物联网技术的信息安全

物联网的安全和互联网的安全问题一样，永远都会是一个被广泛关注的话题。由于物联网连接和处理的对象主要是机器或物以及相关的数据，其“所有权”特性导致物联网信息安全要求比以处理“文本”为主的互联网要高，对“隐私权”(Privacy)保护的要求也更高（如ITU物联网报告中指出的），此外还有可信度(Trust)问题，包括“防伪”和DoS（Denial of Services）（即用伪造的末端冒充替换（eavesdropping等手段）侵入系统，造成真正的末端无法使用等），由此有很多人呼吁要特别关注物联网的安全问题。
物联网系统的安全和一般IT系统的安全基本一样，主要有8个尺度： 读取控制，隐私保护，用户认证，不可抵赖性，数据保密性，通讯层安全，数据完整性，随时可用性。 前4项主要处在物联网DCM三层架构的应用层，后4项主要位于传输层和感知层。其中“隐私权”和“可信度”（数据完整性和保密性）问题在物联网体系中尤其受关注。如果我们从物联网系统体系架构的各个层面仔细分析，我们会发现现有的安全体系基本上可以满足物联网应用的需求，尤其在其初级和中级发展阶段。
物联网应用的特有（比一般IT系统更易受侵扰）的安全问题有如下几种：
1 Skimming：在末端设备或RFID持卡人不知情的情况下，信息被读取
2 Eavesdropping: 在一个通讯通道的中间，信息被中途截取
3 Spoofing：伪造复制设备数据，冒名输入到系统中
4 Cloning: 克隆末端设备，冒名顶替
5 Killing:损坏或盗走末端设备
6 Jamming: 伪造数据造成设备阻塞不可用
7 Shielding: 用机械手段屏蔽电信号让末端无法连接
主要针对上述问题，物联网发展的中、高级阶段面临如下五大特有（在一般IT安全问题之上）的信息安全挑战：
1 4大类（有线长、短距离和无线长、短距离）网路相互连接组成的异构（heterogeneous）、多级(multi-hop)、分布式网络导致统一的安全体系难以实现“桥接”和过度
2 设备大小不一，存储和处理能力的不一致导致安全信息（如PKI Credentials等）的传递和处理难以统一
3 设备可能无人值守，丢失，处于运动状态，连接可能时断时续，可信度差，种种这些因素增加了信息安全系统设计和实施的复杂度
4 在保证一个智能物件要被数量庞大，甚至未知的其他设备识别和接受的同时，又要同时保证其信息传递的安全性和隐私权
5 多租户单一Instance服务器SaaS模式对安全框架的设计提出了更高的要求
对于上述问题的研究和产品开发，国内外都还处于起步阶段，在WSN和RFID领域有一些针对性的研发工作，统一标准的物联网安全体系的问题还没提上议事日程，比物联网统一数据标准的问题更滞后。这两个标准密切相关，甚至合并到一起统筹考虑，其重要性不言而喻。
物联网信息安全应对方式：
首先是调查。企业IT首先要现场调查，要理解当前物联网有哪些网络连接，如何连接，为什么连接，等等。
其次是评估。IT要判定这些物联网设备会带来哪些威胁，如果这些物联网设备遭受攻击，物联网在遭到破坏时，会发生什么，有哪些损失。
最后是增加物联网网络安全。企业要依靠能够理解物联网的设备、协议、环境的工具，这些物联网工具最好还要能够确认和阻止攻击，并且能够帮助物联网企业选择加密和访问控制（能够对攻击者隐藏设备和通信）的解决方案。

精准定位。物联网园区安全防范系统的创新点有人员、车辆、物品精准定位跟踪。物联网园区安全防范系统通过物联网及传感网络的深入运用，实现了特定区域的安全防范以及智能控制等功能，结合人机对话以及逻辑判断技术使得系统更加灵活具有前瞻性。

需要的技术很多。

现在国内重点支持的关键技术研发项目：
1．超高频和微波RFID芯片设计、产品的技术研发；
2．微型和智能传感器技术研发；
3．无线传感器网络自组网技术研发；
4．低功耗无线传感器节点产品技术研发；
5．物联网数据传输中间件技术研发；
6．面向行业应用海量数据的数据挖掘技术研发；
7．图像视频智能分析和识别技术研发；
8．物联网安全等级保护和安全测评技术研发。

