智慧城市物联网安全建设指南

智慧城市物联网系统是由终端层、网络层和应用层三个层次组成，各个层次都面临不同的安全风险，针对物联网三个层次的环境特点与威胁特征，梆梆安全研究院建议，分别采取对应的安全防御措施和解决方案，构建符合智慧城市保护要求的安全体系架构。梆梆安全研究院结合以往的项目实际经验和研究，对智慧城市物联网信息安全建设提供以下建设思路和指导。

图2 物联网的安全层次架构

终端层安全建设

终端节点接入认证

终端必须要经过可信认证才可以接入，否则将给整个网络带来非常严重的潜在威胁，同时在选取终端接入认证方案的时候，需要同业务场景紧密结合，并且根据终端数量、业务吞吐量等综合考虑来选取认证方案。

可信认证普遍采用基于公钥密码学的认证体制，梆梆安全研究院建议两种认证方案：可以基于PKI技术基础，通过国密SM2非对称算法作为认证的保障；同时也可采用基于SM9的IBC认证方案，在确保可信基础上降低部署难度，减少企业投入和运维的成本。

无线传感网安全

首先应加强节点自身安全设计。在通信时用对称或者非对称密码加密的解决方案对节点进行认证。对无线传感网则可采取加密、使用安全路由、对敏感数据使用保护措施等方法来保障无线传感网的安全。另外，还可通过使用扩频通信及加密信道的措施来保证无线信道的安全。

终端安全评估

在终端设备上线部署之前并之后定期，对其进行安全渗透测试或漏洞扫描评估，通过企业内部专业安全团队、第三方安全企业或专业测评机构对智能终端进行全面安全检测，发现其安全隐患，先于攻击者发现并及时修补漏洞，有效减少来自黑客的威胁，提升终端自身安全性。需要注意的是，物联网设备的渗透测试和传统针对Web或主机的渗透测试有很大区别，物联网设备多为嵌入式系统设备，软硬件差异较大，其暴露的攻击面和渗透测试思路也相差很大，梆梆安全研究院在物联网设备攻防方面有着深入的研究，在物联网设备渗透测试方面有很多实践积累，梆梆安全研究院专业的物联网渗透测试团队已经为众多车厂、设备制造商和终端用户提供过极多的专业安全评估服务，测试的设备覆盖了各个行业和种类，包括智能汽车、智能家电、网络摄像头、路由器、机顶盒、闸机、电表集中器等等。

终端数据保护

随着终端智能化的提升，越来越多的物联网智能终端已经参与到业务当中，势必会有大量的敏感数据存储在终端上，所以终端数据安全必须予以考虑。要实现数据安全，需要在数据产生、存储、使用、传输、共享以及销毁过程中实现全生命周期的数据安全防护。最常用的做法是对数据进行加密，而加密必然需要使用密钥，密钥一旦被泄露，加密数据的安全性将荡然无存。针对密钥存储安全，梆梆安全研究院建议的解决方案是采用硬件eSE芯片或者软件白盒方案。硬件芯片成本较高，软件白盒方案是通过将密钥白盒化的方式在密钥存储和使用过程中进行加密保护，以软件的方式实现。梆梆安全研究院可以提供针对物联网嵌入式设备的轻量化的软件白盒方案，有效保护终端密钥的安全性。

终端安全态势感知

随着业务模式的日新月异，设备形态的多种多样，网络规模的不断扩大，所面临的物联网安全威胁也越来越复杂，单纯的防范措施已经无法阻止蓄意的攻击者。梆梆安全研究院的防护思路是：建议安全能力从“防范”为主转向“快速检测和响应能力”的构建，因此梆梆安全研究院针对物联网设备提出“强监测，重防范”安全建设策略。以梆梆安全的物联网设备威胁预警方案作为支撑，建立物联网设备安全态势感知平台，对全网终端设备进行实时深度异常行为检测和威胁识别，实现物联网设备的威胁持续监测、预警、定位和响应，以及全网跨平台跨设备的统一安全运维管控，帮助企业实时掌握终端在运行过程当中的安全态势，及时发现、定位并解决安全威胁。做到终端威胁实时防御，提升近源防护能力，保护网络上的智能终端常运行。同时可以积累物联网威胁情报库，预估终端威胁的影响面，为攻击防护预案提供指导。此方案可应用于各种类型的物联网终端设备及各个行业，例如安防、交通、能源、汽车、家居等行业。

网络层安全建设

跨网认证

在信息传输过程中，可能会经过一个或多个不同架构的网络进行信息交换，这种异构网络的信息交换，将成为安全性的脆弱点，因而易受到网络攻击，成为信息安全隐患。因此必须要采取跨网安全认证，对用户或网络访问节点资源的权限进行严格的多等级认证和多因素认证。

通信数据保护

物联网终端如传感器、摄像头等设备采集的数据，很多都是敏感的业务数据，如电子围网的视频监控信息、传感器采集的环境信息等，这些信息容易被攻击者窃取和利用。终端采集的数据要通过网络传输到物联网云平台，在敏感数据传输的过程中，要确保数据或信息不发生未授权的篡改、破坏、泄漏等，需对数据进行机密性、可靠性和完整性保护。加密手段是保证机密性的重要手段，通过密码学技术将存在于物联网中的安全威胁首先排除于网络之外，因而这种方式具有主动防御性。而且，由于不同物联网业务对安全级别的要求不同，可以选用不同的加密策略，还可以选用IPSec VPN、SSL等VPN技术进一步提高数据的网络传输安全性。

