安全管理IoT設(shè)備

■ 河南 許紅軍

IoT設(shè)備面臨的安全問(wèn)題

隨著IoT技術(shù)的發(fā)展，大量IoT設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，會(huì)產(chǎn)生很多安全問(wèn)題。MUD技術(shù)可以幫助管理員了解接入的什么類(lèi)型設(shè)備，產(chǎn)生什么流量，觸發(fā)什么行為，并據(jù)此創(chuàng)建適當(dāng)?shù)目刂撇呗赃M(jìn)行管控。

IoT設(shè)備一般只擁有單一或較少用途，因此可以允許其擁有該單一的用途而禁止其他功能，并攔截?zé)o關(guān)的流量和行為。

例如，對(duì)于溫度檢測(cè)設(shè)備來(lái)說(shuō)，就僅僅讓其可以檢測(cè)溫度信息，禁止執(zhí)行別的操作。

IoT設(shè)備功能較為單一，不會(huì)產(chǎn)生較多的流量，所以其性能是被嚴(yán)格約束的，例如只允許其擁有較低的CPU和內(nèi)存使用率，消耗的電量很低等。所以該設(shè)備的任意行為都應(yīng)該被明確標(biāo)識(shí)。例如IoT廠商應(yīng)明確告知用戶設(shè)備的具體用途等。網(wǎng)絡(luò)管理員需要擁有對(duì)網(wǎng)絡(luò)的使用擁有最終管理權(quán)，便于放行或禁止哪些流量。

MUD技術(shù)的原理和功能

IoT設(shè)備廠商應(yīng)擺正問(wèn)題，主動(dòng)給網(wǎng)絡(luò)管理員提供指導(dǎo)服務(wù)，明確設(shè)備具體功能，便于管理員放行相關(guān)的流量。

很多IoT設(shè)備雖然具有一些自我保護(hù)功能，但不可避免的會(huì)存在一些漏洞，這很容易被黑客發(fā)現(xiàn)和利用，因此需要一個(gè)完整的機(jī)制來(lái)保護(hù)脆弱的IoT設(shè)備。不同IoT設(shè)備可以通過(guò)LLDP/DHCP/802.1X等協(xié)議的特定字段來(lái)發(fā)送設(shè)備宣告（Device Advertisement）的URL，例如“https://mud.mfg.xxx.com/lightbulb1001/version2.12”等。該URL鏈接包括設(shè)備產(chǎn)生的域名、具體的設(shè)備型號(hào)和版本，會(huì)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備。實(shí)際上，和IoT設(shè)備描述緊密相關(guān)的是一個(gè)基于YANG模型的JSON文件，其中包含了上述URL地址和描述信息、與該設(shè)備相關(guān)的訪問(wèn)控制列表、設(shè)備網(wǎng)關(guān)地址、訪問(wèn)的源和目的端口，以及采取的處理動(dòng)作等信息。IoT設(shè)備網(wǎng)關(guān)可以是一個(gè)由IoT廠商提供的具體設(shè)備，也可以是一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)地址。

IoT設(shè)備廠商可在其中明確定義設(shè)備的流量行為，例如，在“access→list 10 permit host controller.mfg.xxx.com”之類(lèi)的ACL中，就明確了可以方向的流量。在“access→list 11 deny deny”之類(lèi)的ACL中明確了哪些流量需要禁止。根據(jù)該JSON文件，網(wǎng)絡(luò)管理員可以了解該設(shè)備會(huì)執(zhí)行哪些訪問(wèn)行為，并產(chǎn)生哪些網(wǎng)絡(luò)流量等信息。在該JSON文件中，會(huì)定義一些控制器類(lèi)型。

例 如，“My Controller”參數(shù)會(huì)定義在企業(yè)內(nèi)部存在控制器，用來(lái)放行對(duì)應(yīng)的流量?！癈ontroller”參數(shù)會(huì)定義在互聯(lián)網(wǎng)上的通用控制器?！癕anufacturer”參數(shù)中會(huì)定義用于在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間通訊的控制器等。

對(duì)于Cisco設(shè)備來(lái)說(shuō)，當(dāng)IoT設(shè)備上線后，會(huì)為其授權(quán)TrustSec的標(biāo)簽。例如，“l(fā)ight”標(biāo)簽用來(lái)定義照明設(shè)備，“Camera”用來(lái)定義拍攝設(shè)備，“Controller”用來(lái)定義控制設(shè)備等。這樣，可以在上述設(shè)備間靈活的控制流量。

