng)站安全、應(yīng)用系統(tǒng)穩(wěn)定性、業(yè)務(wù)連續(xù)性等進(jìn)行符合性和有效性檢測(cè)。檢測(cè)框架如圖5所示。

3.4 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估服務(wù)平臺(tái)

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估服務(wù)平臺(tái)對(duì)可能遭受到的威脅和自身脆弱性進(jìn)行安全分析，然后根據(jù)安全事件的可能性以及安全事件造成的損失計(jì)算出風(fēng)險(xiǎn)值、對(duì)安全事件進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)定級(jí)，最后結(jié)合安全事件所涉及的資產(chǎn)價(jià)值來(lái)判斷安全事件一旦發(fā)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)造成的影響。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架如圖6所示。

3.5 集成化安全管理檢查服務(wù)平臺(tái)

集成化安全管理檢查服務(wù)基于物聯(lián)網(wǎng)多類型終端、多網(wǎng)融合、海量數(shù)據(jù)處理和全面感知等特點(diǎn)。從防范阻止、檢測(cè)發(fā)現(xiàn)、應(yīng)急處置、審計(jì)追查和集中管控五個(gè)方面，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)智能感知層、接入傳輸層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層的安全管理情況進(jìn)行檢查，其安全管理檢查框架如圖7所示。endprint

4 “兩庫(kù)”

4.1 標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)庫(kù)

基礎(chǔ)庫(kù)“標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)庫(kù)”通過構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)安全檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)子庫(kù)與指標(biāo)子庫(kù)為“五平臺(tái)”提供支撐。標(biāo)準(zhǔn)子庫(kù)建設(shè)來(lái)源：一是從物聯(lián)網(wǎng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織IEEE、ISO、ETSI、ITU-T、3GPP、3GPP2了解國(guó)際最新標(biāo)準(zhǔn)，研究制訂適合國(guó)情的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)；二是從國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)組織：WGSN、CCSA和RFID標(biāo)準(zhǔn)工作組獲取最新標(biāo)準(zhǔn)；三是隨著業(yè)務(wù)開展，編制了物聯(lián)網(wǎng)安全標(biāo)準(zhǔn)。物聯(lián)網(wǎng)一體化安全檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)體系框架，按照標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)性質(zhì)的區(qū)分，分為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品安全檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安全檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、物聯(lián)網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)以及集成化安全管理檢查標(biāo)準(zhǔn)。其框架如圖8所示。

指標(biāo)庫(kù)為各種類型的被測(cè)設(shè)備和系統(tǒng)提供相應(yīng)的檢測(cè)指標(biāo)項(xiàng)目，同時(shí)支持用戶自定義新的檢測(cè)指標(biāo)。指標(biāo)庫(kù)依據(jù)各服務(wù)平臺(tái)檢測(cè)內(nèi)容劃分四類，即物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品檢測(cè)指標(biāo)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安全檢測(cè)指標(biāo)、物聯(lián)網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)以及集成化管理檢查指標(biāo)。其涵蓋功能檢測(cè)、性能檢測(cè)、抗毀性檢測(cè)、符合性檢測(cè)、有效性檢測(cè)和可用性檢測(cè)等指標(biāo)。

4.2 漏洞與補(bǔ)丁庫(kù)

漏洞與補(bǔ)丁庫(kù)采用云存儲(chǔ)方式，包括海量數(shù)據(jù)融合漏洞，TinyOS操作系統(tǒng)漏洞，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證協(xié)議漏洞，感知信息傳輸協(xié)議漏洞等。 漏洞與補(bǔ)丁庫(kù)一方面為產(chǎn)品、系統(tǒng)檢測(cè)，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、安全檢查提供支撐服務(wù)，另一方面對(duì)外提供咨詢服務(wù)，網(wǎng)上發(fā)布漏洞信息，定制客戶漏洞處理方案，提供漏洞補(bǔ)丁和專用殺毒工具下載等。

5 “一中心”

一體化安全檢測(cè)管理中心完成上述“二庫(kù)、五平臺(tái)”的互聯(lián)互通和信息共享，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)項(xiàng)目統(tǒng)一管理，檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯總，檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)一判定，形成感知設(shè)備檢測(cè)報(bào)告、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)檢測(cè)報(bào)告、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告以及集成化安全管理檢查報(bào)告等。

一體化安全檢測(cè)管理中心由項(xiàng)目管理、場(chǎng)景管理、感知設(shè)備檢測(cè)、系統(tǒng)檢測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、集成化安全管理檢查、工具集、基礎(chǔ)庫(kù)管理八個(gè)核心模塊組成，整個(gè)平臺(tái)由項(xiàng)目庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)庫(kù)、方法庫(kù)、漏洞與補(bǔ)丁庫(kù)四個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)支撐，管理中心框架設(shè)計(jì)如圖9所示。

