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物联网网络信息安全问题浅析

从1995年比尔•盖茨首次提及物联网概念到今天,物联网已成为新一代信息通信技术发展的典型代表,在经历了“虚张声势”的概念炒作阶段后,目前已进入到全面实践应用的新阶段,正深刻改变着传统产业形态和人类生产生活方式。然而,随着近年来物联网安全攻击事件日益频发,对用户隐私、基础网络环境的安全冲击影响也越来越突出。本文从物联网当前面临的安全形势、物联网存在的安全风险、产生安全问题的主要因素分析入手,进而提出相关促进物联网健康有序发展的对策建议。

一、万物互联下网络信息安全问题备受关注

1、 各类垂直应用领域受到物联网安全问题影响

物联网应用涉及国民经济和人类社会生活的方方面面,然而近年来多领域发生安全事件:在智慧城市领域,2014年西班牙三大主要供电服务商超过30%的智能电表被检测发现存在严重安全漏洞,入侵者可利用该漏洞进行电费欺诈,甚至关闭电路系统。在医疗健康领域,早在2007年时任美国副总统迪克•切尼心脏病发作,调查部门怀疑缘于他的心脏除颤器无线连接功能遭暗杀者利用,这被视为物联网攻击造成人身伤害的可能案例之一。在工业物联网领域,安全攻击事件则危害更大,2018年台积电生产基地被攻击事件、2017年的勒索病毒事件、2015年的乌克兰大规模停电事件都使目标工业联网设备与系统遭受重创。

2、 物联网安全问题给隐私保护带来严重威胁

随着物联网的应用,涉及用户隐私的海量数据将被各类物联网设备记录,其数据安全隐患也愈加严重。2015至今国内外发生多起智能玩具、智能手表等漏洞攻击事件,超百万家庭和儿童信息、对话录音信息、行动轨迹信息等被泄露;2017年7月美国某公司自动售货机遭黑客攻击,被窃取了数十万用户信用卡账户以及生物特征识别数据等个人信息;我国某安防公司制造的物联网摄像头被爆出多个漏洞,黑客可使用默认凭证登录设备访问摄像头的实时画面。此外,据有关数据显示,10000户家庭每天大约能够生成多达1.5亿个离散数据点。IDC报告显示,2020年全球物联网设备将有200-250亿台。海量用户隐私数据被庞大的物联网设备所承载记录,其安全风险系数也被极具放大。

3、 各组织机构纷纷关注物联网安全

近两年举办的RSA大会、Black Hat等安全大会都对物联网安全高度关注,CES等会议也加大对物联网安全的关注。在RSA 2018安全大会上,诸多关于物联网安全漏洞的讨论被提及,特别是物联网终端设备或智能家居产品。2016年8月,在一年一度Black Hat大会上,物联网安全成为十大值得关注的安全威胁之一,会上黑客展示了对联网汽车、智能灯泡、ATM等物联网设备的攻击。在CES 2016大会上,物联网安全的关注度被排在了智能家居、可穿戴设备和无人驾驶汽车之前,位居第一位。

二、物联网网络的安全风险分析

当前,物联网逐渐形成了以“云、管、端”为主的3层基础网络架构,与传统互联网相比较,物联网的安全问题更加复杂。

(一)“端”——终端层安全防护能力差异化较大

终端设备在物联网中主要负责感知外界信息,包括采集、捕获数据或识别物体等。其种类繁多,包括RFID芯片、读写扫描器、温度压力传感器、网络摄像头、智能可穿戴设备、无人机、智能空调冰箱、智能汽车……体积从小到大,功能从简单到丰富,状态或联网或断开,且都处于白盒攻击环境中。由于应用场景简单,许多终端的存储、计算能力有限,在其上部署安全软件或者高复杂度的加解密算法会增加运行负担,甚至可能导致无法正常运行。而移动化作为物联网终端的另一大特点,更是使得传统网络边界“消失”,依托于网络边界的安全产品无法正常发挥作用。加之许多物联网设备都部署在无人监控场景中,攻击者更容易对其实施攻击。

(二)“管”——网络层结构复杂通信协议安全性差

物联网网络采用多种异构网络,通信传输模型相比互联网更为复杂,算法破解、协议破解、中间人攻击等诸多攻击方式以及Key、协议、核心算法、证书等暴力破解情况时有发生。物联网数据传输管道自身与传输流量内容安全问题也不容忽视。目前已经有黑客通过分析、破解智能平衡车、无人机等物联网设备的通信传输协议,实现对物联网终端的入侵、劫持。在一些特殊物联网环境里,传输的信息数据仅采用简单加密甚至明文传输,黑客通过破解通信传输协议,即可读取传输的数据,并进行篡改、屏蔽等操作。

