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近10年以來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及底層技術(shù)不斷完善，物聯(lián)網(wǎng)在消費(fèi)者中的認(rèn)知度不斷提升。與之相對(duì)的，針對(duì)于消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)威脅也隨之產(chǎn)生，物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全同樣受到廣泛關(guān)注。本文將從消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)概念、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備架構(gòu)和消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)三方面進(jìn)行闡述，以期達(dá)到讀者對(duì)消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的理解，從而明確安全問(wèn)題產(chǎn)生的可能來(lái)源，做到防之有度。

1. 消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)概念

消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)，顧名思義，是為消費(fèi)者提供服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)。與之相對(duì)應(yīng)的是非消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)，例如主要用于制造、醫(yī)療保健或其他工業(yè)應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)。非消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)有著自身的一套運(yùn)行和維護(hù)方法，不在本文的研究范圍之內(nèi)，本文主要對(duì)消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行闡述，保護(hù)消費(fèi)者的權(quán)益。

隨著智能硬件品類和IoT應(yīng)用的豐富，物聯(lián)網(wǎng)向多元的消費(fèi)場(chǎng)景滲透，所謂智慧生活概念在消費(fèi)者中的認(rèn)知度不斷提升，消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)空間巨大。據(jù)GSMA(全球移動(dòng)通信系統(tǒng)協(xié)會(huì))公布的數(shù)據(jù)，自2010年至2019年，全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量的年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)22%，2019年設(shè)備連接數(shù)量達(dá)120億，其中直接面向消費(fèi)者的設(shè)備連接量為44億。其中可穿戴設(shè)備、智能家居是消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)目前的發(fā)展重點(diǎn)。同時(shí)這兩者也對(duì)應(yīng)著物聯(lián)網(wǎng)中設(shè)備和由設(shè)備組成的物聯(lián)網(wǎng)兩個(gè)重要的部分，因此下文對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備架構(gòu)和消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)進(jìn)行闡述。

2. 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是非標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算設(shè)備，可無(wú)線連接到網(wǎng)絡(luò)并具有傳輸數(shù)據(jù)、功能響應(yīng)的能力。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常是硬件和軟件組件的集合，由本地物理接口、上層服務(wù)軟件、底層支撐硬件、網(wǎng)絡(luò)接口等組成。如圖1所示，多數(shù)情況下，一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備會(huì)有圖中所示的全部或部分組件。

圖1. 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備架構(gòu)

• 網(wǎng)絡(luò)接口：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入LAN/WAN的接口，使設(shè)備脫離脫機(jī)狀態(tài)，接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)通信控制、信息傳輸?shù)裙δ堋?/li>
• 上層服務(wù)軟件：不同的設(shè)備所安裝的服務(wù)軟件各不相同，如智能電視會(huì)安裝一些影視軟件和基礎(chǔ)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)，而煙霧報(bào)警裝置則是煙霧監(jiān)測(cè)軟件。
• 底層支撐硬件：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以運(yùn)行的基礎(chǔ)，每個(gè)設(shè)備因其不同的功能會(huì)有不同的硬件支撐。
• 本地物理接口：部分物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備會(huì)預(yù)留本地接口，進(jìn)行調(diào)試或提供服務(wù)等工作。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備旨在以某種方式與現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行交互，可以感知物理世界中正在發(fā)生的事情。大多數(shù)情況下，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接到動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議服務(wù)器，以此來(lái)提供服務(wù)。如，在智能家居中，所有設(shè)備均接入網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)一個(gè)人回到家中時(shí)，他們的汽車與車庫(kù)連通以打開(kāi)門;進(jìn)入室內(nèi)后，溫度調(diào)節(jié)器已經(jīng)被調(diào)整到其首選溫度，并且照明設(shè)置為較低的強(qiáng)度和顏色，因?yàn)樗麄兊闹悄苁直頂?shù)據(jù)表明這是一個(gè)充滿壓力的日子;其他智能家居設(shè)備包括根據(jù)天氣預(yù)報(bào)調(diào)整灑水量的灑水裝置和清潔房屋區(qū)域的機(jī)器人真空吸塵器。

