物联网技术与应用-第7章

ISO/IEC JTC1传感器网络安全提案是韩国国家标准化 委员会于2008年4月9日在JTC1/SC6/WG7日内瓦会议 上提出。
该草案描述了无线传感器网络的安全威胁和安全需求 ，将安全技术按照不同安全功能进行分类，并确定哪 种安全技术应用在无线传感器网络的安全模型中的哪 个位置，最后还提出了无线传感器网络的具体安全需 求和安全技术。
③ ZigBee标准安全方案 Nhomakorabea④ WIA-PA标准安全方案
WIA-PA标准安全方案是我国自主研发 的用户工业过程自动化的无线网络规范 ，与Wireless HART同为国际标准化文 件。 WIA-PA的网络安全体系架构由安全管 理者、安全管理代理、安全管理模块组 成。
⑤ ISO/IEC JTC1传感器网络安全提案
Web安全威胁
包括黑客攻击、病毒干扰、Web诈骗、 网上钓鱼等。
电子邮件的安全隐患
主要包括垃圾邮件、病毒侵犯、邮 件爆炸、邮件被监听等。
7.2 无线传感器网络和RFID安全
7.2.1 7.2.2
无线传感器网络安全 RFID安全
7.2.1
无线传感器网络安全
1．无线传感器网络的安全问题 2．无线传感器网络的安全标准
从广义来说，凡是涉及到信息的可靠性、保密性、 完整性、可用性和不可抵赖性的相关技术和理论都是信 息安全的研究领域。
国际标准化组织（ISO）对信息安全的 定义： 在技术上和管理上为数据处理系统 建立的安全保护，保护计算机硬件、软 件和数据不因偶然和恶意的原因而遭到 破坏、更改和泄露。
7.1.2 信息安全的基本属性
3、完整性（Integrity）
保证信息和处理方法的完整性和正确性
完整性一方面指信息在存储或传输的 过程中不被偶然或蓄意地删除、修改、伪 造、乱序、重放、插入等破坏的特性； 另一方面指信息处理方法的正确性， 如果执行不正确的操作，也很有可能破坏 信息的完整性。
4、保密性（Confidentiality）
7.2.2 RFID安全
1．RFID系统中安全问题 2．RFID安全机制
1．RFID系统中安全问题
实现RFID安全机制所采用的方法主要有两 类：物理安全机制和基于密码技术的软 件安全机制 。
（1）物理安全机制
① Kill命令机制 Kill命令机制采用从物理上销毁RFID标签的方 法，一旦对标签实施了销毁（Kill）命令，标 签将不再可用。 ② 静电屏蔽机制 静电屏蔽的工作原理是使用Faraday Cage来屏 蔽标签，使之不能接受来自任何读写器的信号 ，以此来保护消费者个人隐私。
7.1.2 信息安全分类
1
物理安全
2
网络安全
3
系统安全 应用安全
4
1.物理安全
物理安全又称作实体安全，是保护 计算机设备、设施（网络及通信线路） 等免遭地震、水灾，或在有害气体和其 他环境事故中受破坏的措施和过程。
2.网络安全
网络安全指网络上信息的安全，也 就是网络中传输和保存的数据，不受偶 然或恶意的破坏、更改和泄露，网络系 统能够正常运行，网络服务不中断。
③ Hash-Chain协议 NTT实验室提出了一种Hash-Chain协议 ，本质上，此协议是基于共享秘密的询 问-应答协议，但对两个使用不同Hash函 数的标签发起认证时，标签总是发送不 同的应答。
在Hash-Chain协议中，标签是个具有自主ID更新能力 的主动式标签，避免了标签定位隐私信息的泄漏。又 由于单向的Hash函数，不可能从St,j+1获得St,j，具有 前向安全性。
Hash-Lock协议的本质是让标签回传metalID来 代替ID，避免将ID直接通过不安全信道传送给 标签读写器。
该协议能够提供访问控制和标签数据隐私保护 。但是由于ID没有使用动态刷新机制， metalID保持不变，标签易被跟踪定位。（key ，ID）以明文形式发送，容易被窃听者获取。
② 随机Hash-Lock协议 由于Hash-Lock协议使用metalID可能被隐私侵 犯者追踪定位，为了解决该协议中的标签跟踪 性的问题，Weis等人提出了随机Hash-Lock协 议。 该协议中，对于标签读写器的不同询问，标签 将回传乱数形态的回传值给读写器以避免追踪 。
7.2.1
无线传感器网络安全
1．无线传感器网络的安全问题 无线传感器网络的安全目标： 要解决网络的可用性、机密性、完整性等 问题，抵抗各种恶意的攻击。
1．无线传感器网络的安全问题
（1）有限的存储、运行空间和计算能力， 有限的能量
一个普通的传感器节点拥有16bit、8MHz的RISC CPU，但它只有10KB的RAM、48KB的程序内存和 1024KB的闪存。 一旦传感器节点部署到传感器网络中去，由于成本太 高，是无法随意更换和充电的。
1．无线传感器网络的安全问题
（2）通信的不可靠性
