中国通信标准化协会：2022年物联网操作系统安全白皮书_51页_1mb

物联网操作系统安全白皮书总结

核心内容

本白皮书由中国通信标准化协会（CCSA）发布，旨在分析物联网操作系统面临的主要安全问题，并提出相应的安全机制、安全体系和安全技术，为物联网安全技术的研发和应用提供参考和指引。白皮书涵盖了物联网操作系统概述、安全分析、关键安全技术、全生命周期安全指导、安全技术应用实例以及建议与展望等部分。

主要观点

1. 物联网操作系统的重要性
   物联网操作系统是物联网终端设备的核心系统软件，负责本地化感知、协同和操控，是物联网系统安全的基础。其安全能力直接影响整个物联网系统的稳定性与安全性。

2. 安全问题的普遍性
   物联网操作系统种类繁多，但普遍面临安全能力不足、安全设计不规范、安全防护机制缺失等问题，成为物联网系统中的安全薄弱环节。

3. 安全威胁的多样性
   物联网设备因应用场景多样，面临包括非授权访问、数据泄露、通信安全、远程升级安全、供应链攻击等多方面的安全威胁，且攻击手段日益复杂。

4. 安全技术的多样性与适配性
   针对物联网的不同应用场景，提出了多种关键安全技术，包括身份鉴别、访问控制、密码技术、通信安全、可信计算、日志审计、系统升级安全和资源竞争安全等，这些技术需根据设备资源进行合理选择和适配。

5. 安全体系的构建与标准化
   当前物联网安全标准仍处于发展阶段，缺乏针对物联网操作系统实施指南和检测评估类标准，亟需建立统一的安全体系框架。

关键信息

1. 物联网操作系统概述

• 定义与作用：物联网操作系统是运行在物联网终端上的系统软件，实现对物理世界对象的感知、协同和操控。
• 特点：可裁剪伸缩性、低功耗节能性、安全性、实时性、泛在通信性、云端连接性。
• 发展趋势：物联网操作系统发展呈现多样化趋势，包括基于现有操作系统的裁剪、嵌入式RTOS增强通信功能、以及专用物联网操作系统。

2. 物联网操作系统安全分析

• 安全发展态势：
  • 物联网设备及操作系统面临日趋严峻的安全威胁，如DDoS反射攻击、RCE漏洞、蓝牙冒充攻击等。
  • 僵尸网络不断演变，攻击方式多样，对物联网安全构成重大挑战。
• 安全问题：
  • 非授权访问、数据安全、攻击检测与防御、远程升级安全、通信安全、新技术带来的挑战。
• 安全风险剖析：
  • 工业控制：设备访问凭据问题、重放攻击、拒绝服务攻击、供应链攻击。
  • 智能家居：系统安全、非授权访问、数据安全、通信安全。
  • 智能表计：物理安全、系统安全、数据安全、通信安全。
  • 车联网：硬件安全、固件安全、操作系统安全、数据安全、远程升级安全。
  • 视频网：设备安全、系统安全、数据安全、通信安全。

3. 物联网操作系统关键安全技术

• 身份鉴别技术：包括设备身份鉴别、远程通信实体身份认证、用户身份鉴别，支持口令、生物识别、多因素认证等。
• 访问控制技术：包括自主访问控制（DAC）、强制访问控制（MAC）、基于角色（RBAC）和基于属性（ABAC）的访问控制。
• 密码技术：分为对称密钥算法、非对称密钥算法、哈希算法，强调使用高安全强度的算法和密钥管理。
• 通信安全技术：包括认证机制、加密机制、密钥管理，支持WiFi、ZigBee、BLE、NB-IoT、5G等通信方式。
• 可信计算及可信执行环境技术：通过可信根、DICE、TEE等技术实现设备和系统的可信验证与安全隔离。
• 日志审计及安全态势感知技术：涵盖日志的覆盖范围广、审计策略的及时性、多层次日志管理，以及态势感知模型和平台实现。
• 系统升级安全技术：包括更新来源可靠、完整性、机密性、更新失败恢复、防止回滚等。
• 资源竞争安全技术：保障资源的合理分配和使用，防止因资源竞争导致的安全问题。

4. 全生命周期安全指导

• 安全设计：在系统设计阶段需考虑安全架构、安全模型和安全机制。
• 安全实现：实现安全功能，包括身份鉴别、访问控制、加密、密钥管理等。
• 安全测试：测试安全机制的有效性，确保系统的安全性。
• 安全运维：通过日志审计、安全监控、威胁检测等手段进行持续的安全维护和管理。

5. 安全技术应用实例

• 工业安全容器：用于隔离工业控制系统的安全风险。
• 平台安全架构：如PSA（Platform Security Architecture）和TF-M（Trusted Firmware-M）。
• 嵌入式防火墙：用于防御网络攻击。
• 轻量级传输层安全协议：如OneOS提供的轻量级TLS。

6. 建议及展望

• 加强安全设计与实现：在系统开发初期就应考虑安全机制，避免后期补救。
• 推动安全标准建设：制定适用于物联网操作系统的安全标准，加强实施指南和检测评估类标准。
• 提升安全能力：加强密码技术、可信计算、通信安全等技术的研究和应用。
• 构建统一的安全体系：推动各厂商在安全能力上的统一，避免碎片化带来的安全问题。
• 加强供应链安全：防范供应链攻击，保障物联网设备和操作系统的安全性。

总结

物联网操作系统作为物联网技术的核心基础软件，其安全能力直接关系到整个物联网系统的安全性和稳定性。当前，物联网操作系统面临多种安全威胁，包括非授权访问、数据泄露、通信安全、远程升级安全等。为应对这些问题，白皮书提出了包括身份鉴别、访问控制、密码技术、通信安全、可信计算、日志审计、系统升级安全和资源竞争安全等关键安全技术。同时，建议加强物联网安全标准建设，推动统一安全体系的建立，提升安全能力，构建安全生态，以应对日益复杂的物联网安全挑战。