物联网安全第4章 物联网感知层安全
物联网感知层的安全探究
物 联 网 感 知 层 的 安 全 探 究
李春 艳
（ 红河 学院 工 学院 ，云南 蒙 自 ６ ６ ｌ １ ９ ９ ）
摘 要 ： 物联 网感知层 的安 全是物联 网安 全的基础和核 心 介 绍 了物 联 网 的 相 关概 念 ，从 感 知 层 使 用 的技 术 入 手 分 析 该
层 存 在 的 安 全 威胁 ，并 对 现 有 的 安 全 策 略 进 行 分 析和 总 结 。 最后 ，针 对 现存 的 感知 层 安 全 问题 提 出 了相 应 的建 议 措 施 。
ＬＩ Ｃｈ ｕ ｎ －ｙ＆ ｎ
（ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ Ｈ ｏ ｎ ｇ ｈ ｅ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ａ ， ｉ ｅ ｎ Ｋ ｚ ４ Ｙ ｕ ｎ ｎ ｅ ｎ ｏ ８ ／ ／ ｇ ｇ ，Ｏ ｈ ／ ｈ ａ ）
它通过 传 感 器获取 各 种物 理 、化学 、生物等 息 实 现对 物体 的 感知 。如 今物 联 网传感 技 术有 多种 技术 路
线 ，应 用前 景较 为 广泛 的传感 技 术仍 是无 线技 术 的发 展 目前 使 用最为 广泛 的主要是 射频 识 别技术 （ ｒ ａ ｄ ｌ ０ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｌ ｄ ｅ ｎ ｔ Ｉ ｆ ｌ ｃ ａ ｔ Ｉ ｏ ｎ 简称 Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ）和 微机 电系统
8、物联网感知层安全
8、物联网感知层安全物联网感知层安全
1.引言
1.1 概述
1.2 目的
1.3 范围
1.4 参考文档
2.物联网感知层安全基础
2.1 物联网感知层的定义
2.2 物联网感知层的架构
2.3 物联网感知层的安全要求
3.物联网感知层安全威胁与风险评估
3.1 威胁来源分析
3.2 安全威胁与风险评估方法
3.3 常见的安全威胁与风险案例分析
4.物联网感知层安全控制措施
4.1 身份和访问管理
①设备身份认证
②用户身份认证
③访问授权与权限管理
4.2 数据加密与传输安全
①数据加密算法
②传输安全协议
4.3 安全检测与监控
①网络安全监控系统
②安全事件响应与处置
4.4 硬件与设备安全
①物理安全控制
②设备固件安全
4.5 漏洞管理与补丁更新
①漏洞管理流程
②漏洞补丁更新策略
5.物联网感知层安全管理
5.1 安全策略与规划
5.2 安全培训与意识
5.3 安全演练与应急预案
5.4 安全审计与合规性
5.5 安全评估与改进
6.结论
1.本文档涉及附件：
●附件1：物联网感知层安全检查表
●附件2：物联网感知层安全风险评估报告
2.本文所涉及的法律名词及注释：
●法律名词1：《物联网安全管理条例》：指中国颁布，于X年X月日开始实施的法规，对物联网安全管理进行了规范。
●法律名词2：《个人信息保护法》：指中国国家人民代表大会制定，于X年X月日开始实施的法律，保护个人信息的安全和合法使用。
●注释：物联网感知层安全需符合相关法律法规，保障用户隐私和信息安全。
物联网感知层信息安全防护策略
制，防止未经授权的访问和操作。
审计与监控
03
对用户行为和设备状态进行审计和监控，及时发现异常行为和
潜在的安全威胁。
03
物联网感知层安全防护技术
安全芯片技术
安全芯片
安全芯片是物联网感知层信息安全防护的重要技术之一， 它能够提供加密、解密、数字签名等功能，确保数据在传 输和存储过程中的机密性和完整性。
沙箱技术
沙箱技术是一种隔离技术，它能 够将应用程序或系统组件运行在 隔离的环境中，以防止恶意代码 的传播和攻击。
安全容器与沙箱的比 较
安全容器和沙箱技术在隔离应用 程序和系统组件方面具有相似之 处，但它们的实现方式和应用场 景有所不同。安全容器更适用于 虚拟化环境，而沙箱技术更适用 于移动应用程序的隔离。
功能
感知层的主要功能包括数据采集、物体识别、环境监测等，为上层应用提供实 时、可靠的数据输入。
物联网感知层的信息安全威胁
数据泄露
未经授权的访问和窃取感知层中 的数据，可能导致敏感信息的泄 露，如个人隐私、企业机密等。
数据篡改
攻击者通过干扰或篡改感知层设备 采集的数据，可能导致上层应用做 出错误的决策或产生不良影响。
采用加密技术对车联网通信 进行保护，防止数据被窃取 或篡改。
限制对车联网服务的访问权 限，只允许授权用户进行访 问。
定期对车联网系统进行安全 审计，发现潜在的安全隐患 并及时处理。
THANKS
谢谢您的观看
设备加固
对物联网感知层设备进行 物理加固，如加装防拆、 防水、防尘等保护措施， 提高设备的抗破坏能力。
定期巡检
对物联网感知层设备进行 定期巡检，及时发现设备 异常和潜在的安全隐患。
数据加密与安全传输策略
物联网感知层安全问题
以下为物联网感知层安全问题，一起来看看：1、物联网感知层的安全威胁物联网感知层的任务是感知外界信息，完成物理世界的信息采集、捕获和识别。
