物聯(lián)網(wǎng)是信息技術(shù)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，被稱(chēng)為信息技術(shù)的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)無(wú)論在技術(shù)方面還是在產(chǎn)業(yè)方面都得到空前發(fā)展。相比全球情況，物聯(lián)網(wǎng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展異常迅速，在一些關(guān)鍵技術(shù)方面，中國(guó)位居世界前列。但是，如果物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的信息安全問(wèn)題解決不好，將影響到物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的健康和可持續(xù)發(fā)展。本文首先分析物聯(lián)網(wǎng)安全研究的背景和意義，介紹國(guó)內(nèi)外在物聯(lián)網(wǎng)方面的發(fā)展情況和重視程度，闡述國(guó)內(nèi)的技術(shù)短板、國(guó)家對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的支持等情況，然后分析物聯(lián)網(wǎng)安全問(wèn)題和技術(shù)挑戰(zhàn)，從技術(shù)方面提出一些新觀點(diǎn)，最后提出一些技術(shù)發(fā)展思路和政策建議，希望能為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展提供一些有用的參考。
　　
　　武傳坤，中國(guó)科學(xué)院信息工程研究所研究員，北京匡恩網(wǎng)絡(luò)科技有限責(zé)任公司智能安全工業(yè)研究院副院長(zhǎng)。研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)空間安全。主要著作有《物聯(lián)網(wǎng)安全基礎(chǔ)》《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論》《物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用基礎(chǔ)》等。
　　
　　物聯(lián)網(wǎng)是建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的信息技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新階段，它可以通過(guò)各種終端設(shè)備獲取對(duì)物理世界的感知信息，通過(guò)多種網(wǎng)絡(luò)將海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚碇行模缓筮M(jìn)行智能處理，使人們可以在任何時(shí)候、任何地點(diǎn)，獲取任何自己權(quán)限范圍內(nèi)終端設(shè)備的有關(guān)數(shù)據(jù)和狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)虛擬世界和物理世界的有機(jī)結(jié)合。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被認(rèn)為是信息技術(shù)發(fā)展的第三次浪潮，將成為未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步和科技創(chuàng)新等最重要的基礎(chǔ)設(shè)施，給中國(guó)在這一新領(lǐng)域的發(fā)展創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，同時(shí)也帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。
　　
　　在信息技術(shù)第一次浪潮來(lái)臨時(shí)，即電腦時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)質(zhì)性地解放了人們的腦力勞動(dòng)，那時(shí)國(guó)內(nèi)的技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家。在信息技術(shù)的第二次浪潮來(lái)臨時(shí)，即互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的異地共享，那時(shí)國(guó)內(nèi)的技術(shù)水平只能緊跟歐美發(fā)達(dá)國(guó)家。在今天的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，我國(guó)與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比，雖然整體上還有差距，但差距已遠(yuǎn)小于之前的信息技術(shù)革命時(shí)代。總體上說(shuō)，各個(gè)國(guó)家都站在與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家基本相同的起點(diǎn)，因此只有奮起向前，才有機(jī)會(huì)位居世界前列，在國(guó)際科學(xué)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域爭(zhēng)得更大的話(huà)語(yǔ)權(quán)和市場(chǎng)份額。其實(shí)，任何一項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用都存在同樣的問(wèn)題，無(wú)論超前發(fā)展，還是跟隨性發(fā)展，都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。超前發(fā)展的缺點(diǎn)是，沒(méi)有別人的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，在發(fā)展過(guò)程中難免會(huì)遇到技術(shù)難題，走很多彎路，浪費(fèi)很多人力物力；但優(yōu)點(diǎn)是，在發(fā)展過(guò)程中會(huì)促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，優(yōu)先占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)（可能還包括國(guó)際市場(chǎng)），積累更多創(chuàng)新性自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在國(guó)際舞臺(tái)有更多的話(huà)語(yǔ)權(quán)。跟隨性發(fā)展的缺點(diǎn)在于核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)是別人的，主要市場(chǎng)被別人占據(jù)，在國(guó)際舞臺(tái)上很難爭(zhēng)得話(huà)語(yǔ)權(quán)；但優(yōu)點(diǎn)是少走彎路，減少浪費(fèi)。中國(guó)根據(jù)自己的情況，決定走超前發(fā)展的道路。
