基于家庭物聯網的信息安全綜述

趙紫薇

（新疆博樂市高級中學華中師大一附中博樂分校，博樂 833400）

1 引言

隨著物聯網技術的發(fā)展以及物聯網通信在人們生產生活領域的應用范圍的擴大，越來越多的物品融入到物聯網中來，使得物聯網節(jié)點的種類愈加繁多，節(jié)點數目也越來越龐大，導致物聯網安全問題頻發(fā)，已成為制約物聯網發(fā)展的關鍵因素。物聯網數據要實現海量異構節(jié)點之間的安全通信，這就需要安全且細膩的訪問控制系統，這是整個物聯網安全體系的重點。而家庭物聯網作為一種局域的實用物聯網概念，在現實生活正起著越來越重要的作用，而對于家庭物聯網信息安全的研究，也與家庭生活的個人隱私安全有著密切的聯系。

2 家庭物聯網綜述

2.1 物聯網定義和結構

通信領域的最高理想是個人通信全球化，即任何人在任何時間，任何地點與任何人進行任何方式的通信，而后物聯網的發(fā)展深化了這個概念，萬物相通，萬物互通的崇高理想，任何事物都可以相互交通交流。物聯網主要是通過傳感器技術將任何物體通過網絡連接起來，形成一個網絡，使控制系統可以實時的對物體進行監(jiān)測，控制定位等，實現智能化管理。而可以被納入物聯網中的 物 必須有一下幾個特征：首先必須在整個網絡中有唯一的身份標識，不可重復，其次要遵循整個網絡的網絡和通信協議，最后要有數據處理、儲存、傳遞功能。

圖1 物聯網網絡的架構

圖1中，最底層是感知層，由大量的傳感器網絡構成的，主要通過射頻識別技術，傳感器技術采集物理世界的信息然后將采集到的數據進行AD轉換發(fā)送到傳輸層；中間是傳輸層，主要由互聯網、移動通信網絡等組成，負責接收感知層采集并接收到的信息，將這些信息安全的傳送到處理層；最頂層是處理層，主要對感知數據的管理和處理，包括分析數據和智能數據庫的決策，主要運用的技術是云計算和模式識別。在這三層之上是應用層，負責人機交互，通過各種各樣的應用程序或者終端使用戶實現對物聯網的控制和命令。

2.2 家庭物聯網的定義和結構

（1）家庭物聯網定義。家庭物聯網是物聯網的局域化和應用，主要體現在智能家居方面，是一項家裝調控技術。家庭物聯網是在家庭的范圍內，把家電設備運用網絡科技、自動調控設備、影音視頻、下路布控等手段綜合起來，為了改變家庭生活環(huán)境以及日常生活舒適度的一種智能化的科技手段。家庭物聯網整合互聯網科技和智能科技，對整個家庭里的熱水器、燈具開關、空調溫度調節(jié)等方面進行遠程操作，既可以匯總調控，又可以分散調控，讓整個家庭環(huán)境都在主人的監(jiān)管范圍內，讓主人能隨時隨地了解家庭的狀態(tài)，從而讓家庭的主人有一個安心、舒適、先進的家居條件。（2）家庭物聯網的結構。家庭物聯網仍屬于物聯網的范疇，只是物聯網的應用是屬于一個局域網絡，整個網絡主要由傳感節(jié)點，處理節(jié)點，通信網絡，服務器組成，傳感節(jié)點接收外部的信息，并將信息發(fā)送到處理節(jié)點。處理節(jié)點負責接收傳感節(jié)點發(fā)送的信息并發(fā)送到通信網絡，或者接收服務器發(fā)送的控制指令并發(fā)送給傳感節(jié)點。通信網絡主要是由互聯網和無線通信網絡組成，負責信息的交互，服務器負責儲存，處理接受的數據，或者是終端發(fā)送的指令。