感知层的主要设备包括：RFID阅读器、各类传感器(如温度、湿度、红外、超声、速度等)、图像捕捉装置(摄像头)、全球定位系统装置、激光扫描仪等。
这些设备收集的信息通常具有明确的应用目的，例如：公路摄像头捕捉的图像信息直接用于交通监控;使用手机摄像头可以和朋友聊天以及与他人在网络上面对面交流;使用导航仪可以轻松了解当前位置以及前往目的地的路线;使用RFID技术的汽车无匙系统，可以自由开关车门。
各种感知系统在给人们的生活带来便利的同时，也存在各种安全和隐私问题。
例如，使用摄像头进行视频对话或监控，在给人们生活提供方便的同时，也会被具有恶意企图的人利用，从而监控个人的生活，窃取个人的隐私。
近年来，黑客通过控制网络摄像头窃取并泄露用户隐私的事件偶有发生。
根据物联网感知层的功能和应用特征，可以将物联网感知层面临的安全威胁概括如下。
(1)物理捕获感知设备存在于户外，且被分散安装，因此容易遭到物理攻击，其信息易被篡改，进而导致安全性丢失。
RFID标签、二维码等的嵌入，使接入物联网的用户不受控制地被扫描、追踪和定位，这极大可能会造成用户的隐私信息泄露。
RFID技术是一种非接触式自动识别技术，它通过无线射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预。
由于RFID标签设计和应用的目标是降低成本和提高效率，大多采用“系统开放”的设计思想，安全措施不强，因此恶意用户(授权或未授权的)可以通过合法的阅读器读取RFID标签的数据，进而导致RFID标签的数据在被获取和传输的过程中面临严重的安全威胁。
另外，RFID 标签的可重写性使标签中数据的安全性、有效性和完整性也可能得不到保证。
(2)拒绝服务物联网节点为节省自身能量或防止被木马控制而拒绝提供转发数据包的服务，造成网络性能大幅下降。
物联网感知层技术
汇报人：
目录
添加目录标题
01
物联网感知层概述
02
物联网感知层技术架 构
03
物联网感知层关键技 术
04
物联网感知层应用场 景
05
物联网感知层面临的 挑战与未来发展趋势
06
添加章节标题
物联网感知层概 述
定义与作用
物联网感知层定义：感知层是物联网三层架构中的最底层，主要负责数据的采集和传输
传感器技术
传感器类型：包括温度、湿度、压力、光照等多种类型 传感器工作原理：基于物理或化学效应，将待测量转换为电信号 传感器应用：在物联网中，传感器用于数据采集、环境监测、智能控制等领域 传感器技术发展趋势：高精度、高可靠性、低功耗、微型化等
无线传感器网络技术
定义：由一组能够自组织形成网络的低功耗、微型、低成本传感器节点组成的网络 特点：可自组织、自修复、容错性强、覆盖范围广、可扩展性强 应用：环境监测、智能家居、智能交通、工业自动化等领域 发展趋势：低功耗、低成本、高精度、高可靠性、智能化等方向发展
物联网感知层的主要任务
感知物体：通过传感器、 RFID等技术手段，感知物 体并获取相关信息。
数据采集：将感知到的数据 采集并传输到网络中，为后 续处理和分析提供数据支持。
数据传输：将采集到的数据通过 无线网络、有线网络等传输到数 据中心或云端进行存储和处理。
数据处理：对采集到的数据 进行清洗、整合、分析和挖 掘，提取有价值的信息。
未来发展趋势
感知层技术不断升级，实现更精准、 更快速的数据采集和处理
感知层技术将不断拓展应用领域， 从工业、家居等领域向更多领域延 伸
添加标题网络层、应用层融合，形 成更高效、更智能的物联网系统
物联网感知层安全概述(PPT 34张)
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4
轻量级密码算法——ECC
ECC特别适用于诸如以下实现中：
无线Modem的实现； web服务器的实现；
集成电路卡的实现；
……
轻量级密码算法——ECC
安全性高，其安全性依赖于椭圆曲线上的离散 对数困难问题；
运算速度快； 便于软硬件实现。
轻量级密码算法——ECC
轻量级密码算法——ECC
椭圆曲线密码体制
为保证RSA算法的安全性，它的密钥长度需一 再增大，使得它的运算负担越来越大。相比之下， 椭圆曲线密码体制ECC（elliptic curve cryptography）可用短得多的密钥获得同样的安全 性，因此具有广泛的应用前景。ECC已被IEEE公 钥密码标准P1363采用。
定义4.3.1 若代数系统<F, +, •>的二元运算满足: 1） <F, +>是交换群； 2） <F-{0}, •> 是交换群,其中0是+运算的单位元； 3）乘法在加法+运算上满足分配律，即对于任意a，b， cF，有 a• (b+c) = a•b+a•c和(b+c) •a=b•a+c•a； 则称F为一个域．
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有限域
定义4.3.2 有限个元素构成的域称为有限域．域中元素 的个数称为有限域的阶． 例：当p是素数时，模p剩余类集合 { 0 , 1 ,2 ,p 1 } 构成p阶有限域GF(p) ，这也是最简单的一种有限域．
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有限域
