物聯網是新一代信息技術的重要組成部分。其英文名稱是“The Internet of things”。由此，顧名思義，“物聯網就是物物相連的互聯網”。這有兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。因此，物聯網的定義是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。物聯網（Internet of Things）指的是將無處不在（Ubiquitous）的末端設備（Devices）和設施（Facilities），包括具備“內在智能”的傳感器、移動終端、工業系統、樓控系統、家庭智能設施、視頻監控系統等、和“外在使能”（Enabled）的，如貼上RFID的各種資產（Assets）、攜帶無線終端的個人與車輛等等“智能化物件或動物”或“智能塵埃”（Mote），通過各種無線和/或有線的長距離和/或短距離通訊網絡實現互聯互通（M2M）、應用大集成（Grand Integration）、以及基于云計算的SaaS營運等模式，在內網（Intranet）、專網（Extranet）、和/或互聯網（Internet）環境下，采用適當的信息安全保障機制，提供安全可控乃至個性化的實時在線監測、定位追溯、報警聯動、調度指揮、預案管理、遠程控制、安全防范、遠程維保、在線升級、統計報表、決策支持、領導桌面（集中展示的Cockpit Dashboard）等管理和服務功能，實現對“萬物”的“高效、節能、安全、環保”的“管、控、營”一體化

隨著“云計算”、物聯網等新技術的興起和由此帶來的產業變革，信息安全問題日益凸顯，如“云計算”帶來的存儲數據安全問題、黑客攻擊損失以及保護隱私的法律風險；物聯網設備的本地安全問題和在傳輸過程中端到端的安全問題等，信息安全正在告別傳統的病毒感染、網站被黑及資源濫用等階段，邁進了一個復雜多元、綜合交互的新時期。

業界普遍認為，我國應從加快網絡安全立法步伐、提升全民的網絡安全意識以及減少對國外的技術依賴等方面，來應對日益嚴峻的信息網絡安全形勢。從某種意義上，通過自主創新，實現我國重要信息系統裝備、技術國產化的目標尤為迫切。當前我國重要信息系統主要采用了國外的信息技術、裝備，對國家安全構成了諸多潛在的威脅。以物聯網為例，由于它在很多場合都需要無線傳輸，這種暴露在公開場所之中的信號很容易被竊取和干擾，一旦這些信號被國外敵對勢力利用，對我國進行惡意攻擊，就很可能出現全國范圍內的工廠停產、商店停業、交通癱瘓，讓整個社會陷入混亂。

“云計算”技術發展也對提升我國網絡安全自主防護能力提出迫切要求。“云計算”將導致全球的信息資源、服務和應用不可避免地向國際信息產業巨頭集中，全球絕大多數的信息存儲和數據處理業務將被國際巨頭所掌握。如果大量的信息聚合后被加以分析、利用，國家信息安全將受到嚴峻挑戰。

物聯網的安全威脅

物聯網面臨哪些重要的安全威脅？與傳統互聯網面臨的安全威脅有哪些不同？對這個問題的討論，我們以感知層是傳感網、RFID為例進行展開。

首先，傳感網絡是一個存在嚴重不確定性因素的環境。廣泛存在的傳感智能節點本質上就是監測和控制網絡上的各種設備，它們監測網絡的不同內容、提供各種不同格式的事件數據來表征網絡系統當前的狀態。然而，這些傳感智能節點又是一個外來入侵的最佳場所。從這個角度而言，物聯網感知層的數據非常復雜，數據間存在著頻繁的沖突與合作，具有很強的冗余性和互補性，且是海量數據。它具有很強的實時性特征，同時又是多源異構型數據。因此，相對于傳統的TCP/IP網絡技術而言，所有的網絡監控措施、防御技術不僅面臨更復雜結構的網絡數據，同時又有更高的實時性要求，在網絡技術、網絡安全和其他相關學科領域面前都將是一個新的課題、新的挑戰。