　　
　　我們看到，從“十二五”規(guī)劃到“十三五”規(guī)劃，國(guó)家制定了許多物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的優(yōu)惠政策，也拿出大量專(zhuān)用資金，支持物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。雖然某些方面的發(fā)展小于預(yù)期，但必須看到，我們?cè)谖锫?lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)方面的發(fā)展是突出的，物聯(lián)網(wǎng)示范產(chǎn)業(yè)基地的建設(shè)更是突飛猛進(jìn)。
　　
　　雖然物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)都在快速發(fā)展，但物聯(lián)網(wǎng)的安全問(wèn)題卻日趨明顯。由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將虛擬世界與物理世界結(jié)合在一起，通過(guò)虛擬世界的數(shù)字信息就可以控制物理世界的關(guān)鍵設(shè)備甚至基礎(chǔ)設(shè)施，因此物聯(lián)網(wǎng)的安全問(wèn)題所造成的危害比信息系統(tǒng)安全問(wèn)題造成的危害更大。這里我們通過(guò)一個(gè)典型的物聯(lián)網(wǎng)入侵攻擊案例來(lái)說(shuō)明物聯(lián)網(wǎng)安全問(wèn)題的重要性。2015年12月23日下午，烏克蘭首都基輔部分地區(qū)和烏克蘭西部的140萬(wàn)名居民突然發(fā)現(xiàn)家中停電。造成這次停電的原因是電網(wǎng)遭到了黑客攻擊。黑客首先操作惡意軟件將電力公司的主控電腦與變電站斷開(kāi)，隨后又在系統(tǒng)中植入病毒，讓電腦全體癱瘓。與此同時(shí)，黑客還對(duì)電力公司的電話(huà)通訊進(jìn)行了干擾，導(dǎo)致受到停電影響的居民無(wú)法和電力公司進(jìn)行聯(lián)系。
　　
　　烏克蘭電網(wǎng)事件似乎離我們很遙遠(yuǎn)，其實(shí)通過(guò)病毒或黑客入侵造成工業(yè)設(shè)施損壞的事件在我們身邊也頻繁發(fā)生，而且近幾年呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。一些攻擊手段表現(xiàn)出專(zhuān)業(yè)化團(tuán)隊(duì)作戰(zhàn)的特征，各個(gè)國(guó)家也都提高了對(duì)網(wǎng)絡(luò)的安全防范意識(shí)，特別是在今天的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)入侵攻擊所造成的后果，遠(yuǎn)不是竊取信息本身那么簡(jiǎn)單，而是造成物理設(shè)施的破壞。面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)飛速發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)安全問(wèn)題日益嚴(yán)重的矛盾，物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)的發(fā)展又將如何進(jìn)行？相關(guān)政策的制定對(duì)物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)的發(fā)展將起到至關(guān)重要的引導(dǎo)作用。
　　
　　物聯(lián)網(wǎng)的概念與內(nèi)涵
　　
　　物聯(lián)網(wǎng)概念的提出有多種來(lái)源，但最早以物聯(lián)網(wǎng)為題的年度報(bào)告應(yīng)該是國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布年度報(bào)告《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》。物聯(lián)網(wǎng)的概念提出之后，很多學(xué)術(shù)研究也很快在該領(lǐng)域開(kāi)展，僅在2008年，就出現(xiàn)了以物聯(lián)網(wǎng)為專(zhuān)題的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議、專(zhuān)著和系列論文等。2009年，時(shí)任總理溫家寶視察無(wú)錫時(shí)提出感知中國(guó)概念，將國(guó)內(nèi)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的重視程度推向一個(gè)高潮。
　　
　　從技術(shù)上，物聯(lián)網(wǎng)就是通過(guò)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，主要是互聯(lián)網(wǎng)，將物理世界的傳感器等設(shè)備連接起來(lái)，其目標(biāo)是使任何人在任何時(shí)間和任何地點(diǎn)都有能力跟任何物理設(shè)備進(jìn)行通信。換句話(huà)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)是傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)與物理設(shè)施的有機(jī)結(jié)合，是虛擬世界向現(xiàn)實(shí)物理世界的一種延伸。這種延伸改變了虛擬世界以信息為目標(biāo)的保護(hù)手段，因此稱(chēng)為第三次信息技術(shù)浪潮。
