淺析智能家居系統(tǒng)的安全性與防護(hù)

張偉　王明倩　胡雄強(qiáng)

摘 要：隨著信息化時代的到來與人民對生活質(zhì)量的要求日益提高，智能家居已悄然興起。智能家居的出現(xiàn)，為家庭帶來更便利、節(jié)能、智能和舒適的生活，然而，智能家居的安全已成為業(yè)界關(guān)注的熱點。在介紹了智能家居系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析了當(dāng)前智能家居系統(tǒng)面臨的安全隱患，針對存在的安全隱患，從數(shù)據(jù)安全、應(yīng)用安全、系統(tǒng)安全及網(wǎng)絡(luò)安全等方面提出了智能家居系統(tǒng)安全的防護(hù)方法，為提高智能家居系統(tǒng)的安全性提供了參考。

關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng); 智能家居; 安全性

中圖分類號： TP 393

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Abstract： With the advent of the era of information technology， the requirements of the people's quality of life are increasing day by day， intelligent household has sadly arisen. The emergence of smart home for the family brings more convenient， energy saving， smart and comfortable life， however， the security of smart home has become a hot spot in the industry. This paper introduces the intelligent household system structure and key technologies on the basis of the analysis of the current smart home systems. It points outthese systems are faced with the potential safety hazard. In view of the existing security hidden danger， from the data security， application security， system security and network security of smart home systems， a security protection method is proposed， it may provide reference for improving the security of smart home systems.

Key words： internet of things; smart home; security

0 引言

隨著計算機(jī)技術(shù)與傳感器技術(shù)的逐漸成熟，智能家居系統(tǒng)也逐步進(jìn)入了消費領(lǐng)域，互聯(lián)與智能是智能家居的核心吸引力，用戶在享受智能與互聯(lián)化帶來便利的同時，智能家居背后的安全問題也絕對不能忽視，對于智能家居的信息安全、隱私安全、人身財產(chǎn)安全等安全性問題在近幾年來一直是人們關(guān)注的焦點。隨著智能家居在生活中的普及，如何防范設(shè)備、APP和云平臺的信息泄露等安全問題，已成為智能家居系統(tǒng)研究的熱點。

1 智能家居系統(tǒng)

智能家居系統(tǒng)[1]是將無線電技術(shù)、傳感技術(shù)、模糊控制技術(shù)等多種技術(shù)結(jié)合為一體的綜合應(yīng)用，通過網(wǎng)絡(luò)化的綜合控制，實現(xiàn)對家居安防與生活的緊密結(jié)合的系統(tǒng)，它使得用戶的工作和生活更加便利和安全。

1.1 智能家居的基本構(gòu)成

智能家居是物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用之一[2]，智能家居系統(tǒng)是利用各種的信息傳感設(shè)備，通過對信息進(jìn)行準(zhǔn)確的識別、判斷、傳遞、接收、控制，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)把系統(tǒng)綜合連接到家庭內(nèi)使用的諸多家用電器、安全設(shè)備中，以構(gòu)建一個包含家庭通信、設(shè)備控制、安全防護(hù)等應(yīng)用在內(nèi)的一體化控制系統(tǒng)。

智能家居系統(tǒng)一般由家庭主機(jī)、下位機(jī)、智能家居設(shè)備、APP軟件、云端和各類傳感器等組成，如圖1所示。

用戶通過APP軟件向智能設(shè)備發(fā)送指令，智能設(shè)備接收到匹配指令后執(zhí)行操作，在智能設(shè)備運行過程中，將相應(yīng)信息自動上傳至云端保存，用戶可隨時登陸云端查詢相應(yīng)信息。

1.2 智能家居的關(guān)鍵技術(shù)

現(xiàn)如今智能家居的關(guān)鍵技術(shù)主要涉及3個方面：一是紅外技術(shù)[3]，具有成本低，功耗小的特點，選用主動式的探測方式，對家電設(shè)備進(jìn)行近距離遙控，還可以進(jìn)行報警等，在目前應(yīng)用十分廣泛;二是ZigBee技術(shù)[4]，是一種無線通信技術(shù)，具有近距離、低功耗、速率低的特點，在家電設(shè)備與電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸;三是Wi-Fi技術(shù)[5]，具有功耗低、射頻信號強(qiáng)、近距離的特點，是一種短距離的無線控制，通過無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對家電設(shè)備進(jìn)行控制。

2 目前智能家居存在的安全隱患

智能家居區(qū)別于傳統(tǒng)家居的網(wǎng)絡(luò)化控制方式給黑客提供了攻擊智能家居設(shè)備與竊取用戶信息的渠道，智能家居設(shè)備、APP和云端是智能家居產(chǎn)品中不可或缺的部分，也是黑客攻擊的方向，隨著智能家居設(shè)備的大規(guī)模使用，由于其安全防護(hù)能力的不完善，容易被黑客攻擊而成為大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備攻擊的發(fā)起端，智能家居安全隱患主要存在于智能家居設(shè)備、APP、云端等3個方面[6]。

