物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代信息技術(shù)安全研究趨勢(shì)

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萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)（IOT）時(shí)代正在“撲面而至”，物聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)的延伸，被稱為世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測(cè)，2017年是物聯(lián)網(wǎng)商用元年。到2020年將有340億臺(tái)設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)，安裝的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達(dá)到240億臺(tái)，預(yù)測(cè)到2020年，中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的整體規(guī)模將超過1.8萬億元。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)由政府推動(dòng)走向市場(chǎng)主導(dǎo)，大量新興的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用會(huì)走進(jìn)我們的生活。而隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)的擴(kuò)大，物聯(lián)網(wǎng)安全問題越發(fā)凸顯，成為制約物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用的重要因素。

目前，一些企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到安全在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的重要作用，并針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)各層次結(jié)構(gòu)，開展了安全技術(shù)和產(chǎn)品的研究。在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，由于覆蓋的領(lǐng)域之廣，接入設(shè)備器件的海量化，同時(shí)考慮到應(yīng)用地域和設(shè)備供應(yīng)商甚至標(biāo)準(zhǔn)的分散，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的多樣性和復(fù)雜性相比PC互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代大大增強(qiáng)，而安全性和復(fù)雜性是成正比的，這也就使得物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的安全問題變得更加嚴(yán)峻。

物聯(lián)網(wǎng)安全研究可以從工控安全、智能汽車安全和智能家居安全三個(gè)領(lǐng)域切人。比如攻擊者可以利用網(wǎng)絡(luò)攻破一些智能家用產(chǎn)品的安全防線，如侵占智能設(shè)備（恒溫控制器、智能TV+攝像頭），從而獲取用戶隱私信息，帶來安全隱患；再比如，攻擊者可以攻破智能汽車系統(tǒng)，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)威脅人們的生命安全。

物聯(lián)網(wǎng)安全的六個(gè)關(guān)注點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)安全網(wǎng)關(guān)、應(yīng)用層的物聯(lián)網(wǎng)安全服務(wù)、漏洞挖掘研究、物聯(lián)網(wǎng)僵尸網(wǎng)絡(luò)研究、區(qū)塊鏈技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安全設(shè)計(jì)，為信息安全行業(yè)廠商進(jìn)軍物聯(lián)網(wǎng)萬億級(jí)藍(lán)海提供指導(dǎo)方向性指導(dǎo)。目前物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商沒有強(qiáng)大的安全背景，也缺乏標(biāo)準(zhǔn)來說明一個(gè)產(chǎn)品是否是安全的。很多安全問題來自于不安全的設(shè)計(jì)；以下是物聯(lián)網(wǎng)安全的六個(gè)關(guān)注點(diǎn)說明。

1）物聯(lián)網(wǎng)安全網(wǎng)關(guān)

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備缺乏認(rèn)證和授權(quán)標(biāo)準(zhǔn)，有些甚至沒有相關(guān)設(shè)，對(duì)于連接到公網(wǎng)的設(shè)備，這將導(dǎo)致可通過公網(wǎng)直接對(duì)其進(jìn)行訪問。另外，也很難保證設(shè)備的認(rèn)證和授權(quán)實(shí)現(xiàn)沒有問題，所有設(shè)備都進(jìn)行完備的認(rèn)證未必現(xiàn)實(shí)（設(shè)備的功耗等），可考慮額外加一層認(rèn)證環(huán)節(jié)，只有認(rèn)證通過，才能夠?qū)ζ溥M(jìn)行訪問。結(jié)合大數(shù)據(jù)分析提供自適應(yīng)訪問控制。

未來物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可以發(fā)展成豐富應(yīng)用平臺(tái)，就像當(dāng)下的手機(jī)一樣。一是對(duì)于用戶體驗(yàn)和交互性來說擁有本地接口和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是非常有用的，二是即使與互聯(lián)網(wǎng)的連接中斷，這些應(yīng)用也需要持續(xù)工作。物理網(wǎng)關(guān)對(duì)于嵌入式設(shè)備可以提供有用的安全保護(hù)。低功耗操作和受限的軟件支持意味著頻繁的固件更新代價(jià)太高甚至不可能實(shí)現(xiàn)。反而，網(wǎng)關(guān)可以主動(dòng)更新軟件以保護(hù)嵌入式設(shè)備免受攻擊。實(shí)現(xiàn)這些特性需要重新思考運(yùn)行在網(wǎng)關(guān)上的操作系統(tǒng)和其機(jī)制。

軟件定義邊界可以被用來隱藏服務(wù)器和服務(wù)器與設(shè)備的交互，從而最大化地保障安全和運(yùn)行時(shí)間。

細(xì)粒度訪問控制：研究基于屬性的訪問控制模型，使設(shè)備根據(jù)其屬性按需細(xì)粒度訪問內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的資源；

自適應(yīng)訪問控制：研究安全設(shè)備按需編排模型，對(duì)于設(shè)備的異常行為進(jìn)行安全防護(hù)，限制惡意用戶對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的訪問。

同時(shí)，安全網(wǎng)關(guān)還可與云端通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)于設(shè)備的OTA升級(jí)，可以定期對(duì)內(nèi)網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果上傳到云端進(jìn)行分析等。

