让安全重新定义物联网产品设计

源于物联网（IoT）的高速发展，数据安全性的问题亦日趋凸显。据有关数据显示，现有的连接设备中有将近70％的设备很容易受到网络攻击，从而导致数据丢失或被盗，这个数字无疑让我们感觉恐怖，也让我们把物联网数据安全性问题提上了日程。

　　物联网暗藏高风险

　　物联网的伟岸蓝图，就是让地球一切事物变得更聪明，彼此间能相互交流。设想一下，当汽车出现故障时，自动提示你是哪个零部件出现了问题；当建筑自动提示你哪部分需要加固、维修时，世界将是一幅怎样的壮观景象？

　　而在美好的景象背后，潜伏着安全危机。2011年发生的Stuxnet攻击，最终导致离心机损坏、整个设施的核心处理能力遭到破坏。其中遭受攻击的控制系统使离心机工作稍微偏离了允许参数，但报告显示一切正常，直到离心机损坏之前，没有报告任何故障。

　　鉴此，物联网对安全性需求的迫切。

　　物联网感知层WSN安全技术解析

　　作为物联网不可或缺的系统之一，加强WSN的安全性也是必不可少的任务之一，下面就为大家解析几种WSN安全技术应用。

　　（1）密钥管理

　　密钥管理是信息安全技术的核心，更是WSN安全技术的核心。密钥管理主要有4种协议：简单密钥分布协议、动态密钥管理协议、密钥预分布协议、分层密钥管理协议。

　　在简单密钥分布协议中，所有节点都使用相同的密钥，发送方用这个密钥加密，接收方也用这个密钥解密。这种密钥分布协议占用的内存很少，显而易见它的安全性也是最差的。因而，在WSN技术中，很少采用这一协议。

　　在动态密钥管理协议中，根据用户需要，周期性地更换节点的密钥，形成动态的密钥管理方式。这种密钥分布协议能够有效保证网络的安全。

　　在密钥预分布协议中，网络节点在部署前就被分配一组密钥。节点被部署后，传感器节点建立节点共享密钥并再分配密钥。这种密钥分布协议同样能够有效保证网络的安全。

　　在分层密钥管理协议中，采用 LEAP协议，它是一种典型的确定型密钥管理协议，使用多种密钥机制共同维护网络的安全。在每个节点中，分配4个密钥，分别是预分布的基站单独共享的身份 密钥、预分布的网内节点共享的密钥组、相邻节点共享的邻居密钥和簇头共享的簇头密钥。这种密钥分布协议的防护措施最高效，也是最安全的。

　　WSN密钥管理方式可分为对称密 钥加密和非对称密钥加密两种。对称密钥加密的特征是通信的双方使用完全相同的密钥，发送方使用这个密钥进行加密，接收方也使用这个密钥进行解密。这种密钥 加密技术的密钥长度不长，计算、通信和存储开销相对较小，比较适用于WSN，因而是WSN密钥管理的主流方式。而非对称密钥加密是指节点使用不同的加密和 解密密钥，由于对节点的计算、存储、通信等能力要求较高，一直以来被认为不适用于WSN。但是，近期研究表明，非对称密钥加密在优化后能适用于WSN。从 信息安全的角度考虑，非对称密钥体制的安全性一定会远远高于对称密钥体制。

　　为解决WSN节点的物理破坏问题，可以在节点中使用抗窜改设备，为节点保护增加一层保护层。可以增设物理破坏感知机制，对物理破坏提前发出预警。另外，可以采用轻量级的对称加密算法对一些敏感信息进行加密存储，以保护信息的安全。

　　例如ST推出的STM32W MCU家族，便是基于IEEE 802.15.4的SoC，采用ARM Cortex-M3 24MHz处理器，内建64~128KB快闪记忆体，与8K SRAM.支援ZigBee与6LoWPAN协定，并具备AES-128硬体加密功能，以保障资料传输安全。

（2）安全路由

　　物联网的特殊架构使得它对路由安 全的要求较高。因此，应当根据物联网不同应用的需求，采用合适的安全路由协议，以保证数据安全地从某一节点到达另一节点。同时，应尽可能少地消耗节点资 源，保证节点的高效运行。物联网安全路由技术中有要采用SPINS安全框架协议，它包括SNEP协议及μTESLA协议两个部分，其中的SNEP协议用来 实现通信的机密性、完整性和点点认证;而μTESLA 协议用来实现点到多点的广播认证。SPINS安全框架协议有效地保证了物联网路由安全，但是，SPINS协议还仅仅是个框架协议，并没有指出实现各种安全 机制的具体算法。因此，在具体应用中，还应考虑很多SPINS协议的实现问题。

　　（3）节点认证

节点认证可以防止未授权的用户访 问物联网感知层的节点和数据，有效保障感知层的信息安全。目前，传感器网络中主要的节点认证技术有：基于轻量级公钥算法的认证方法、基于预共享密钥的认证 方法、随机密钥预分布的认证方法和基于单项散列函数的认证方法。在节点布设时，应当充分考虑到具体的应用需求