物聯網安全挑戰與解決方案探討

– 22 分鐘閱讀

隨著物聯網裝置的普及，安全議題日益受到重視。從感知層的輕量級裝置驗證到網路層的資料加密與完整性，再到服務層的授權與金鑰管理，每個環節都至關重要。應用程式層則需考量遠端安全配置、安全韌體更新和安全管理員驗證等面向。本文將深入探討這些安全挑戰，並提供相應的解決方案，以確保物聯網系統的安全性。

服務層安全需求

  • 服務驗證
  • 授權
  • 金鑰安全
  • 服務可用性
  • 防止隱私洩露
  • 防止DoS攻擊
  • 防止重播攻擊
  • 防止否認攻擊

應用程式/介面層安全需求

  • 遠端安全配置
  • 安全下載和上傳軟體
  • 安全韌體更新
  • 安全管理員驗證
  • 通訊安全
  • 可擴充套件的應用程式設計
  flowchart TD
    A[網路層] --> B[服務層]
    B --> C[應用程式/介面層]
    A --> D[機密性]
    A --> E[隱私性]
    A --> F[完整性]
    B --> G[服務驗證]
    B --> H[授權]
    B --> I[金鑰安全]
    C --> J[遠端安全配置]
    C --> K[安全下載和上傳軟體]
    C --> L[安全韌體更新]

圖表翻譯：

此圖表示IoT安全架構的不同層次及其安全需求。網路層負責接收和路由資料，服務層提供標準服務，應用程式/介面層提供使用者應用程式。每一層都有其特定的安全需求，包括機密性、隱私性、完整性、驗證、授權、金鑰安全等。圖表還示範了不同層次之間的關係和安全需求的流向。

網際物聯網（IoT）安全需求

裝置安全

IoT裝置的安全需求包括：

  • 感知層（Sensing Layer）：輕量級解決方案、裝置身分驗證、可用性、存取控制、驗證、異構性、互操作性和擴充套件性。
  • 網路層（Network Layer）：保密性、隱私性、完整性、驗證、金鑰管理和技術可用性。
  • 服務層（Service Layer）：服務驗證、授權、金鑰安全、可用性和防止非法存取和隱私洩露。

授權和驗證需求

授權和驗證是IoT安全的核心。每個物件和使用者都需要有效的授權和驗證空間。授權是決定實體是否可以存取特定資源的過程，而驗證是識別物件或裝置的身份的過程。

驗證和授權根據信任

驗證和授權根據信任，例如當我們驗證某人的身份時，我們必須先信任發行該身份證明的機構。同樣，在網路系統中，憑證授權機構（CA）負責建立通訊雙方之間的信任。

不足夠的驗證和授權

不足夠的驗證和授權可能導致非法存取控制和新型攻擊。因此，個人、企業和組織必須注意以下幾點：

  • 個人應避免非法遠端監控和不適當的存取IoT後設資料、網路和地理位置。
  • 商業企業應避免未經授權的金融交易操控和服務。

未來章節詳細介紹

驗證和授權將在未來章節中詳細介紹，包括第13章「防止未經授權存取感測器資料和IoT驗證」和第15章「IoT身份和存取管理解決方案」。

物聯網安全挑戰與解決方案

隨著物聯網（IoT）技術的快速發展，安全問題也成為了一個重要的挑戰。物聯網裝置的安全性直接關係到使用者的隱私和財產安全。因此，瞭解物聯網安全挑戰和解決方案是非常重要的。

物聯網安全挑戰

物聯網安全挑戰包括：

  • 未經授權的訪問：攻擊者可能會利用物聯網裝置的漏洞，獲得未經授權的訪問許可權，從而竊取使用者的敏感資訊或控制裝置。
  • 裝置篡改：攻擊者可能會篡改物聯網裝置的軟體或韌體，從而實現惡意的目的。
  • 惡意程式碼攻擊：攻擊者可能會利用物聯網裝置的漏洞，傳播惡意程式碼，從而實現惡意的目的。
  • 資料洩露：物聯網裝置可能會收集和傳輸大量的使用者資料，如果這些資料不被妥善保護，可能會導致資料洩露。