定义4.3.3 设G是群，a是G中的一个元素，如果存在正 整数m，使得am=1，则称a是有限阶的元素，把最小的满 足am=1 的正整数m叫做元素a的阶，用|a|表示。
物联网感知层信息安全防护策略
定期对网络设备和系统进行 安全检查和漏洞扫描，及时
发现和修复安全问题。
对网络设备和系统进行备份和 恢复措施，确保在发生故障或
攻击时能够迅速恢复。
强化对用户的安全教育与培训
加强员工的安全意识和培训，提高员工对信息 安全的重视程度。
定期组织安全培训和演练，提高员工应对安全 事件的能力。
。
05
物联网感知层信息安全的未来趋 势与展望
发展更加智能化的安全防护技术
人工智能与机器学习
利用人工智能和机器学习技术对物联网设备进行监控，及时发现 异常行为并进行预警。
深度学习
应用深度学习算法对物联网数据进行模式识别，以识别潜在的安 全威胁。
自然语言处理
通过自然语言处理技术对物联网设备间的通信内容进行语义分析 ，以发现潜在的安全风险。
模式。
物理安全防护技术
1 2 3
控制物理访问
对物联网设备、数据存储和网络设施进行物理访 问控制，包括门禁系统、监控摄像头和生物识别 技术等。
保护硬件设备
确保物联网硬件设备的安全性，如防篡改、防拆 卸和防破坏等，以及定期进行硬件设备的检查和 维护。
管理物理环境
对物联网设备所处的物理环境进行管理，如温度 、湿度和电磁干扰等，以确保设备正常运行和数 据安全。
提高物联网信息安全的可溯源性
数据加密
采用数据加密技术确保数据在传输和存储过程中的安全性，防止 数据被篡改或窃取。
数字签名
利用数字签名技术对数据来源进行验证，确保数据的真实性和完整 性。
审计与监控
对物联网设备和数据进行实时审计和监控，确保数据的可溯源性。
推动物联网信息安全标准化的进程
国际合作
参与国际物联网信息安全标准的制定和推广，促 进全球物联网信息安全水平的提高。
第四章、物联网感知层安全
4.2.1 RFID安全威胁
1.RFID系统所带来的团体隐私效果 2.RFID系统所带来的平安效果 1〕自动攻击包括： 〔1〕取得的射频标签实体，经过物理手腕在实验室环境中去除芯片封装，运用微 探针获取敏感信号，从而停止射频标签重构的复杂攻击； 〔2〕经过过软件，应用微处置器的通用接口，经过扫描射频标签和照应读写器的 探寻，寻求平安协议和加密算法存在的破绽，进而删除射频标签内容或窜改可重 写射频标签内容； 〔3〕经过搅扰广播、阻塞信道或其他手腕，构建异常的运用环境，使合法处置器 发作缺点，停止拒绝效劳攻击等。 2〕主动攻击主要包括： 〔1〕经过采用窃听技术，剖析微处置器正常任务进程中发生的各种电磁特征，来 取得射频标签和读写器之间或其他RFID通讯设备之间的通讯数据； 〔2〕经过读写器等窃听设备，跟踪商品流通静态。自动攻击和主动攻击都会使 RFID运用系统面临庞大的平安风险。
第4章 物联网感知层平安 第1节 感知层平安概述
4.1.2 感知层安全威胁
1.增强对传感网秘密性的平安控制 2.增强节点认证 3.增强入侵监测 4.增强对传感网的平安路由控制 5.应构建和完善我国信息平安的监管体系
第4章 物联网感知层平安 第1节 感知层平安概述
4.2 RFID平安
4.2.1 RFID平安要挟 4.2.2 RFID平安技术
4.3.2 传感器网络安全威胁分析
2.技术分类
1〕物理层攻击 〔1〕信号搅扰和窃听攻击。〔2〕窜改和物理破坏攻击。〔3〕仿冒节点攻击。 2〕链路层平安要挟 〔1〕链路层碰撞攻击。〔2〕资源消耗攻击。〔3〕非公允竞争。 3〕网络层的平安要挟 〔1〕虚伪路由攻击。〔2〕选择性地转发。〔3〕Sinkhole槽洞攻击。 〔4〕DoS拒绝效劳攻击。〔5〕Sybil女巫攻击。〔6〕Wormholes虫洞攻击。 〔7〕HELLO洪泛攻击。〔8〕确认诈骗。〔9〕主动窃听。 4〕传输层攻击 〔1〕洪泛攻击。〔2〕重放攻击。
物联网安全技术第4章物联网感知层安全
4．Wormhole攻击 Wormhole攻击通常需要两个恶意节点相互串通，合谋进 行攻击。一般情况下，一个恶意节点位于Sink节点附近，另 一个恶意节点距离Sink节点较远，较远的那个节点声称自己 和Sink节点附近的节点可以建立低时延、高带宽的链路，从 而吸引周围节点将其数据包发送到它这里。在这种情况下， 远离Sink节点的那个恶意节点其实也是一个Sinkhole。该攻 击常和其他攻击，如选择转发等手段结合进行。 5．Hello泛洪攻击 很多路由协议需要物联网感知节点定时发送Hello包， 以声明自己是它们的邻居节点。但是一个较强的恶意节点以 足够大的功率广播Hello包时，收到该包的节点会认为这个 恶意节点是它们的邻居。在以后的路由中，这些节点很可能 会使用这条到此节点的路径，向恶意节点发送数据包。 针对进攻者的攻击行为，物联网的感知节点可以采取各 种主动和被动的防御措施。主动防御指在网络遭受攻击以前， 节点为防范攻击采取的措施，例如对发送的数据加密认证，
