針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的僵尸網(wǎng)絡(luò)的崛起已成為快速發(fā)展的新興行業(yè)（如家庭自動(dòng)化，智能城市和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)）的明顯和現(xiàn)實(shí)危險(xiǎn)。雖然僵尸網(wǎng)絡(luò)釋放分布式拒絕服務(wù)（DDoS）攻擊已經(jīng)有相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間了，但針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的僵尸網(wǎng)絡(luò)并不一定是新的。
然而，物聯(lián)網(wǎng)僵尸網(wǎng)絡(luò)的新發(fā)現(xiàn)是實(shí)現(xiàn)了它們的破壞性，以及在嵌入式系統(tǒng)被大量連接到互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，安全不足可能會(huì)炸毀物聯(lián)網(wǎng)方。本文將探討物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安全漏洞方面的僵尸網(wǎng)絡(luò)，以及確定抵御設(shè)備攻擊的關(guān)鍵方法。
僵尸網(wǎng)絡(luò)及其潛在的利用
一個(gè)僵尸網(wǎng)絡(luò)是已經(jīng)感染了惡意軟件，允許攻擊者獲得遠(yuǎn)程控制和協(xié)調(diào)就像發(fā)動(dòng)DDoS攻擊的動(dòng)作連接的設(shè)備的集合。僵尸網(wǎng)絡(luò)，也被稱為僵尸軍隊(duì)，也可用于發(fā)送垃圾郵件，嗅探敏感密碼并傳播勒索軟件。
物聯(lián)網(wǎng)僵尸網(wǎng)絡(luò)與基于Windows的同類僵尸網(wǎng)絡(luò)不同之處在于它們是從受損的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備構(gòu)建而成的，并且可以使用龐大的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳播到大量設(shè)備。此外，與通常用于垃圾郵件的常見僵尸網(wǎng)絡(luò)不同，物聯(lián)網(wǎng)僵尸網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)通過影響物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備周圍的物理環(huán)境而造成更大的損害。
例如，物聯(lián)網(wǎng)僵尸網(wǎng)絡(luò)對(duì)交通燈的攻擊可能會(huì)在整個(gè)城鎮(zhèn)造成混亂，并摧毀智能城市基礎(chǔ)設(shè)施。同樣，黑客可以增加智能家庭的熱量水平，并人為地增加對(duì)石油或天然氣的需求。
另一個(gè)明顯的區(qū)別是，與受惡意軟件檢測(cè)和防火墻過濾等安全功能保護(hù)的個(gè)人計(jì)算機(jī)和服務(wù)器不同，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備正在成為僵尸網(wǎng)絡(luò)的有吸引力的目標(biāo)，因?yàn)樗鼈兺ǔ２皇褂么祟惛呒?jí)安全功能。
預(yù)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)僵尸網(wǎng)絡(luò)的崛起將在2016年成為一個(gè)威脅性的網(wǎng)絡(luò)安全趨勢(shì)，但I(xiàn)T安全社區(qū)駁斥了這些物聯(lián)網(wǎng)僵尸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的威脅。當(dāng)時(shí)，這種威脅通常被認(rèn)為是相當(dāng)有限的，盡管不久之后，可用的工具包使僵尸網(wǎng)絡(luò)能夠利用不安全的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中的漏洞。2016年10月的未來襲擊事件是一個(gè)關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
Mirai和另一個(gè)稱為Bashlight的物聯(lián)網(wǎng)僵尸網(wǎng)絡(luò)利用了IP攝像機(jī)和數(shù)字錄像機(jī)（DVR）等嵌入式設(shè)備中使用的Linux操作系統(tǒng)的縮減版本中的漏洞。通過這樣做，這些物聯(lián)網(wǎng)僵尸網(wǎng)絡(luò)利用了網(wǎng)絡(luò)攝像頭等設(shè)備中的已知漏洞，然后從命令與控制（C＆C）服務(wù)器下載惡意軟件。
接下來，他們開始通過不斷掃描默認(rèn)或硬編碼的用戶名和密碼，將此惡意軟件傳播給其他易受攻擊的設(shè)備。這就是他們通過感染大量連接的設(shè)備來發(fā)起DDoS攻擊的方式。Mirai bot惡意軟件使用了超過150,000臺(tái)IP攝像機(jī)。
僵尸網(wǎng)絡(luò)突出嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的缺陷
未來，未來互聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備處于歷史新高且仍在增長(zhǎng)的時(shí)候，未來安全聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的危險(xiǎn)性喚醒了呼喚。市場(chǎng)研究公司Gartner預(yù)測(cè)到2020年將有208億連接對(duì)象加入物聯(lián)網(wǎng)潮流.Mirai還展示了黑客如何控制任何易受攻擊的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備并將其套入僵尸網(wǎng)絡(luò)。未來和其他物聯(lián)網(wǎng)僵尸網(wǎng)絡(luò)提高了嵌入式安全的概況，并強(qiáng)調(diào)了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的主要缺陷：