物聯網安全解決方案

為瞭解決物聯網安全挑戰，以下是一些解決方案：

  1. 硬體安全：硬體安全是物聯網安全的基礎。硬體安全包括身份識別技術、加密技術等。
  2. 軟體安全：軟體安全是物聯網安全的另一個重要方面。軟體安全包括程式設計、資料加密等。
  3. 通訊安全：通訊安全是物聯網安全的關鍵。通訊安全包括資料加密、身份識別等。
  4. 網路安全：網路安全是物聯網安全的重要組成部分。網路安全包括防火牆、入侵檢測等。

身份識別技術安全

身份識別技術是物聯網的基礎。身份識別技術包括RFID、條碼、EPC、生物識別等。為了確保身份識別技術的安全，以下是一些方法：

  • 訊號加密：訊號加密可以防止攻擊者擷取和竊取身份識別資訊。
  • 防火牆：防火牆可以防止攻擊者訪問身份識別系統。
  • 身份識別技術加密：身份識別技術加密可以防止攻擊者竊取身份識別資訊。

生物識別安全

生物識別是物聯網安全的一個重要方面。生物識別包括指紋識別、面部識別等。為了確保生物識別的安全，以下是一些方法：

  • 加密：加密可以防止攻擊者竊取生物識別資訊。
  • 防火牆：防火牆可以防止攻擊者訪問生物識別系統。
  • 身份識別技術加密：身份識別技術加密可以防止攻擊者竊取生物識別資訊。
內容解密：

以上內容解釋了物聯網安全的挑戰和解決方案，包括硬體安全、軟體安全、通訊安全、網路安全等。同時，還解釋了身份識別技術安全和生物識別安全的重要性和相關的安全措施。

圖表翻譯：

以下是物聯網安全架構的Mermaid圖表：

  graph LR
    A[物聯網裝置] --> B[硬體安全]
    B --> C[軟體安全]
    C --> D[通訊安全]
    D --> E[網路安全]
    E --> F[身份識別技術安全]
    F --> G[生物識別安全]

以上圖表展示了物聯網安全的各個層面，包括硬體安全、軟體安全、通訊安全、網路安全、身份識別技術安全和生物識別安全。

物聯網安全技術

隨著物聯網（IoT）的快速發展，安全性成為了一個重要的關注點。物聯網安全涉及到各個層面，包括硬體、軟體、通訊協議等。以下是物聯網安全的一些關鍵技術和挑戰。

1.7.2 軟體技術中的安全：WSN和RFID的整合

無線感知網路（WSN）和射頻識別（RFID）是物聯網中的兩個重要技術。WSN可以提供物件的周圍環境資訊，而RFID可以為物件提供唯一的身份識別。這兩種技術的整合可以提供一個優秀的基礎設施，用於在動態環境中收集、處理和分發資料。

然而，WSN和RFID的整合也面臨著安全挑戰，例如隱私、身份驗證、保密性、安全路由、金鑰建立和對抗DoS和回放攻擊等。為瞭解決這些挑戰，系統設計師需要考慮以下安全方面：

  • 將關鍵資料儲存在後端伺服器中，並確保伺服器的安全性。
  • 設計安全的金鑰和輕量級加密協議，以防止攻擊。
  • 設計一個可以檢測和對映受影響區域的網路，以便在受幹擾區域周圍路由資料。
  • 使用儲存的金鑰在身份驗證過程中共享系統元件，以使攻擊者難以預測。

