物联网安全关键技术

物联网安全关键技术：

• 感知层安全关键技术
• 传输层安全关键技术
• 处理层安全关键技术

1. 感知层

1.1 无线传感器网络基本安全需求

• 可用性：确保网络能够完成基本的任务，包括受到一定攻击的情况，如Dos攻击等
• 完整性：确保传输信息没有受到未授权的篡改或破坏，抵御假消息注入等攻击。
• 机密性：确保传感器存储、处理和传递的信息不会暴露给未授权的实体，抵御窃听等攻击
• 认证性：确保参与信息处理的各个节点的身份真实可信，防止恶意节点冒充合法节点达到攻击目的，如女巫攻击等
• 可控性：保证传感器网络系统的授权认证和监控管理
• 数据新鲜性：确保用户在指定的时间内得到所需要的信息，且没有重放过时的信息，防止重放等攻击

1.2 无线传感器网络特殊安全需求

• 高效性：存储复杂度、计算复杂度、通信复杂度
• 抗毁性：部分节点受损后，链路受损程度可控
• 可扩展性：针对不同规模的传感器网络均能自我适应
• 灵活性：灵活地支持节点地动态加入或退出

2. 感知层安全威胁

2.1 被动攻击

• 窃听：窃取关键数据、分析包头字段
• 流量分析：发现信息源位置，暴露关键节点、簇头、基站

2.2 主动攻击

• 节点俘获攻击：物理破坏、重写内存
• 节点复制攻击：大量复制已获节点、任意改造网络
• 女巫攻击：虚假声明、多重身份
• 虫洞攻击：Wormhole Link、不需捕获合法节点
• 黑洞攻击：以恶意节点吸引流量
• 拒绝服务Dos：消耗能量、缩短网络生命周期
• 选择转发攻击：概率性转发或丢弃
• 呼叫洪泛攻击：大功率发送hello包
• 重放攻击：冒充合法用户、威胁数据新鲜行
• 消息篡改攻击：破坏消息正确性和完整性
• 合谋攻击：节点相互掩饰、虚假链路

3. 无线传感器网络安全机制

3.1 密钥管理

• 选择不同地密钥体制将会直接影响到传感器节点的寿命，因为通信量大时，传感器电能消耗就变快
• 密钥分配模型：
  节点在部署前预载一定的密钥材料；
  部署到预定区域后，节点间利用密钥材料协商密钥
  

3.2 随机密钥预分配模型E-G方案

3.3 随机图基础

• G(n , p)代表的是一个n个点的图，它每条边出现的概率是p。
• 当p=0时为没有边的图;当p=1的时候，得到全联通的完全图。
• 对于感知层网络，n即为传感器节点总数，p即为整个网络形成密钥路径的互连度。p越高，网络在既定安全要求下的通畅程度越高。

3.4 确定性密钥预分配

• 随机密钥预分配方案可能会导致信息孤岛的存在。
• 确定性密钥预分配方案将随机图替换成确定性较强的正则图、完全图或者k维度网格。
• 密钥分配具有更强的针对性，节点存储空间利用较好。
• 任意两点均可以直接建立通信密钥。
• 特殊的部署方式会降低灵活性
• 计算和通信开销较大

3.5 基于位置信息的密钥预分配

3.6 非对称密钥体系

• Merkle树
• 基于群组的密钥网络
• IBC密钥方案

3.7 认证及完整性保护

• 单播认证：节点1对1认证
• 广播认证：全局密钥认证

广播认证协议：

3.8 安全路由

3.9 安全定位

• 对距离/角度估计方法的攻击
• 对定位算法的攻击
• 对位置计算的攻击

3.10 安全定位算法的对比

3.11 安全数据融合

在融合节点对冗余数据进行过滤、筛选，去除冗余，并对原始数据进行简单计算和处理，将处理后的更贴合实际需要的融合数据继续向上层节点传输。

具有完整性、机密性、新鲜行和认证性。

4. 传输层

4.1 传输层典型特征

1. 异构网络融合：有线结合无线、长距离结合短距离
2. 泛在接入：可移动性、突发性
3. 海量信息传输：数据量大、来源多样化

4.2 传输层安全关键技术

• 数据信息的机密性和完整性保护机制
• 端到端的身份认证机制、密钥协商机制、算法协商机制和密钥管理机制等
• 网络节点间的认证和密钥协商、密钥管理机制
• 跨域网络的认证机制和认证衔接机制
• 拒绝服务攻击的检测和防护机制

5. 处理层

5.1 处理层安全威胁

1. 数据来源不可信
2. 数据可以性破坏
3. 数据非授权访问
4. 数据完整性破坏

5.2 处理层安全技术

5.3 云存储安全