无线传输信道的不稳定性以及节点的并发通信冲突可 能导致数据包的丢失或损坏，迫使软件开发者需要投 入额外的资源进行错误处理。 多跳路由和网络拥塞可能造成很大延迟。
1．无线传感器网络的安全问题
（3）节点的物理安全无法保证
传感器节点所处的环境易受到天气等物理因素的影响 传感器网络的远程管理使我们在进行安全设计时必须 考虑节点的检测、维护等问题，同时还要将节点导致 的安全隐患扩散限制在最小范围内。
③ 主动干扰 主动干扰的基本原理是使用一个设备持续不断地 发送干扰信号，以干扰任何靠近标签的读写器 所发出的信号。 ④ Blocker Tag阻塞标签法 Blocker Tag是一种特殊的标签，与一般用来识别 物品的标签不同，Blocker Tag是一种被动式的 干扰器。
（2）基于密码技术的软件安全机制
虚拟专用网（VPN，Virtual Private Network）
在公用网络上建立专用网络的技术 。 虚拟专用网的实现技术包括密码技术、 身份认证技术、隧道技术等。
认证技术
用于确定合法对象的身份，防止假冒攻 击。其基本思想是通过验证被认证对象 的属性来达到确认被认证对象是否真实 有效的目的。
当前，业界广泛采用的一项认证技术是 PKI（Public Key Infrastructure，公开 密钥基础设施） 。
1
可用性
可靠性 完整性
4
3
2
保密性
不可抵赖性
5
1、可用性（Availability ）
确保那些已被授权的用户，在他们需 要的时候，确实可以访问得到所需信息。
突发事件：如网络攻击、计算机病毒感染、 系统崩溃、战争破坏、自然灾害
2、可靠性（Reliability）
信息以用户认可的质量连续服务于用 户的特性（包括信息的迅速、准确和连续 地转移等），也可以说是系统在规定条件 下和规定时间内完成规定功能的概率。
3.系统安全
系统安全主要指的是计算机系统的 安全，而计算机系统的安全主要来自于 软件系统，包括操作系统的安全和数据 库的安全。
4.应用安全
应用安全是指应用程序在使用过程 中和结果的安全，它是定位于应用层的 安全。应用安全包括Web安全技术、电 子邮件安全等。
Web安全
在服务器与客户机基于超文本方式进行 信息交互时的安全问题。
入侵检测技术
用于检测损害或企图损害系统的机 密性、完整性或可用性等行为的一类安 全技术。
访问控制
按用户身份及其所归属的某预定义组来限 制用户对某些信息的访问 。 分为自助访问控制技术（DAC， Discretionary Acess Control）、强制访问控制 技术（MAC，Mandatory Access Control）以 及基于角色的访问控制技术（RBAC，Rolebased Access Control）三种类型。
第7章 物联网安全
7.1
信息安全基础
7.2
无线传感器网络和RFID安全
7.3
物联网安全的新挑战
7.1 信息安全基础
7.1.1 信息安全定义 7.1.2 信息安全的基本属性 7.1.3 信息安全分类
7.1.1 信息安全定义
信息安全是一门涉及计算机科学、网 络技术、通信技术、密码技术、信息安全 技术、应用数学、数论、信息论等多种学 科的综合性学科。
保障网络安全使用的典型技术包括密码技术、防 火墙、入侵检测技术、访问控制技术、虚拟专用网技 术、认证技术等。
密码技术
信息安全的核心和关键，主要包括密码 算法、密码协议的设计与分析、密钥管 理和密钥托管等技术。
防火墙
用来加强网络之间访问控制，防止外部 网络用户以非法手段通过外部网络进入 内部网络来访问内部网络资源，保护内 部网络操作环境的特殊网络互联设备 。
7.2.1
无线传感器网络安全
2．无线传感器网络的安全标准
（1）国际无线传感器网络安全标准工作
传感器网络涉及的国际标准化组织比较多，目前 ISO/IEC JTC1、IEEE、ITU和IETF等组织都在开展 传感器网络标准研究工作。
① ISA 100.11a标准安全方案
2004年12月，美国仪表系统和自动化学 会成立了工业无线标准ISA 100委员会， 启动了工业无线技术的标准化进程。
由于RFID中所采用的物理安全机制存在 种种缺点，人们提出了许多基于密码技 术的安全机制。
它主要是利用各种成熟的密码方案和机 制来设计和实现符合RFID需求的密码协 议。
① Hash-Lock协议 Hash-Lock协议是由Sarma等人提出，使 用metalID来代替真实的标签ID以避免信 息的泄漏和被追踪，每个标签拥有自己 的访问密钥key，且metalID=Hash（key ），简写为metalID=H（key）
到目前为止，还没有发现该协议有明显 的安全漏洞或缺陷。
但是，在本方案中，执行一次认证协议 需要标签进行两次Hash运算。标签电路 中自然也需要集成随机数发生器和散列 函数模块，因此它也不适合用于低成本 RFID系统。