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。

　1、过时的硬件和软件

由于物联网设备的用户越来越多，这些设备的制造商正专注于增产而没有对安全性给予足够的重视。

这些设备中的大多数都没有获得足够的更新，而其中一些设备从未获得过一次更新。这意味着这些产品在购买时是安全的，但在黑客发现一些错误或安全问题时，就会容易受到攻击。

如果不能定期发布硬件和软件的更新，设备仍然容易受到攻击。对于连接到Internet的任何产品，定期更新都是必备的，没有更新可能会导致客户和公司的数据泄露。

2、使用默认凭证的潜在威胁

许多物联网公司在销售设备的同时，向消费者提供默认凭证，比如管理员用户名。黑客只需要用户名和密码就可以攻击设备，当他们知道用户名时，他们会进行暴力攻击来入侵设备。

Mirai僵尸网络攻击就是一个例子，被攻击的设备使用的都是默认凭证。消费者应该在获得设备后立即更改默认凭证，但大多数制造商都没有在使用指南中进行说明。如果不对使用指南进行更新，所有设备都有可能受到攻击。

3、恶意与勒索

物联网产品的快速发展使网络攻击变得防不胜防。如今，网络犯罪已经发展到了一个新高度--禁止消费者使用自己的设备。

例如，当系统被黑客入侵时，联网的摄像头可以从家中或办公室获取私密信息。攻击者将加密网络摄像头系统，不允许消费者访问任何信息。由于系统包含个人数据，他们会要求消费者支付大笔金额来恢复他们的数据。

4、预测和预防攻击

网络犯罪分子正在积极寻找新的安全威胁技术。在这种情况下，不仅要找到漏洞并进行修复，还需要学习预测和预防新的威胁攻击。

安全性的挑战是对连接设备安全性的长期挑战。现代云服务利用威胁情报来预测安全问题，其他的此类技术包括：基于AI的监控和分析工具。但是，在物联网中调整这些技术是很复杂的，因为连接的设备需要即时处理数据。

5、很难发现设备是否被入侵

虽然无法保证100%地免受安全威胁和破坏，但物联网设备的问题在于大多数用户无法知道他们的设备是否被黑客入侵。

当存在大规模的物联网设备时，即使对于服务提供商来说也很难监视所有设备。这是因为物联网设备需要用于通信的应用，服务和协议，随着设备数量显着增加，要管理的事物数量也在增加。

因此，许多设备继续运行而用户不知道他们已被黑客攻击。

6、数据保护和安全挑战

在这个相互关联的世界中，数据保护变得非常困难，因为它在几秒钟内就可以在多个设备之间传输。这一刻，它存储在移动设备中，下一分钟存储在网络上，然后存储在云端。

所有这些数据都是通过互联网传输的，这可能导致数据泄露。并非所有传输或接收数据的设备都是安全的，一旦数据泄露，黑客就可以将其出售给其他侵犯数据隐私和安全权利的公司。

此外，即使数据没有从消费者方面泄露，服务提供商也可能不遵守法规和法律，这也可能导致安全事故。

7、使用自治系统进行数据管理

从数据收集和网络的角度来看，连接的设备生成的数据量太大，无法处理。

毫无疑问，它需要使用AI工具和智能化。物联网管理员和网络专家必须设置新规则，以便轻松检测流量模式。

但是，使用这些工具会有一点风险，因为配置时即使出现一点点的错误也可能导致中断。这对于医疗保健，金融服务，电力和运输行业的大型企业至关重要。

8、家庭安全

如今，越来越多的家庭和办公室通过物联网连接变得更加智能，大型建筑商和开发商正在通过物联网设备为公寓和整栋建筑供电。虽然家庭智能化是一件好事，但并不是每个人都知道面对物联网安全应该采取的最佳措施。