2.1 智能家居設(shè)備

智能家居設(shè)備在生活中被用戶廣泛使用，因此用戶的部分信息會存儲在智能家居設(shè)備上，而由于智能設(shè)備存在設(shè)備AP弱口令、訪問鑒權(quán)不嚴(yán)密、密鑰機(jī)制不健全、傳輸協(xié)議不完善、設(shè)備綁定流程不嚴(yán)密等漏洞，這些用戶信息就極易被黑客盜取，尤其是攝像頭這類信息采集設(shè)備，更容易成為黑客窺探用戶隱私的途徑。

2.2 APP

物聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備上安裝的APP軟件存在安全風(fēng)險，用戶常通過APP來控制智能設(shè)備的運行，但由于APP的日常登陸密碼簡易，無或弱密鑰保護(hù);APP網(wǎng)絡(luò)訪問控制不嚴(yán)密;操作系統(tǒng)漏洞;終端設(shè)備之間的通信安全沒有保障等，這些安全問題都很容易成為黑客攻擊的對象，從而控制用戶家中智能設(shè)備加以利用，為用戶帶來損失。

2.3 云端

智能家居設(shè)備與APP相應(yīng)信息在智能家居設(shè)備使用過程中會實時上傳保存到云端，云端中存儲了大量的用戶信息，一旦云端被黑客攻陷，后果不堪設(shè)想。目前的云端技術(shù)并不完善，黑客可通過身份偽造，破譯APP，進(jìn)程劫持等手段來獲取云端存儲信息，從而給用戶帶來人身財產(chǎn)安全的損失。

3 增強(qiáng)智能家居安全防護(hù)方法

隨著智能家居的普及，智能家居的安全防護(hù)是保障智能家居系統(tǒng)安全必不可少的部分，智能家居需要從設(shè)備端、APP端、云端來進(jìn)行安全防護(hù)，以此來確保數(shù)據(jù)安全、應(yīng)用安全、系統(tǒng)安全以及網(wǎng)絡(luò)安全，針對以上智能家居的安全隱患可以從以下幾個方面進(jìn)行防護(hù)，其智能家居安全防護(hù)框架，如圖2所示。

3.1 數(shù)據(jù)安全

數(shù)據(jù)安全是智能家居安全防護(hù)的核心[7]，智能家居系統(tǒng)中存儲了許多用戶的個人信息及設(shè)備信息，為了確保用戶隱私安全，系統(tǒng)可以根據(jù)數(shù)據(jù)及信息的重要程度進(jìn)行分級設(shè)計，對于核心數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用AES/SHA加密[8]、數(shù)據(jù)訪問控制、數(shù)據(jù)隔離技術(shù)[9]等多種手段來確保數(shù)據(jù)在傳輸、存儲、訪問過程中的數(shù)據(jù)安全。

3.2 應(yīng)用安全

智能家居應(yīng)用包括音視頻服務(wù)、云存儲、固件升級、設(shè)備操作等，針對不同的應(yīng)用采用不同的防護(hù)方案，比如在音視頻應(yīng)用方面，可以加入“動態(tài)令牌+音視頻加密”技術(shù)[10]，以確保用戶數(shù)據(jù)不被黑客竊取，其音視頻直播安全，如圖3所示。

另外，為了確保設(shè)備固件升級安全，可以采用固件包簽名、安全通道傳輸?shù)榷喾N手段，有效防止數(shù)據(jù)的泄漏及篡改。

3.3 系統(tǒng)安全

對于接入智能家居系統(tǒng)中的設(shè)備可以設(shè)置唯一的ID，當(dāng)設(shè)備接入云端時，系統(tǒng)對設(shè)備的ID進(jìn)行合法性校驗，APP在訪問設(shè)備時，必須申請訪問權(quán)限，只有擁有授權(quán)訪問權(quán)限的用戶才可對設(shè)備進(jìn)行操作，有效的防止了由于系統(tǒng)漏洞帶來的隱患。設(shè)備訪問控制，如圖4所示。

3.4 網(wǎng)絡(luò)安全

智能家居的網(wǎng)絡(luò)可以采用通訊鏈路加密機(jī)制[11]進(jìn)行傳輸，并且使用雙向身份認(rèn)證機(jī)制來確保智能設(shè)備、APP以及云端之間的通信安全，此外還可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)權(quán)限訪問設(shè)置，使用不可克隆技術(shù)加密來阻擋黑客的入侵。

4 總結(jié)

目前，智能家居在智能設(shè)備、APP以及云端等方面還存在一定的安全隱患，但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能家居安全防護(hù)方法的廣泛應(yīng)用，智能家居系統(tǒng)只會更加完善，更加安全，它必將為人們帶來更適合的居住環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

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（收稿日期： 2019.08.23）