【文章內(nèi)容簡介】 為感知延伸層, 該層由傳統(tǒng)的WSN、RFID和執(zhí)行器組成；接入層主要完成各類設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入, 該層重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)各類接入方式, 比如3G/4G、Mesh網(wǎng)絡(luò)、WiFi、有線或者衛(wèi)星等方式；網(wǎng)絡(luò)層為原有的互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)或者電視網(wǎng), 主要完成信息的遠(yuǎn)距離傳輸?shù)裙δ?；支撐層又稱中間件, 或者業(yè)務(wù)層。對(duì)下需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行認(rèn)知, 進(jìn)而達(dá)到自適應(yīng)傳輸?shù)哪康摹?本層的完成信息的表達(dá)與處理, 最終達(dá)到語義互操作和信息共享的目的。 對(duì)上提供統(tǒng)一的接口與虛擬化支撐, 虛擬化包括計(jì)算虛擬化和存儲(chǔ)虛擬化等內(nèi)容, 較為典型的技術(shù)是云計(jì)算；應(yīng)用層主要完成服務(wù)發(fā)現(xiàn)和服務(wù)呈現(xiàn)的工作在各層之間，信息不是單向傳遞的，可有交互、控制等，所傳遞的信息多種多樣，這其中關(guān)鍵是物品的信息，包括在特定應(yīng)用系統(tǒng)范圍內(nèi)能唯一標(biāo)識(shí)物品的識(shí)別碼和物品的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)信息。此外，軟件和集成電路技術(shù)都是各層所需的關(guān)鍵技術(shù)。3 物聯(lián)網(wǎng)面臨的威脅分析隨著物聯(lián)網(wǎng)為代表的新技術(shù)的興起，信息安全也正告別傳統(tǒng)的病毒感染、網(wǎng)絡(luò)黑客及資源濫用等階段，邁進(jìn)了一個(gè)復(fù)雜多元、綜合交互的新時(shí)期。從五層體系架構(gòu)劃分，可以看出，簡單分析一下物聯(lián)網(wǎng)面臨的威脅分析： 感知層威脅分析（如下圖） 基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)威脅分析 物理攻擊 物理攻擊主要針對(duì)節(jié)點(diǎn)本身進(jìn)行物理上的破壞行為，包括物理節(jié)點(diǎn)軟件和硬件上的篡改和破壞、置換或加入物理節(jié)點(diǎn)以及通過物理手段竊取節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵信息。導(dǎo)致信息泄露、惡意追蹤、為上層攻擊提供條件等。主要表現(xiàn)為以下幾種方式。 （1）版圖重構(gòu)：針對(duì)RFID攻擊的一個(gè)重要手段是重構(gòu)目標(biāo)芯片的版圖。通過研究連接模式和跟蹤金屬連線穿越可見模塊(如ROM、RAM、EEPROM、ALU、指令譯碼器等)的邊界，可以迅速識(shí)別芯片上的一些基本結(jié)構(gòu)，如數(shù)據(jù)線和地址線。版圖重構(gòu)的技術(shù)也可用于獲得只讀型ROM的內(nèi)容。（2）存儲(chǔ)器讀出技術(shù)：對(duì)于存放密鑰、用戶數(shù)據(jù)等重要內(nèi)容的非易失性存儲(chǔ)器，可以使用微探針監(jiān)聽總線上的信號(hào)獲取重要數(shù)據(jù)。（3）電流分析攻擊：如果AFE的電源設(shè)計(jì)不恰當(dāng)，RFID微處理執(zhí)行不同內(nèi)部處理的狀態(tài)可能在串聯(lián)電阻的兩端交流信號(hào)上反映出來。（4）故障攻擊：通過故障攻擊可以導(dǎo)致一個(gè)或多個(gè)觸發(fā)器位于病態(tài)，從而破壞傳輸?shù)郊拇嫫骱痛鎯?chǔ)器中的數(shù)據(jù)。當(dāng)前有三種技術(shù)可以可靠地導(dǎo)致觸發(fā)器病態(tài)：瞬態(tài)時(shí)鐘、瞬態(tài)電源以及瞬態(tài)外部電場。信道阻塞攻擊利用無線通訊共享介質(zhì)的特點(diǎn)，通過長時(shí)間占據(jù)信道導(dǎo)致合法通信無法進(jìn)行。指偽造電子標(biāo)簽以產(chǎn)生系統(tǒng)認(rèn)可的“合法用戶標(biāo)簽”，采用該手段實(shí)現(xiàn)攻擊的代價(jià)高，周期長。在射頻通信網(wǎng)絡(luò)中，電子標(biāo)簽與讀寫器之間不存在任何固定的物理連接，電子標(biāo)簽必須通過射頻信道傳送其身份信息，以便讀寫器能夠正確鑒別它的身份。射頻信道中傳送的任何信息都可能被竊聽。攻擊者截獲一個(gè)合法用戶的身份信息時(shí)，就可以利用這個(gè)身份信息來假冒該合法用戶的身份入網(wǎng)，這就是所謂的假冒攻擊。主動(dòng)攻擊者可以假冒標(biāo)簽，還可以假冒讀寫器，以欺騙標(biāo)簽，獲取標(biāo)簽身份，從而假冒標(biāo)簽身份。 