　　
　　物聯(lián)網(wǎng)沒(méi)有具體定義，經(jīng)過(guò)幾年的討論與論證，現(xiàn)在無(wú)論學(xué)術(shù)界還是產(chǎn)業(yè)以及政府管理部門(mén)，都基本接受如下的描述：物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)包括三個(gè)邏輯層，即感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、處理應(yīng)用層。感知層由傳感器和RFID等設(shè)備組成，包括傳感器節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)（也稱(chēng)感知層網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)），以及在感知層進(jìn)行短距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，其任務(wù)是采集周?chē)锢憝h(huán)境的信息，包括自身身份信息（對(duì)RFID標(biāo)簽來(lái)說(shuō)），并將感知數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳；網(wǎng)絡(luò)傳輸層的任務(wù)是將這些感知數(shù)據(jù)通過(guò)傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施傳輸?shù)竭h(yuǎn)程的處理中心；處理應(yīng)用層則對(duì)收到的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行智能處理，提供給用戶(hù)使用。事實(shí)上，物聯(lián)網(wǎng)的傳輸層就是我們傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，包括互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，而移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的最終連接形式還是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，因此傳輸層是以互聯(lián)網(wǎng)為核心的通信網(wǎng)絡(luò)。處理應(yīng)用層實(shí)際是數(shù)據(jù)處理中心，當(dāng)數(shù)據(jù)量很大時(shí)，能夠支撐大數(shù)據(jù)處理的（物聯(lián)網(wǎng)中強(qiáng)調(diào)智能處理）一般是云計(jì)算平臺(tái)，因此物聯(lián)網(wǎng)的處理應(yīng)用層一般指云平臺(tái)，包括公有云和私有云。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸層和處理應(yīng)用層都屬于傳統(tǒng)信息系統(tǒng)中的組成部分，所不同的是規(guī)模上較傳統(tǒng)信息系統(tǒng)有更高的要求，例如傳輸更可靠、處理更智能等。而物聯(lián)網(wǎng)的感知層才是區(qū)別傳統(tǒng)信息系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的根本要素，也是將虛擬世界與現(xiàn)實(shí)物理世界相結(jié)合的關(guān)鍵部分。后面我們會(huì)談到，在物聯(lián)網(wǎng)安全問(wèn)題上，感知層的安全問(wèn)題是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安全的技術(shù)瓶頸。
　　
　　為了更好地理解什么是物聯(lián)網(wǎng)，我們看一下一種典型的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用：智能家居系統(tǒng)，如圖1所示。
　　
　　在智能家居系統(tǒng)中，有很多的傳感器，用于感知室內(nèi)溫濕度、光照、噪音、有害氣體（如燃?xì)鈾z測(cè)）、設(shè)備狀態(tài)（如冰箱內(nèi)溫度）、電子開(kāi)關(guān)（如家用電器開(kāi)關(guān)、照明燈開(kāi)關(guān)、空調(diào)開(kāi)關(guān)等）、視頻監(jiān)控等，這些設(shè)備將感知數(shù)據(jù)（包括電子開(kāi)關(guān)的狀態(tài)信息）通過(guò)一個(gè)與互聯(lián)網(wǎng)或移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接的家庭網(wǎng)關(guān)（即數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)）上傳到運(yùn)營(yíng)商的一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)，運(yùn)營(yíng)商的數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理結(jié)果發(fā)給用戶(hù)終端（如智能手機(jī)），這就完成了數(shù)據(jù)上傳和應(yīng)用過(guò)程。另一方面，用戶(hù)可以對(duì)傳感器進(jìn)行控制，例如從用戶(hù)終端發(fā)送指令，該指令通過(guò)運(yùn)營(yíng)商的數(shù)據(jù)平臺(tái)和互聯(lián)網(wǎng)傳給用戶(hù)的家庭網(wǎng)關(guān)，然后家庭網(wǎng)關(guān)將該指令發(fā)送給具體的傳感器設(shè)備，該指令可以控制傳感器設(shè)備，也可以控制開(kāi)關(guān)設(shè)備。這就是一個(gè)典型的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)。其他物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)還有很多類(lèi)似系統(tǒng)，包括智能電網(wǎng)、智能管網(wǎng)、智慧醫(yī)療、智能交通、智能農(nóng)業(yè)、智能工業(yè)等等，這些不同應(yīng)用領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在架構(gòu)上有很大的相似之處。