MUD的架構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制

MUD是一個(gè)IETF標(biāo)準(zhǔn)，用來(lái)解決IoT設(shè)備的可視化和隔離挑戰(zhàn)。通過(guò)MUD可以讓人了解目標(biāo)設(shè)備是由哪個(gè)廠商生產(chǎn)的，具體用途，會(huì)產(chǎn)生什么流量，如何對(duì)其進(jìn)行控制和隔離等。MUD的架構(gòu)包括IoT Asset（物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備），Network Device（交換機(jī)或WLC），MUD Controller（MUD控制器）和MUD File Server（云端的MUD文件服務(wù)器）等組成。

當(dāng)一個(gè)IoT設(shè)備首次連接到網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，會(huì)發(fā)送內(nèi)嵌在LLDP/DHCP/802.1X請(qǐng)求中的MUD URL，當(dāng)交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收到該URL后，會(huì)將其封裝到RADIUS的包中，并傳遞給ISE等3A服務(wù)器。

3A服務(wù)器會(huì)對(duì)其進(jìn)行解包，并提取該MUD URL，并提交給MUD控制器。

注意，MUD控制器實(shí)際上是ISE等3A服務(wù)器的一個(gè)組成部分。

之后ISE就會(huì)通過(guò)HTTPS協(xié)議聯(lián)系云端的目標(biāo)廠商的文件服務(wù)器，該文件服務(wù)器會(huì)返回給ISE一個(gè)JSON格式的文件，在其中包含了一些控制策略。ISE會(huì)對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其變成ISE支持的控制規(guī)則。接著ISE就會(huì)推送這些策略（ACL或TrustSec標(biāo)簽等）給交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

交換機(jī)據(jù)此可以對(duì)IoT設(shè)備進(jìn)行授權(quán)，只放行該設(shè)備廠商定義好的允許放行的訪問(wèn)流量。這樣，該IoT設(shè)備就可以安全穩(wěn)定地工作了。

但是目前的MUD1.0實(shí)際上是存在一些限制的，例如其可以支持ISE 2.6版本，IOS的版本為16.9.1或者15.2.6、Catalyst 9k，以 及3850 and CDB、IE4000等交換設(shè)備。MUD 1.0還需要手工指定控制策略，無(wú)法實(shí)現(xiàn)更加高級(jí)的自動(dòng)化控制。隨著MUD版本的演進(jìn)，其逐漸會(huì)擁有更加自動(dòng)化的功能。

準(zhǔn)備簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)環(huán)境

在本例中，當(dāng)某個(gè)IoT設(shè)備第一次上線后，會(huì)向與其連接的交換機(jī)發(fā)送MUD URL信息，交換機(jī)接收后會(huì)將其封裝到Radius包中，通過(guò)HTTPS協(xié)議發(fā)送給ISE設(shè)備。

首先登錄到ISE管理界面，點(diǎn)擊工具欄中的“Administration→Settings”項(xiàng)，在左側(cè) 選擇“Profiling”項(xiàng)，在右側(cè)的“Enable profile for MUD”欄中選 擇“Enabled”項(xiàng)，激活MUD設(shè)備識(shí)別功能。點(diǎn)擊工具欄中的“Administration→Network Devices”選項(xiàng)，然后點(diǎn)擊“Add”按鈕，創(chuàng)建名為“MudDev”的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，在“IP Address”欄中輸入該IoT設(shè)備的IP（例如“192.168.1.200”）。

在“Device Type”欄中選擇“IoT”項(xiàng)，當(dāng)然，事先需要在ISE中創(chuàng)建名為“IoT”的設(shè)備類(lèi)型，其實(shí)就是交換機(jī)設(shè)備。該選擇“RADIUS Authentication Settings”項(xiàng)，在“*Shared Secret”欄中輸入密鑰，點(diǎn)擊“Save”按鈕提交修改。這樣，ISE才可以接收指定IoT設(shè)備的信息。點(diǎn)擊工具欄中的“Policy→Policy Sets”項(xiàng)，在名為“Default”的策略右側(cè)點(diǎn)擊“>”按鈕，在打開(kāi)窗口中選擇“Authentication Policy”項(xiàng)，創(chuàng)建名為“IoT Policy”的規(guī)則，凡是屬于“IOT”設(shè)備類(lèi)型的都需要到終端進(jìn)行檢查。這樣，ISE才可以接收MUD URL 信息。