其次，當物聯網感知層主要采用RFID技術時，嵌入了RFID芯片的物品不僅能方便地被物品主人所感知，同時其他人也能進行感知。特別是當這種被感知的信息通過無線網絡平臺進行傳輸時，信息的安全性相當脆弱。如何在感知、傳輸、應用過程中提供一套強大的安全體系作保障，是一個難題。

同樣，在物聯網的傳輸層和應用層也存在一系列的安全隱患，亟待出現相對應的、高效的安全防范策略和技術。只是在這兩層可以借鑒TCP/IP網絡已有技術的地方比較多一些，與傳統的網絡對抗相互交叉。

總之，物聯網的安全必須引起各階層的高度重視。

從物聯網的體系結構而言，物聯網除了面對傳統TCP/IP網絡、無線網絡和移動通信網絡等傳統網絡安全問題之外，還存在著大量自身的特殊安全問題，并且這些特殊性大多來自感知層。我們認為物聯網的感知層面臨的主要威脅有以下幾方面：

1.安全隱私

如射頻識別技術被用于物聯網系統時，RFID標簽被嵌入任何物品中，比如人們的日常生活用品中，而用品的擁有者不一定能覺察，從而導致用品的擁有者不受控制地被掃描、定位和追蹤，這不僅涉及到技術問題，而且還將涉及到法律問題。

2.智能感知節點的自身安全問題

即物聯網機器/感知節點的本地安全問題。由于物聯網的應用可以取代人來完成一些復雜、危險和機械的工作，所以物聯網機器/感知節點多數部署在無人監控的場景中。那么攻擊者就可以輕易地接觸到這些設備，從而對它們造成破壞，甚至通過本地操作更換機器的軟硬件。

3.假冒攻擊

由于智能傳感終端、RFID電子標簽相對于傳統TCP/IP網絡而言是“裸露”在攻擊者的眼皮底下的，再加上傳輸平臺是在一定范圍內“暴露”在空中的，“竄擾”在傳感網絡領域顯得非常頻繁、并且容易。所以，傳感器網絡中的假冒攻擊是一種主動攻擊形式，它極大地威脅著傳感器節點間的協同工作。

4.數據驅動攻擊

數據驅動攻擊是通過向某個程序或應用發送數據，以產生非預期結果的攻擊，通常為攻擊者提供訪問目標系統的權限。數據驅動攻擊分為緩沖區溢出攻擊、格式化字符串攻擊、輸入驗證攻擊、同步漏洞攻擊、信任漏洞攻擊等。通常向傳感網絡中的匯聚節點實施緩沖區溢出攻擊是非常容易的。

5.惡意代碼攻擊

惡意程序在無線網絡環境和傳感網絡環境中有無窮多的入口。一旦入侵成功，之后通過網絡傳播就變得非常容易。它的傳播性、隱蔽性、破壞性等相比TCP/IP網絡而言更加難以防范，如類似于蠕蟲這樣的惡意代碼，本身又不需要寄生文件，在這樣的環境中檢測和清除這樣的惡意代碼將很困難。

6.拒絕服務

這種攻擊方式多數會發生在感知層安全與核心網絡的銜接之處。由于物聯網中節點數量龐大，且以集群方式存在，因此在數據傳播時，大量節點的數據傳輸需求會導致網絡擁塞，產生拒絕服務攻擊。

7.物聯網業務的安全問題

由于物聯網節點無人值守，并且有可能是動態的，所以如何對物聯網設備進行遠程簽約信息和業務信息配置就成了難題。另外，現有通信網絡的安全架構都是從人與人之間的通信需求出發的，不一定適合以機器與機器之間的通信為需求的物聯網絡。使用現有的網絡安全機制會割裂物聯網機器間的邏輯關系。

8.信息安全問題

感知節點通常情況下功能單一、能量有限，使得它們無法擁有復雜的安全保護能力，而感知層的網絡節點多種多樣，所采集的數據、傳輸的信息和消息也沒有特定的標準，所以無法提供統一的安全保護體系。

9.傳輸層和應用層的安全隱患

在物聯網絡的傳輸層和應用層將面臨現有TCP/IP網絡的所有安全問題，同時還因為物聯網在感知層所采集的數據格式多樣，來自各種各樣感知節點的數據是海量的、并且是多源異構數據，帶來的網絡安全問題將更加復雜。

