第14章_物聯(lián)網(wǎng)中的信息安全與隱私保護(hù)v1

1、第14章物聯(lián)網(wǎng)中的信息安全與隱私保護(hù)內(nèi)容提要從信息安全和隱私保護(hù)的角度講，物聯(lián)網(wǎng)終端（RFID,傳感器，智能信息設(shè)備）的廣泛引入在提供更豐富信息的同時(shí)也增加了暴露這些信息的危險(xiǎn)。本章將重點(diǎn)討論RFID安全和位置隱私兩大安全隱私問(wèn)題。第13章介紹了物聯(lián)網(wǎng)的智能決策數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。數(shù)據(jù)挖掘的基本流程典型的數(shù)據(jù)挖掘算法物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的廣泛應(yīng)用本章重點(diǎn)介紹物聯(lián)網(wǎng)中RFID安全和位置隱私隱患以及典型的安全機(jī)制。內(nèi)容回顧14.1 概述14.2 RFID安全和隱私14.3 RFID安全和隱私保護(hù)機(jī)制14.4 位置信息與個(gè)人隱私14.5 保護(hù)位置隱私的手段網(wǎng)絡(luò)安全的一般性指標(biāo)有哪些？本章內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)信息安全的

2、一般性指標(biāo)可靠性：三種測(cè)度標(biāo)準(zhǔn)（抗毀、生存、有效）可用性：用正常服務(wù)時(shí)間 和整體工作時(shí)間之比衡量保密性：常用的保密技術(shù)（防偵聽(tīng)、防輻射、加密、物理保密）完整性： 不能改變信息；與保密性的區(qū)別：保密性要求信息不被泄露給未授權(quán)的人，完整性要求信息不受各種原因破壞。不可抵賴性：參與者不能抵賴已完成的操作和承諾的特性可控性：對(duì)信息傳播和內(nèi)容的控制特性什么是隱私？隱私權(quán)：個(gè)人信息的自我決定權(quán) ，包含個(gè)人信息、身體、財(cái)產(chǎn)或者自我決定等。物聯(lián)網(wǎng)與隱私不當(dāng)使用會(huì)侵害隱私恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)可以保護(hù)隱私14.1 概述14.2 RFID安全和隱私14.3 RFID安全和隱私保護(hù)機(jī)制14.4 位置信息與個(gè)人隱私14.5 保護(hù)

3、位置隱私的手段RFID安全的現(xiàn)狀如何？有哪些主要安全和隱私隱患？本章內(nèi)容RFID安全現(xiàn)狀概述RFID安全隱私標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和建議EPCglobal在超高頻第一類第二代標(biāo)簽空中接口規(guī)范中說(shuō)明了RFID標(biāo)簽需支持的功能組件，其安全性要求有：物品級(jí)標(biāo)簽協(xié)議要求文檔ISO/IEC：RFID數(shù)據(jù)安全準(zhǔn)則歐盟： RFID隱私和數(shù)據(jù)保護(hù)的若干建議主要安全隱患竊聽(tīng)(eavesdropping)標(biāo)簽和閱讀器之間通過(guò)無(wú)線射頻通信攻擊者可以在設(shè)定通信距離外偷聽(tīng)信息中間人攻擊(man-in-the-middle attack, MITM)對(duì)reader(tag)偽裝成tag(reader)，傳遞、截取或修改通信消息“扒手”

4、系統(tǒng)主要安全隱患欺騙、重放、克隆欺騙(spoofing)：基于已掌握的標(biāo)簽數(shù)據(jù)通過(guò)閱讀器重放(replaying)：將標(biāo)簽的回復(fù)記錄并回放克隆(cloning)：形成原來(lái)標(biāo)簽的一個(gè)副本拒絕服務(wù)攻擊(Denial-of-service attack, DoS)通過(guò)不完整的交互請(qǐng)求消耗系統(tǒng)資源，如：產(chǎn)生標(biāo)簽沖突，影響正常讀取發(fā)起認(rèn)證消息，消耗系統(tǒng)計(jì)算資源對(duì)標(biāo)簽的DoS消耗有限的標(biāo)簽內(nèi)部狀態(tài)，使之無(wú)法被正常識(shí)別主要安全隱患物理破解(corrupt)標(biāo)簽容易獲取標(biāo)簽可能被破解：通過(guò)逆向工程等技術(shù)破解之后可以發(fā)起進(jìn)一步攻擊推測(cè)此標(biāo)簽之前發(fā)送的消息內(nèi)容推斷其他標(biāo)簽的秘密篡改信息(modification)

