物聯(lián)網(wǎng)面對(duì)的安全問題
根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)自身的特點(diǎn),物聯(lián)網(wǎng)除了面對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全問題之外,還存在著一些與已有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)安全不同的特殊安全問題。這是由于物聯(lián)網(wǎng)是由大量的機(jī)器構(gòu)成,缺少人對(duì)設(shè)備的有效監(jiān)控,并且數(shù)量龐大,設(shè)備集群等相關(guān)特點(diǎn)造成的,這些特殊的安全問題主要有以下幾個(gè)方面。
物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器/感知節(jié)點(diǎn)的本地安全問題。由于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可以取代人來(lái)完成一些復(fù)雜、危險(xiǎn)和機(jī)械的工作。所以物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器/感知節(jié)點(diǎn)多數(shù)部署在無(wú)人監(jiān)控的場(chǎng)景中。那么攻擊者就可以輕易地接觸到這些設(shè)備,從而對(duì)他們?cè)斐善茐模踔镣ㄟ^(guò)本地操作更換機(jī)器的軟硬件。
感知網(wǎng)絡(luò)的傳輸與信息安全問題。感知節(jié)點(diǎn)通常情況下功能簡(jiǎn)單(如自動(dòng)溫度計(jì))、攜帶能量少(使用電池),使得它們無(wú)法擁有復(fù)雜的安全保護(hù)能力,而感知網(wǎng)絡(luò)多種多樣,從溫度測(cè)量到水文監(jiān)控,從道路導(dǎo)航到自動(dòng)控制,它們的數(shù)據(jù)傳輸和消息也沒有特定的標(biāo)準(zhǔn),所以沒法提供統(tǒng)一的安全保護(hù)體系。
核心網(wǎng)絡(luò)的傳輸與信息安全問題。核心網(wǎng)絡(luò)具有相對(duì)完整的安全保護(hù)能力,但是由于物聯(lián)網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量龐大,且以集群方式存在,因此會(huì)導(dǎo)致在數(shù)據(jù)傳播時(shí),由于大量機(jī)器的數(shù)據(jù)發(fā)送使網(wǎng)絡(luò)擁塞,產(chǎn)生拒絕服務(wù)攻擊。此外,現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)的安全架構(gòu)都是從人通信的角度設(shè)計(jì)的,并不適用于機(jī)器的通信。使用現(xiàn)有安全機(jī)制會(huì)割裂物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器間的邏輯關(guān)系。
物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的安全問題。由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可能是先部署后連接網(wǎng)絡(luò),而物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)又無(wú)人看守,所以如何對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程簽約信息和業(yè)務(wù)信息配置就成了難題。另外,龐大且多樣化的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)必然需要一個(gè)強(qiáng)大而統(tǒng)一的安全管理平臺(tái),否則獨(dú)立的平臺(tái)會(huì)被各式各樣的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所淹沒,但如此一來(lái),如何對(duì)物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器的日志等安全信息進(jìn)行管理成為新的問題,并且可能割裂網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)平臺(tái)之間的信任關(guān)系,導(dǎo)致新一輪安全問題的產(chǎn)生。
物聯(lián)網(wǎng)的安全技術(shù)分析
傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中,網(wǎng)絡(luò)層的安全和業(yè)務(wù)層的安全是相互獨(dú)立的,就如同領(lǐng)導(dǎo)間的交流方式與秘書間的交流方式是不同的。而物聯(lián)網(wǎng)的特殊安全問題很大一部分是由于物聯(lián)網(wǎng)是在現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上集成了感知網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用平臺(tái)帶來(lái)的,也就是說(shuō),領(lǐng)導(dǎo)與秘書合二為一了。因此,移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的大部分機(jī)制仍然可以適用于物聯(lián)網(wǎng)并能夠提供一定的安全性,如認(rèn)證機(jī)制、加密機(jī)制等。但還是需要根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的特征對(duì)安全機(jī)制進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)充。
1.物聯(lián)網(wǎng)中的業(yè)務(wù)認(rèn)證機(jī)制
傳統(tǒng)的認(rèn)證是區(qū)分不同層次的,網(wǎng)絡(luò)層的認(rèn)證就負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)層的身份鑒別,業(yè)務(wù)層的認(rèn)證就負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)層的身份鑒別,兩者獨(dú)立存在。但是在物聯(lián)網(wǎng)中,大多數(shù)情況下,機(jī)器都是擁有專門的用途,因此其業(yè)務(wù)應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)通信緊緊地綁在一起。由于網(wǎng)絡(luò)層的認(rèn)證是不可缺少的,那么其業(yè)務(wù)層的認(rèn)證機(jī)制就不再是必需的,而是可以根據(jù)業(yè)務(wù)由誰(shuí)來(lái)提供和業(yè)務(wù)的安全敏感程度來(lái)設(shè)計(jì)。
