物联网应用中的信息安全问题研究

PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONVol.33No.12December2012山东省高等学校科技计划基金资助项目(编号:J12LN20);山东省信息化与工业化融合专项基金资助项目(编号:2012EI094)。修改稿收到日期:2012－04－23。第一作者贾保先(1982－)，男，2007年毕业于中国海洋大学信息科学与工程学院，获硕士学位，讲师;主要从事物联网、电子商务方面的研究。物联网安全问题研究及解决措施SecurityProblemsinInternetofThingsandCountermeasures贾保先谢圣献李俊青贾仰理(聊城大学计算机学院，山东聊城252059)摘要：对物联网应用领域面临的主要问题进行了研究，指出了物联网安全的现状。分析了物联网安全需求方面的特点，对于不同的安全问题给出了相应的安全解决对策。利用基于本体的跨域授权管理模型，解决物联网中不同主体授权难的问题。该问题的解决对物联网应用领域的安全起到了保障作用。关键词：物联网访问控制无线射频识别跨域授权云计算本体验证中图分类号：TP212文献标志码：AAbstract：ThemainproblemsexistinginInternetofthings（IoT）applicationfieldareanalyzed，andthecurrentsafetystatusofIoTispointedout．ThefeaturesofsecuritydemandforIoTisanalyzed，andtherelevantsolutionstovarioussecurityproblemsaregiven．Byadoptingtheontology-basedcross-domainauthorizationmanagementmodel，thedifficultyforauthorizationofdifferentmainsubjectissolved，andthesecurityoftheapplicationfieldforIoTsisguaranteed．Keywords：InternetofthingsAccesscontrolRFIDCross-domainauthorizationCloudcomputationOntologyVerification0引言物联网是继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮，受到各国学术界、企业和政府的高度重视。物联网在军事、金融、航空航天、交通、国家电网、医疗等领域的应用日趋广泛。这些领域涉及国防安全、军事，国家的政治、经济（金融），已成为敌对势力、不法分子的攻击目标。因此，物联网系统的安全、可靠性等要求特别高，一旦系统安全发生漏洞，所造成的国家安全、经济损失等将不堪设想。在物联网的规模不断扩大、复杂程度不断增加的情况下，保障各种攸关生命、安全的物联网系统的安全性、可靠性，防止灾难的发生是物联网应用领域面临的主要挑战之一。1物联网面临的安全威胁物联网是一个由感知层、网络层和应用层共同组成的大规模系统，其核心与基础仍是互联网。物联网除了互联网自身安全外，它还具有自身特有的安全需要。①物联网访问控制机制亟待加强。物联网资源发现服务有助于收集分布于成千上万的组织机构或不同地理位置上的资源信息和状态数据；物联网中海量的分布式资源亟待有效的资源优化与调度算法，以保证高效的资源发现和定位；访问控制机制的缺失将会导致物联网关键资源访问权限的大量泛滥。2009年发布的《欧盟物联网研究战略路线图》强调，物联网资源的发现和访问控制是物联网安全的关键支撑技术。加强物联网资源优化调度和访问控制的研发工作是当务之急。②物联网软件安全形式化验证十分迫切。物联网在航空航天、军事过程控制、智能交通控制、医疗等安全攸关领域的应用日趋广泛，其行为必须具备可预测性和自适应性，其操作必须具有可靠性和可验证性。而软件是物联网系统的灵魂和中枢神经，这也是“智慧地球”等概念由作为软件和IT服务商的IBM提出的原因［1］。物联网中间件在物联网软件中占有重要地位。物联网可以划分成感知层、网络层和应用层，各层都需要软件（中间件）的支撑。物联网软件产品涉及基础软件支撑软件和应用软件，物联网软件服务包括咨询规划系统集成、系统运维等各种业态。物联网软件构成了一个完整的产业生态链条，是物联网产业的重要组成部分，软件的安全性能至关重要。因此，对物联网软件安全问题与对策进行研究，对推动物联网产业的成长、发展和壮大具有重要意义。③物联网射频识别系统（RFID）自身安全亟待完善。RFID是一种非接触式的自动识别技术，其通过射04物联网安全问题研究及解决措施贾保先，等《自动化仪表》第33卷第12期2012年12月频信号自动识别目标对象并获取相关数据，在物联网中应用广泛。但在实际应用环境中，RFID尚存在诸多安全隐患，增强RFID的安全性能够进一步扩大其使用范围。RFID系统安全问题主要反映在两个方面：第一是RFID标签和后端系统之间的通信是非接触和无线的，它们之间的通信内容很容易泄露；第二是标签的成本会直接影响标签本身性能，因此很难实现对安全威胁的高效防护。2安全解决措施2．1访问控制研究对策作为物联网的核心技术，云计算（cloudcomputation）也面临诸多安全问题，例如云计算也无法避免可能在软件中出现诸如漏洞、病毒、攻击及信息泄露等目前信息系统中普遍存在的、共性的信息安全问题。传统的信息安全技术将会继续应用在云计算中心以及端设备的安全管理上［2］。文献［3］介绍了云服务主要面临的问题，并对云服务安全问题进行了分析。本文主要从访问控制方面展开研究工作，找出解决措施。云服务主要威胁如图1所示。图1云服务主要威胁Fig．1Themainthreatstocloudservices访问控制在物联网环境下被赋予了新的内涵：将IP网络中给“人”进行访问授权转变成了给机器进行访问授权；有限制地分配、交互共享收据；机器与机器之间变得更加复杂［4］。