為什么人們使用PGP加密系統(tǒng)來發(fā)送加密電子郵件和加密敏感文件，或者使用WhatsApp或Signal等安全消息應用?

畢竟，傳輸層安全性(TLS)提供了從客戶端到郵件、企業(yè)應用或任何其他服務器的安全、經過身份驗證的連接。此外，許多人在連接到互聯(lián)網(wǎng)時，通常使用基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議安全(IPsec)的虛擬專用網(wǎng)絡(VPN)。在這兩種情況下，連接都是經過身份驗證的客戶端與服務器之間的連接，而不一定是真正的端點之間的連接。這在邊緣設備和終止TLS或VPN服務器之間的連接中提供完整性和可選的保密性。這難道還不夠好嗎?

答案是，確實還不足夠好。

正如世界各地許多人權維護者和任何關心其通信的真實性、完整性和保密性的個人所了解到的那樣。在當今數(shù)字化的商業(yè)世界中，數(shù)據(jù)是一種具有巨大價值和重要性的商品——對于政府、軍隊、公用事業(yè)、金融機構、企業(yè)、每一個消費者，以及越來越多的網(wǎng)絡犯罪分子。

那么，為什么TLS(該協(xié)議于1999年首次推出，作為安全套接字層(SSL)v3的升級版)不再足以提供必要的持久數(shù)據(jù)安全保護呢?

答案是，當電子郵件到達電子郵件服務器后，或者從帶有VPN客戶端的設備傳輸?shù)南⒔涍^VPN服務器后，其就不再受到TLS或VPN的保護。它們僅保護數(shù)據(jù)流所經過的“管道”，而不保護數(shù)據(jù)的真實性、完整性和保密性。例如，如果電子郵件或消息數(shù)據(jù)最終出現(xiàn)在配置錯誤的云數(shù)據(jù)存儲庫中，或者存在尚未修補的已知漏洞，那么就很容易受到潛在攻擊者的攻擊。

物聯(lián)網(wǎng)應用中的網(wǎng)絡安全漏洞

VPN的發(fā)明是為了將企業(yè)聚集在一起，并允許遠程用戶安全地登錄到企業(yè)網(wǎng)絡。然而，VPN和TLS技術用于保護網(wǎng)絡層，這并不真正適用于電子商務等領域。事實證明它們已經非常成熟，可以很好地滿足電子商務的需求，Amazon使用案例和其他互聯(lián)網(wǎng)應用已被廣泛應用于物聯(lián)網(wǎng)應用。這就提出了一個問題，考慮到基于網(wǎng)絡的安全性固有的局限性，TLS和VPN真的能為物聯(lián)網(wǎng)提供足夠好的安全性嗎?

現(xiàn)有的TLS協(xié)議存在固有的弱點，存在一些明顯的缺陷和漏洞。有些來自環(huán)境，例如，TLS具有巨大的攻擊面，并且由于其在電子商務中的廣泛使用，因此尋求對其進行破壞有相當大的金錢動機。網(wǎng)絡安全威脅不斷發(fā)展和出現(xiàn)，這就是SSL成為TLS的原因，而TLS現(xiàn)在正在進行第三次修訂。這是一場持續(xù)不斷的貓捉老鼠的游戲。因此，TLS規(guī)范受到了傳統(tǒng)組件和與舊的、不太安全的協(xié)議協(xié)商的要求的阻礙。有許多不同的解釋，但沒有一種能夠充分解決物聯(lián)網(wǎng)的基本要求，這些要求是：

應用的明確識別和驗證，例如傳感器讀取命令并向執(zhí)行器發(fā)送命令。每個都有不同的威脅模型和攻擊面，因此需要明確地處理，無論是在同一臺機器中還是在分布式機器中。

持續(xù)保護數(shù)據(jù)，不僅是傳輸中的數(shù)據(jù)，還包括靜態(tài)數(shù)據(jù)，以便穿越許多不同的網(wǎng)絡環(huán)境、網(wǎng)關、集線器和服務器。MITM攻擊在物聯(lián)網(wǎng)中普遍存在，因此一致的保護是必須的。

明確證明機器向機器發(fā)送消息的可信度，以防止零點擊惡意軟件，例如Pegasus(在智能手機中)和Mozi僵尸網(wǎng)絡(在M2M通信中)。

同樣，當TLS在物聯(lián)網(wǎng)中時，管道從端點到云提供商的負載均衡器，保護就此結束。或者，更糟糕的是，只提供從Zigbee或高級計量基礎設施(AMI)智能電表端點到網(wǎng)關的保護。在某些情況下，TLS已被拼湊到傳統(tǒng)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集(SCADA)協(xié)議中，如ModBus，并且其并不能完全適用于這種情況。

所有這些環(huán)境有什么共同之處?它們都經常且容易被黑客攻擊，容易受到僵尸網(wǎng)絡掠奪性蠕蟲和中間人(MITM)攻擊。

盡管其局限性現(xiàn)在經常暴露出來，但在過去的二十多年里，TLS一直是數(shù)據(jù)安全的歷史默認選擇，這是有原因的。與IPSec協(xié)議相比，其從根本上更安全、更快、更簡單，因此更不容易受到攻擊，并且在動態(tài)網(wǎng)絡條件下更靈活。

新范式、新要求

當將TLS與物聯(lián)網(wǎng)的安全需求進行比較時，很明顯TLS是一個整體安全模型。其可以通過智能手機和計算機等高性能端點在網(wǎng)絡上有效運行。然而，其無法滿足物聯(lián)網(wǎng)所需的精確度。此外，需要新的插件來增強其功能。