即使IP地址暴露，也可能导致住宅地址和消费者的其他暴露。攻击者或相关方可以将此信息用于不良目的，这使智能家居面临潜在风险。

9、自动驾驶车辆的安全性

就像家庭一样，自动驾驶车辆或利用物联网服务的车辆也处于危险之中。智能车辆可能被来自偏远地区的熟练黑客劫持，一旦他们进入，他们就可以控制汽车，这对乘客来说非常危险。
目前物联网面临的安全问题有哪些？中景元物联(>尽管IPv4中常见的攻击方式将在IPv6网络中失效，使来自网络层的一些安全攻击得以抑制，但采用IPv6并不意味着关紧了安全的大门，来自应用层的威胁将以新的方式出现。 总有人误认为“网络改成IPv6，安全问题就全面解决了”。诚然，IPv4中常见的一些攻击方式将在IPv6网络中失效，例如网络侦察、报头攻击、碎片攻击、假冒地址及蠕虫病毒等，但IPv6不仅不可能彻底解决所有安全问题，反而还会产生新的安全问题。
虽然与IPv4相比，IPv6在网络保密性、完整性方面做了更好的改进，在可控性和抗否认性方面有了新的保证，但目前多数网络攻击和威胁来自应用层而非网络层。因此，保护网络安全与信息安全，只靠一两项技术并不能实现，还需配合多种手段，诸如认证体系、加密体系、密钥分发体系、可信计算体系等。

