物聯(lián)網面對的安全問題
根據物聯(lián)網自身的特點,物聯(lián)網除了面對移動通信網絡的傳統(tǒng)網絡安全問題之外,還存在著一些與已有移動網絡安全不同的特殊安全問題。這是由于物聯(lián)網是由大量的機器構成,缺少人對設備的有效監(jiān)控,并且數(shù)量龐大,設備集群等相關特點造成的,這些特殊的安全問題主要有以下幾個方面。
物聯(lián)網機器/感知節(jié)點的本地安全問題。由于物聯(lián)網的應用可以取代人來完成一些復雜、危險和機械的工作。所以物聯(lián)網機器/感知節(jié)點多數(shù)部署在無人監(jiān)控的場景中。那么攻擊者就可以輕易地接觸到這些設備,從而對他們造成破壞,甚至通過本地操作更換機器的軟硬件。
感知網絡的傳輸與信息安全問題。感知節(jié)點通常情況下功能簡單(如自動溫度計)、攜帶能量少(使用電池),使得它們無法擁有復雜的安全保護能力,而感知網絡多種多樣,從溫度測量到水文監(jiān)控,從道路導航到自動控制,它們的數(shù)據傳輸和消息也沒有特定的標準,所以沒法提供統(tǒng)一的安全保護體系。
核心網絡的傳輸與信息安全問題。核心網絡具有相對完整的安全保護能力,但是由于物聯(lián)網中節(jié)點數(shù)量龐大,且以集群方式存在,因此會導致在數(shù)據傳播時,由于大量機器的數(shù)據發(fā)送使網絡擁塞,產生拒絕服務攻擊。此外,現(xiàn)有通信網絡的安全架構都是從人通信的角度設計的,并不適用于機器的通信。使用現(xiàn)有安全機制會割裂物聯(lián)網機器間的邏輯關系。
物聯(lián)網業(yè)務的安全問題。由于物聯(lián)網設備可能是先部署后連接網絡,而物聯(lián)網節(jié)點又無人看守,所以如何對物聯(lián)網設備進行遠程簽約信息和業(yè)務信息配置就成了難題。另外,龐大且多樣化的物聯(lián)網平臺必然需要一個強大而統(tǒng)一的安全管理平臺,否則獨立的平臺會被各式各樣的物聯(lián)網應用所淹沒,但如此一來,如何對物聯(lián)網機器的日志等安全信息進行管理成為新的問題,并且可能割裂網絡與業(yè)務平臺之間的信任關系,導致新一輪安全問題的產生。
物聯(lián)網的安全技術分析
傳統(tǒng)的網絡中,網絡層的安全和業(yè)務層的安全是相互獨立的,就如同領導間的交流方式與秘書間的交流方式是不同的。而物聯(lián)網的特殊安全問題很大一部分是由于物聯(lián)網是在現(xiàn)有移動網絡基礎上集成了感知網絡和應用平臺帶來的,也就是說,領導與秘書合二為一了。因此,移動網絡中的大部分機制仍然可以適用于物聯(lián)網并能夠提供一定的安全性,如認證機制、加密機制等。但還是需要根據物聯(lián)網的特征對安全機制進行調整和補充。
1.物聯(lián)網中的業(yè)務認證機制
傳統(tǒng)的認證是區(qū)分不同層次的,網絡層的認證就負責網絡層的身份鑒別,業(yè)務層的認證就負責業(yè)務層的身份鑒別,兩者獨立存在。但是在物聯(lián)網中,大多數(shù)情況下,機器都是擁有專門的用途,因此其業(yè)務應用與網絡通信緊緊地綁在一起。由于網絡層的認證是不可缺少的,那么其業(yè)務層的認證機制就不再是必需的,而是可以根據業(yè)務由誰來提供和業(yè)務的安全敏感程度來設計。
例如,當物聯(lián)網的業(yè)務由運營商提供時,那么就可以充分利用網絡層認證的結果而不需要進行業(yè)務層的認證;當物聯(lián)網的業(yè)務由第三方提供也無法從網絡運營商處獲得密鑰等安全參數(shù)時,它就可以發(fā)起獨立的業(yè)務認證而不用考慮網絡層的認證;或者當業(yè)務是敏感業(yè)務如金融類業(yè)務時,一般業(yè)務提供者會不信任網絡層的安全級別,而使用更高級別的安全保護,那么這個時候就需要做業(yè)務層的認證;而當業(yè)務是普通業(yè)務時,如氣溫采集業(yè)務等,業(yè)務提供者認為網絡認證已經足夠,那么就不再需要業(yè)務層的認證。
2.物聯(lián)網中的加密機制
傳統(tǒng)的網絡層加密機制是逐跳加密,即信息在發(fā)送過程中,雖然在傳輸過程中是加密的,但是需要不斷地在每個經過的節(jié)點上解密和加密,即在每個節(jié)點上都是明文的。而傳統(tǒng)的業(yè)務層加密機制則是端到端的,即信息只在發(fā)送端和接收端才是明文,而在傳輸?shù)倪^程和轉發(fā)節(jié)點上都是密文。由于物聯(lián)網中網絡連接和業(yè)務使用緊密結合,那么就面臨到底使用逐跳加密還是端到端加密的選擇。
對于逐跳加密來說,它可以只對有必要受保護的鏈接進行加密,并且由于逐跳加密在網絡層進行,所以可以適用于所有業(yè)務,即不同的業(yè)務可以在統(tǒng)一的物聯(lián)網業(yè)務平臺上實施安全管理,從而做到安全機制對業(yè)務的透明。這就保證了逐跳加密的低時延、高效率、低成本、可擴展性好的特點。但是,因為逐跳加密需要在各傳送節(jié)點上對數(shù)據進行解密,所以各節(jié)點都有可能解讀被加密消息的明文,因此逐跳加密對傳輸路徑中的各傳送節(jié)點的可信任度要求很高。
而對于端到端的加密方式來說,它可以根據業(yè)務類型選擇不同的安全策略,從而為高安全要求的業(yè)務提供高安全等級的保護。不過端到端的加密不能對消息的目的地址進行保護,因為每一個消息所經過的節(jié)點都要以此目的地址來確定如何傳輸消息。這就導致端到端加密方式不能掩蓋被傳輸消息的源點與終點,并容易受到對通信業(yè)務進行分析而發(fā)起的惡意攻擊。另外從國家政策角度來說,端到端的加密也無法滿足國家合法監(jiān)聽政策的需求。
由這些分析可知,對一些安全要求不是很高的業(yè)務,在網絡能夠提供逐跳加密保護的前提下,業(yè)務層端到端的加密需求就顯得并不重要。但是對于高安全需求的業(yè)務,端到端的加密仍然是其首選。因而,由于不同物聯(lián)網業(yè)務對安全級別的要求不同,可以將業(yè)務層端到端安全作為可選項。
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由于物聯(lián)網的發(fā)展已經開始加速,對物聯(lián)網安全的需求日益迫切,需要明確物聯(lián)網中的特殊安全需求,考慮如何為物聯(lián)網提供端到端的安全保護,這些安全保護功能又應該怎么樣用現(xiàn)有機制來解決?此外,隨著物聯(lián)網的發(fā)展,機器間集群概念的引入,還需要重點考慮如何用群組概念解決群組認證的問題。
目前物聯(lián)網的發(fā)展還是初級階段,更多的時候只是一種概念,其具體的實現(xiàn)結構等內容更無從談起。所以,關于物聯(lián)網的安全機制在業(yè)界也是空白,關于物聯(lián)網的安全研究任重而道遠。