1.7.3 通訊技術中的安全：追蹤、監控和通訊

通訊是物聯網環境中的另一個重要組成部分，裝置之間需要通訊以提供所需的服務。然而，物聯網通訊的開放性和資源約束性導致了安全性和隱私問題。

通訊的主要安全要求包括身份驗證、可用性、完整性和保密性。為了滿足這些要求，需要設計和實現安全的通訊協議。

一些主要的通訊協議及其安全特性包括：

  • RFID：RFID的安全性透過不同的類別（如EPC類G1和G2）提供，製造商提供了保密性、完整性和可用性（CIA）安全特性。
  • NFC：NFC用於支付和票務，需要使用安全通道和標準的金鑰協議以保護它免受竊聽、資料修改和中間人攻擊。
  • 超寬頻（UWB）：UWB在很高的頻率下執行，使用寬頻（超過500MHz）與低功耗裝置通訊。UWB本身具有安全的範圍能力。

實踐案例

物聯網安全技術在各個領域中都有廣泛的應用，例如：

  • 智慧家居：使用物聯網技術可以實現家居自動化，提高生活質量和安全性。
  • 工業控制：物聯網技術可以用於工業控制系統，提高生產效率和安全性。
  • 供應鏈管理：物聯網技術可以用於供應鏈管理，提高物流效率和安全性。
內容解密：

上述內容解釋了物聯網安全技術的重要性和挑戰，包括WSN和RFID的整合、通訊技術中的安全和實踐案例。透過瞭解這些知識，可以更好地設計和實現安全的物聯網系統和應用。

  flowchart TD
    A[物聯網安全技術] --> B[WSN和RFID的整合]
    B --> C[通訊技術中的安全]
    C --> D[實踐案例]
    D --> E[結論]

圖表翻譯：

此圖表示了物聯網安全技術的流程，從WSN和RFID的整合開始，然後是通訊技術中的安全，接著是實踐案例，最後是結論。這個流程表明瞭物聯網安全技術的重要性和複雜性，需要從多個角度和層面來設計和實現安全的物聯網系統和應用。

網路安全技術與IoT協定

隨著物聯網（IoT）的快速發展，網路安全技術成為了一個至關重要的議題。IoT裝置的數量不斷增加，同時也增加了網路安全的風險。因此，瞭解IoT協定的安全性和網路安全技術是非常重要的。

Wi-Fi安全

Wi-Fi是最常用的無線網路技術之一。為了確保Wi-Fi的安全，玄貓可以使用密碼保護，隱藏管理員憑證，強化加密，使用防火牆，保持韌體更新，限制公用網路的使用。這些措施可以保護系統免受幹擾和未經授權的存取。

Z-Wave安全

Z-Wave是一種無線通訊協定，廣泛用於智慧家居和物聯網應用。玄貓支援Z-Wave協定，提供保密性和資料新鮮度，確保端到端的安全性。Z-Wave還提供了預防、檢測和反應機制，以抵禦惡意攻擊者。

傳統IP技術

傳統IP技術，包括IPv4和IPv6，為每個連線的裝置提供安全性。IPv6的IPsec功能包括驗證標頭，確保網路內的真實性和完整性。此外，封裝的安全有效載荷還提供了資料保密性。

網路安全功能

網路是裝置之間的互聯，裝置之間的通訊和協作以滿足消費者和企業的需求。IoT網路被視為是一個異構網路，需要多方面的安全解決方案來抵禦攻擊和入侵者。為確保網路內的保密性、完整性和安全性，以下行動可以被考慮：

  • 只允許已識別的裝置連線到網路。
  • 實施強大的異常檢測機制。
  • 執行強大的安全政策，例如限制攝像頭只能與管理員通訊。
  • 只允許網路內的可信裝置參與通訊，需要強大的信任管理技術。
  • 實施低功耗和強大的入侵檢測和緩解機制，以抵禦入侵者。

IoT網路協定和安全性

IoT網路協定在不同層面上提供了各種協定。這些協定包括應用層協定、傳輸層協定和網路層協定等。每個協定都有其自身的安全特性和風險。

應用層協定

應用層協定是IoT架構中最高的一層，負責處理裝置之間的通訊。常見的應用層協定包括CoAP和MQTT。

  • CoAP（Constrained Application Protocol）：CoAP是一種為了滿足IoT需求而設計的網路協定，尤其是針對資源受限的硬體。它根據HTTP，但對其進行了修改，以適應IoT的需求，如低功耗消耗和在高延遲和高錯誤率的網路中運作。CoAP使用確認和非確認訊息，提供了一種簡單的請求-響應模型。
  • MQTT（Message Queue Telemetry Transport）：MQTT是一種根據釋出/訂閱模式的輕量級訊息協定，設計用於有限頻寬的網路中。它使用TCP/IP協定，適合在低功耗和低頻寬的IoT裝置中使用。MQTT的安全機制包括使用SSL/TLS加密和客戶端憑證驗證。

