如今，物聯網產品和服務的數量正在不斷增長，大多數物聯網設備都利用基于云的數字服務。當然，很多物聯網設備都存在重要的安全隱患。人們都聽說過黑客通過物聯網設備進行攻擊的例子。更糟糕的是，物聯網產品越成功，就越能吸引網絡攻擊者的注意力。

對物聯網設備的攻擊可能會對企業的業務運營和收入產生重大影響。一些報告表明，在遭遇網絡攻擊之后，企業通常損失了高達25%的收入。此外，對企業物聯網設備進行網絡攻擊的平均損失達到33萬美元。對于大多數業務主管來說，這是一個痛苦的提議。然而，物聯網產品和服務提供的商業價值仍然很高，并將繼續大量推出。

幸運的是，制造業在過去幾年中取得了長足的進步，使物聯網設備更安全、更難攻擊。物聯網安全有望繼續發展和改進。制造商生產的產品將會變得更安全、更便宜。

以下列表是物聯網產品的頂級安全必備因素。如果物聯網產品中沒有這些必備因素和功能，那么可是非常容易受到攻擊。

了解密碼學知識

如果將參與物聯網產品或服務計劃，需要熟悉密碼學。密碼學在物聯網安全的幾乎所有方面都發揮著重要作用。有一些可用于學習基礎知識的在線課程，所需的知識水平取決于員工在企業中的角色。對于開發人員來說，需要擁有非常豐富的物聯網安全知識和經驗。

以下是一些重要的術語：

• 密碼學——為了隱藏其真實內容而對數據進行轉換。也用于驗證完整性和身份驗證。
• 加密密鑰——加密操作中使用的數值。密鑰越大，加密就越強大。
• 對稱加密——用于加密數據的相同密鑰用于解密數據。因此，密鑰需要在各方之間共享。由于其相對效率，如今仍然用于大部分通信。
• 非對稱加密——不同的密鑰用于加密數據與用于解密的密鑰。這兩個密鑰形成一個私鑰和公鑰對。私鑰永遠不能共享，這種類型的加密對身份驗證至關重要。
• 證書一一唯一標識實體的一組數據，包括其公鑰和其他信息。證書經過數字簽名以證明其真實性。
• 哈希一一這是一種將比特串(如證書數據)映射到固定長度位串的算法。它是一個更短的唯一值，它是根據更大的數據集計算得出的。輸入數據的任何微小變化都會導致哈希值發生巨大變化。
• 數字簽名——數據加密轉換的結果(例如哈希)，如果實施得當，可以證明原始身份驗證和數據完整性。在通常情況下，用戶從簽署證書的證書頒發機構獲取公鑰，解密簽名，并將其與根據證書數據計算的哈希值進行比較。
• 證書頒發機構——頒發和撤銷證書的受信任實體。

密碼學的有效性取決于蠻力攻擊的計算不可行性——這意味著網絡攻擊者需要花費太多時間來窮盡所有可能的密鑰，才能找到解鎖數據的正確密鑰。

必備因素1：安全身份

(1)它是什么?

物聯網系統中的設備和云計算服務需要相互信任。這種信任成為它們相互作用的基礎。安全身份是設備或服務的唯一且不可復制的證明。每個設備或服務都使用證書形式的唯一可驗證身份來訪問其授權訪問的系統的其他部分。

(2)它是如何工作的?

設備的身份被封裝在唯一的證書和私鑰中，該證書由受信任的證書頒發機構簽名。這一證書包含有關設備的識別詳細信息，例如其唯一名稱和序列號。它還包含設備的公鑰，與其私鑰相關聯，該私鑰是保密的，并且從不共享。在連接到云服務時，物聯網設備會提供其身份證書。該服務通過檢查證書的簽名來驗證其真實性。大多數物聯網系統使用x509證書格式，該格式與用于管理安全網站身份的格式相同。

許多嵌入式系統為生成和安全存儲身份證書提供了特定功能。這些通常是稱為信任根的系統的一部分。此外，云計算服務提供商提供工具和基礎設施來獲得設備證書的簽名并注入設備。這通常稱為資源調配。例如，AWS公司利用AWS IoT Core的資源調配功能為資源調配設備提供基礎設施。

(3)它為什么如此重要?

憑借每個有效設備的唯一、可驗證和不可克隆的身份，物聯網設備可以更加保證不會發生未經授權的克隆或無效交互。

必備因素2：安全通信

(1)它是什么?

物聯網設備需要在互聯網上安全地進行通信。安全通信通常指以下這三個支柱。

①隱私——防止潛在的竊聽者能夠解釋發送和接收的消息。

②完整性——防止攻擊者篡改消息并將其作為有效消息傳遞出去。

③身份驗證——確保消息的發送者和接收者都是他們所說的身份。

(2)它是如何工作的?