在ISE中自動(dòng)創(chuàng)建識(shí)別策略

點(diǎn)擊工具欄中的“Operations→Live Logs”項(xiàng)，查看實(shí)時(shí)日志信息，在其中按照特定的排序規(guī)則（例如只顯示最近60秒日志等），可以看到交換機(jī)發(fā)送來(lái)的MUD URL信息。點(diǎn)擊工具欄中的“Context Visibility→Endpoints”項(xiàng)，在列表中選擇對(duì)應(yīng)終端的MAC地址項(xiàng)目，在其屬性窗口中打開(kāi)“Attrinutes”面板，在“Endpoint Policy”欄中顯示ISE已經(jīng)為其指派的策略，在“Identity Group Assignment”欄中顯示設(shè)備識(shí)別自動(dòng)產(chǎn)生的組信息。

這說(shuō)明ISE已經(jīng)可以動(dòng)態(tài)識(shí)別與該IoT設(shè)備關(guān)聯(lián)的JSON文件，例如“https://www.genisyslighting.com/files/MUD/xxxxxx.json”等，并自動(dòng)為其匹配策略并將創(chuàng)建設(shè)備識(shí)別組，其中的“xxxxxx”表示具體的文件名稱(chēng)。點(diǎn)擊工具欄中的“Adminitration→Identity→Groups”項(xiàng)，在左側(cè) 選擇“Endpoint Identiry Groups→Profile”項(xiàng)，在列表中選擇ISE為其自動(dòng)創(chuàng)建的組，在右側(cè)可以看到該IoT設(shè)備的MAC地址已經(jīng)保存在該組中了。點(diǎn)擊工具欄中的“Policy→Profiling”項(xiàng)，在其中可以看到ISE針對(duì)該IoT設(shè)備自動(dòng)產(chǎn)生的識(shí)別策略。

在本例中可以可以看到，ISE針對(duì)該IoT設(shè) 備創(chuàng)建的組和策略的名稱(chēng)是相同的，例 如“IOT-MUDgenisyslighting_files_MUD_xxxxxx_json”。

即ISE可以自動(dòng)執(zhí)行設(shè)備識(shí)別，創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的策略和組，并將該設(shè)備放到該組中。點(diǎn)擊工具欄中的“Policy→Policy Sets”項(xiàng)，在名為“Default”的策略右側(cè)點(diǎn)擊“>”按鈕，在打開(kāi)窗口中打開(kāi)“Authentication Policy”項(xiàng)，在打開(kāi)窗口中選擇“Authoration Policy”項(xiàng)，在其中創(chuàng)建所需的授權(quán)策略（例如名稱(chēng)為“IoT_Ahthor”），凡是上述組中的設(shè)備，都賦予其一個(gè)標(biāo)簽（例如名稱(chēng)為“IoT_device”），便于基于該標(biāo)簽執(zhí)行訪問(wèn)控制操作。

中值和均值相結(jié)合的方法，在圖像中先假設(shè)某點(diǎn)灰度值實(shí)際分布滿足正態(tài)分布，如果像點(diǎn)灰度值處在一定范圍內(nèi)，則可進(jìn)行均值濾波處理；如果像點(diǎn)灰度值沒(méi)有處在這個(gè)范圍內(nèi)，則要進(jìn)行中值濾波。

對(duì)于目前的MUD 1.0來(lái)說(shuō)，還無(wú)法根據(jù)相應(yīng)的JSON文件來(lái)自動(dòng)產(chǎn)生所需的訪問(wèn)控制策略，這里需要手工進(jìn)行操作。

解析JSON規(guī)則信息

打開(kāi)“https://www.genisyslighting.com/files/MUD/xxxxxx.json”地址，顯示該JSON文件的具體內(nèi)容。打開(kāi)“https://www.json.cn/”地址，可以在線檢測(cè)其完整性。查看該JSON文件內(nèi)容，可以看到其中包含的諸如“from-devicepolicy”，“to-devicepolicy”等控制策略信息。進(jìn)行分析后，對(duì)于內(nèi)部控制器去往設(shè)備的流量來(lái)說(shuō)，其源端口為UDP 9760，目的端口為UDP 30303。從設(shè)備之間的流量來(lái)說(shuō)，其源和目的端口都是TCP 9760，這些流量是需要放行的。

