物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“TheInternetofthings”。由此,顾名思义,“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。
因此,物联网的定义是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网(InternetofThings)指的是将无处不在(Ubiquitous)的末端设备(Devices)和设施(Facilities),包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”(Enabled)的,如贴上RFID的各种资产(Assets)、携带无线终端的个人与车辆等等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”(Mote),通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络实现互联互通(M2M)、应用大集成(GrandIntegration)、以及基于云计算的SaaS营运等模式,在内网(Intranet)、专网(Extranet)、和/或互联网(Internet)环境下,采用适当的信息安全保障机制,提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面(集中展示的CockpitDashboard)等管理和服务功能,实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化
物联网的感知层面临的主要威胁有以下几方面:
1.安全隐私
如射频识别技术被用于物联网系统时,RFID标签被嵌入任何物品中,比如人们的日常生活用品中,而用品的拥有者不一定能觉察,从而导致用品的拥有者不受控制地被扫描、定位和追踪,这不仅涉及到技术问题,而且还将涉及到法律问题。
2.智能感知节点的自身安全问题
即物联网机器/感知节点的本地安全问题。由于物联网的应用可以取代人来完成一些复杂、危险和机械的工作,所以物联网机器/感知节点多数部署在无人监控的场景中。那么攻击者就可以轻易地接触到这些设备,从而对它们造成破坏,甚至通过本地操作更换机器的软硬件。
3.假冒攻击
由于智能传感终端、RFID电子标签相对于传统TCP/IP网络而言是“**”在攻击者的眼皮底下的,再加上传输平台是在一定范围内“暴露”在空中的,“窜扰”在传感网络领域显得非常频繁、并且容易。所以,传感器网络中的假冒攻击是一种主动攻击形式,它极大地威胁着传感器节点间的协同工作。
4.数据驱动攻击
数据驱动攻击是通过向某个程序或应用发送数据,以产生非预期结果的攻击,通常为攻击者提供访问目标系统的权限。数据驱动攻击分为缓冲区溢出攻击、格式化字符串攻击、输入验证攻击、同步漏洞攻击、信任漏洞攻击等。通常向传感网络中的汇聚节点实施缓冲区溢出攻击是非常容易的。
5.恶意代码攻击
恶意程序在无线网络环境和传感网络环境中有无穷多的入口。一旦入侵成功,之后通过网络传播就变得非常容易。它的传播性、隐蔽性、破坏性等相比TCP/IP网络而言更加难以防范,如类似于蠕虫这样的恶意代码,本身又不需要寄生文件,在这样的环境中检测和清除这样的恶意代码将很困难。
6.拒绝服务
这种攻击方式多数会发生在感知层安全与核心网络的衔接之处。由于物联网中节点数量庞大,且以集群方式存在,因此在数据传播时,大量节点的数据传输需求会导致网络拥塞,产生拒绝服务攻击。
7.物联网业务的安全问题
由于物联网节点无人值守,并且有可能是动态的,所以如何对物联网设备进行远程签约信息和业务信息配置就成了难题。另外,现有通信网络的安全架构都是从人与人之间的通信需求出发的,不一定适合以机器与机器之间的通信为需求的物联网络。使用现有的网络安全机制会割裂物联网机器间的逻辑关系。
8.信息安全问题
感知节点通常情况下功能单一、能量有限,使得它们无法拥有复杂的安全保护能力,而感知层的网络节点多种多样,所采集的数据、传输的信息和消息也没有特定的标准,所以无法提供统一的安全保护体系。
9.传输层和应用层的安全隐患
在物联网络的传输层和应用层将面临现有TCP/IP网络的所有安全问题,同时还因为物联网在感知层所采集的数据格式多样,来自各种各样感知节点的数据是海量的、并且是多源异构数据,带来的网络安全问题将更加复杂。
打响安全保卫战
由于国家和地方政府的推动,当前物联网正在加速发展,物联网的安全需求日益迫切。理顺物联网的体系结构、明确物联网中的特殊安全需求,考虑怎么样用现有机制和技术手段来解决面物联网临的安全问题,是目前当务之急。
由于物联网必须兼容和继承现有的TCP/IP网络、无线移动网络等,因此现有网络安全体系中的大部分机制仍然可以适用于物联网,并能够提供一定的安全性,如认证机制、加密机制等。但是还需要根据物联网的特征对安全机制进行调整和补充。
可以认为,物联网的安全问题同样也要走“分而治之”、分层解决的路子。传统TCP/IP网络针对网络中的不同层都有相应的安全措施和对应方法,这套比较完整的方法,不能原样照搬到物联网领域,而要根据物联网的体系结构和特殊性进行调整。物联网感知层、感知层与主干网络接口以下的部分的安全防御技术主要依赖于传统的信息安全的知识。
1.物联网中的加密机制
密码编码学是保障信息安全的基础。在传统IP网络中加密的应用通常有两种形式:点到点加密和端到端加密。从目前学术界所公认的物联网基础架构来看,不论是点点加密还是端端加密,实现起来都有困难,因为在感知层的节点上要运行一个加密/解密程序不仅需要存储开销、高速的CPU,而且还要消耗节点的能量。因此,在物联网中实现加密机制原则上有可能,但是技术实施上难度大。
2.节点的认证机制
认证机制是指通信的数据接收方能够确认数据发送方的真实身份,以及数据在传送过程中是否遭到篡改。从物联网的体系结构来看,感知层的认证机制非常有必要。身份认证是确保节点的身份信息,加密机制通过对数据进行编码来保证数据的机密性,以防止数据在传输过程中被窃取。
PKI是利用公钥理论和技术建立的提供信息安全服务的基础设施,是解决信息的真实性、完整性、机密性和不可否认性这一系列问题的技术基础,是物联网环境下保障信息安全的重要方案。
3.访问控制技术
访问控制在物联网环境下被赋予了新的内涵,从TCP/IP网络中主要给“人”进行访问授权、变成了给机器进行访问授权,有限制的分配、交互共享数据,在机器与机器之间将变得更加复杂。
4.态势分析及其他
网络态势感知与评估技术是对当前和未来一段时间内的网络运行状态进行定量和定性的评价、实时监测和预警的一种新的网络安全监控技术。物联网的网络态势感知与评估的有关理论和技术还是一个正在开展的研究领域。