5、非授權(quán)的修改或擦除標(biāo)簽數(shù)據(jù)主要安全隱患RFID病毒(virus, malware)標(biāo)簽中可以寫(xiě)入一定量的代碼讀取tag時(shí)，代碼被注入系統(tǒng)SQL注入其他隱患電子破壞屏蔽干擾拆除主要隱私問(wèn)題隱私信息泄露姓名、醫(yī)療記錄等個(gè)人信息跟蹤監(jiān)控，掌握用戶行為規(guī)律和消費(fèi)喜好等。進(jìn)一步攻擊效率和隱私保護(hù)的矛盾標(biāo)簽身份保密快速驗(yàn)證標(biāo)簽需要知道標(biāo)簽身份，才能找到需要的信息平衡：恰當(dāng)、可用的安全和隱私14.1 概述14.2 RFID安全和隱私14.3 RFID安全和隱私保護(hù)機(jī)制14.4 位置信息與個(gè)人隱私14.5 保護(hù)位置隱私的手段典型的隱私保護(hù)機(jī)制有哪些？本章內(nèi)容早期物理安全機(jī)制滅活(kill)：殺死標(biāo)簽，使標(biāo)簽喪

6、失功能，不能響應(yīng)攻擊者的掃描。法拉第網(wǎng)罩：屏蔽電磁波，阻止標(biāo)簽被掃描。主動(dòng)干擾：用戶主動(dòng)廣播無(wú)線信號(hào)阻止或破壞RFID閱讀器的讀取。阻止標(biāo)簽(block tag)：通過(guò)特殊的標(biāo)簽碰撞算法阻止非授權(quán)閱讀器讀取那些阻止標(biāo)簽預(yù)定保護(hù)的標(biāo)簽。物理安全機(jī)制通過(guò)犧牲標(biāo)簽的部分功能滿足隱私保護(hù)的要求。14.3 RFID安全和隱私保護(hù)機(jī)制基于密碼學(xué)的安全機(jī)制哈希鎖(hash-lock)14.3 RFID安全和隱私保護(hù)機(jī)制優(yōu)點(diǎn)：初步訪問(wèn)控制威脅：偷聽(tīng)，跟蹤基于密碼學(xué)的安全機(jī)制隨機(jī)哈希鎖(randomized hash-lock)14.3 RFID安全和隱私保護(hù)機(jī)制優(yōu)點(diǎn)：增強(qiáng)的安全和隱私線性復(fù)雜度key-sear

7、ch: O(N)基于密碼學(xué)的安全機(jī)制哈希鏈(hash chain)14.3 RFID安全和隱私保護(hù)機(jī)制優(yōu)點(diǎn)：前向安全性威脅：DoS基于密碼學(xué)的安全機(jī)制同步方法(synchronization approach)預(yù)計(jì)算并存儲(chǔ)標(biāo)簽的可能回復(fù)，如：在哈希鏈方法中，可以為每個(gè)標(biāo)簽存儲(chǔ)m個(gè)可能的回復(fù)，標(biāo)簽響應(yīng)時(shí)直接在數(shù)據(jù)庫(kù)中查找高效key-search: O(1)威脅：回放，DoS14.3 RFID安全和隱私保護(hù)機(jī)制si+k = Hk(si), (0 k m-1)ai+k = G(Hk(si), (0 k m-1)基于密碼學(xué)的安全機(jī)制樹(shù)形協(xié)議(tree-based protocol)14.3 RFID安

8、全和隱私保護(hù)機(jī)制基于密碼學(xué)的安全機(jī)制樹(shù)形協(xié)議(tree-based protocol)（續(xù)）對(duì)數(shù)復(fù)雜度key-search: O(logN)，受破解攻擊威脅，攻擊成功率：14.3 RFID安全和隱私保護(hù)機(jī)制其他方法Physical unclonable function, (PUF)：利用制造過(guò)程中必然引入的隨機(jī)性，用物理特性實(shí)現(xiàn)函數(shù)。具有容易計(jì)算，難以特征化的特點(diǎn)。掩碼：使用外加設(shè)備給閱讀器和標(biāo)簽之間的通信加入額外保護(hù)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)編碼(network coding)原理得到信息可拆卸天線帶方向的標(biāo)簽14.3 RFID安全和隱私保護(hù)機(jī)制如何面對(duì)安全和隱私挑戰(zhàn)？可用性與安全的統(tǒng)一無(wú)需為所有信息提供