(三)“云”——平台层安全风险危及整个网络生态

物联网应用通常是将智能设备通过网络连接到云端,然后借助App与云端进行信息交互,从而实现对设备的远程管理。云平台能够对物联网终端所收集的数据信息进行分析与管理,以及对网络的安全管理,如对设备终端的认证,对攻击的应急响应和监测预警,以及对数据信息的保护和安全利用等。物联网平台未来多承载在云端,目前云安全技术水平已经日趋成熟,而更多的安全威胁往往来自内部管理或外部渗透。如果企业内部管理机制不完善、系统安全防护不配套,那一个小小的逻辑漏洞就可能让平台或整个生态彻底沦陷。而外部利用社会工程学的非传统网络攻击始终存在,一旦系统成为目标,那么再完善的防护措施都有可能由外至内功亏一篑。

三、影响物联网行业安全的主要因素

多方面的因素导致了物联网已经逐步成为网络信息安全“重灾区”,其中既有物联网技术本身技术特点逐步累积形成的特性,也有新兴行业在高速发展过程中存在的通病。

一是产业结构复杂。物联网在发展过程中逐渐形成了较为完整的生态体系,但在三层架构的基础上更涉及了众多产业链环节,导致参与角色众多、结构复杂。从终端层的硬件芯片、传感器、无线模组,到网络层各通信运营商,再到平台应用层的软件开发、系统集成、平台服务,这其中各个环节都在整个产业链中不可或缺。这就需要各个环节紧密配合、统一认识才能确保不出现大的安全问题。

二是安全意识淡薄。Gartner发布的数据显示,到2020年,全球物联网市场规模将达1.9万亿美元。而在产业高速发展、规模急剧扩张的背后,是物联网厂商安全意识淡薄,安全投入不足的现状。一方面,物联网设备数量庞大、价格低廉,很多厂商为压缩成本对安全投入严重不足。Gartner预测,2018年全球物联网安全支出将达到15亿美元,年增长率保持在27%左右,这跟市场规模相比甚至不足1‰,差距较大。另一方面,多数物联网设备和硬件制造商无法像互联网企业一样重视安全,缺乏安全意识和人才储备。AT&T对全球5000多家企业调查发现,85%的企业正在或打算部署物联网设备,而仅10%企业表示有信心保护设备免受黑客攻击。

三是监管政策及标准体系匮乏。2013年国务院在《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》中提出“要加强物联网重大系统和应用的安全测评、风险评估和安全防护工作,保障物联网重大基础设施、重要业务系统和重点领域应用的安全可控”,但目前尚未进入实质性阶段,相关政策法规有待落地。在安全标准体系建设方面,虽然行业内已有多个物联网组织在推进物联网标准体系建设,但由于物联网技术更新快、应用场景丰富,导致物联网标准体系建设步伐滞后于物联网发展,且缺乏完善的安全标准体系和成熟的安全解决方案。

四、关于进一步加强物联网网络信息安全的对策建议

物联网发展已经进入快车道,规模化应用部署也在提速,物联网安全若没有配套措施手段将无法跟上其发展步伐。建议我国在物联网安全政策、标准、应用和人员培训等方面进一步推进,加大安全监管力度,引导和促进整个产业对于安全问题的关注,提高从业人员和用户对于安全风险的重视,保障物联网产业持续健康发展。

在监管层面,加强监管落实,推动物联网领域的安全标准制订。建议加强整体行业安全管理,建立安全性合规性检测机制,提高行业准入门槛,约束发展乱象,从安全框架体系、安全测评、风险评估、安全防范、安全处置方案等方面推动标准规范制订和落地。

在产业层面,推动构建物联网全生命周期立体防御体系。在硬件、操作系统、通信技术、云端服务器、数据库等各个模块之间做好统一的安全体系建设,从开发到制造、集成,把安全设计融入到物联网产品生命周期每个步骤,从芯片到硬件、软件、系统,将安全防护作为物联网每个环节必要的配套手段,推动整个产业对安全需求从被动转为主动,让安全紧跟产业发展步伐。

在技术层面,加快物联网安全技术发展及防范技术研究。建议设备厂商、研究机构等加大对物联网软硬件、操作系统、通信协议、云平台等方面的安全技术的关注力度,研发有效的安全威胁监测发现技术和安全防护技术,团结行业力量打造物联网安全生态。

在宣传层面,普及信息安全知识,提高安全意识。建议企业树立正确的发展观念,同步重视网络信息安全,同时对物联网从业人员进行安全知识普及和技术培训,提高从业人员的安全意识和知识技能。此外,建议提高用户网络信息安全意识,在挑选使用物联网产品的同时注重安全防范。

作者简介

张昊星,中国信息通信研究院安全研究所信息安全研究部工程师,长期从事互联网信息安全管理政策标准研究、信息安全管理技术手段研究以及物联网等融合网络信息安全管理技术研究工作。

柳青,中国信息通信研究院安全研究所信息安全研究部主任工程师、高级工程师,长期从事互联网安全管理、技术保障措施以及物联网等融合网络信息安全解决方案等方面的研究。

责任编辑:李兰松

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