网络访问控制

访问控制是网络安全防范和保护的主要策略，它的主要任务是保证网络资源不被非法使用和访问。它是保证网络安全最重要的核心策略之一。物联网会涉及到多系统多网络的融合，需要通过访问控制措施来实现跨域访问的安全性，制定安全的访问控制策略，通过隔离不同类型的网络保证网络层的安全。

DDoS攻击检测和防护

分布式拒绝服务（DDoS）是一种分布、协作的大规模攻击方式，物联网数量庞大的终端数量使得这种安全风险更加突出，因此在网络层进行DDoS攻击的检测和防护十分必要。目前较为成熟的防护技术包括使用抗DDoS设备或云安全服务，检测和阻断发动的DDoS攻击，同时要关闭不使用的网络服务来阻止攻击发生的可能。梆梆安全研究院发现：DDoS攻击已经成为物联网设备最常见的攻击方式，大量物联网设备被攻击者控制形成僵尸网络，由于物联网设备数量很大，所以可以形成巨大的DDoS攻击流量，难以防御。梆梆安全的物联网设备威胁预警方案可以从源头进行DDoS攻击检测，对每个物联网终端进行针对性的DDoS攻击检测，在大规模攻击发动之前，发现异常及时阻止。

网络流量分析

随着物联网的快速发展与普及，大量未知威胁也随之增加，这就对可视化智能安全管理提出更高要求。梆梆安全研究院认为：网络流量分析是一种有效的威胁检测手段，可将“端—管—云”所有维度的数据集中起来，结合现有针对物联网的威胁情报，采用半监督机器学习技术（例如分布密度、聚类、相似度等算法）确定物联网安全威胁模型，形成相应的预警和检测规则。在网络层核心节点采集物联网网络流量数据，通过将网络流量数据进行特征提取，借助AI智能算法，进行基于网络流量的异常行为检测，包括流量异常、行为异常、深度包检测等。梆梆安全研究院在AI和机器学习方面有着深入的研究，并和物联网安全产品进行结合，应用于物联网威胁检测的实现。

应用层安全建设

认证授权

物联网应用层包括内外网及资源的跨网络调用，不同级别人员对应不同的操作权限，不同的网络对应不同的访问权限，类型相对复杂，存在很大的安全隐患。身份鉴别和访问管理要贯穿物理安全、网络安全、主机安全、虚拟化安全直到应用安全，在每个层次都需要对用户或网络的访问进行身份鉴别，对其访问权限和可操作内容进行有效的管理，在网络层、主机层、应用层甚至多个应用之间可以实现统一认证和授权。

应用访问控制

访问控制技术是对资源进行保护的重要机制，访问控制技术可以限制对系统关键资源的访问，防止非授权用户或网络对系统资源的使用。访问控制涉及的技术也比较广泛，包括入网访问控制、网络权限控制、目录级控制以及属性控制等多种手段。入网访问控制为网络访问提供第一层的访问控制。它控制哪些用户能够登录到服务器，并获取网络资源。网络的权限控制，是针对网络非法操作所提出的一种安全保护措施，用户和用户组被赋予一定的权限，控制对相关资源的访问。物联网应用层可以通过防火墙系统来构建安全防线和访问控制策略。

入侵检测和防御

物联网应用层会面临传统互联网所面临的安全威胁，如病毒、蠕虫、DDoS攻击、木马和恶意程序等，这些攻击手段被攻击者广泛使用，而且攻击方式多样化，造成的后果往往十分严重，因此，物联网云平台安全可以采用入侵检测和入侵防御等安全设备来检测和阻断攻击行为发生，防止攻击者的各种恶意入侵。

Web防护

随着Web环境在互联网应用中越来越广泛，物联网各种应用都会架设在Web平台上，Web安全威胁将愈演愈烈。攻击者可利用网站操作系统漏洞和Web服务程序的SQL注入漏洞等得到Web服务器的控制权限，轻则篡改网页内容，重则窃取重要内部数据。更为严重的是在网页中植入恶意代码，使得网站访问者受到侵害。针对Web服务的防护，可以通过使用Web防火墙、数据库审计等安全设备来进行安全防护，另外要定期针对Web系统、平台和应用进行漏洞扫描，保证漏洞得到快速的修复。

云数据防护

物联网云端保存着所有终端搜集上来的信息数据，以及据此分析获得的新数据信息。这些信息就犹如存放在仓库里的黄金珠宝，时刻诱惑着黑客发起攻击，因此要对物联网云端数据进行重点保护，可以采用数据隔离、访问控制、加密传输、安全存储等技术手段。

智慧城市物联网的信息安全建设是智慧城市物联网建设成功的基石。目前国内的智慧城市安全建设中，还缺乏针对物联网信息安全的建设体系，梆梆安全研究院在物联网和智慧城市领域有着深入的研究和实践经验，结合多方位的物联网安全防护方案，为智慧城市的信息安全建设保驾护航。