9、安全和隱私保護(hù)，信息分級(jí)別管理。與其他技術(shù)結(jié)合生物識(shí)別近場(chǎng)通信(Near field communication, NFC)法律法規(guī)從法律法規(guī)角度增加通過(guò)RFID技術(shù)損害用戶安全與隱私的代價(jià)，并為如何防范做出明確指導(dǎo)。14.1 概述14.2 RFID安全和隱私14.3 RFID安全和隱私保護(hù)機(jī)制14.4 位置信息與個(gè)人隱私14.5 保護(hù)位置隱私的手段什么是位置隱私？本章內(nèi)容14.4 位置信息與個(gè)人隱私位置信息與基于位置的服務(wù)（LBS）14.4 位置信息與個(gè)人隱私位置隱私的定義用戶對(duì)自己位置信息的掌控能力，包括：是否發(fā)布發(fā)布給誰(shuí)詳細(xì)程度保護(hù)位置隱私的重要性三要素：時(shí)間、地點(diǎn)、人物人身安全隱私泄露

10、位置隱私面臨的威脅通信服務(wù)商攻擊者14.4 位置信息與個(gè)人隱私14.1 概述14.2 RFID安全和隱私14.3 RFID安全和隱私保護(hù)機(jī)制14.4 位置信息與個(gè)人隱私14.5 保護(hù)位置隱私的手段保護(hù)位置隱私的手段有哪些？本章內(nèi)容14.5 保護(hù)位置隱私的手段制度約束5條原則（知情權(quán)、選擇權(quán)、參與權(quán)、采集者、強(qiáng)制性）優(yōu)點(diǎn)一切隱私保護(hù)的基礎(chǔ)有強(qiáng)制力確保實(shí)施缺點(diǎn)各國(guó)隱私法規(guī)不同，為服務(wù)跨區(qū)域運(yùn)營(yíng)造成不便一刀切，難以針對(duì)不同人不同的隱私需求進(jìn)行定制只能在隱私被侵害后發(fā)揮作用立法耗時(shí)甚久，難以趕上最新的技術(shù)進(jìn)展14.5 保護(hù)位置隱私的手段隱私方針：定制的針對(duì)性隱私保護(hù)分類用戶導(dǎo)向型，如PIDF（Pres

11、ence Information Data Format）服務(wù)提供商導(dǎo)向型，如P3P（Privacy Preferences Project）優(yōu)點(diǎn)可定制性好，用戶可根據(jù)自身需要設(shè)置不同的隱私級(jí)別缺點(diǎn)缺乏強(qiáng)制力保障實(shí)施對(duì)采用隱私方針機(jī)制的服務(wù)商有效，對(duì)不采用該機(jī)制的服務(wù)商無(wú)效14.5 保護(hù)位置隱私的手段身份匿名：認(rèn)為“一切服務(wù)商皆可疑”隱藏位置信息中的“身份”服務(wù)商能利用位置信息提供服務(wù)，但無(wú)法根據(jù)位置信息推斷用戶身份常用技術(shù)：K匿名14.5 保護(hù)位置隱私的手段身份匿名（續(xù)）優(yōu)點(diǎn)不需要強(qiáng)制力保障實(shí)施對(duì)任何服務(wù)商均可使用在隱私被侵害前保護(hù)用戶隱私缺點(diǎn)犧牲服務(wù)質(zhì)量通常需要借助“中間層”保障隱私無(wú)法應(yīng)用于需要身份信息的服務(wù)K匿名基本思想：讓K個(gè)用戶的位置信息不可分辨兩種方式空間上：擴(kuò)大位置信息的覆蓋范圍時(shí)間上：延遲位置信息的發(fā)布例：3-匿名綠點(diǎn)：用戶精確位置藍(lán)色方塊：向服務(wù)商匯報(bào)的位置信息14.5 保護(hù)位置隱私的手段數(shù)據(jù)混淆：保留身份，混淆位置信息中的其他部分，讓攻擊者無(wú)法得知用戶的確切位置三種方法模糊范圍：精確位置-區(qū)域聲東擊西：偏離精確位置含糊其辭：引入語(yǔ)義詞匯，例如“附近”優(yōu)點(diǎn)服務(wù)質(zhì)量損失相對(duì)較小不