3 家庭物聯網的信息安全威脅

（1）目前的整個網絡的系統安全基本是基于RSA算法的密碼體制，然而，隨著計算機速度的日益增長，RSA密碼體制的安全性也正在受到挑戰(zhàn)，而要提高RSA密碼體制的安全性唯一的方法是增加密碼長度，但這對計算機的運行速度又提出了很大的要求，整個物聯網節(jié)點過多，面臨的威脅是十分廣泛的，要求的密碼體制必須是輕量的。（2）感知層安全。在感知層上，是由大量的感知節(jié)點構成，這些節(jié)點的邏輯關系較為復雜，有些父節(jié)點下有多個子節(jié)點，而感知節(jié)點采集的信息往往要經過多個感知節(jié)點和一個網關節(jié)點才可與網絡層相連，網關節(jié)點直接控制著與外部網絡的連接，一旦網關節(jié)點被控制，整個感知層就會淪陷，而普通節(jié)點被控制，感知層的部分組織也會癱瘓。盡管網關節(jié)點的私匙很難獲取，遭到控制的可能性很低，但是攻擊者可以攻擊普通節(jié)點，以這個節(jié)點為根，呈樹形向外攻擊，導致感知層的癱瘓。（3）傳輸層安全。整個傳輸層是由互聯網、移動通信網絡等組成的，面臨的安全問題是傳統的網絡安全問題，而各個網絡對安全的需求和協議各不相同，跨網絡的安全認證和密匙管理是必須要解決的問題。而且家庭物聯網作為一個局域網絡，受到攻擊的風險會大大增加。還有無線網絡的應用，導致數據在傳輸過程中丟失的可能性也在提高。（4）處理層安全。處理層的主要功能是負責網絡層傳輸數據的處理和用戶的指令，主要的安全問題有攻擊者發(fā)送海量的數據而變得失控，而且現在大部分都是由分布機群構成的云端系統，而云計算的安全問題也是物聯網信息安全要面臨的難題。（5）應用層安全。應用層在邏輯上并不是物聯網的結構，只是一個人機交互的一個層面，主要面臨的信息安全是用戶的隱私安全，這也不僅僅涉及到信息安全問題，還是一個社會問題，不同的群體對隱私保護的需求不同，在不同場景下的隱私需求也不同。由于射頻識別標簽可以存儲的信息是很大的，人們往往將很多的信息集中在一個射頻標簽中，比如手機中存儲著用戶的身份信息，銀行卡信息等等，一旦手機上的射頻識別標簽被閱讀器閱讀，可能造成大量的隱私數據流失。

4 信息安全對策

（1）針對密碼體制。傳統的RSA公匙密碼體制是基于數學中的大數因子分解難題，但是缺陷是密碼長度過長，而1985年提出的橢圓曲線密碼體制是基于橢圓曲線離散對數問題的難解性，橢圓曲線離散對數問題公認是比大數因子分解問題更為難解，可以使得密碼長度大大縮短，密匙安全性也得到保障，也符合大量節(jié)點要求的輕量級密碼算法。（2）針對感知層。首先要加強傳感節(jié)點密匙管理機制，此外，設立備用節(jié)點和對節(jié)點異常行為的判斷，設置阻斷機制，當節(jié)點的行為判定為異常時，及時開啟阻斷機制，斷開與該節(jié)點的連接，同時在架設傳感網絡時也要考慮到節(jié)點遭受攻擊后的網絡通路，設立更合理的拓撲結構。（3）針對傳輸層。傳輸層主要是要保證數據的完整性和機密性，要實現端對端的加密和節(jié)點之間之的信息安全。首先要加強節(jié)點認證和密匙協商，要選擇合適的加密算法和密匙分配，其次針對異構網絡的安全協議差異性，可以以互聯網為核心，進行密匙的管理等操作。（4）針對應用層。在應用層的隱私保護上，可以使用匿名標簽代替含有自己隱私信息的標簽，比如在商場停車時，可以將汽車上含有自己隱私信息的身份標簽用匿名標簽代替，而針對不同場景的隱私模式也可以用匿名標簽代替。

5 結束語

物聯網的信息安全問題也是直接決定了家庭物聯網的普及程度。隨著現代社會技術的高速發(fā)展，物聯網技術定會與各種技術融合，也對信息安全給出了巨大的機遇和挑戰(zhàn)，比如人工智能中人工神經網絡系統對入侵的檢測速度的高效化，模糊算法對病毒的有效識別。信息安全仍然面臨著危機，需要不斷的創(chuàng)新體制，才可以有效的改善信息安全威脅。

[1] 趙章界，劉海峰.無線傳感網中的安全問題[J].計算機安全，2010（06）.

[2] 菲利普·克萊因.密碼學原理[M].北京：機械工業(yè)出版社.

[3] William Stallings.網絡安全基礎[M].北京：清華大虛出版社.