安全新问题如影随形

IPv6是新的协议，在其发展过程中必定会产生一些新的安全问题，主要包括:
● 针对IPv6的网管设备和网管软件都不太成熟。
IPv6的管理可借鉴IPv4。但对于一些网管技术，如SNMP（简单网络管理）等，不管是移植还是重建，其安全性都必须从本质上有所提高。由于目前针对IPv6的网管都不太成熟，因此缺乏对IPv6网络进行监测和管理的手段，对大范围的网络故障定位和性能分析的能力还有待提高。
● IPv6中同样需要防火墙、、IDS（入侵检测系统）、漏洞扫描、网络过滤、防病毒网关等网络安全设备。
事实上，IPv6环境下的病毒已经出现。例如，有研究人员在IPv6中发现了一处安全漏洞,可能导致用户遭受拒绝服务攻击。据悉,该漏洞存在于IPv6的type 0路由头(RH0)特征中。某些系统在处理IPv6 type 0路由头时存在拒绝服务漏洞。
● IPv6协议仍需在实践中完善。
IPv6组播功能仅仅规定了简单的认证功能，所以还难以实现严格的用户限制功能。移动IPv6(Mobile IPv6)也存在很多新的安全挑战，目前移动IPv6可能遭受的攻击主要包括拒绝服务攻击、重放攻击以及信息窃取攻击。另外，DHCP（ Dynamic Host Configuration Protocol,动态主机配置协议）必须经过升级才可以支持IPv6地址，DHCPv6仍然处于研究、制订之中。
●向IPv6迁移过程中可能出现漏洞。
目前安全人员已经发现从IPv4向 IPv6转移时出现的一些安全漏洞，例如黑客可以非法访问采用了IPv4和IPv6两种协议的LAN网络资源，攻击者可以通过安装了双栈的IPv6主机建立由IPv6到IPv4的隧道，从而绕过防火墙对IPv4进行攻击。
IPv6协议在网络安全上的改进
● IP安全协议(IPSec)技术
IP安全协议(IPSec)是IPv4的一个可选扩展协议，而在IPv6中则是一个必备的组成部分。IPSec协议可以“无缝”地为IP提供安全特性，如提供访问控制、数据源的身份验证、数据完整性检查、机密性保证，以及抗重播(Replay)攻击等。
IPSec通过三种不同的形式来保护通过公有或私有IP网络来传送的私有数据。
(1)验证:通过认证可以确定所接受的数据与所发送的数据是否一致，同时可以确定申请发送者在实际上是真实发送者，而不是伪装的。
(2)数据完整验证:通过验证保证数据从原发地到目的地的传送过程中没有任何不可检测的数据丢失与改变。
(3)保密:使相应的接收者能获取发送的真正内容，而无关的接收者无法获知数据的真正内容。
需要指出的是，虽然IPSec能够防止多种攻击，但无法抵御Sniffer、DoS攻击、洪水(Flood)攻击和应用层攻击。IPSec作为一个网络层协议，只能负责其下层的网络安全，不能对其上层如Web、E-mail及FTP等应用的安全负责。
●灵活的扩展报头
一个完整的IPv6数据包包括多种扩展报头，例如逐个路程段选项报头、目的选项报头、路由报头、分段报头、身份认证报头、有效载荷安全封装报头、最终目的报头等。这些扩展报头不仅为IPv6扩展应用领域奠定了基础，同时也为安全性提供了保障。
比较IPv4和Ipv6的报头可以发现，IPv6报头采用基本报头+扩展报头链组成的形式，这种设计可以更方便地增添选项，以达到改善网络性能、增强安全性或添加新功能的目的。
IPv6基本报头被固定为40bit，使路由器可以加快对数据包的处理速度，网络转发效率得以提高，从而改善网络的整体吞吐量，使信息传输更加快速。
IPv6基本报头中去掉了IPv4报头中的部分字段，其中段偏移选项和填充字段被放到IPv6扩展报头中进行处理。
去掉报头校验(Header Checksum，中间路由器不再进行数据包校验)的原因有三: 一是因为大部分链路层已经对数据包进行了校验和纠错控制，链路层的可靠保证使得网络层不必再进行报头校验; 二是端到端的传输层协议也有校验功能以发现错包; 三是报头校验需随着TTL值的变化在每一跳重新进行计算，增加包传送的时延。
●地址分配与源地址检查
地址分配与源地址检查在IPv6的地址概念中，有了本地子网(Link-local)地址和本地网络(Site-local)地址的概念。从安全角度来说，这样的地址分配为网络管理员强化网络安全管理提供了方便。若某主机仅需要和一个子网内的其他主机建立联系，网络管理员可以只给该主机分配一个本地子网地址;若某服务器只为内部网用户提供访问服务，那么就可以只给这台服务器分配一个本地网络地址，而企业网外部的任何人都无法访问这些主机。
由于IPv6地址构造是可会聚的(aggregate-able)、层次化的地址结构，因此，IPv6接入路由器对用户进入时进行源地址检查，使得ISP可以验证其客户地址的合法性。
源路由检查出于安全性和多业务的考虑，允许核心路由器根据需要，开启反向路由检测功能，防止源路由篡改和攻击。
IPv6固有的对身份验证的支持，以及对数据完整性和数据机密性的支持和改进，使得IPv6增强了防止未授权访问的能力，更加适合于那些对敏感信息和资源有特别处理要求的应用。
通过端到端的安全保证，网络可以满足用户对安全性和移动性的要求。IPv6限制使用NAT（Network Address Translation，网络地址转换），允许所有的网络节点使用全球惟一的地址进行通信。每当建立一个IPv6的连接，系统都会在两端主机上对数据包进行 IPSec封装，中间路由器对有IPSec扩展头的IPv6数据包进行透明传输。通过对通信端的验证和对数据的加密保护，使得敏感数据可以在IPv6 网络上安全地传递，因此，无需针对特别的网络应用部署ALG(应用层网关)，就可保证端到端的网络透明性，有利于提高网络服务速度。
●域名系统DNS
基于IPv6的DNS系统作为公共密钥基础设施(PKI)系统的基础，有助于抵御网上的身份伪装与偷窃。当采用可以提供认证和完整性安全特性的DNS安全扩展 (DNS Security Extensions)协议时，能进一步增强对DNS新的攻击方式的防护，例如网络钓鱼(Phishing)攻击、DNS中毒(DNS poisoning)攻击等，这些攻击会控制DNS服务器，将合法网站的IP地址篡改为假冒、恶意网站的IP地址。