布置区域的物理安全无法保证物联网的感知节点通常散布在无人区域因为其工作空间本身就存在不安全因素节点很可能遭到物理上或逻辑上的破坏或者俘获所以物联网感知层安全设计中必须考虑及时撤除网络中恶意篡改节点的问题以及由于恶意篡改节点而导致的安全隐患问题即因为该节点的恶意篡改导致更多节点被破坏最终导致整个网络被恶意篡改或者失效
线电管理规定，在个人电子设备的扫描探测段不需要进行加 密，如光学存储介质使用激光、条码与扫描头之间的激光， 以及主动或被动式标签与阅读器之间的射频信号进行加密。 大多数国家要比美国弱得多，从近年美国参与的波斯湾 战争、波黑战争和伊拉克战争来看，美国军事上和政治上都 无意隐藏其进攻的动机，相反在战前都是在大张旗鼓地调兵 遣将，大规模地运送物资。美国不但不再以对手知道自己的 物流信息，相反还主动发布这些信息，使对手产生恐惧心理， 希望达到不战而屈人之兵的效果。这是基于美国军事、经济 和技术均大幅度领先对手，而军队又极度依赖技术的前提下 采用的合理策略。 但是对于落后的国家而言，却不能掉以轻心。在可以预 见的将来，我国面临的主要战争威胁仍然来源于周边国家。 与这些国家相比，我国技术、经济和军事力量并不占有绝对 优势。不管是战略上还是战术上隐藏真实意图，保持军事行 动的突然性仍然具有重大意义。
物联网感知层的信息安全保障措施
物联网感知层的信息安全保障措施作者：辜晟恩来源：《电子技术与软件工程》2017年第22期物联网是继计算机、互联网之后的又一大信息技术的进步，简单来说就是物物相连的互联网，其核心基础与本质依然是是互联网，但它是互联网的延伸与扩展，将互联网的用户端延伸到任何物品与物品之间，让物与物之间进行信息交流与通信。
物联网是通过通信感知技术而广泛应用于网络的融合中的，它一共包含三层结构：应用层、网络层和感知层，其中感知层是物联网获取信息的主要来源，而目前信息安全问题是物联网发展面临的首要问题。
本文就感知层存在的信息安全问题进行分析，并探讨相应的保障措施。
【关键词】物联网感知层信息安全保障措施物联网是以感知为目的的，而感知层就相当于物联网的皮肤与五官，用于识别、采集信息。
而从信息交互的角度来看，物联网总会有一天实现物物之间在任何场合、任何时间的互联，也极有可能将大量的信息暴露于公共场合。
倘若这种暴露的信息缺乏应有的保护，会极其容易被利用。
当物联网发展到一定程度，信息的泄露和非法利用不仅会损坏个人利益，严重时会损坏国家利益。
所以物联网感知层的信息安全问题的解决已经成为迫在眉睫的事情。
1 物联网感知层的技术分析物联网感知层的感知层解决的是人类世界与物理世界的信息获取问题，它包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器M2M终端等设备，它首先通过传感器、相机等采集外部实体的数据，然后通过RFID、蓝牙等短距离传输技术传递数据。
而感知层所拥有的技术检测技术、短距离无线通信技术、RFID技术等，其中RFID技术是一项不用通过接触的自动识别技术，拥有着精度高、抗干扰强、操作便捷等优点，像生活中的收费系统、飞机场的行李自动分类系统等都属于这一技术的应用。
除此之外，传感网络技术可以感知环境参数，M2M负责机器到机器的无线数据传输等。
2 物联网感知层的信息安全威胁分析物联网感知层的作用主要依赖于两大关键技术，它们分别是射频识别（RFID）技术和无线传感网络技术。
物联网感知层的信息安全保障措施
的信 息安全问题，射频识别系统和无线传感网 攻击 。基于这种情况 ，建立有效的容错容侵的 络系统是讨 论的重 点。 机制是非常有必要的 。这种机制设立时，应该
２ ． １ Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ ￣统面临的信息安全风 险 从基于 Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ技术 的物 联网感知层结构来 看 ，该系统结构 下 的信 息安全在 于单个 Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ 系统的信 息安全 。Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ系 统所面对 的安全风
险主 要有 两 类 ：
考虑 允许错误和入侵的 比例，要使误检率和漏 检率处于平衡状态 ，同时要想到会 出现的攻击 手段 ，针对种种情况设置解决办法 。通过容错
容侵机 制，可 以有效 的保 障物联 网系统 的正常
运行 。
３ ． ２建立完善的安全路 由机制
由于 无线 网络 的不安 全性 ，路 由有 时不 能正确识别错误信息，还会遭遇攻击。针对这 种现象 ，建立安全带路 由机制是很关键的，它 可 以保证在无线网络受到威胁时 ，能够通过正 今 ，各 国学者提 出无线传感网络协议因其简单 性而 极易遭 受攻击 ，所 以，安全 的路 由算法是
时会损坏 国家利益 。所 以物联 网感知层的信息
安全 问题 的解决 已经成为迫在眉睫的事情 。
无线传感器有 ５ 个主要特 点：能量有限，
自身进行技术防控 ， 还要依赖相应的法律法规。
１物联 网感 知层 的技术分析
