物联网信息安全技术

物联网信息安全技术研究

肖广娣 凌 云

（苏州大学 江苏 苏州 215131）

摘 要： 物联网在各个领域的推广应用也把原来的网络安全威胁扩大到物质世界，增加防范和管理难度，根据物联网的三个层次，分析物联网的安全特性，特别对感知层的安全问题进行分析，并对物联网安全技术中的密钥管理技术进行讨论。

关键词： 物联网；安全；感知层；RFID；密钥管理

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1120096－01

的议程，我们了解一下感知层的安全问题。

0 引言

感知层主要通过各类传感器和设备从终端节点收集信息，物联网是在计算机互联网的基础上将各种信息传感设备，

用传感器来标识物体，可无线或远程完成一些复杂的操作，节比如射频识别（RFID），红外传感器，全球定位系统，激光扫

约人力成本。而物联网中这些传感器或设备大多安装在一些无描器等各种信息传感设备与互联网结合起来构成的一个巨大网

人监控的地点，可以轻易接触或被破坏，极易被干扰，甚至难络，来进行信息的通信和交流，以实现对物品的识别，跟踪，

以正常运行，或被不法分子进行非法控制。

定位和管理，即“internet of things”。它是接下来网络发

比如我们在物联网中常见的RFID系统，它主要设计用来提展的主要方向，具有全面感知，可靠传递，智能化处理的特

高效率，降低成本，由于标签成本的限制，也很难对起采用较点。所以物联网是互联网，传感网，移动网络等多种网络的融

强的加密方式。并且它的标签和阅读器采取无线的非接触方合，用户端由原来的人扩展到了任何的物与物之间都可进行通

式，很容易受到侦听，导致在数据的收集，传输和处理过程中信以及信息的交换。但是随着这些网络的融合以及重新构成的

都面临严重的安全威胁。RFID系统一般部署在户外环境，容易统一的新的网络，使网络入侵，病毒传播等影响安全的可能性

受到外部影响，如信号的干扰，由于目前各个频带的电磁波都范围越来越大，它存在着原来多种网络已有的安全问题，还具

在使用，信号之间干扰较大，有可能导致错误读取命令，导致有它自己的特殊性，如隐私问题，不同网络间的认证，信息可

状态混乱，阅读器不能识别正确的标签信息；非法复制标签，靠传输，大数据处理等新的问题将会更加严峻。所以在物联网

冒充其它标签向阅读器发送信息；非法访问，篡改标签的内的发展过程中，一定要重视网络安全的问题，制定统一规划和

容，这是因为大多数标签为了控制成本没有采用较强的加密机标准，建立完整的安全体系，保持健康可持续发展。

制，大多都未进行加密处理，相应的信息容易被非法读取，导

1 物联网的安全特性

致非法跟踪甚至修改数据；通过干扰射频系统，进行网络攻物联网按照一般标准分为三个层次：应用层，网络层，感

击，影响整个网络的运行。

知层。应用层主要是计算机终端，数据库服务器等，进行数据

对此我们应该采取的安全措施为：首先对标签和阅读器之的接收，分析和处理，向感知系统其他终端下达指令。网络层

间传递的信息进行认证或加密，包括密码认证，数字签名，是依靠现有的网络，如因特网，移动网络等将应用层和感知层

hash锁，双向认证或第三方认证等技术，保证阅读器对数据进之间的通信数据进行安全可靠的传递，类似于人体的神经系

行解密之前标签信息一直处于锁定状态；其次要建立专用的通统。感知层主要包含一些无线传感设备，RFID标签和读写器，

信协议，通过使用信道自动选择，电磁屏蔽和信道扰码技术，状态传感器等，类似于人体的感官。虽然各层都具有针对性较

来降低干扰免受攻击；也可通过编码技术验证信息的完整性提强的密码技术和安全措施，但相互独立的安全措施不能为多层

高抗干扰能力，或通过多次发送信息进行核对纠错。

融合一起的新的庞大的物联网系统解决安全问题，所以我们必

所以针对感知层的安全威胁，我们需要建立有效的密钥管须在原来的基础上研究系统整合后带来的新的安全问题。

理体系，合理的安全架构，专用的通信协议确保感知层信息的应用层支撑物联网业务有不同的策略，如云计算，分布式

安全、可靠和稳定。

系统，大数据处理等等都要为相应的服务应用建立起高效，可

3 物联网的密钥管理技术

靠，稳定的系统，这种多业务类型，多种平台，大规模的物联

物联网中的密钥管理是实现信息安全的有力保障手段之网系统都要面临安全架构的建立问题。

一，我们要建立一个涉及多个网络的统一的密钥管理体系，解网络层虽然在因特网的基础之上有一定的安全保护能力，

决感知层密钥的分配，更新和组播等问题。而所有这些都是建但在物联网系统中，由于用户端节点大量增加，信息节点也由

立在加密技术的基础之上，通过加密实现完整性，保密性以及原来的人与人之间拓展为物与物之间进行通信，数据量急剧增

不可否认性等需求。加密技术分为两大部分：算法和密钥。之大，如何适应感知信息的传输，以及信息的机密性，完整性和

前国际上比较成熟的算法有AES，DES等，同时他们需要强大的可用性如何保证，信息的隐私保护，信息的加密在多元异构的

密钥生成算法保证信息的安全。

物联网中显得更加困难。

目前的密钥管理技术主要分为对称密钥管理和非对称密钥感知层信息的采集，汇聚，融合，传输和信息安全问题，

管理，对称密钥管理又分为预分配方式，中心方式和分组分簇因为物联网的感知网络种类复杂，各个领域都有可能涉及，感

方式。比较典型的有q-composite密钥预置方法，概率密钥预知节点相对比较多元化，传感器功能简单，无法具有复杂的安

分配方法，SPINS协议，E-G方法等，相对于非对称密钥系统，全保护能力。

它的计算

2 感知层的安全问题

由于应用层和网络层我们相对比较熟悉，而感知层是物联

网中最能体现物联网特性的一层，信息安全保护相对比较薄弱复杂度明显较低，但安全性也相对要低。非对称密钥

管理中比较典型的就是ECC公钥密码体制，它的硬件实现简单，

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