1 网络安全的概念的发展过程
网络发展的早期,人们更多地强调网络的方便性和可用性,而忽略了网络的安全性当网络仅仅用来传送一般性信息的时候,当网络的覆盖面积仅仅限于一幢大楼、一个校园的时候,安全问题并没有突出地表现出来但是,当在网络上运行关键性的如银行业务等,当企业的主要业务运行在网络上,当政府部门的活动正日益网络化的时候,计算机网络安全就成为一个不容忽视的问题
随着技术的发展,网络克服了地理上的限制,把分布在一个地区、一个国家,甚至全球的分支机构联系起来它们使用公共的传输信道传递敏感的业务信息,通过一定的方式可以直接或间接地使用某个机构的私有网络组织和部门的私有网络也因业务需要不可避免地与外部公众网直接或间接地联系起来,以上因素使得网络运行环境更加复杂、分布地域更加广泛、用途更加多样化,从而造成网络的可控制性急剧降低,安全性变差
随着组织和部门对网络依赖性的增强,一个相对较小的网络也突出地表现出一定的安全问题,尤其是当组织的部门的网络就要面对来自外部网络的各种安全威胁,即使是网络自身利益没有明确的安全要求,也可能由于被攻击者利用而带来不必要的法律纠纷网络黑客的攻击、网络病毒的泛滥和各种网络业务的安全要求已经构成了对网络安全的迫切需求
2 解决网络安全的首要任务
但是,上面的现状仅仅是问题的一个方面,当人们把过多的注意力投向黑客攻击和网络病毒所带来的安全问题的时候,却不知道内部是引发安全问题的根源,正所谓"祸起萧墙"国内外多家安全权威机构统计表明,大约有七八成的安全事件完全或部分地由内部引发在一定程度上,外部的安全问题可以通过购置一定的安全产品来解决,但是,大多数的外部安全问题是由内部管理不善、配置不当和不必要的信息泄露引起的因此,建立组织的部门的网络安全体系是解决网络安全的首要任务
网络安全存在的主要问题
任何一种单一的技术或产品者无法满足无法满足网络对安全的要求,只有将技术和管理有机结合起来,从控制整个网络安全建设、运行和维护的全过程角度入手,才能提高网络的整体安全水平
无论是内部安全问题还是外部安全问题,归结起来一般有以下几个方面：
1 网络建设单位、管理人员和技术人员缺乏安全防范意识,从而就不可能采取主动的安全 措施加以防范,完全处于被动挨打的位置
2 组织和部门的有关人员对网络的安全现状不明确,不知道或不清楚网络存在的安全隐 患,从而失去了防御攻击的先机
3 组织和部门的计算机网络安全防范没有形成完整的、组织化的体系结构,其缺陷给攻击 者以可乘之机
4 组织和部门的计算机网络没有建立完善的管理体系,从而导致安全体系和安全控制措施 不能充分有效地发挥效能业务活动中存在安全疏漏,造成不必要的信息泄露,给攻击者以收集敏感信息的机会
5 网络安全管理人员和技术有员缺乏必要的专业安全知识,不能安全地配置和管理网络, 不能及时发现已经存在的和随时可能出现的安全问题,对突发的安全事件不能作出积极、有序和有效的反应
网络安全管理体系的建立
实现网络安全的过程是复杂的这个复杂的过程需要严格有效的管理才能保证整个过程的有效性,才能保证安全控制措施有效地发挥其效能,从而确保实现预期的安全目标因此,建立组织的安全管理体系是网络安全的核心我们要从系统工程的角度构建网络的安全体系结构,把组织和部门的所有安全措施和过程通过管理的手段融合为一个有机的整体安全体系结构由许多静态的安全控制措施和动态的安全分析过程组成
1 安全需求分析 "知已知彼,百战不殆"只有明了自己的安全需求才能有针对性地构建适合于自己的安全体系结构,从而有效地保证网络系统的安全
2 安全风险管理 安全风险管理是对安全需求分析结果中存在的安全威胁和业务安全需求进行风险评估,以组织和部门可以接受的投资,实现最大限度的安全风险评估为制定组织和部门的安全策略和构架安全体系结构提供直接的依据
3 制定安全策略 根据组织和部门的安全需求和风险评估的结论,制定组织和部门的计算机网络安全策略
4 定期安全审核 安全审核的首要任务是审核组织的安全策略是否被有效地和正确地执行其次,由于网络安全是一个动态的过程,组织和部门的计算机网络的配置可能经常变化,因此组织和部门对安全的需求也会发生变化,组织的安全策略需要进行相应地调整为了在发生变化时,安全策略和控制措施能够及时反映这种变化,必须进行定期安全审核 5 外部支持 计算机网络安全同必要的外部支持是分不开的通过专业的安全服务机构的支持,将使网络安全体系更加完善,并可以得到更新的安全资讯,为计算机网络安全提供安全预警
6 计算机网络安全管理 安全管理是计算机网络安全的重要环节,也是计算机网络安全体系结构的基础性组成部分通过恰当的管理活动,规范组织的各项业务活动,使网络有序地进行,是获取安全的重要条件

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