物 联 网感知 层 的感知层 解 决的是 人类世 界 与物 理 世 界 的 信 息 获 取 问题 ，它 包 括 二 维 码 标签和 识读器 、Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ 标签和读写器 、摄像 头、 Ｇ Ｐ Ｓ 、传感器 Ｍ２ Ｍ 终 端等设 备，它首先通 过 传感器、相机等采集外部实体的数据，然后通 过Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ、蓝牙等短距 离传输 技术传递 数据 。 而感知层所拥有 的技术检测技术、短距离无线 通信 技术 、Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ技术 等，其 中 Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ技 术是
物联网感知层的信息安全保障措施
（ １ ． 北 京市公安局 网络安 全保卫 总队 ， 北京 １ ０ ０ ７ ４ ０； ２ ． 海军计算技 术研 究所 ， 北京 １ ０ ０ ８ ４ １； ３ ． 北 京交通 大学计算机 与信息技 术学 院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ４ ４）
摘 要 ： 文章 介 绍 了物联 网 三层 结 构 中采 用 的主 要 技 术 手段 和 存 在 的 安 全 威胁 ，提 出 了应 在 不 同的
Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｂｅ ｊ ｉ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ４ ４ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｅ ｃ ｕ ｒ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆＩ ｎｔ ｅ ｒ ｎｅ ｔ ｏ ｆｔ ｈｉ ｎ ｇ ｓ ｉ ｓ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｌ ｙ ｈ ｏ ｔ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ｉ ｎ ｉ ｎｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏｌ ｏ ｇ ｙ
Ｉ ｎｔ ｅ ｒ ｎｅ ｔ ｏ ｆ Ｔｈ ｉ ｎｇ ｓ
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物联网安全技术第4章 物联网认证机制
T , M Nonce
Checksum
SK
EP
E TNonce , K PK EP
T E X T1 PK CA T E X T2 PK EP
CA 认证中心
EP 外部组织 Mote 传感节点 PK 公钥 SK 私钥 TEXT 签名文本 E 密文 K 会话密钥
16
4.3.3 基于ECC公钥算法的用户强 认证协议
18
第四章 物联网认证机制
4.1 物联网认证机制的安全目标及分类 4.2 基于对称密码体制的认证协议 4.3 基于非对称密码体制的认证协议 4.4 µTESL广播认证协议 4.5 基于中国剩余定理的广播认证协议
19
4.4.1 µTESL广播认证协议
µTESLA广播认证协议
µTESLA主要用于提供点到多的广播认证，其 基本思想是通过对认证密钥的延迟分发而引入非对称 认证方式。
普通高等教育 物联网工程类规划教材
物联网安全技术
第四章 物联网认证机制
4.1 物联网认证机制的安全目标及分类 4.2 基于对称密码体制的认证协议 4.3 基于非对称密码体制的认证协议 4.4 µTESL广播认证协议 4.5 基于中国剩余定理的广播认证协议
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4.1 物联网认证机制的安全目标及分类
物联网认证机制的安全目标
MAC4=HMAC-SHA256(MIK,NB)
CompareMAC4 ？ = MAC3 If：MAC4=MAC3
则节点B完成对节点A的鉴别, 将MEK保存为与A的会话密钥。
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4.2.2 基于分组密码算法的双向 认证协议
基于分组密码算法的双向认证协议
认证之前，节点A应具备身份标识IDA和预共享密钥KP， 节点B应具备身份标识IDB和预共享密钥KP。
物联网感知层
物联⽹感知层物联⽹感知层⼀、概述物联⽹是“传感⽹”在国际上的通称，是传感⽹在概念上的⼀次拓展。
通俗地讲，物联⽹就是万物都接⼊到互联⽹，物体通过装⼊射频识别设备、红外感应器、GPS 或其他⽅式进⾏连接，然后通过移动通信⽹络或其他⽅式接⼊到互联⽹，最终形成智能⽹络，通过电脑或⼿机实现对物体的智能化管理和信息采集分析。