復(fù)制攻擊通過復(fù)制他人的電子標(biāo)簽信息，多次頂替別人使用。復(fù)制攻擊實(shí)現(xiàn)的代價(jià)不高，且不需要其他條件，所以成為最常用的攻擊手段。 重放攻擊指攻擊者通過某種方法將用戶的某次使用過程或身份驗(yàn)證記錄重放或?qū)⒏`聽到的有效信息經(jīng)過一段時(shí)間以后再傳給信息的接收者，騙取系統(tǒng)的信任，達(dá)到其攻擊的目的。 信息篡改指主動(dòng)攻擊者將竊聽到的信息進(jìn)行修改（如刪除和／或替代部分或全部信息）之后再將信息傳給原本的接收者。這種攻擊的目的有兩個(gè)：一是攻擊者惡意破壞合法標(biāo)簽的通信內(nèi)容，阻止合法標(biāo)簽建立通信連接；二是攻擊者將修改的信息傳給接收者，企圖欺騙接收者相信該修改的信息是由一個(gè)合法的用戶傳遞的。 WSN傳感網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)威脅分析WSN中，最小的資源消耗和最大的安全性能之間的矛盾，是傳感器網(wǎng)絡(luò)安全性的首要問題。WSN在空間上的開放性，使得攻擊者可以很容易地竊聽、攔截、篡改、重播數(shù)據(jù)包。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)能量有限，使得WSN易受到資源消耗型攻擊。而且由于節(jié)點(diǎn)部署區(qū)域的特殊性，攻擊者可能捕獲節(jié)點(diǎn)并對(duì)節(jié)點(diǎn)本身進(jìn)行破壞或破解。　 物理層物理層完成頻率選擇、載波生成、信號(hào)檢測和數(shù)據(jù)加密的功能。所受到的攻擊通常有以下幾種方式。(1)擁塞攻擊攻擊節(jié)點(diǎn)在WSN的工作頻段上不斷的發(fā)送無用信號(hào)，可以使在攻擊節(jié)點(diǎn)通信半徑內(nèi)的節(jié)點(diǎn)不能正常工作。如這種攻擊節(jié)點(diǎn)達(dá)到一定的密度，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將面臨癱瘓。(2)物理破壞WSN節(jié)點(diǎn)分布在一個(gè)很大的區(qū)域內(nèi)，很難保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是物理安全的。攻擊者可能俘獲一些節(jié)點(diǎn)，對(duì)它進(jìn)行物理上的分析和修改，并利用它干擾網(wǎng)絡(luò)的正常功能。甚至可以通過分析其內(nèi)部敏感信息和上層協(xié)議機(jī)制，破壞網(wǎng)絡(luò)的安全性?！　?MAC層　　MAC層為相鄰節(jié)點(diǎn)提供可靠的通信通道。MAC協(xié)議分3類：確定性分配、競爭占用和隨機(jī)訪問。其中隨機(jī)訪問模式比較適合無線傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能要求?！　‰S機(jī)訪問模式中，節(jié)點(diǎn)通過載波監(jiān)聽的方式來確定自身是否能訪問信道，因此易遭到拒絕服務(wù)攻擊(Distributed Denial of Service，DOS)。一旦信道發(fā)生沖突，節(jié)點(diǎn)使用二進(jìn)指數(shù)倒退算法確定重發(fā)數(shù)據(jù)的時(shí)機(jī)。攻擊者只需產(chǎn)生一個(gè)字節(jié)的沖突就可以破壞整個(gè)數(shù)據(jù)包的發(fā)送，這時(shí)接收者回送數(shù)據(jù)沖突的應(yīng)答ACK，發(fā)送節(jié)點(diǎn)則倒退并重新選擇發(fā)送時(shí)機(jī)。如此這般反復(fù)沖突，節(jié)點(diǎn)不斷倒退，導(dǎo)致信道阻塞，且很快耗盡節(jié)點(diǎn)有限的能量。如MAC層協(xié)議采用時(shí)分多路復(fù)用算法為每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配傳輸時(shí)間片，惡意節(jié)點(diǎn)會(huì)利用MAC協(xié)議的交互特性來實(shí)施攻擊。例如，基于IEEE 、CTS和DATA ACK消息來預(yù)定信道、傳輸數(shù)據(jù)。如果惡意節(jié)點(diǎn)向某節(jié)點(diǎn)持續(xù)地用RTS消息來申請(qǐng)信道，則目的節(jié)點(diǎn)不斷地CTS回應(yīng)。這種持續(xù)不斷的請(qǐng)求最終導(dǎo)致目的節(jié)點(diǎn)能量耗盡。 網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)。WSN中的路由協(xié)議有很多種，主要可以分為3類，分別是以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議、層次式路由協(xié)議以及基于地理位置的路由協(xié)議。而大多數(shù)路由協(xié)議都沒有考慮安全的需求，使得這些路由協(xié)議都易遭到攻擊，從而使整個(gè)WSN崩潰。