傳輸層協定

傳輸層協定負責確保資料的可靠傳輸。常見的傳輸層協定包括TCP和UDP。

  • TCP（Transmission Control Protocol）：TCP是一種面向連線的協定，確保資料的可靠傳輸。它提供了錯誤檢測和糾錯機制，確保資料的完整性。
  • UDP（User Datagram Protocol）：UDP是一種面向無連線的協定，提供了最基本的錯誤檢測機制。它常用於實時應用中，例如影片傳輸和VoIP。

網路層協定

網路層協定負責將資料從源裝置路由到目的裝置。常見的網路層協定包括IPv4和IPv6。

  • IPv4（Internet Protocol version 4）：IPv4是一種廣泛使用的網路層協定，但它有一些限制，例如地址空間有限和安全性不足。
  • IPv6（Internet Protocol version 6）：IPv6是一種新的網路層協定，提供了更大的地址空間和更好的安全性。它包括了IPsec（Internet Protocol Security）功能，提供了加密和驗證機制，以確保資料的保密性和完整性。

網際網路物聯網（IoT）通訊協定安全性分析

隨著物聯網（IoT）技術的發展，各種通訊協定被廣泛應用於不同的領域。然而，伴隨著這些技術的普及，也出現了許多安全性問題。這篇文章將對幾種常見的IoT通訊協定進行安全性分析，包括MQTT、XMPP、6LoWPAN和RPL。

MQTT通訊協定

MQTT是一種根據釋出/訂閱模式的通訊協定，廣泛應用於IoT領域。然而，MQTT的安全性存在一些問題。首先，MQTT的資料傳輸不加密，容易被竊聽和竊取。其次，MQTT的身份驗證機制不夠完善，容易被攻擊者利用。最後，MQTT的網路架構容易被攻擊者入侵，從而導致資料洩露和系統崩潰。

解決方案

為瞭解決MQTT的安全性問題，可以採用以下幾種方法：

  1. 加密傳輸: 將MQTT的資料傳輸加密，可以有效防止竊聽和竊取。
  2. 強化身份驗證: 實施強大的身份驗證機制，可以有效防止攻擊者利用身份驗證漏洞。
  3. 網路隔離: 將MQTT的網路架構與其他網路隔離，可以有效防止攻擊者入侵。

XMPP通訊協定

XMPP是一種根據XML的通訊協定，廣泛應用於即時通訊領域。然而，XMPP的安全性存在一些問題。首先，XMPP的資料傳輸不加密，容易被竊聽和竊取。其次，XMPP的身份驗證機制不夠完善，容易被攻擊者利用。最後，XMPP的網路架構容易被攻擊者入侵，從而導致資料洩露和系統崩潰。

解決方案

為瞭解決XMPP的安全性問題，可以採用以下幾種方法：

  1. 加密傳輸: 將XMPP的資料傳輸加密，可以有效防止竊聽和竊取。
  2. 強化身份驗證: 實施強大的身份驗證機制，可以有效防止攻擊者利用身份驗證漏洞。
  3. 網路隔離: 將XMPP的網路架構與其他網路隔離，可以有效防止攻擊者入侵。

6LoWPAN通訊協定

6LoWPAN是一種根據IPv6的通訊協定，廣泛應用於低功耗IoT領域。然而，6LoWPAN的安全性存在一些問題。首先，6LoWPAN的資料傳輸不加密，容易被竊聽和竊取。其次，6LoWPAN的身份驗證機制不夠完善，容易被攻擊者利用。最後，6LoWPAN的網路架構容易被攻擊者入侵，從而導致資料洩露和系統崩潰。