物联⽹应该具备三个特征，⼀是全⾯感知，即利⽤RFID、传感器、⼆维码等随时随地获取物体的信息；⼆是可靠传递，通过各种电信⽹络与互联⽹的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；三是智能处理，利⽤云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量数据和信息进⾏分析和处理，对物体实施智能化的控制。
在业界，物联⽹⼤致被公认为有三个层次，底层是⽤来感知数据的感知层，第⼆层是数据传输的⽹络层，最上⾯则是内容应⽤层。
其中感知层由各种具有感知能⼒的设备组成，主要⽤于感知和采集物理世界中发⽣的物理事件和数据。
感知层⾄关重要,是物物相连的基础,是实现物联⽹的最底层技术。
物联⽹感知层是物联⽹络建⽴的基础，深⼊的了解物联⽹感知层的⽹络层部分为建⽴低成本、⾼效、灵敏的物联⽹络提供⼀定的⼀局。
感知层的作⽤相当于⼈的眼⽿⿐喉和⽪肤等神经末梢，它是物联⽹获识别物体，采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。
物联⽹与传统⽹络的主要区别在于，物联⽹扩⼤了传统⽹络的通信范围，即物联⽹不仅仅局限于⼈与⼈之间的通信，还扩展到⼈与物、物与物之间的通信。
作为下⼀代信息浪潮的新热点，国内外政府公司和研究机构对物联⽹投⼊了极⼤的关注，IBM 公司提出“智慧地球”，⽇本和韩国分别提出了“U-japan”和“U-Korea”战略，这都是从国家⼯业⾓度提出的重⼤信息发展战略。
中国针对物联⽹到来的信息浪潮，提出了“感知中国”的发展战略。
⼆、感知层技术1．传感器技术⼈是通过视觉、嗅觉、听觉及触觉等感觉来感知外界的信息，感知的信息输⼊⼤脑进⾏分析判断和处理，⼤脑再指挥⼈做出相应的动作，这是⼈类认识世界和改造世界具有的最基本的能⼒。
物联网感知层
物联网感知层第一篇：物联网感知层物联网感知层物联网本身的结构复杂，主要包括三大部分：首先是感知层，承担信息的采集，可以应用的技术包括智能卡、RFID电子标签、识别码、传感器等；其次是网络层，承担信息的传输，借用现有的无线网、移动网、固联网、互联网、广电网等即可实现；第三是应用层，实现物与物之间，人与物之间的识别与感知，发挥智能作用。
具体的核心，是感知层中的技术，从现在阶段来看，物联网发展的瓶颈就在感知层。
国际电信联盟（ITU）将射频技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术列为物联网关键技术。
射频识别（radiofrequencyidentification，RFID）射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种非接触式自动识别技术，该技术的商用促进了物联网的发展。
它通过射频信号等一些先进手段自动识别目标对象并获取相关数据，有利于人们在不同状态下对各类物体进行识别与管理。
射频识别系统通常由电子标签和阅读器组成。
电子标签内存有一定格式的标识物体信息的电子数据，是未来几年代替条形码走进物联网时代的关键技术之一。
该技术具有一定的优势：能够轻易嵌入或附着，并对所附着的物体进行追踪定位；读取距离更远，存取数据时间更短；标签的数据存取有密码保护，安全性更高。
RFID目前有很多频段，集中在13.56MHz频段和900MHz频段的无源射频识别标签应用最为常见。
短距离应用方面通常采用13.56MHzHF频段；而900MHz 频段多用于远距离识别，如车辆管理、产品防伪等领域。
阅读器与电子标签可按通信协议互传信息，即阅读器向电子标签发送命令，电子标签根据命令将内存的标识性数据回传给阅读器。
RFID技术与互联网、通讯等技术相结合，可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。
但其技术发展过程中也遇到了一些问题，主要是芯片成本，其他的如FRID反碰撞防冲突、RFID天线研究、工作频率的选择及安全隐私等问题，都一定程度上制约了该技术的发展。
物联网安全感知与防护方案
采用先进的加密技术和认证手段，确保数据在传输过程中的安全性和完整性。
及时更新系统和软件，以免漏洞被利用。
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物联网安全防护技术发展
利用区块链技术，实现数据可追溯、不可篡改的安全特性，有效保护物联网中的数据隐私和安全。
分布式账本技术
通过引入数字货币和智能合约，提高物联网系统的交易效率和安全性，避免欺诈和攻击。
应用程序更新
及时更新应用程序，以修复潜在的安全漏洞和缺陷。
安全日志记录与分析
记录和分析应用程序的安全日志，以检测和响应潜在的安全威胁。
应用安全最佳实践
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黑客通过漏洞扫描、病毒植入等方式对物联网系统进行攻击。
伪造数据
恶意用户可以伪造传感器数据，如温度、湿度等，干扰系统正常运行。
拒绝服务攻击（DoS攻击）
与内部威胁中的拒绝服务攻击类似，但来自外部。
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威胁探测与应对