6 技術(shù)特點(diǎn)

（1）提供開放式檢測(cè)環(huán)境

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的廣泛性和復(fù)雜性，僅依賴單一場(chǎng)景無(wú)法滿足客戶的多層次需求，通過開放式檢測(cè)環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)感知設(shè)備、接入方式、業(yè)務(wù)應(yīng)用的檢測(cè)環(huán)境，使得檢測(cè)手段更豐富、更精準(zhǔn)。

（2）提供多類型、多元化的檢測(cè)

一體化安全檢測(cè)體系通過感知設(shè)備檢測(cè)、系統(tǒng)檢測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、管理檢查的一體化檢測(cè)服務(wù)，提供產(chǎn)品檢測(cè)和系統(tǒng)檢測(cè)、實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)服務(wù)，滿足物聯(lián)網(wǎng)復(fù)雜多變的檢測(cè)需求，使得安全檢測(cè)更全面性，幫助客戶準(zhǔn)確評(píng)估物聯(lián)網(wǎng)安全性。

（3）提供技術(shù)與管理全方位檢測(cè)

物聯(lián)網(wǎng)安全包含技術(shù)與管理兩方面，技術(shù)與管理并重，本體系通過“五平臺(tái)”實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品、系統(tǒng)技術(shù)類檢測(cè)/風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與安全管理檢查，全方位、整體評(píng)估物聯(lián)網(wǎng)安全性。

（4）提供技術(shù)符合性和關(guān)聯(lián)外在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相支撐的檢測(cè)

物聯(lián)網(wǎng)安全問題是動(dòng)態(tài)發(fā)展的，在安全技術(shù)符合性檢測(cè)的基礎(chǔ)上，提供適用于動(dòng)態(tài)評(píng)估物聯(lián)網(wǎng)工程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估服務(wù)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估旨在通過關(guān)聯(lián)外在風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合自身脆弱性評(píng)估系統(tǒng)和工程的安全性，與技術(shù)符合性檢測(cè)相支撐。

（5）提供一體化服務(wù)模式

提供一個(gè)靈活、規(guī)范的信息組織管理平臺(tái)和全網(wǎng)范圍的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)集成的信息采集、內(nèi)容管理、信息搜索，能夠直接組織各類共享信息和內(nèi)部業(yè)務(wù)基礎(chǔ)信息，實(shí)現(xiàn)信息整合應(yīng)用，同時(shí)也提供管理中心支撐下的統(tǒng)一項(xiàng)目管理、統(tǒng)一數(shù)據(jù)匯總、統(tǒng)一結(jié)果判定的一體化服務(wù)系統(tǒng)。

7 結(jié)束語(yǔ)

目前，我國(guó)政策環(huán)境好，物聯(lián)網(wǎng)已成為國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，初步明確了未來(lái)發(fā)展方向和重點(diǎn)領(lǐng)域，但產(chǎn)業(yè)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正在建立，是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。經(jīng)濟(jì)環(huán)境上，中國(guó)企業(yè)正在隨著國(guó)家的快速發(fā)展，持續(xù)提升競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)際影響力，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)安全性的需求逐步增強(qiáng)，企業(yè)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)安全問題的認(rèn)知提高，經(jīng)濟(jì)支付能力也在增強(qiáng)。通過對(duì)各行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)方面的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前已有的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對(duì)其安全性的檢測(cè)和技術(shù)支持需求十分迫切，物聯(lián)網(wǎng)安全檢測(cè)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)前景樂觀。

上述“一中心、二庫(kù)、五平臺(tái)”形成專業(yè)的平臺(tái)，加上精專的人才、全面的服務(wù)內(nèi)容和敏捷的反應(yīng)，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)一體化安全檢測(cè)專業(yè)化服務(wù)體系架構(gòu)。從而提升價(jià)值、方便客戶、節(jié)約成本、提高效率，滿足物聯(lián)網(wǎng)安全檢測(cè)集成化、規(guī)?；男枨?。

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國(guó)家863高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目（2009AA01Z437）和國(guó)家863高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目（2009AA01Z439）。

作者簡(jiǎn)介：

范紅（1969-），女，河北人，中科院研究生院信息安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 公安部第一研究所，博士后；主要研究方向和關(guān)注領(lǐng)域：信息系統(tǒng)等級(jí)保護(hù)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、物聯(lián)網(wǎng)安全檢測(cè)等。endprint