解決方案

為瞭解決6LoWPAN的安全性問題，可以採用以下幾種方法：

  1. 加密傳輸: 將6LoWPAN的資料傳輸加密，可以有效防止竊聽和竊取。
  2. 強化身份驗證: 實施強大的身份驗證機制，可以有效防止攻擊者利用身份驗證漏洞。
  3. 網路隔離: 將6LoWPAN的網路架構與其他網路隔離，可以有效防止攻擊者入侵。

RPL通訊協定

RPL是一種根據IPv6的路由協定，廣泛應用於IoT領域。然而，RPL的安全性存在一些問題。首先，RPL的資料傳輸不加密，容易被竊聽和竊取。其次，RPL的身份驗證機制不夠完善，容易被攻擊者利用。最後，RPL的網路架構容易被攻擊者入侵，從而導致資料洩露和系統崩潰。

解決方案

為瞭解決RPL的安全性問題，可以採用以下幾種方法：

  1. 加密傳輸: 將RPL的資料傳輸加密，可以有效防止竊聽和竊取。
  2. 強化身份驗證: 實施強大的身份驗證機制，可以有效防止攻擊者利用身份驗證漏洞。
  3. 網路隔離: 將RPL的網路架構與其他網路隔離，可以有效防止攻擊者入侵。
圖表翻譯

以下是幾種IoT通訊協定的安全性分析圖表：

  graph LR
    A[MQTT] --> B[加密傳輸]
    A --> C[強化身份驗證]
    A --> D[網路隔離]
    E[XMPP] --> F[加密傳輸]
    E --> G[強化身份驗證]
    E --> H[網路隔離]
    I[6LoWPAN] --> J[加密傳輸]
    I --> K[強化身份驗證]
    I --> L[網路隔離]
    M[RPL] --> N[加密傳輸]
    M --> O[強化身份驗證]
    M --> P[網路隔離]

這個圖表展示了幾種IoT通訊協定的安全性分析結果，包括MQTT、XMPP、6LoWPAN和RPL。每種通訊協定都有幾種解決方案，包括加密傳輸、強化身份驗證和網路隔離。這些解決方案可以有效地提高IoT系統的安全性，保護IoT系統免受攻擊者的侵害。

網路協定安全性分析

在物聯網（IoT）應用中，網路協定扮演著重要的角色。這些協定確保了裝置之間的通訊，同時也引發了安全性問題。以下是幾個常見的網路協定及其安全性分析：

1. RPL協定

RPL（IPv6 Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks）是一種為低功耗和損壞網路設計的路由協定。它支援訊息的機密性和完整性，具有三種基本模式：不安全模式、預先安裝模式和驗證模式。RPL使用AES/CCM進行訊息的加密和驗證。

2. IEEE 802.15.4協定

IEEE 802.15.4是一種低速率無線私人區域網路協定，提供了加密和驗證服務。它使用直接序列擴頻譜技術，支援三個頻率通道帶。然而，IEEE 802.15.4存在著主動篡改和竊聽的風險，其安全性依賴於高階加密標準（AES）和對稱密碼學。

3. LTE-A協定

LTE-A（Long-Term Evolution-Advanced）是一種為資源受限裝置設計的可擴充套件低成本協定。它使用正交分頻多重進接（OFDMA）技術，將頻率分成多個頻帶。LTE-A的安全性架構包括五個安全級別：網路域安全、網路存取安全、應用域安全、使用者域安全和非3GPP域安全。

4. Z-Wave協定

Z-Wave是一種低功耗通訊協定，主要設計用於家居自動化網路。它遵循主從架構，使用攔截多址存取（CSMA/CA）進行碰撞檢測。Z-Wave的安全性框架可以防止資訊洩露、未經授權的存取和惡意節點的入侵。