IOT网关，接收sensor数据的总入口，主要是日志，安全防护，流控，协议转换等功能，

图1 IOT网关

之前有提到IOT网关是基于python的twisted框架实现的，初期的时候该IOT网关主要实现的功能是 数据接收和转换功能 和 安全防护 。

数据接收和转换功能 ，这里很简单，拟定好数据交互格式后，IOT网关按照约定好的格式进行解析，然后转发给后端服务进行进一步的处理

安全防护 ，设备的区分主要是依靠烧录到硬件的SN号来实现，SN号包含的信息比较多，如生产批次，设备型号等，受制于厂商我安全防护不能做的非常完善，同时sensor与IOT网关的交互不能非常复杂。安全防护这一块理论上是设备接入要一型一密或者一机一密，协议上还应该启用tls/ssl安全通信协议。

图2 鉴权

安全防护要做ssl这类的安全通信协议的话，要考虑设备厂商实现通信模块能力，设备功耗，设备性能（低端设备cpu性能可能比较差，可考虑对称加密形式），IOT网关也需要引入相应模块。

另外认证从性能方面考虑，后期在设备比较多的情况下，可以加入redis等内存型key-value数据库，缓存设备信息，提高鉴权模块性能。

实践中，我们的sensor基本都是依靠电池供电，因此我们的IOT网关基本是面向短链接（后期我们有监测设备，依靠外部电源直接供电，为长连接），因此在每次发起连接我们都要进行一次鉴权，鉴权通过后，设备方可上传传感器监测数据和设备自身状态。

图3 数据交互流程

这一块的调试工作长达半年左右，才基本稳定下来，主要集中在设备商处除了硬件稳定性，还有在调试中发现传输的字符串乱码（c语言处理问题），沾包（厂商开发人员tcp协议不熟），优化传输效率，关闭cork或者 Nagle 算法（传输包很小）。

因为IOT网关不能主动断连接，理论 *** 作中，IOT网关应该和sensor有心跳协议，保证连接的有效性。设备商在数据流程交互完成后，竟然没有close 连接，直接休眠，导致网关所在服务器的连接的文件描述符一直没有正常释放，后面为了预防这种现象，我开启了 *** 作系统层面的keepalve定时器，回收失效连接（系统默认时间是2小时左右，我缩短了失效时间），理论上来说应该是应用层面去实现心跳协议。

整个IOT网关的设计，是无状态，可伸缩的，单网关在普通型ecs上可轻松达到数百tps。

什么是物联网安全？物联网安全问题有哪些：
广义物联网：物联网是一个未来发展的愿景，等同于“未来的互联网”，能够实现人在任何时间、地点、使用任何网络与任何人与物的信息交换，以及物与物之间的信息交换。
狭义物联网：物联网是物品之间通过网络连接起来的局域网，不论该局域网是否接入互联网，只要具有感、联、知、控（用）四个环节，都属于物联网的范畴。
物联网市场规模快速增长，联网设备数量持续增加。近年来，随着NB-IOT、eMTC、Lora等低功耗广域网商用化进程不断加速，日益增长的物联网平台带来了服务支撑能力的迅速提升，以及边缘计算、人工智能等新技术不断注入，物联网产业迎来了快速增长。

等级保护20标准主要特点

首先，我们来看看网络安全等级保护20的主要标准，如下图：

说起网络安全等级保护20标准的特点，马力副研究员表示，主要体现在以下三个方面：

一是，对象范围扩大。新标准将云计算、移动互联、物联网、工业控制系统等列入标准范围，构成了“安全通用要求+新型应用安全扩展要求”的要求内容。

二是，分类结构统一。新标准“基本要求、设计要求和测评要求”分类框架统一，形成了“安全通信网络”、“安全区域边界”、“安全计算环境”和“安全管理中心”支持下的三重防护体系架构。

三是，强化可信计算。新标准强化了可信计算技术使用的要求，把可信验证列入各个级别并逐级提出各个环节的主要可信验证要求。

“标准从一级到四级全部提出了可信验证控件。但在标准的试用期间，对于可信验证的落地还存在诸多挑战。所以，我们希望与这次参会的所有硬件厂商、软件厂商、安全服务商共同努力，把可信验证、可信计算这方面的产品产业化，来更好地支撑新标准。” 马力副研究员说到。