1.尋求簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)和低成本組件的選擇不可避免地使嵌入式安全成為事后考慮。
2.物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備具有足夠的處理能力和存儲(chǔ)空間以實(shí)現(xiàn)最低限度的功能，從而將安全考慮推向后座。
3.嚴(yán)格的期限和上市時(shí)間壓力有時(shí)會(huì)導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)人員完全繞過安全設(shè)計(jì)組件。
4.許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)基于軟件和硬件組件的重用，以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并降低成本。但是，它還會(huì)在完全不同的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備類中顯示默認(rèn)憑據(jù)。
5.檢測(cè)嵌入式設(shè)備的感染本質(zhì)上很困難，因?yàn)樗鼈內(nèi)狈Σ僮飨到y(tǒng)透明度和易于訪問; 而不是訪問操作系統(tǒng)本身，監(jiān)視和檢測(cè)是通過繁瑣的訪問點(diǎn)完成的，如Web瀏覽器或智能手機(jī)應(yīng)用程序。
6.大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行在Linux的一些變體上，除非它被正確地打補(bǔ)丁，配置和硬化，否則它是不安全的。黑客主要利用路由器和機(jī)頂盒的Linux漏洞。
物聯(lián)網(wǎng)僵尸網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)影響了IP攝像機(jī)，Wi-Fi路由器，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和機(jī)頂盒，并且已經(jīng)被用于對(duì)在線游戲服務(wù)發(fā)起DDoS攻擊。黑客也未嘗試將Deutsche Telekom的路由器用作僵尸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。
下一步是什么？智能冰箱，燈泡，門鎖和連接汽車？當(dāng)這些僵尸網(wǎng)絡(luò)及其創(chuàng)建者在銀行，醫(yī)院和智能城市基礎(chǔ)設(shè)施上釋放時(shí)，可能會(huì)造成更大規(guī)模的破壞。
強(qiáng)大的多層安全保護(hù)是關(guān)鍵
那么，我們?nèi)绾瓮ㄟ^這張通配符在連接產(chǎn)品中構(gòu)建強(qiáng)大的安全級(jí)別？我們?nèi)绾卧诙鄠€(gè)層面實(shí)現(xiàn)安全 - 從傳感器到物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)到云端 - 以確保物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)入口點(diǎn)的安全？安全嵌入式系統(tǒng)的基石包括：
1.在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中開發(fā)多層安全保護(hù)，包括保護(hù)節(jié)點(diǎn)，存儲(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)和整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。
2.設(shè)計(jì)安全的嵌入式硬件。
實(shí)施多層安全保護(hù)
正如圖1所示，顯影在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)多層安全保護(hù)包括固定節(jié)點(diǎn)，存儲(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)，和生態(tài)系統(tǒng)作為一個(gè)整體。
圖1： IoT僵尸網(wǎng)絡(luò)等威脅需要以網(wǎng)絡(luò)為中心的嵌入式系統(tǒng)的多層安全。（來源：Microchip）
這些防范物聯(lián)網(wǎng)僵尸網(wǎng)絡(luò)的最佳實(shí)踐與嵌入產(chǎn)品開發(fā)生命周期中的安全框架有著內(nèi)在聯(lián)系：
節(jié)點(diǎn)
1.使用基于硬件的“信任根”進(jìn)行安全啟動(dòng)過程，以確保物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備以已知且安全的狀態(tài)運(yùn)行，并確保其內(nèi)容保密。安全啟動(dòng) - 嵌入式設(shè)備安全的基石 - 是防止僵尸網(wǎng)絡(luò)等安全漏洞的第一道防線。
2.更新固件; 但是，請(qǐng)記住，黑客可以使用無線（OTA）更新來推送自己的惡意機(jī)器人。因此，應(yīng)使用身份驗(yàn)證來確保物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備僅從經(jīng)批準(zhǔn)的系統(tǒng)檢索代碼。
網(wǎng)絡(luò)
1.僅在使用防火墻的環(huán)境中連接IoT設(shè)備。它們通過行為，簽名，知識(shí)產(chǎn)權(quán)歷史記錄以及對(duì)物聯(lián)網(wǎng)終端整合的信息進(jìn)行交叉審查來檢查傳入流量并識(shí)別威脅。
2.使用DDoS緩解服務(wù)和采用強(qiáng)大的內(nèi)容交付網(wǎng)絡(luò)的工具來承擔(dān)初始主力。
3.使用基于傳輸層安全性（TLS）等協(xié)議的加密鏈接，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與其他系統(tǒng)（如云服務(wù)）之間的安全連接。這通過捕獲和分析在途數(shù)據(jù)來禁止“中間人”攻擊。