在網(wǎng)絡(luò)層WSN受到的主要攻擊有以下幾種。(1)虛假路由信息惡意節(jié)點(diǎn)在接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包后，除了丟棄該數(shù)據(jù)包外，還可能通過修改源和目的地址，選擇一條錯(cuò)誤的路徑發(fā)送出去，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的路由的混亂。如果惡意的節(jié)點(diǎn)將收到的數(shù)據(jù)包全部轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)中的某一個(gè)固定節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)可能會(huì)通信阻塞和能量耗盡而失效。(2)選擇性轉(zhuǎn)發(fā)/不轉(zhuǎn)發(fā)惡意節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包過程中丟棄部分或全部數(shù)據(jù)包，使得數(shù)據(jù)包不能到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。另外惡意節(jié)點(diǎn)也可能將自己的數(shù)據(jù)包以很高的優(yōu)先級(jí)發(fā)送，破壞網(wǎng)絡(luò)通信秩序。(3)貪婪轉(zhuǎn)發(fā)即黑洞（sinkhole）攻擊。攻擊者利用收發(fā)能力強(qiáng)的特點(diǎn)吸引一個(gè)特定區(qū)域的幾乎所有流量，創(chuàng)建一個(gè)以攻擊者為中心的槽洞?；诰嚯x向量的路由機(jī)制通過計(jì)算路徑長短進(jìn)行路由選擇，這樣收發(fā)能力強(qiáng)的惡意節(jié)點(diǎn)通過發(fā)送0距離（表明自己到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離為0）公告，吸引周圍節(jié)點(diǎn)所有的數(shù)據(jù)包，在網(wǎng)絡(luò)中形成一個(gè)路由黑洞，使數(shù)據(jù)包不能到達(dá)正確的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。(4)Sybil攻擊在Sybil攻擊中，一個(gè)節(jié)點(diǎn)以多個(gè)身份出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點(diǎn)面前，使其更易于成為路由路徑中的節(jié)點(diǎn)，然后與其他攻擊方法結(jié)合達(dá)到攻擊目的。Sybil攻擊能夠明顯地降低路由方案對(duì)于諸如分布式存儲(chǔ)、分散和多路徑路由、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)保持的容錯(cuò)能力。它對(duì)于基于位置信息的路由協(xié)議構(gòu)成很大的威脅。這類位置敏感的路由為了高效地為用地理地址標(biāo)識(shí)的包選路，通常要求節(jié)點(diǎn)與它們的鄰居交換坐標(biāo)信息。一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)于相鄰節(jié)點(diǎn)來說應(yīng)該只有唯一的一組合理坐標(biāo)，但攻擊者可以同時(shí)處在不同的坐標(biāo)上。(5)Wormholes攻擊Wormholes攻擊通常需要兩個(gè)惡意節(jié)點(diǎn)互相串通，合謀攻擊。一個(gè)惡意節(jié)點(diǎn)在基站附近，另一個(gè)離基站較遠(yuǎn)。較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)聲稱自己和基站附近的節(jié)點(diǎn)可以建立低時(shí)延高帶寬的鏈路，吸引周圍節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包。Wormholes攻擊很可能與選擇性轉(zhuǎn)發(fā)或Sybil攻擊相結(jié)合。當(dāng)它與Sybil攻擊相結(jié)合的時(shí)候，通常很難探測出。(6)HELLO flood很多路由協(xié)議需要節(jié)點(diǎn)定時(shí)發(fā)送HELLO包，以聲明自己是其他節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)。攻擊者用足夠大的發(fā)射功率廣播HELLO包，使得網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)認(rèn)為其是鄰居節(jié)點(diǎn)，實(shí)際上卻相距甚遠(yuǎn)。如其他節(jié)點(diǎn)以普通的發(fā)射功率向它發(fā)送數(shù)據(jù)包，則根本到達(dá)不了目的地，從而造成網(wǎng)絡(luò)混亂。 