等级保护20标准的十大变化

随后，他为大家解读了等级保护20标准的十大变化，具体如下：

1、名称的变化

从原来的《信息系统安全等级保护基本要求》改为《信息安全等级保护基本要求》，再改为《网安全等级保护基本要求》。

2、对象的变化

原来的对象是信息系统，现在等级保护的对象是网络和信息系统。安全等级保护的对象包括网络基础设施(广电网、电信网、专用通信网络等)、云计算平台/系统、大数据平台/系统、物联网、工业控制系统、采用移动互联技术的系统等。

3、安全要求的变化

由“安全要求”改为“安全通用要求和安全扩展要求”。

安全通用要求是不管等级保护对象形态如何必须满足的要求，针对云计算、移动互联、物联网和工业控制系统提出了特殊要求，成为安全扩展要求。

4、章节结构的变化

第三级安全要求的目录与之前版本明显不同，以前包含技术要求、管理要求。现在的目录包含：安全通用要求、云计算安全扩展要求、移动互联安全扩展要求、物联网安全扩展要求、工业控制系统安全扩展要求。

对此，马力副研究员指出：“别小看只是目录架构的变化，这导致整个新标准的使用不同。10标准规定技术要求和管理要求全部实现。现在需要根据场景选择性的使用通用要求+某一个扩展要求。”

5、分类结构的变化

在技术部分，由物理安全、网络安全、主机安全、应用安全、数据安全，变更为安全物理环境、安全通信网络、安全区域边界、安全计算环境、安全管理中心;在管理部分，结构上没有太大的变化，从安全管理制度、安全管理机构、人员安全管理、系统建设管理、系统运维管理，调整为安全管理制度、安全管理机构、安全管理人员、安全建设管理、安全运维管理。

6、增加了云计算安全扩展要求

云计算安全扩展要求章节针对云计算的特点提出特殊保护要求。对云计算环境主要增加的内容包括：基础设施的位置、虚拟化安全保护、镜像和快照保护、云服务商选择和云计算环境管理等方面。

7、增加了移动互联网安全扩展要求

移动互联安全扩展要求章节针对移动互联的特点提出特殊保护要求。对移动互联环境主要增加的内容包括：无线接入点的物理位置、移动终端管控、移动应用管控、移动应用软件采购和移动应用软件开发等方面。

8、增加了物联网安全扩展要求

物联网安全扩展要求章节针对物联网的特点提出特殊保护要求。对物联网环境主要增加的内容包括：感知节点的物理防护、感知节点设备安全、感知网关节点设备安全、感知节点的管理和数据融合处理等方面。

9、增加了工业控制系统安全扩展要求

工业控制系统安全扩展要求章节针对工业控制系统的特点提出特殊保护需求。对工业控制系统主要增加的内容包括：室外控制设备防护、工业控制系统网络架构安全、拨号使用控制、无线使用控制和控制设备安全等方面。

10、增加了应用场景的说明

增加附录C描述等级保护安全框架和关键技术，增加附录D描述云计算应用场景，附录E描述移动互联应用场景，附录F描述物联网应用场景，附录G描述工业控制系统应用场景，附录H描述大数据应用场景(安全扩展要求)。

等级保护20标准的主要框架和内容

为了让大家更为直观的了解等级保护20标准的主要框架和内容，我重点通过PPT来阐述。

首先来看看新标准结构：

2008版基本要求文档结构如下：

新基本要求文档结构如下：

安全通用要求中的安全物理部分变化不大，见下面：

网络试用版到版被拆分了三个部分：安全通信网络、安全区域边界、安全管理中心。安全管理中心在强调集中管控的时候，再次强调了系统管理，审计管理，安全管理，构成新的标准内容。具体如下：

演讲，马力副研究员对几个扩展要求进行了总结展示。他强调，GB/T22239-2019《信息安全技术 网络安全等级保护基本要求》将替代原来的GB/T2239-2008《信息安全技术 信息系统安全等级保护基本要求》，并呼吁大家认真学习新版等保要求。

安全管理不到位。
由于分布式节点多、数据传输分散、监管不到位等原因，物联网的安全与隐私问题更加突出，已成为物联网安全管理需要重点关注的内容。
物联网的安全与隐私保护问题严重阻碍了物联网的发展，因此研究物联网隐私保护，并制定出良好的隐私保护解决方案，对推动物联网技术的普及应用具有十分重要的意义。

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