通过以下技术措施可以较好地解决物联网访问控制问题：①通过身份验证机制与细粒度的访问控制机制的整合，可以为物联网资源提供有效的权限保护；②通过资源发现机制与优化算法的整合，可以为物联网安全提供有效的算法保证；③通过跨域授权，可以解决不同主体的授权。基于角色的访问控制（role-basedaccesscontrol，RBAC）通过角色作为用户和权限之间的中介，有效地实现对权限管理数据的层次抽象。将RBAC机制引入跨域授权管理系统，可以实现一种安全有效的模型访问控制体制。同时，其本体是共享概念模型的形式化规范说明，是一种能在语义和知识层次上描述信息系统的概念模型的建模工具，这使企业内部带有语义信息的互操作变得简单的同时，也为解决跨域安全互操作提供了一个新的方法［5］。2．2物联网形式化验证对策对物联网感知层、网络层和应用层的软件技术的研究，重点是对物联网节点软件（闭环式RFID系统软件、RFID中间件、嵌入式系统软件等）、物联网系统软件（数据库软件、操作系统软件等）、物联网支撑软件（网络及通信管理软件、智能计算及控制软件、支持多物联网应用中间件/平台软件、开发环境与开发工具、隐私保护与信息安全软件等）和物联网应用软件（嵌入式应用软件、网络集成软件、系统应用软件等）分层进行研究分析，从而解决物联网安全问题，提高物联网软件的性能及使用寿命。2．3RFID安全研究对策RFID系统本身包括标签、读写器以及标签与读写器之间的射频通信信道，涉及到的安全问题主要包括：①标签本身的访问缺陷，任何用户（授权以及未授权的）都可以通过合法的阅读器读取RFID标签，而且标签的可重写性使得标签中数据的安全性、有效性和完整性都得不到保证；②移动RFID的安全，主要存在假冒和非授权服务访问问题。RFID是物联网的关键技术，其保护不仅涉及技术问题，还涉及法律等方面的问题。具体对策如下。①工信部2011年3月公布的《卫星移动通信系统终端地球站管理办法》已于2011年6月1日正式施行，其中对物联网行业安全制定了防范措施，从机制上确保了我国物联网安全，规范了物联网市场竞争，但在法律层面的约束还是空白，因此制定相关的物联网隐私法律法规，明确将隐私权作为独立民事权利对物联网安全至关重要［6］。此外，还需要从完善国家信息安全组织体系、建立国家信息安全技术保障体系等多方面进行全面规划和不断完善，加紧制定出台个人隐私保护法、数据库保护法、数字媒体法、数字签名认证法、计算机犯罪法及计算机安全监督法等可以保证信息空间正常运作的配套法规。②除了立法外，还要提高行业个人自律以及防范意识能力，注意对个人信息的保护，避免泄露；同时物联网网络主体在道德意识、道德行为方面，自觉按照网络道德规范约束自己。只有法律和道德二者互相配合、互相补充，形成良好的互动，才能确保物联网有序发展［7］。③标准制定。物联网刚刚起步，在国际上谁掌握了标准，谁就掌握了话语权。如果过分依赖别人的标（下转第45页）14物联网安全问题研究及解决措施贾保先，等《自动化仪表》第33卷第12期2012年12月降。由于优化的主要目标是提高工业物联网协议栈的吞吐率，因此选择一个最大线程数是非常有必要的。由图4可知，当线程数量为4时，吞吐率最高。此外，整个数据集的数据包平均长度越大，其吞吐率也越大。这是因为每发送或者接收一个数据包都会带来校验码计算、查找等操作的系统开销。图4线程压力测试Fig．4Stresstestsofthethreads利用特定资源协议栈函数进行优化之后，协议栈在内存操作、哈希计算和查找操作的耗费时间明显下降，达到了预期目标。函数优化前后耗时比如表4所示。表4函数优化前后耗时比Tab．4Time-consumptionofthefunctionbeforeandafteroptimization函数名优化前/%优化后/%RtlCopyMemory（）12．411．7KeHashCalc（）16．810．5find_stream_data（）8．77．64结束语工业物联网的数据流量越来越大，对高速入侵检测是一个严峻的挑战。本文提出了适用于工业物联网的协议栈优化方案。在PC机现有资源的情况下，该方案利用内存DMA解决了数据的高速流量问题，并利用CPU并行指令解决了协议栈的计算负载问题。测试表明，在工业物联网络架构上，优化后的协议栈完全能够满足工业物联网络高速入侵检测的需求。参考文献［1］干开峰．嵌入式EPA安全网关开发———安全功能模块的设计与实现［D］．重庆：重庆邮电大学，2007．［2］杨云，宓佳，党宏社．嵌入式入侵检测系统的设计与实现［J］．计算机工程与设计，2011，20（1）：21－23．［3］VasiliadisG，PolychronakisM，AntonatosS，etal．Regularexpressionmatchingongraphicshardwareforintrusiondetection［C］//Proceedingsofthe12thInternationalSymposiumonRecentAdvancesinIntrusionDetection．Saint-Malo，France：SpringerVerlag，2009：265－283．［4］徐乾，鄂跃鹏，葛敬国，等．深度包检测中一种高效的正则表达式压缩算法［J］．软件学报，2009，20（8）：2214－2226．［5］XiaGao，LiuyBin．AcceleratingnetworkapplicationsonX86－64platforms［C］//ProceedingsofIEEESymposiumonComputersandCommunications．Riccione，Italy：IEEEComputerandCommunicationsSocieties，2010：906－912．［6］陈卓，杨爱良，王骥，等．基于PLB总线的多通道SGDMA设计［J］．航空电子技术，2009，40（1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物联网安全问题及应对策略