定期进行安全审计，发现潜在的安全威胁和漏洞。
安全审计
入侵检测
加密与认证
定期更新
安全感知意识
目前缺乏统一的物联网安全标准和规范，导致安全感知和防护工作存在困难。
缺乏统一标准
威胁情报
通过收集和分析网络流量、恶意软件等数据，发现潜在的物联网安全威胁，及时采取防范措施。
漏洞扫描
通过漏洞扫描工具，发现物联网设备的安全漏洞，及时进行修复和升级。
入侵检测与防御
在物联网系统中设置入侵检测与防御机制，实时监测并阻止非法入侵行为。
物联网安全感知技术
在物联网安全感知过程中，需要处理大量敏感数据，如何确保数据隐私和安全是一大挑战。
物联网感知层安全要求
物联网感知层安全要求物联网感知层是指物联网体系结构中的最底层，主要负责监测和感知环境中的各种信息和数据，包括传感器、嵌入式系统、无线通信设备等，是整个物联网系统的基础。
由于物联网感知层具有分布式、异构、大规模的特点，安全问题一直是物联网领域面临的难点之一，因此，本文将以此为出发点，探讨物联网感知层安全要求。
1. 安全意识物联网感知层建立在现代通信技术和计算机网络基础上，它是整个物联网系统的基础，在保证整个系统的稳健性和可靠性方面起着重要的作用。
因此，在物联网感知层安全方面，首先需要重视安全意识。
要求相关从业人员加强安全意识教育，提高安全意识，从而有效的避免信息泄露和其他安全问题的出现。
2. 安全策略为了保障物联网感知层的安全，需要采取一系列的安全策略。
首先，需要建立适当的物联网感知层安全机制，从硬件、软件和网络等方面进行安全防范。
其次，应该从技术上加强对物联网感知层进行加密和认证，并建立完善的物联网加密机制和管理体系，对数据进行加密和管理。
3. 安全通信物联网感知层内部设备的通信需要满足高效、安全、可靠、可控等多种要求，因此，也需要考虑安全通信的问题。
可以采取一些措施，如加密、身份验证等，保证通信的安全与可靠。
4. 安全管理物联网感知层设备非常多，因此，需要建立完善的设备管理策略，包括设备注册、设备认证、设备检测、设备授权等。
同时，也需要对设备运行过程中产生的日志进行管理，及时发现异常情况并进行处理。
5. 安全维护物联网感知层是分布式、异构、大规模的系统，设备数量多、地理位置分散，因此，需要定期对设备进行维护和管理，及时修复设备的漏洞和安全问题，并采取一系列安全保护措施，确保设备的安全与稳定。
综上所述，物联网感知层安全要求是物联网系统中非常重要的一环，既涉及到设备安全，也涉及到数据安全。
要求相关从业人员要加强安全意识教育，从技术上加强对物联网感知层进行加密和认证，并建立完善的物联网加密机制和管理体系，对数据进行加密和管理，同时采取一系列安全保护措施，确保设备的安全与稳定。
8、物联网感知层安全
8、物联网感知层安全物联网感知层安全
1：引言
1.1 背景
1.2 意义和目的
1.3 文档结构
2：物联网感知层概述
2.1 物联网感知层定义
2.2 物联网感知层架构
2.3 物联网感知层组成元素
3：物联网感知层安全威胁
3.1 物理攻击
3.2 网络攻击
3.3 信息泄露
3.4 服务拒绝
4：物联网感知层安全措施
4.1 物理安全措施
4.2 网络安全措施
4.3 数据安全措施
4.4 身份认证与访问控制
4.5 安全监控与响应机制5：物联网感知层安全评估
5.1 安全需求分析
5.2 安全威胁分析
5.3 安全风险评估
5.4 安全控制评估
6：物联网感知层安全管理
6.1 安全策略制定
6.2 安全培训与意识
6.3 安全演练与应急响应
6.4 安全监管与合规性管理7：物联网感知层安全案例分析
7.1 恶意攻击案例
7.2 数据泄露案例
7.3 身份伪装案例
7.4 服务拒绝案例
附件：
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法律名词及注释：
- 物联网（IoT）：物联网是指通过互联网络让各种设备相互连接，实现信息互通和智能化控制的网络
- 感知层：物联网中的感知层指的是物联网设备层，包括传感器、执行器等设备
- 安全威胁：对物联网感知层的攻击、破坏和非法访问的行为- 信息泄露：未经授权的个人敏感信息、商业机密等在物联网感知层被泄露或窃取的情况
- 服务拒绝：针对物联网感知层的攻击，导致服务无法正常提供的情况。
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4.2.2 WSN安全脆弱性
（1）分布的开放性 （2）网络的动态性 （3）电源能量的有限性 （4）计算能力的有限性 （5）通信能力的有限性 （6）存储空间的有限性 （7）通信的开放性和不可靠性 （8）技术不成熟及标准不统一性
交流与微思考
为什么说物联网感知层具有“易攻难 守”的特点？你是否联想到了“弱国 无外交”、“落后就要挨打”？如何规 避风 WSN安全
4.2.1 WSN概述 4.2.2 WSN安全脆弱性 4.2.3 WSN安全威胁 4.2.4 WSN安全需求 4.2.5 WSN安全防御方法
4.2.1 WSN概述
互联网和卫星
任务管理节点 用户
汇聚节点 （基站）
监测区域
传感器节点