但是，也應(yīng)意識(shí)到安全網(wǎng)關(guān)的局限性，安全網(wǎng)關(guān)更適用于對(duì)于固定場(chǎng)所中外部與內(nèi)部連接之間的防護(hù)，如家庭、企業(yè)，對(duì)于一些需要移動(dòng)的設(shè)備的安全，如智能手環(huán)等，或者內(nèi)部使用無線通信的環(huán)境，則可能需要使用其他的方式來解決。

2）應(yīng)用層的物聯(lián)網(wǎng)安全服務(wù)

應(yīng)用層的物聯(lián)網(wǎng)安全服務(wù)主要包含兩個(gè)方面，一是大數(shù)據(jù)分析驅(qū)動(dòng)的安全，二是對(duì)于已有的安全能力的集成。

由于感知層的設(shè)備性能所限，并不具備分析海量數(shù)據(jù)的能力，也不具備關(guān)聯(lián)多種數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)異常的能力，一種自然的思路是在感知層與網(wǎng)絡(luò)層的連接處提供一個(gè)安全網(wǎng)關(guān)，安全網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，如流量數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)等。這些數(shù)據(jù)上傳到應(yīng)用層，利用應(yīng)用層的數(shù)據(jù)分析能力進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果，下發(fā)相應(yīng)指令。

傳統(tǒng)的Web安全中的安全能力，如URL信譽(yù)服務(wù)、IP信譽(yù)服務(wù)等，同樣可以集成到物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，可作為安全服務(wù)模塊，由用戶自行選擇。

3）漏洞挖掘研究

物聯(lián)網(wǎng)漏洞挖掘主要關(guān)注兩個(gè)方面，一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的漏洞挖掘，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)代的汽車、工控等物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議被廣泛使用，這些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議帶來了大量的安全問題。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，有效減少來自黑客的威脅，提升系統(tǒng)的安全性。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備多使用嵌入式操作系統(tǒng)，如果這些嵌入式操作系統(tǒng)遭受了攻擊，將會(huì)對(duì)整個(gè)設(shè)備造成很大的影響。對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)的漏洞挖掘也是一個(gè)重要的物聯(lián)網(wǎng)安全研究方向。

4）物聯(lián)網(wǎng)僵尸網(wǎng)絡(luò)研究

最為有名的物聯(lián)網(wǎng)僵尸網(wǎng)絡(luò)便是Mirai了，它通過感染網(wǎng)絡(luò)攝像頭等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行傳播，可發(fā)動(dòng)大規(guī)模的DDoS攻擊，它對(duì)Brian Krebs個(gè)人網(wǎng)站和法國(guó)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商OVH發(fā)動(dòng)DDoS攻擊，對(duì)于美國(guó)Dyn公司的攻擊Mirai也貢獻(xiàn)了部分流量。

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)僵尸網(wǎng)絡(luò)的研究包括傳播機(jī)理、檢測(cè)、防護(hù)和清除方法。

5）區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈解決的核心問題是在信息不對(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)地與其他物件或外部世界進(jìn)行互動(dòng)，但是必須解決物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的信任問題。

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)塊鏈系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是典型的P2P網(wǎng)絡(luò)，具有分布式異構(gòu)特征，而物聯(lián)網(wǎng)天然具備分布式特征，網(wǎng)中的每一個(gè)設(shè)備都能管理自己在交互作用中的角色、行為和規(guī)則，對(duì)建立區(qū)塊鏈系統(tǒng)的共識(shí)機(jī)制具有重要的支持作用。

6）物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安全設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商并沒有很強(qiáng)的安全背景，也缺乏標(biāo)準(zhǔn)來說明一個(gè)產(chǎn)品是否是安全的。很多安全問題來自于不安全的設(shè)計(jì)。信息安全廠商可以做三點(diǎn)：一是提供安全的開發(fā)規(guī)范，進(jìn)行安全開發(fā)培訓(xùn)，指導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的開發(fā)人員進(jìn)行安全開發(fā)，提高產(chǎn)品的安全性；二是將安全模塊內(nèi)置于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中，比如工控領(lǐng)域?qū)τ趯?shí)時(shí)性的要求很高，而且-旦部署可能很多年都不會(huì)對(duì)其進(jìn)行替換，這里的安全可能更偏重于安全評(píng)估和檢測(cè)，如果將安全模塊融入設(shè)備的制造過程，將能顯著降低安全模塊的開銷，對(duì)設(shè)備提供更好的安全防護(hù)；三是對(duì)出廠設(shè)備進(jìn)行安全檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備中的漏洞并協(xié)助廠商進(jìn)行修復(fù)。

在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)高速增長(zhǎng)的時(shí)期，如果廠商不對(duì)安全問題加以足夠重視，安全就將成為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)，從而網(wǎng)絡(luò)大面積癱瘓、黑客人侵、隱私泄露等問題也將再次困擾著人們。萬物互聯(lián)的時(shí)代，這意味著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將會(huì)是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的十倍甚至上百倍，也意味著整個(gè)信息安全市場(chǎng)也會(huì)被擴(kuò)大數(shù)十倍。這即給物聯(lián)網(wǎng)安全工作帶來了巨大的挑戰(zhàn)，也帶來了新機(jī)遇。