随着物联网技术的快速发展，智能化设备的数量不断增长，基础设施的互联互通也越来越广泛。然而，物联网技术的快速发展也带来了诸多安全问题，如数据泄露、网络入侵、远程攻击等。如何应对这些物联网安全问题已成为企业家和政策制定者需要面对的重要问题。

首先，要充分意识到物联网安全问题的严重性。由于物联网设备和传感器的数量巨大，安全漏洞的风险也相应的增大。在互联互通的背景下，一个失误或疏忽就可能导致数据泄露或被黑客入侵。因此，企业和政策制定者必须充分意识到物联网安全问题的严重性，采取有效的措施预防安全隐患。

其次，要加强设备和系统的安全性。物联网设备通常集成了硬件、软件、系统等多个组件，因此，一个漏洞的出现可能会影响整个系统。为了应对这种情况，企业需要加强对设备和系统的安全性管理。一方面，可以采用加密技术和身份验证来保护设备和数据的安全；另一方面，可以加强对设备和系统的有效监控和分析，及时发现和纠正安全漏洞。

再者，要建立有效的安全策略。针对物联网的安全问题，企业应该建立全面的安全策略，包括数据备份、灾难恢复和应急响应等方面，以应对不同的安全情况。例如，当设备被攻击或数据被泄露时，应急响应计划可以帮助企业对事件进行快速回应和处理，从而降低损失。

最后，要加强人员培训和意识教育。除了技术措施，企业需要加强对员工的安全意识教育，鼓励他们提高自身的安全意识，学习安全知识和技能。只有通过培训和教育提高员工的自我保护能力，才能有效预防安全漏洞的产生。

总之，面对日益严重的物联网安全问题，企业和政策制定者需要采取多方面的措施，加强设备和系统的安全性，建立有效的安全策略，加强人员培训和意识教育，共同应对物联网安全问题的挑战。

关于物联网安全问题与解决对策的相关研究

摘要：在我国物联网技术不断发展的背景下，对人们的正常生活以及发展带来了帮助。随着信息技术的不断创新，物联网自身具有的作用也显现出来，但也导致安全问题逐渐暴露，受到了越来越多人的关注。基于此，下文主要讲述物联网安全问题方面的内容，并提出相应的解决策略，希望能有效推动我国互联网企业的发展，从根本上解决物联网安全问题。