无线传感器网络的这种组网模式、资源特点和分布方式决定了它容易受到信息安 全攻击方面的困扰，且其解决思路和方法不能简单地套用传统的信息安全方案
4.2.3 WSN安全威胁
（1）针对节点的攻击 ①物理攻击与节点被捕获 ②节点被控制 ③节点受到拒绝服务（DoS）攻击 ④假冒攻击或节点复制攻击 ⑤大规模节点的有效管理问题
4.2.3 WSN安全威胁
（2）针对数据的攻击 ①非法访问 ②截取
被动的消息截取 流量分析
③篡改 ④重放 ⑤虚假数据注入 ⑥数据的选择性转发
第4章 物联网感知层安全
本章主要内容
1 概述 2 WSN安全 3 RFID安全
学习导引
知识单元与 ➢ WSN概述、WSN安全脆弱性、WSN安全威胁、WSN安全需求、WSN安全防御方法 知识点 ➢ RFID工作原理、RFID安全脆弱性、RFID安全威胁、RFID安全需求、RFID安全防御方法
能力点 重难点 学习要求
– 节点间的链接关系不正常（如选择性转发、路由欺骗、集团式作弊等） – 感知层所采集原始数据的机密性、真实性、完整性或新鲜性等属性受到
破坏（如数据被非法访问、虚假数据注入、数据被篡改、数据传输被延 迟等） – 感知层中的“物”被错误地标识或被非授权地定位与跟踪等
4.1 概述
物联网感知层的安全目标主要体现为： （1）强调基于WSN的感知中的信任管理，确保所采集数据的真实和有
基于对以WSN安全和RFID安全为核心的物联网感知层安全概念的建立、对WSN和RFID安全基 本内容的熟悉，形成知识应用能力
基于对WSN安全脆弱性、WSN安全威胁、WSN安全需求、WSN安全防御方法，以及RFID工作 原理、RFID安全脆弱性、RFID安全威胁、RFID安全需求、RFID安全防御方法和RFID安全标准 的把握，形成知识应用能力、问题分析能力
基于交流与微思考，形成沟通表达能力和问题分析能力 基于学习拓展与探究式研讨，形成知识应用能力、问题分析能力、终身学习能力 基于复杂工程问题实践，形成问题分析能力、设计开发能力、工程研究与创新能力 重点：物联网感知层安全的基本含义；WSN安全需求与安全防御方法；RFID安全需求与安全防
4.2.3 WSN安全威胁
（4）针对特定协议的攻击 来自于被攻陷节点的复杂攻击可以针对网络的内部协议
如针对路由协议的攻击 针对数据融合协议的攻击 针对定位协议的攻击 针对时间同步协议的攻击等
在WSN中，这些安全威胁或挑战能引起快速的电池能量消耗，并有效 地使WSN中的单个传感器节点甚至整个网络瘫痪，从而阻止或破坏其服 务功能的实现
信息作为一种资源，其内容都具有一定的价值或安全敏感性，物联 网感知层的信息安全问题突出，且涉及面广、影响巨大，感知层数 据信息的安全保障是整个物联网信息安全的基础
4.1 概述
• 物联网感知层信息安全问题是物联网安全的核心内容 • 物联网感知层面临的安全威胁主要表现为
– 感知层中节点自身故障（如节点被捕获、被控制、功能失效或服务中断 、身份伪造等）
问题导引
➢ 物联网感知层安全的基本含义是什么？ ➢ 如何理解物联网感知层安全在整个物联网安全中的重要性？ ➢ 如何理解WSN的安全脆弱性？ ➢ WSN面临的安全威胁有哪些？ ➢ WSN的安全需求是什么？ ➢ 如何实现WSN的安全？ ➢ 如何理解RFID的安全脆弱性？ ➢ RFID面临的安全威胁有哪些？ ➢ RFID的安全需求是什么？ ➢ 如何实现RFID的安全？
御方法 难点：WSN安全脆弱性和安全威胁；RFID安全脆弱性和安全威胁 ✓ 掌握物联网感知层安全的基本含义 ✓ 掌握WSN安全需求和WSN安全防御方法 ✓ 掌握RFID安全需求和RFID安全防御方法 ✓ 了解WSN安全脆弱性、WSN安全威胁 ✓ 了解RFID工作原理、RFID安全脆弱性、RFID安全威胁、RFID安全标准等
4.1 概述
感知层位于整个物联网体系结构的最底层，是物联网的核心和基础， 其基本任务是全面感知外界信息，是整个物联网的信息源
感知层主要涉及各种传感器及其所组成的无线传感器网络、无线射 频识别、条形码、激光扫描、卫星定位等信息感知与采集技术，用 以完成对目标对象或环境的信息感知
由于物联网感知层节点数量众多、覆盖范围广泛、功能特点各异， 并直接与物理环境或人相联接，往往分布于无人值守的区域，且所 采集的信息可以基于网络实现远程传播
4.2.3 WSN安全威胁
（3）针对网络的攻击 ①干扰 ②路由攻击
路由欺骗攻击 污水池（sinkhole）攻击 虫洞（wormhole）攻击 洪泛（flood） 攻击
③集团式作弊（或合谋攻击） ④拒绝服务攻击
黑洞攻击 能量耗尽攻击 方向误导攻击
交流与微思考
2016年8月巴西里约奥运会期间 我国游泳运动员爆出“洪荒之力” 的段子并迅速在网络上爆红，如 果攻击者借用这种模式在短时间 内集中大量出现某种流量并可能 导致网络拥塞的现象，可以将其 归为哪一种攻击形式？
效性 （2）确保基于RFID的感知层中对象的隐私得到保护，包括“物”的标识
与定位等 因感知层节点资源有限、只能执行少量的计算和通信的突出特点，
感知层能否抗DoS攻击是衡量物联网是否健康的重要指标 感知层安全机制的建立离不开轻量级密码算法和轻量级安全认证协
议的支持
交流与微思考
如何认识感知层安全对于物联网的意义？