例如,當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)由運(yùn)營(yíng)商提供時(shí),那么就可以充分利用網(wǎng)絡(luò)層認(rèn)證的結(jié)果而不需要進(jìn)行業(yè)務(wù)層的認(rèn)證;當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)由第三方提供也無(wú)法從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商處獲得密鑰等安全參數(shù)時(shí),它就可以發(fā)起獨(dú)立的業(yè)務(wù)認(rèn)證而不用考慮網(wǎng)絡(luò)層的認(rèn)證;或者當(dāng)業(yè)務(wù)是敏感業(yè)務(wù)如金融類業(yè)務(wù)時(shí),一般業(yè)務(wù)提供者會(huì)不信任網(wǎng)絡(luò)層的安全級(jí)別,而使用更高級(jí)別的安全保護(hù),那么這個(gè)時(shí)候就需要做業(yè)務(wù)層的認(rèn)證;而當(dāng)業(yè)務(wù)是普通業(yè)務(wù)時(shí),如氣溫采集業(yè)務(wù)等,業(yè)務(wù)提供者認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證已經(jīng)足夠,那么就不再需要業(yè)務(wù)層的認(rèn)證。
2.物聯(lián)網(wǎng)中的加密機(jī)制
傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層加密機(jī)制是逐跳加密,即信息在發(fā)送過(guò)程中,雖然在傳輸過(guò)程中是加密的,但是需要不斷地在每個(gè)經(jīng)過(guò)的節(jié)點(diǎn)上解密和加密,即在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上都是明文的。而傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)層加密機(jī)制則是端到端的,即信息只在發(fā)送端和接收端才是明文,而在傳輸?shù)倪^(guò)程和轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)上都是密文。由于物聯(lián)網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)連接和業(yè)務(wù)使用緊密結(jié)合,那么就面臨到底使用逐跳加密還是端到端加密的選擇。
對(duì)于逐跳加密來(lái)說(shuō),它可以只對(duì)有必要受保護(hù)的鏈接進(jìn)行加密,并且由于逐跳加密在網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行,所以可以適用于所有業(yè)務(wù),即不同的業(yè)務(wù)可以在統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)上實(shí)施安全管理,從而做到安全機(jī)制對(duì)業(yè)務(wù)的透明。這就保證了逐跳加密的低時(shí)延、高效率、低成本、可擴(kuò)展性好的特點(diǎn)。但是,因?yàn)橹鹛用苄枰诟鱾魉凸?jié)點(diǎn)上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解密,所以各節(jié)點(diǎn)都有可能解讀被加密消息的明文,因此逐跳加密對(duì)傳輸路徑中的各傳送節(jié)點(diǎn)的可信任度要求很高。
而對(duì)于端到端的加密方式來(lái)說(shuō),它可以根據(jù)業(yè)務(wù)類型選擇不同的安全策略,從而為高安全要求的業(yè)務(wù)提供高安全等級(jí)的保護(hù)。不過(guò)端到端的加密不能對(duì)消息的目的地址進(jìn)行保護(hù),因?yàn)槊恳粋€(gè)消息所經(jīng)過(guò)的節(jié)點(diǎn)都要以此目的地址來(lái)確定如何傳輸消息。這就導(dǎo)致端到端加密方式不能掩蓋被傳輸消息的源點(diǎn)與終點(diǎn),并容易受到對(duì)通信業(yè)務(wù)進(jìn)行分析而發(fā)起的惡意攻擊。另外從國(guó)家政策角度來(lái)說(shuō),端到端的加密也無(wú)法滿足國(guó)家合法監(jiān)聽政策的需求。
由這些分析可知,對(duì)一些安全要求不是很高的業(yè)務(wù),在網(wǎng)絡(luò)能夠提供逐跳加密保護(hù)的前提下,業(yè)務(wù)層端到端的加密需求就顯得并不重要。但是對(duì)于高安全需求的業(yè)務(wù),端到端的加密仍然是其首選。因而,由于不同物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)對(duì)安全級(jí)別的要求不同,可以將業(yè)務(wù)層端到端安全作為可選項(xiàng)。
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由于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)開始加速,對(duì)物聯(lián)網(wǎng)安全的需求日益迫切,需要明確物聯(lián)網(wǎng)中的特殊安全需求,考慮如何為物聯(lián)網(wǎng)提供端到端的安全保護(hù),這些安全保護(hù)功能又應(yīng)該怎么樣用現(xiàn)有機(jī)制來(lái)解決?此外,隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,機(jī)器間集群概念的引入,還需要重點(diǎn)考慮如何用群組概念解決群組認(rèn)證的問題。
目前物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展還是初級(jí)階段,更多的時(shí)候只是一種概念,其具體的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)等內(nèi)容更無(wú)從談起。所以,關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的安全機(jī)制在業(yè)界也是空白,關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的安全研究任重而道遠(yuǎn)。