4.強(qiáng)化TLS實(shí)施堆棧，如OpenSSL。強(qiáng)化通過創(chuàng)建額外的硬件安全層來消除軟件漏洞。
安全存儲(chǔ)
物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需要強(qiáng)大的身份驗(yàn)證才能確定并驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)和設(shè)備身份。人們通常將加密與安全等同起來，但是當(dāng)涉及防止僵尸網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)威脅時(shí)，身份認(rèn)證是物聯(lián)網(wǎng)安全領(lǐng)域的主要支柱。
設(shè)計(jì)安全嵌入式硬件
從頭開始將嵌入式安全技術(shù)發(fā)展成連接設(shè)備的前提是姍姍來遲，并且從設(shè)計(jì)提供完整安全解決方案的防篡改硬件開始，而不僅僅是補(bǔ)丁和修復(fù)的集合。
傳統(tǒng)的硬件安全可以包含多個(gè)安全點(diǎn)：
1.硬件安全模塊（HSM），需要數(shù)據(jù)庫(kù)來存儲(chǔ)，保護(hù)和管理密鑰。這反過來又要求對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施和物流進(jìn)行前期投資。
2.可信平臺(tái)模塊（TPM），將密鑰集成到設(shè)備硬件中; 然而，這些對(duì)于價(jià)格較低的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來說定位不佳。
3.構(gòu)建在微處理器或微控制器頂部的安全堆棧 ; 然而，這種設(shè)計(jì)需要很多CPU周期來加速應(yīng)用程序和固件的認(rèn)證。因此，圍繞中央MPU或MCU構(gòu)建的安全硬件在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)中取得了有限的成功，因?yàn)橄裾J(rèn)證這樣的計(jì)算密集型操作會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)并降低芯片組性能。
由于這些原因，傳統(tǒng)的硬件安全解決方案不能很好地傳輸?shù)角度胧较到y(tǒng)。相反，在嵌入式硬件設(shè)計(jì)中使用專用安全處理器通過硬件密鑰存儲(chǔ)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)中的加密加速來縮小軟件漏洞差距。它們還促進(jìn)了著名的傳輸層安全性（TLS）實(shí)施堆棧（如OpenSSL）的強(qiáng)化，并允許IoT節(jié)點(diǎn)自動(dòng)驗(yàn)證與云的通信。
首先，這些低成本安全協(xié)處理器通過I 2 C鏈路連接到主機(jī)MPU或MCU ，有助于實(shí)現(xiàn)安全引導(dǎo)功能，以防止惡意固件。Maxim的MAXREFDES143參考設(shè)計(jì)是嵌入式物聯(lián)網(wǎng)安全性的一個(gè)很好的例子。它通過身份驗(yàn)證和通知Web服務(wù)器來保護(hù)工業(yè)傳感節(jié)點(diǎn)。它具有帶1-Wire SHA-256和512位用戶EEPROM的DeepCover安全認(rèn)證器，可實(shí)現(xiàn)從傳感器節(jié)點(diǎn)到Web服務(wù)器的各個(gè)層面的數(shù)據(jù)認(rèn)證。
這些加密單元（圖2） - 較小的MCU--配備了硬件加密加速功能，可以執(zhí)行強(qiáng)大的身份驗(yàn)證，以便保護(hù)私鑰，證書和其他敏感安全數(shù)據(jù)，從而確保防御僵尸網(wǎng)絡(luò)入侵。此外，它們通過消除與以軟件為中心的安全實(shí)施相關(guān)的復(fù)雜性，簡(jiǎn)化了與Amazon Web Services（AWS）等云服務(wù)的相互認(rèn)證。值得注意的是，TLS標(biāo)準(zhǔn)傳統(tǒng)上是通過軟件進(jìn)行認(rèn)證和存儲(chǔ)私鑰。
圖2： Microchip的ATECC508A等安全MCU 為IoT節(jié)點(diǎn)提供身份驗(yàn)證，從而限制僵尸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入系統(tǒng)。（來源：Microchip）
結(jié)論
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，互聯(lián)網(wǎng)連接的嵌入式電子產(chǎn)品的激增，正處于一個(gè)十字路口。目前，物聯(lián)網(wǎng)僵尸網(wǎng)絡(luò)主要針對(duì)網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用服務(wù)器。但是他們可能會(huì)被用來進(jìn)行比我們已經(jīng)看到的破壞性更強(qiáng)的攻擊。例如，他們可能通過干擾監(jiān)視操作來影響智能建筑的實(shí)際尺寸?；蛘?，他們可能通過破壞交通燈系統(tǒng)在街道上造成混亂。
從頭開始在連接的設(shè)備中開發(fā)嵌入式安全性已經(jīng)姍姍來遲，特別是當(dāng)數(shù)以千萬計(jì)的易受攻擊的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備出現(xiàn)在這些設(shè)備中時(shí)，這些數(shù)字日益增長(zhǎng)。物聯(lián)網(wǎng)愛好者只是發(fā)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)連接的陰暗面。物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在向龐大的規(guī)模邁進(jìn)?，F(xiàn)在采取行動(dòng)并重新審視嵌入式安全的時(shí)機(jī)已經(jīng)到來。
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