領域特定IoT安全問題

IoT的應用領域正在不斷擴大，安全性問題也日益突出。以下是幾個領域特定IoT安全問題的分析：

1. SCADA系統安全問題

SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系統是工業控制系統的核心，負責監控和控制工業過程。SCADA系統存在著安全風險，包括未經授權的存取、資料篡改和惡意程式碼的入侵。

2. 智慧城市安全問題

智慧城市的IoT應用包括交通管理、能源管理和公共安全等方面。然而，智慧城市的IoT系統也存在著安全風險，包括資料洩露、系統崩潰和惡意攻擊等。

3. 智慧家居安全問題

智慧家居的IoT應用包括家居自動化、能源管理和安全監控等方面。然而，智慧家居的IoT系統也存在著安全風險，包括未經授權的存取、資料篡改和惡意程式碼的入侵等。

網際網路物聯網（IoT）安全挑戰

隨著物聯網（IoT）技術的快速發展，各種智慧系統和應用已經廣泛地應用於各個領域，包括智慧建築、智慧城市、交通網路、能源生產和分配、製造業、食品生產等。然而，隨著這些系統的普及，安全問題也日益突出。玄貓（BlackCat）作為一位頂尖的技術專家，指出這些系統存在著巨大的漏洞和安全風險，需要盡快地加以解決。

SCADA系統的安全挑戰

SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系統是一種用於監控和控制工業過程的系統，廣泛應用於各種領域，包括能源、交通、製造業等。然而，這些系統存在著巨大的安全風險，包括身份驗證和存取控制、物理安全、漏洞識別和備份恢復等問題。為瞭解決這些問題，玄貓提出了以下幾個安全措施：

  • 使用虛擬修補技術，管理更新和防止利用漏洞
  • 將系統分割成小的部分，減少敏感資訊的暴露
  • 使用防火牆等安全措施，防止攻擊的橫向移動
  • 限制臨時SCADA節點的角色和許可權
  • 監控SCADA授權和使用者賬戶

企業資訊系統的安全挑戰

企業資訊系統（EIS）是一種用於改善企業功能的資訊系統，包括企業資源規劃（ERP）、關聯式資料庫和事務處理系統等。然而，隨著IoT技術的融入，EIS系統也面臨著安全挑戰，包括缺乏隱私和保密性等問題。為瞭解決這些問題，玄貓提出了以下幾個安全措施：

  • 安全政策：制定行為規則、違規處罰、監控和調查程式等
  • 安全意識：提供教育和培訓，提高員工的安全意識
  • 存取控制：限制資訊存取，根據職務和許可權進行控制
  • 高層管理支援：提供透明的支援，將資訊安全融入公司文化

家庭自動化的安全挑戰

家庭自動化是IoT的一個重要應用，包括智慧家居、智慧辦公室和智慧建築等。然而，這些系統也面臨著安全挑戰，包括隱私和保密性等問題。為瞭解決這些問題，玄貓提出了以下幾個安全措施：

  • 使用非對稱加密演算法和同態加密等技術，維護隱私和保密性
  • 使用數字水印和時間戳等技術，維護資料的完整性
  • 使用身份驗證和授權等技術，控制存取許可權

農業的安全挑戰

農業是IoT的一個重要應用，包括智慧農業和農業物聯網等。然而，這些系統也面臨著安全挑戰，包括資料安全和系統完整性等問題。為瞭解決這些問題，玄貓提出了以下幾個安全措施：

  • 使用入侵檢測系統（IDS）和異常檢測系統，檢測和防止攻擊
  • 使用加密技術，維護資料的安全和完整性

智慧城市安全關注點

智慧城市是物聯網應用的一個重要領域。根據IMD智慧城市指數2021，市民們正在接受自動化，並努力打造智慧城市。新加坡、杜拜和哥本哈根被評為2021年最智慧的三個城市。智慧城市的專案包括公用事業（智慧垃圾管理、智慧照明）、連線交通（智慧停車、交通管理）、公共安全（影片監控）和環境監測（空氣汙染）。