打響安全保衛戰

由于國家和地方政府的推動，當前物聯網正在加速發展，物聯網的安全需求日益迫切。理順物聯網的體系結構、明確物聯網中的特殊安全需求，考慮怎么樣用現有機制和技術手段來解決面物聯網臨的安全問題，是目前當務之急。

由于物聯網必須兼容和繼承現有的TCP/IP網絡、無線移動網絡等，因此現有網絡安全體系中的大部分機制仍然可以適用于物聯網，并能夠提供一定的安全性，如認證機制、加密機制等。但是還需要根據物聯網的特征對安全機制進行調整和補充。

可以認為，物聯網的安全問題同樣也要走“分而治之”、分層解決的路子。傳統TCP/IP網絡針對網絡中的不同層都有相應的安全措施和對應方法，這套比較完整的方法，不能原樣照搬到物聯網領域，而要根據物聯網的體系結構和特殊性進行調整。物聯網感知層、感知層與主干網絡接口以下的部分的安全防御技術主要依賴于傳統的信息安全的知識。

1.物聯網中的加密機制

密碼編碼學是保障信息安全的基礎。在傳統IP網絡中加密的應用通常有兩種形式：點到點加密和端到端加密。從目前學術界所公認的物聯網基礎架構來看，不論是點點加密還是端端加密，實現起來都有困難，因為在感知層的節點上要運行一個加密/解密程序不僅需要存儲開銷、高速的CPU，而且還要消耗節點的能量。因此，在物聯網中實現加密機制原則上有可能，但是技術實施上難度大。

2.節點的認證機制

認證機制是指通信的數據接收方能夠確認數據發送方的真實身份，以及數據在傳送過程中是否遭到篡改。從物聯網的體系結構來看，感知層的認證機制非常有必要。身份認證是確保節點的身份信息，加密機制通過對數據進行編碼來保證數據的機密性，以防止數據在傳輸過程中被竊取。

PKI是利用公鑰理論和技術建立的提供信息安全服務的基礎設施，是解決信息的真實性、完整性、機密性和不可否認性這一系列問題的技術基礎，是物聯網環境下保障信息安全的重要方案。

3.訪問控制技術

訪問控制在物聯網環境下被賦予了新的內涵，從TCP/IP網絡中主要給“人”進行訪問授權、變成了給機器進行訪問授權，有限制的分配、交互共享數據，在機器與機器之間將變得更加復雜。

4.態勢分析及其他

網絡態勢感知與評估技術是對當前和未來一段時間內的網絡運行狀態進行定量和定性的評價、實時監測和預警的一種新的網絡安全監控技術。物聯網的網絡態勢感知與評估的有關理論和技術還是一個正在開展的研究領域。

深入研究這一領域的科學問題，從理論到實踐意義上來講都非常值得期待，因為同傳統的TCP/IP網絡相比，傳感網絡領域的態勢感知與評估被賦予了新的研究內涵，不僅僅是網絡安全單一方面的問題，還涉及到傳感網絡體系結構的本身問題，如傳感智能節點的能量存儲問題、節點布局過程中的傳輸延遲問題、匯聚節點的數據流量問題等。這些網絡本身的因素對于傳感網絡的正常運行都是致命的。所以，在傳感網絡領域中態勢感知與評估已經超越了IP網絡中單純的網絡安全的意義，已經從網絡安全延伸到了網絡正常運行狀態的監控；另外，傳感網絡結構更加復雜，網絡數據是多源的、異構的，網絡數據具有很強的互補性和冗余性，具有很強的實時性。

在同時考慮外來入侵的前提下，需要對傳感網絡數據進行深入的數據挖掘分析、從數據中找出統計規律性。通過建立傳感網絡數據析取的各種數學模型，進行規則挖掘和融合、推理、歸納等，提出能客觀、全面地對大規模傳感網絡正常運行做態勢評估的指標，為傳感網絡的安全運行提供分析報警等措施。