关键词：物联网；安全问题；解决对策；研究内容

引言：互联网的出现和发展对我国社会发展形势带来了很大变化，并且其应用范围越来越广泛，尽管物联网给人们的生活以及社会生产带来了便利，但其对人们的隐私安全问题造成了安全隐患，因此需要相关部门加大对互联网安全问题的研究与探讨。

一、有关物联网安全方面的内容

1.1 物联网安全的概念

物联网技术的发展得力于现代信息技术的支撑，需要将物与物的相互作用展现出来，成为当今社会发展的第三次信息产业，是一项全新的技术。但其在发展过程中也有着十分复杂的系统，在实际运行过程中需要将信息、物体两方面内容融合到一起，此时要求企业工作人员加大对物联网安全管理工作的重视，对可能出现的安全问题进行防护，通过对当前我国物联网的实际发展情况可以看出现有的安全问题主要有感知层、网络层、应用层三方面安全问题，因此企业必须要加大对这三方面工作的重视，提高物联网安全性能，避免出现泄露隐私的状况。

1.2 推动物联网安全发展的重要性 物联网以及互联网两者之间相互依存，物联网的发展需要有互联网的支撑，在物联网技术不断发展以及创新的背景下，其既可以为人们带来便利，又会造成安全问题。通常情况下，物联网无法将各领域信息内推广到保护个人隐私安全领域，物联网安全问题成为当前相关企业急需解决的问题。因为物联网的发展离不开互联网的支撑，所以自身所具有的安全性能很低，并且在安全方面有很大的问题，倘若不能及时解决其在发展过程中存在的问题，会对其今后发展造成很大影响。互联网技术对物联网技术有很大的推动作用，是融合物联网虚拟以及真实世界的支柱，因此可以发现物联网在发展过程中既有自身缺陷，又有安全问题，对其今后发展造成很大影响。由于我国信息技术在不断得到创新，新技术所带来的安全威胁也会随之增加，物联网发展也会因此受到影响。通过调查可以发现，当今我国互联网安全在发展过程中大多符合网络安全发展需求，为人们营造良好的安全环境。但在物联网技术不断发展的背景下，其所涉及的范围越来越广泛，所涉及到的安全问题也越来越多，针对这一情况，要求相关企业加大对安全问题的分析，确保物联网安全问题，为人们提供安全的网络环境，进而推动我国经济的发展。

物联网信息安全策略研究

摘要：近年来物联网广泛应用与各个领域，极大的改变了人们的生产、生活方式，但由此带来的安全问题也日益凸显。本文探讨了物联网面临的信息安全威胁，并提出了有效的安全防范措施。

关键词：物联网rfid数据加密

物联网的概念最早是由比尔盖茨于1995年的《未来之路》一书中提出的，由于受到当时技术水平的限制，并未被重视。2005年，国际电信联盟在信息社会世界峰会议上正式提出了物联网的概念【1】。物联网是指利用射频技术（rfid）、全球定位系统、红外传感器等信息设备，将任何物品与互联网连接，进行信息交换与通信，最终实现对物品的智能化识别，跟踪、定位和监控的一种网络。

近几年，随着物联网技术在各个国家受到重视并蓬勃发展，物联网中存在的信息安全问题越来越受到关注。物联网是以互联网为建设基础的，那么互联网中遇到的安全问题都会出现在物联网中，与此同时物联网的端系统与应用也会遭到攻击，因此物联网面临的安全威胁比互联网要多很多。

1 物联网安全的相关技术特点

物联网安全的相关技术特点主要有可跟踪性、可监控性和可连接性。可跟踪性是可以采用电子标签和射频识别技术准确定位货物，并能快速读取所需信息。可监控性是物联网可以对很多物品进行监控，例如可以对人体的各种状况进行监控，使医生随时了解病人的

病情。可连接性是物联网技术与移动通讯技术相结合以实现有效控制。例如在超市的食品包装上侵入微型感应器，顾客采用手机扫描就能查看食品的出产时间，是否绿色安全。

2 物联网面临的信息安全威胁

（1）感知节点的本地安全。物联网为了减少人力消耗大多用来做一些远程操控，机械设备基本上是无人看管，攻击者很容易接近控制设备，对嵌入式传感器节点进行破坏【2】。更甚者攻击者可以更换设备的软硬件实现对它们的非法操控。目前有很多石油企业采用物联网技术远程操控石油转输设备，攻击者可以轻易干扰传感器甚至篡改重要参数，那么后果将非常严重。