基于M2M的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)威脅分析M2M通信終端很少有人直接參與管理的，因而存在許多針對(duì)M2M終端設(shè)備和簽約信息的攻擊。主要有以下幾種。(1)盜用M2M設(shè)備或簽約信息M2M設(shè)備一般情況下市無人看管的，這就不可避免的會(huì)有不法者破壞M2M設(shè)備，盜取USIM或UICC甚至M2M設(shè)備，從而竊取或篡改M2M設(shè)備中的用戶簽約信息。(2)破壞M2M設(shè)備或簽約信息破壞者可能會(huì)采用物理或邏輯方法改變TRE的功能、TRE與M2M設(shè)備間的控制信息或已獲取的MCIM中的信息，造成用戶無法接入網(wǎng)絡(luò)或丟失個(gè)人數(shù)據(jù)等。最直接的是破壞M2M設(shè)備或UICC，造成簽約信息或M2M設(shè)備不可用，或者通過其他攻擊方式造成簽約信息不可用。攻擊者還可以將MCIM的承載實(shí)體暴露在有害電磁環(huán)境中，導(dǎo)致其受到破壞從而造成簽約信息部可用。此外，攻擊者還可以通過向M2M設(shè)備中添加惡意信息導(dǎo)致簽約信息不可用。M2M終端設(shè)備與服務(wù)網(wǎng)之間的無線接口可能面臨以下威脅。(1)非授權(quán)訪問數(shù)據(jù)攻擊者可以竊聽無線鏈路上的用戶數(shù)據(jù)、信令數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)，甚至可以進(jìn)行被動(dòng)或主動(dòng)地流量分析，從而獲取M2M用戶密鑰或控制數(shù)據(jù)等機(jī)密信息，非法訪問M2M設(shè)備上的數(shù)據(jù)。(2)對(duì)完整性威脅攻擊者可以修改、插入、重放或者刪除無線鏈路上傳輸?shù)暮戏ǖ腗2M用戶數(shù)據(jù)或信令數(shù)據(jù)，對(duì)M2M用戶交易信息造成破壞。(3)拒絕服務(wù)攻擊攻擊者通過在物理層或協(xié)議層干擾用戶數(shù)據(jù)、信令數(shù)據(jù)或控制數(shù)據(jù)在無線鏈路上的正確傳輸，實(shí)現(xiàn)無線鏈路上的拒絕服務(wù)攻擊。 服務(wù)網(wǎng)絡(luò)安全威脅服務(wù)網(wǎng)絡(luò)面臨的安全威脅可以分為以下幾類。(1)非授權(quán)訪問數(shù)據(jù)攻擊者可以進(jìn)入服務(wù)商竊聽用戶數(shù)據(jù)、信令數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)，沒有經(jīng)過授權(quán)訪問存儲(chǔ)在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)，甚至可能進(jìn)行被動(dòng)或主動(dòng)地流量分析。(2)非授權(quán)訪問服務(wù)攻擊者可能會(huì)冒充合法用戶使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，也可能冒充服務(wù)商以利用合法用戶的接入嘗試獲得網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，還可以功過改變MCIM的接入控制方式來獲得非法服務(wù)，或利用竊取或過期未注冊的身份來注冊獲取MCIM，從而獲得非授權(quán)的簽約信息接入服務(wù)網(wǎng)絡(luò)獲取服務(wù)。攻擊者可能假冒歸屬網(wǎng)以獲取他能夠假冒某一用戶所需的信息，用戶也可能濫用其權(quán)限以獲取對(duì)非授權(quán)服務(wù)的訪問。(3)竊取、更改通信信息攻擊者常通過物理竊取、在線偵聽、偽裝合法用戶等手段來獲取、修改、插入、刪除甚至重放用戶通信信息，如中間人攻擊。攻擊者還可能通過在線偵聽或截獲遠(yuǎn)程供應(yīng)的MCIM的方式，達(dá)到非法使用MCIM應(yīng)用的目的，從而造成合法用戶的損失。(4)拒絕服務(wù)攻擊攻擊者通過在物理層或協(xié)議層干擾用戶數(shù)據(jù)、信令數(shù)據(jù)或者控制數(shù)據(jù)的傳輸，來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的拒絕攻擊；還可以通過假冒某一網(wǎng)絡(luò)單元來阻止合法M2M的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、信令數(shù)據(jù)或控制數(shù)據(jù)，從而使合法M2M用戶無法使用正常的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。 (5)病毒、惡意軟件攻擊者可以通過惡意軟件、木馬程序或其他手段獲取M2M上的應(yīng)用軟件、簽約信息以及MCIM，然后在其他M2M設(shè)備上復(fù)制復(fù)原，從而假冒M2M用戶的身份；還可以通過病毒或惡意軟件更改、插入、刪除用戶的通信數(shù)據(jù)。(6)更改運(yùn)營商的安全威脅M2M用戶更改本地運(yùn)營商時(shí)也會(huì)面臨一些安全威脅。由于運(yùn)營商間的競爭的存在，在M