物聯網是在計算機互聯網的基礎上將各種信息傳感設備，比如射頻識別(RFID)，紅外傳感器，全球定位系統，激光掃描器等各種信息傳感設備與互聯網結合起來構成的一個巨大網絡，來進行信息的通信和交流，以實現對物品的識別，跟蹤，定位和管理，即“internetofthings”。它是接下來網絡發展的主要方向，具有全面感知，可靠傳遞，智能化處理的特點。所以物聯網是互聯網，傳感網，移動網絡等多種網絡的融合，用戶端由原來的人擴展到了任何的物與物之間都可進行通信以及信息的交換。但是隨著這些網絡的融合以及重新構成的統一的新的網絡，使網絡入侵，病毒傳播等影響安全的可能性范圍越來越大，它存在著原來多種網絡已有的安全問題，還具有它自己的特殊性，如隱私問題，不同網絡間的認證，信息可靠傳輸，大數據處理等新的問題將會更加嚴峻。所以在物聯網的發展過程中，一定要重視網絡安全的問題，制定統一規劃和標準，建立完整的安全體系，保持健康可持續發展。

　　 1物聯網的安全特性
　　物聯網按照一般標準分為三個層次：應用層，網絡層，感知層。應用層主要是計算機終端，數據庫服務器等，進行數據的接收，分析和處理，向感知系統其他終端下達指令。網絡層是依靠現有的網絡，如因特網，移動網絡等將應用層和感知層之間的通信數據進行安全可靠的傳遞，類似于人體的神經系統。感知層主要包含一些無線傳感設備，RFID標簽和讀寫器，狀態傳感器等，類似于人體的感官。雖然各層都具有針對性較強的密碼技術和安全措施，但相互獨立的安全措施不能為多層融合一起的新的龐大的物聯網系統解決安全問題，所以我們必須在原來的基礎上研究系統整合后帶來的新的安全問題。

　　應用層支撐物聯網業務有不同的策略，如云計算，分布式系統，大數據處理等等都要為相應的服務應用建立起高效，可靠，穩定的系統，這種多業務類型，多種平臺，大規模的物聯網系統都要面臨安全架構的建立問題。

　　網絡層雖然在因特網的基礎之上有一定的安全保護能力，但在物聯網系統中，由于用戶端節點大量增加，信息節點也由原來的人與人之間拓展為物與物之間進行通信，數據量急劇增大，如何適應感知信息的傳輸，以及信息的機密性，完整性和可用性如何保證，信息的隱私保護，信息的加密在多元異構的物聯網中顯得更加困難。

　　感知層信息的采集，匯聚，融合，傳輸和信息安全問題，因為物聯網的感知網絡種類復雜，各個領域都有可能涉及，感知節點相對比較多元化，傳感器功能簡單，無法具有復雜的安全保護能力。

　　2感知層的安全問題
　　由于應用層和網絡層我們相對比較熟悉，而感知層是物聯網中最能體現物聯網特性的一層，信息安全保護相對比較薄弱的議程，我們了解一下感知層的安全問題。

　　感知層主要通過各類傳感器和設備從終端節點收集信息，用傳感器來標識物體，可無線或遠程完成一些復雜的操作，節約人力成本。而物聯網中這些傳感器或設備大多安裝在一些無人監控的地點，可以輕易接觸或被破壞，極易被干擾，甚至難以正常運行，或被不法分子進行非法控制。

　　比如我們在物聯網中常見的RFID系統，它主要設計用來提高效率，降低成本，由于標簽成本的限制，也很難對起采用較強的加密方式。并且它的標簽和閱讀器采取無線的非接觸方式，很容易受到偵聽，導致在數據的收集，傳輸和處理過程中都面臨嚴重的安全威脅。RFID系統一般部署在戶外環境，容易受到外部影響，如信號的干擾，由于目前各個頻帶的電磁波都在使用，信號之間干擾較大，有可能導致錯誤讀取命令，導致狀態混亂，閱讀器不能識別正確的標簽信息;非法復制標簽，冒充其它標簽向閱讀器發送信息;非法訪問，篡改標簽的內容，這是因為大多數標簽為了控制成本沒有采用較強的加密機制，大多都未進行加密處理，相應的信息容易被非法讀取，導致非法跟蹤甚至修改數據;通過干擾射頻系統，進行網絡攻擊，影響整個網絡的運行。