然而，智慧城市的安全問題是一個嚴重的挑戰。任何與物聯網應用相關的安全漏洞都可能對人們的生命和財產造成嚴重的後果。例如，如果交通訊號控制應用程式失敗，可能會導致事故和生命損失。同樣，如果應用程式未能監測到有害氣體的存在，可能會導致危險的情況。

為了引導智慧城市的開發者，以下是一份安全檢查清單，可以在實施智慧技術時參考：

  1. 進行質量檢查和滲透測試：在智慧城市技術實施之前，應進行徹底的質量檢查和滲透測試，以發現潛在的安全問題，例如資料洩露和服務故障。
  2. 在服務等級協議（SLA）中優先考慮安全：智慧城市的採用者應確保供應商和服務提供者在其服務等級協議中優先考慮安全，並滿足相關的安全要求。
  3. 建立市政計算機緊急應對團隊（CERT）或電腦保安事件應對團隊（CSIRT）：這可以確保在發生攻擊或系統故障時，有一個專門的團隊可以應對和處理。
  4. 確保軟體更新的一致性和安全：市政合作和供應商應確保所有軟體更新都安全加密和數字簽名，以確保軟體的完整性。
  5. 以隱私為考量處理資料：所有資料不應該對所有人都可用，只有經過驗證的市政機構和服務提供者可以存取相關資料。
  6. 加密、驗證和規範公共通訊渠道：各方應確保所有有線和無線通訊都受到保護，以防止竊聽、擷取和修改攻擊。
  7. 採用強大的驗證機制：可以採用強大的驗證機制，如一次性密碼、生物識別或雙因素驗證，以增強公民資料的安全和隱私。

透過遵循這些安全檢查清單，智慧城市的開發者可以確保其專案的安全和隱私，從而保護市民的生命和財產。

社會物聯網的安全問題

社會物聯網（Social Internet of Things，SIoT）是一種新的物聯網（IoT）模式，其中具有相似特徵或興趣的物體結合形成社交社群，以實現共同的目標，如改善效能、功能或服務的效率。然而，在社會物聯網中，不同的物體之間的互動作用可能會對安全產生重大影響。例如，假冒帳戶持有者可能會在社交網路上傳播垃圾郵件和惡意軟體，甚至非法地獲得存取權。

為了確保社會物聯網中物體之間的合作通訊成功，需要檢測和緩解行為異常的物體。可以採取的預防措施包括：

  • 物體應具有認知能力，即具有思維、推理和問題解決能力，以便識別惡意物體。
  • 建立有效的入侵檢測機制，以檢測和緩解受損的物體。
  • 系統應具有節能的安全協議，以應對增加的能量需求。

物聯網基礎的醫療安全問題

物聯網已經在醫療行業中得到廣泛應用，尤其是在COVID-19疫情期間，數位化醫療解決方案正在迅速增長。醫療應用包括遠端監測、數字診斷和機器人輔助等。然而，物聯網在醫療中的應用也存在安全威脅和攻擊的風險，例如個人資料的竊取、重要資料的丟失、網路攻擊等。

為了保護醫療裝置和服務的安全，美國食品和藥物管理局（FDA）發布了，建議採取以下安全措施：

  • 限制裝置的存取許可權，僅允許信任的使用者透過密碼、智慧卡、生物識別和雙因素身份驗證進行存取。
  • 確保裝置之間的資料傳輸是加密的。
  • 建立入侵檢測系統，以檢測和識別受損的裝置，並採取適當的行動。

支援物聯網的技術

物聯網裝置之間的互聯生成了大量的資料，稱為「大資料」。由於物聯網裝置的資源有限，單獨在物聯網系統中處理、分析和儲存這些大資料是不可能的。因此，需要支援技術提供智慧和高效的處理和儲存機制，以確保資料的安全。

物聯網的支援技術包括雲端計算、邊緣計算和霧計算等。這些技術使得資料的處理、儲存和檢索更加高效。

大資料分析

大資料分析是企業診斷和提取資料知識的重要資產。它涉及對大量資料的高效處理和管理。Apache Hadoop和SciDB等是大資料分析平臺，能夠以經濟的方式處理物聯網的實時資料。例如，Facebook使用Hadoop工具分析和管理每天數十億條訊息，並展示使用者行動的實時統計。