在ISE中創(chuàng)建TrustSec標(biāo)簽

在ISE界面工具欄點(diǎn)擊“Work Centers→ TrustSec→Components”項(xiàng)，在左側(cè)選擇“Security Groups”，在右側(cè)點(diǎn)擊“Add”，分別創(chuàng)建“IoT_Controller”和“IoT_device”兩個(gè)標(biāo)簽。在左側(cè)選擇“Security Group ACLS”，在右側(cè)點(diǎn)擊“Add”，創(chuàng)建“Controller_to_IoT”的ACL，在“IP Version”欄 中選擇“IPv4”，在“*Security Group ACL content”輸入：

permit udp dst eq 9760

permit udp src eq 30303

deny ip

按照同樣方法創(chuàng)建名為“IoT_to_Controller”的項(xiàng)目，在“IP Version”欄中選 擇“IPv4”，在“*Security Group ACL content”中輸入：

permit udp src eq 9760

permit udp dst eq 30303

deny ip

點(diǎn)擊“Save”，放行從設(shè)備到內(nèi)部控制器間的流量。

同樣，創(chuàng)建名為“IoT_to_IoT”的項(xiàng)目，在“IP Version”欄中選擇“IPv4”，在“*Security Group ACL content”欄中輸入：

permit TCP src eq 9760 dst eq 9760

deny ip

點(diǎn)擊“Save”，放行設(shè)備間的流量，其他流量禁止放行。

在ISE中指派授權(quán)規(guī)則

在工具欄上點(diǎn)擊“Work Centers→TrustSec→TrustSec Policy”項(xiàng)，在左側(cè)選擇“Egress Policy→Matrix”項(xiàng)，在右側(cè)顯示所有標(biāo)簽信息。為便于顯示，在窗口右上角的“Show”列表中選擇“Create custom view”項(xiàng)，創(chuàng)建名為“IoT”的過(guò)濾器，在“Source Security Groups”欄中選擇上述“IoT_Controller”和“IoT_device”標(biāo)簽，點(diǎn)擊“>”按鈕，添加到“Show”列表。

同理，在“Destination Security Groups”列表分別選擇“IoT_Controller”和“IoT_device”標(biāo)簽，點(diǎn)擊“>”按鈕，添加到“Show”列表中。點(diǎn)“Save”創(chuàng)建該過(guò)濾器。

這樣，在上述“Show”列表中選擇該過(guò)濾器，就僅僅顯示這兩個(gè)標(biāo)簽的流量。在窗口中橫向?yàn)椤癉estination”設(shè)備，縱向?yàn)椤癝ource”設(shè)備，在橫向的“IoT_device”和縱向的“IoT_device”坐標(biāo)上點(diǎn)擊，在打開(kāi)窗口中的“Assign Security Group ACLs”中分別選擇“Select an SGACL”和“IoT_to_IoT”，允許放行設(shè)備之間流量，點(diǎn)擊“Save”保存配置信息。

在橫向“IoT_controller”和縱向的“IoT_device”坐標(biāo)上點(diǎn)擊，在打開(kāi)窗口中的“Assign Security Group ACLs”中分別選擇“Select an SGACL”和“IoT_to_Controller”項(xiàng)，允許設(shè)備到內(nèi)部控制器之間的流量，點(diǎn)擊“Save”保存。在橫向的“IoT_device”和縱向的“IoT_Controller”坐標(biāo)上點(diǎn)擊，在打開(kāi)窗口中的“Assign Security Group ACLs”中分別選擇“Select an SGACL”和“Controller_to_IoT”項(xiàng)，放行內(nèi)部控制器到設(shè)備之間的流量，點(diǎn)擊“Save”保存。

在橫向“IoT_Controller”和縱向的“IoT_Controller”坐標(biāo)上點(diǎn)擊，在打開(kāi)窗口中的的“Status”列表中選擇“Disabled”項(xiàng)，禁止在控制器之間放行流量。在工具欄上點(diǎn)擊“Policy→Policy Sets”項(xiàng)，在授權(quán)策略窗口中打開(kāi)“Authorization Policy”列表，在其中添加一條授權(quán)策略（例如名為“IoT_Author”），針對(duì)上述ISE自動(dòng)創(chuàng)建的名為“IOT→MUD→genisyslighting_files_MUD_79590001A4_json”的組，賦予其名為“IoT_device”的標(biāo)簽。

這樣當(dāng)IoT設(shè)備上線后，交換機(jī)會(huì)得到其發(fā)送的MUD URL信息，然后封裝到Radius包中，通過(guò)HTTPS協(xié)議發(fā)送給ISE設(shè)備。之后ISE的TrustSEC機(jī)制就會(huì)發(fā)揮作用，從而實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽間的訪問(wèn)控制功能，并向交換機(jī)推送授權(quán)信息。在ISE管理界面中選擇“Operations→RADIUS→Live Logs”項(xiàng)，在日志中即可查看到相關(guān)的授權(quán)信息。