　　對此我們應該采取的安全措施為：首先對標簽和閱讀器之間傳遞的信息進行認證或加密，包括密碼認證，數字簽名，hash鎖，雙向認證或第三方認證等技術，保證閱讀器對數據進行解密之前標簽信息一直處于鎖定狀態;其次要建立專用的通信協議，通過使用信道自動選擇，電磁屏蔽和信道擾碼技術，來降低干擾免受攻擊;也可通過編碼技術驗證信息的完整性提高抗干擾能力，或通過多次發送信息進行核對糾錯。

　　所以針對感知層的安全威脅，我們需要建立有效的密鑰管理體系，合理的安全架構，專用的通信協議確保感知層信息的安全、可靠和穩定。

　　3物聯網的密鑰管理技術
　　物聯網中的密鑰管理是實現信息安全的有力保障手段之一，我們要建立一個涉及多個網絡的統一的密鑰管理體系，解決感知層密鑰的分配，更新和組播等問題。而所有這些都是建立在加密技術的基礎之上，通過加密實現完整性，保密性以及不可否認性等需求。加密技術分為兩大部分：算法和密鑰。之前國際上比較成熟的算法有AES，DES等，同時他們需要強大的密鑰生成算法保證信息的安全。

　　目前的密鑰管理技術主要分為對稱密鑰管理和非對稱密鑰管理，對稱密鑰管理又分為預分配方式，中心方式和分組分簇方式。比較典型的有q-composite密鑰預置方法，概率密鑰預分配方法，SPINS協議，E-G方法等，相對于非對稱密鑰系統，它的計算復雜度明顯較低，但安全性也相對要低。非對稱密鑰管理中比較典型的就是ECC公鑰密碼體制，它的硬件實現簡單，在同等強度的大整數域中，它的計算和存儲復雜度有很大的優勢，在ECC上，乘法和加法運算速度較快，但配對運算較慢。

　　ECC是典型的基于橢圓曲線離散對數問題，它和傳統的加密算法相比，具有安全性高，計算量小，處理速度快，存儲空間小，帶寬要求低的特點。因為ECC橢圓曲線上的點群離散對數計算困難性在計算時間復雜堵上目前是指數級別的，這就決定了它的抗攻擊性強度非常高。在相同資源條件下，在加密速度上ECC遠比其他加密算法快得多，因為ECC系統的密鑰生成速度比傳統的加密算法要快百倍以上，所以它的加密性能顯然更高。同時ECC的密鑰尺寸要比傳統的加密算法小得多，但卻具有同等的安全強度，所以意味著ECC所占的存儲空間要小很多，這對于在物聯網系統中機密算法受資源環境受限的影響下的使用具有非常重要的意義。在對于比較長的消息進行加密解密時，傳統的算法和ECC對帶寬都有一定得要求，基本處在同一個級別，但在較短消息的加密解密時，ECC的要求就明顯底很多，所以ECC在無線網絡環境下進行應用具有非常大的優勢。

　　在物聯網的密鑰管理技術中，無論是對稱密鑰管理還是非對稱密鑰管理，能否進行高效運算，降低高層信息安全對各種運算的依賴，提高物聯網信息的安全性，并降低安全成本都是在物聯網系統中需要解決的問題。

　　4結語
　　物聯網安全技術對接下來物聯網能否在各領域大規模推廣起著至關重要的作用，由于物聯網系統中信息的多元異構性，我們面臨的物聯網安全形勢將會更加嚴峻。特別是感知層的安全研究有待加強，如何建立有效的跨越多網的安全架構，使我們的研究重點之一。在密鑰的管理方面，如何提高加密算法的效率，提高傳感器的性能都需要我們進行深入研究。同時我們還需要建立完善統一的安全技術標準，認證機制，成熟的安全安全體系才能應對物聯網發展過程中面臨的各種挑戰。

　　作者簡介：

　　肖廣娣，畢業于莫斯科大學計算數學與控制系，現在蘇州大學任教，研究方向：計算機網絡與信息安全;凌云，教授，畢業于西南交通大學計算機專業，蘇州大學計算機科學與技術學院副院長，研究方向：計算機網絡與信息安全。

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