除了使用大資料工具外，物聯網資料也可以透過其他方法進行管理，例如模式降維、特徵選擇、主成分分析（PCA）和分散式計算方法等。

雲端運算技術在物聯網中的應用

雲端運算技術提供了一種按需的資源可用性，例如儲存、計算能力和服務，不需要人工干預。它為物聯網大資料提供了一種管理機制，確保資料的處理和從中提取有價值的知識。雲端運算與物聯網的整合提高了物聯網系統的效率，這是因為物聯網和雲端運算都具有共同的特徵，例如：

  • 儲存：透過網際網路進行儲存
  • 服務：透過網際網路提供服務
  • 應用：透過網際網路提供應用
  • 節能：提高能源效率
  • 計算能力：提供強大的計算能力

雖然雲端運算在物聯網中的應用提高了效率，但也面臨著一些挑戰，例如：

  • 同步：在不同雲端供應商之間同步實時服務
  • 相互操作性：平衡物聯網和雲端運算的資源、基礎設施和元件之間的差異
  • 可靠性：確保物聯網裝置和雲端平臺之間的安全性和可靠性

物聯網得到了玄貓、OpenIoT、Google Cloud、Amazon、GENI、Xively、Nimbits等平臺的支援。這些平臺為物聯網應用開發者和服務提供者提供了平臺即服務（PaaS）。他們的目標是安全地連線裝置到應用，並允許相關的感測器資料在網上可用。此外，這些平臺還具有以下功能，例如：

  • 支援閘道器，以協調短距離網路和長距離網路
  • 支援發現、交付、配置和啟動應用和服務
  • 提供主動和被動的平臺保證
  • 支援應用和服務的計費和結算
  • 支援安全
  • 支援標準應用協議

表1.7總結了公開可用的物聯網-雲端平臺的特徵：

平臺特徵
玄貓支援閘道器、發現、交付、配置和啟動應用和服務
OpenIoT提供主動和被動的平臺保證、支援計費和結算
Google Cloud支援安全、標準應用協議
Amazon支援短距離網路和長距離網路的協調
GENI提供發現、交付、配置和啟動應用和服務
Xively支援主動和被動的平臺保證
Nimbits支援安全、標準應用協議

這些平臺為物聯網應用開發者和服務提供者提供了一種簡單和高效的方式來連線裝置、處理資料和提供服務。

物聯網（IoT）安全涵蓋了從底層硬體到上層應用，再到雲端整合的全面安全需求。本文深入探討了IoT安全架構中各層級的挑戰及解決方案，涵蓋裝置安全、網路安全、資料安全、應用安全以及新興的SIoT和智慧城市安全等面向。多維比較分析顯示，現有安全技術如加密、驗證和存取控制等雖能部分解決安全問題，但面對日益複雜的IoT生態，仍需不斷強化和創新。技術限制深析指出，IoT裝置的資源受限特性，以及不同通訊協定和平臺的整合複雜性，都對安全防護策略的部署和執行提出了更高的要求。

展望未來，隨著AI、邊緣運算和區塊鏈等技術的融合，IoT安全將迎來新的發展機遇。預計未來3-5年，根據AI的入侵檢測和威脅預測技術將更加成熟，而區塊鏈技術則有望解決資料安全和信任管理的挑戰。同時，邊緣運算的發展將使部分安全功能下沉到邊緣節點，提升系統的即時反應能力。然而，新技術的引入也可能帶來新的安全風險，需要持續關注和研究。

玄貓認為，構建一個安全的IoT生態，需要產業鏈各方的共同努力，從標準制定、技術研發、安全意識提升等多方面入手，才能有效應對不斷變化的安全威脅，確保IoT技術的健康發展。對於重視安全性的企業，建議採用多層次的安全防護策略，並結合實際應用場景進行客製化調整，才能最大程度地保障IoT系統的安全和穩定。

玄貓

玄貓

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。