我們生活在一個幾乎所有東西都是數(shù)字化連接的時代，嵌入式物聯(lián)網(wǎng)設備擴展到無數(shù)應用領域，包括自動駕駛汽車、智能電表、智能家居、能源管理等等。TLS對于任務關鍵型物聯(lián)網(wǎng)應用來說是不夠的。數(shù)據(jù)真實性和完整性是可信數(shù)據(jù)的基石，必須從頭到尾得到保證。要做到這一點，數(shù)據(jù)必須在傳輸過程中受到保護(與TLS一樣)，而且在數(shù)據(jù)穿越各種負載均衡器、網(wǎng)關和集線器時，也必須在靜態(tài)時受到保護。最終，為了確保系統(tǒng)安全，數(shù)據(jù)只能在受保護的環(huán)境中處理。有了這個基石，我們可以更進一步，實現(xiàn)建立在這個真實性和完整性基礎上的授權框架。

我們現(xiàn)在還處于一個新時代，關鍵基礎設施攻擊的規(guī)模和貪婪程度可能會損害企業(yè)的聲譽，并導致?lián)p失數(shù)億美元的集體訴訟。

關鍵基礎設施的一個最新例子是2021年5月的Colonial Pipeline網(wǎng)絡攻擊，黑客通過竊取一個密碼中斷了美國東南部的燃料供應，導致Colonial Pipeline支付了近500萬美元才能重新獲得訪問權限。另一個例子是據(jù)報道對美國幾個關鍵基礎設施組織進行間諜活動，包括交通樞紐和電信，其細節(jié)于今年5月公布。

這就是維護關鍵基礎設施的重要性，拜登-哈里斯政府于2023年3月宣布了一項國家網(wǎng)絡安全戰(zhàn)略，指出“我們面臨著復雜的威脅環(huán)境，國家和非國家行為者正在制定和執(zhí)行新的活動來威脅我們的利益”。與此同時，下一代技術正在加速成熟，為創(chuàng)新創(chuàng)造新途徑，同時增加數(shù)字相互依賴性。這一戰(zhàn)略為解決這些威脅和確保我們數(shù)字化未來的承諾指明了一條道路。其實施將保護我們在重建基礎設施、發(fā)展清潔能源行業(yè)以及重新支持技術和制造基地方面的投資。”這是在2022年9月宣布的歐盟《網(wǎng)絡彈性法案》的支持下做出的。

在這個新環(huán)境中，我們有新的威脅模型、新的攻擊面，這需要新的方法。正如企業(yè)網(wǎng)絡需要VPN，電子商務需要TLS一樣，現(xiàn)在的重點是確保管道、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡中的實際連接以及數(shù)據(jù)在傳輸過程中的任何地方的安全技術。

零信任和高級數(shù)據(jù)保護協(xié)議

零信任是一種安全框架，要求所有連接，無論是企業(yè)內部還是外部，在獲得數(shù)據(jù)和應用訪問權限之前都經過身份驗證、授權和持續(xù)驗證。其假設不存在“傳統(tǒng)”網(wǎng)絡邊緣，并且網(wǎng)絡可以位于任何地方——本地、云端、遠程位置。每個連接和端點都被視為威脅，因此為零信任，并確保默認情況下無法訪問數(shù)據(jù)和資源。

考慮到零信任，不斷涌現(xiàn)的技術提供了滿足零信任網(wǎng)絡架構需求的數(shù)據(jù)保護協(xié)議。這些新的應用層協(xié)議是對VPN的重大改進，VPN僅為數(shù)據(jù)所經過的網(wǎng)絡鏈路提供加密隧道。一旦離開VPN連接，數(shù)據(jù)就不再受到保護，并受到新環(huán)境中實施的任何安全功能的支配。現(xiàn)在，無論數(shù)據(jù)位于何種網(wǎng)絡或設備，都可以得到一致的保護。現(xiàn)在可以持久地端到端地、靜態(tài)地保護數(shù)據(jù)，而不是僅僅保護管道。

這種新的應用層協(xié)議適用于零信任網(wǎng)絡架構，既可通過不安全協(xié)議產品協(xié)議和網(wǎng)絡堆棧實現(xiàn)安全隧道，如帶有Modbus或Zigbee的SCADA，也可橋接OT和IT環(huán)境。數(shù)據(jù)始終在防篡改、安全的執(zhí)行環(huán)境中受到保護和處理，確保關鍵任務應用的數(shù)據(jù)真實性和完整性。

這些新協(xié)議還使網(wǎng)絡堆棧能夠升級為純粹的應用驅動的安全模型。對于初學者而言，身份驗證和授權的準確性都是基于密鑰的。此外，不再對所有應用進行相同的處理，因為傳感器數(shù)據(jù)操作的影響小于執(zhí)行器操作，并且也需要相互隔離。此外，應用根據(jù)其目的進行了明確的身份驗證，且不能再進行通用的身份驗證，并且其操作是明確定義的，而不是相反，這使得其很難被招募到DDoS僵尸網(wǎng)絡中

總之，我們現(xiàn)在正處于一個網(wǎng)絡戰(zhàn)爭的新時代，隨著關鍵基礎設施開始成為經濟恐怖主義的焦點，不良行為者和風險不斷上升。雖然傳統(tǒng)的安全方法仍然能達到其目的，但現(xiàn)在必須擁有基于零信任的高級數(shù)據(jù)保護應用層，以保護數(shù)據(jù)在其傳輸過程中。時間就是生命。