由于互聯網上的數據流經公共基礎設施，任何人都可以查看端點之間通信的數據。通過加密，數據是模糊的，并且在沒有密鑰的情況下在數學上是不可行的。只有發送者和接收者應該能夠理解數據。竊聽者不應該能夠從數據中理解任何內容，它應該實際上是不透明的。

為了阻止潛在的冒名頂替者試圖與系統建立通信(中間人攻擊)，每一方都需要能夠相互驗證對方的身份。這是通過身份證書簽名驗證來完成的。只有具有由相互信任的證書頒發機構簽署的有效證書的有效端點才能通過驗證測試。

大多數物聯網系統使用傳輸層安全性(TLS)，它提供了安全網站的主干。例如，流行的物聯網設備操作系統AWS FreeRTOS包括一個基于流行的開源TLS庫的安全套接字庫。

(3)它為什么如此重要?

在其通信中確保隱私、完整性和身份驗證的系統將有更多的保護來防止未經授權的活動，例如竊聽、篡改、系統劫持或拒絕服務。

必備因素3：安全存儲

(1)它是什么?

安全存儲指的是保護數據安全并防止未經授權的訪問的各種技術。它還意味著對數據進行加密，這樣，如果網絡攻擊者真的獲得了訪問權限，他們就無法理解它。這包括存儲在設備和云中的數據。它還包括將加密密鑰隱藏在鎖箱中，除了需要它們的加密引擎之外，其他任何東西都無法訪問這些密鑰。

(2)它是如何工作的?

出于多種原因，確保數據安全至關重要。物聯網系統存儲敏感數據，包括知識產權、網絡和其他安全憑證、客戶數據等。實施安全存儲技術將有助于防止潛在的攻擊者進行逆向工程代碼、注入惡意軟件、非法克隆設備、冒充設備和破壞客戶數據等行為。

(3)為什么它很重要?

出于許多原因，保持數據安全至關重要。物聯網系統存儲敏感數據，包括知識產權、網絡和其他安全憑證、客戶數據等。實施安全存儲技術將有助于防止網絡攻擊者進行反向工程代碼、注入惡意軟件、非法克隆設備、模擬設備和破壞客戶數據等行為。

必備因素4：安全啟動

(1)它是什么?

安全引導(有時稱為可信引導或其他名稱)是一個過程，通過該過程，將在設備上運行的軟件(也稱為引導)的特征與已知的良好數量進行檢查，以驗證其完整性和可靠性。這一切都發生在系統試圖運行軟件之前。

(2)它是如何工作的?

它的工作原理類似于證書的簽名和驗證方式。根據要加載到設備閃存(代碼)中的數據計算哈希值。這個散列是唯一的，任何未經授權對閃存中的代碼進行的更改都會導致散列嚴重偏離。然后，受信任方對散列進行加密簽名，并將受信任方的公鑰安全存儲在設備中。當設備啟動時，它會通過解密簽名并將其與從閃存中獨立計算的哈希值進行比較，來檢查代碼的完整性和真實性。如果匹配，就可以運行代碼。否則，可能發生了潛在的未經授權的修改，設備將進入安全模式。安全引導通常分階段完成。每個階段都有獨立的簽名和驗證。

(3)它為什么如此重要?

保護啟動過程提供了針對惡意軟件攻擊的額外保護。如果網絡攻擊者能夠繞過其自身的固件，并將其安全功能添加到安全引導中，則攻擊者將停止對其自身的固件進行修改。

必備因素5：安全的無線固件更新

(1)它是什么?

安全更新通常稱為無線(OTA)或固件更新，其他無線(FOTA)等是遠程更新設備上的固件的過程，通常通過無線通信完成。有效地做到這一點需要已經討論過的每個基本安全特性，以及額外的基礎設施和邏輯。

(2)它是如何工作的?

當設備在工廠進行配置時，它們會收到安全憑證并在更新服務中注冊，以便授權它們接收更新。憑據和注冊必須與其唯一的設備身份相關聯。如果稍后檢測到設備存在問題(例如它已被攻擊者入侵)，則可以撤銷其注冊。

要部署的固件經過加密簽名。當有可用更新時，設備會收到通知。這一通知消息包括要下載的更新文件的位置。在適當的時候，設備會下載更新、驗證更新并將其加載到閃存中。然后設備重置，安全啟動接管以驗證和啟動新軟件。設備通常會存儲其固件的備份副本，以防更新過程中出現任何問題。但是，重要的是要檢測設備何時運行舊固件并限制它可以做的事情，以避免攻擊者故意將固件回滾到具有已知漏洞舊版本進行的回滾攻擊。

(3)它為什么如此重要?

借助安全更新，可以快速響應新出現的安全問題，并在客戶已經掌握的設備上修補軟件。通過安全更新，不僅可以修補問題，還可以進行改進和增強，并更好地服務于客戶。