3. 消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)，是為消費(fèi)者更加便利和提升生活質(zhì)量的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，如智能電器(接入網(wǎng)絡(luò)的電視、洗衣機(jī))、可穿戴設(shè)備(運(yùn)動(dòng)手環(huán)、智能眼鏡)、智能家居用品(溫度感知器、聯(lián)網(wǎng)窗戶)等，將消費(fèi)者設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，提供智能化服務(wù)。智能家居是消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域最受歡迎的應(yīng)用，也是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的主要趨勢(shì)。智能家居高度集成家庭生活相關(guān)的設(shè)施，建成了高效的居住設(shè)施事務(wù)。智能燈光控制、智能家電控制、安防監(jiān)控系統(tǒng)、智能語(yǔ)音系統(tǒng)、智能視頻技術(shù)、視覺(jué)通信系統(tǒng)、家庭影院等，大大提高家庭日常生活的便利性，讓家庭環(huán)境更加舒適宜人。

消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)主要由三方面組成：設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)，如圖2所示。

圖2. 消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

部署在家庭中的消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常由各種約束和非約束設(shè)備組成，這些設(shè)備將直接通過(guò)IP連接(如通過(guò)以太網(wǎng)或Wi-Fi)或間接通過(guò)網(wǎng)關(guān)或集線器連接到LAN。這種與LAN的間接連接通常使用非IP連接(例如基于IEEE 802.15.4 [i.24] 的協(xié)議族 )。

從LAN到WAN(即互聯(lián)網(wǎng))的連接則通過(guò)路由器實(shí)現(xiàn)。然而，在某些情況下，家庭中的設(shè)備可以通過(guò)其他非IP或IP連接(如GSM或WAN)直接連接到WAN。

服務(wù)為用戶提供便利的同時(shí)，也是威脅產(chǎn)生的一個(gè)重要來(lái)源。服務(wù)通常分為相關(guān)服務(wù)和其他服務(wù)，制造商提供的(例如遙測(cè)或配套移動(dòng)應(yīng)用程序)或必須作為初始化一部分安裝的服務(wù)被歸類為相關(guān)服務(wù)。而在用戶選擇安裝軟件獲取服務(wù)的情況下，通過(guò)此服務(wù)訪問(wèn)外部?jī)?nèi)容，這些內(nèi)容不被算作相關(guān)服務(wù)。例如，某些場(chǎng)景下：

• 通過(guò)設(shè)備瀏覽器訪問(wèn)的網(wǎng)站可能不是相關(guān)服務(wù)，因?yàn)槭怯脩魶Q定訪問(wèn)這些網(wǎng)站，而不是設(shè)備軟件的開(kāi)發(fā)人員。
• 在設(shè)備上運(yùn)行的軟件應(yīng)用程序(如可能安裝在智能電視上的“應(yīng)用程序”);如果它們是默認(rèn)安裝的，那么它們通常會(huì)被分類為關(guān)聯(lián)服務(wù)。但是，如果用戶選擇通過(guò)商店安裝，則它們不會(huì)關(guān)聯(lián)。
• 連接到遙測(cè)平臺(tái)將是一項(xiàng)相關(guān)服務(wù)，因?yàn)檫@通常是由設(shè)備制造商預(yù)先配置的。

圖3顯示了一個(gè)在家庭中實(shí)際部署消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)的示例。

圖3. 消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)實(shí)例

智能電視與兩個(gè)外部服務(wù)通信。第一個(gè)是設(shè)備遙測(cè)服務(wù)(關(guān)聯(lián)服務(wù))，這將在用戶許可的情況下，從TV中捕獲信息，如崩潰日志和使用數(shù)據(jù)，以使開(kāi)發(fā)人員能夠修復(fù)軟件缺陷并優(yōu)先開(kāi)發(fā)新功能。第二個(gè)是視頻共享服務(wù)，智能電視通過(guò)用戶在初始化后下載的應(yīng)用程序進(jìn)行連接，用戶能夠通過(guò)第三方應(yīng)用程序觀看娛樂(lè)節(jié)目，該應(yīng)用程序可安裝在電視使用的操作系統(tǒng)中，此流式服務(wù)將不是關(guān)聯(lián)服務(wù)。

網(wǎng)關(guān)提供對(duì)各種受限設(shè)備的訪問(wèn)，包括IEEE 802.15.4[i.24]網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和光傳感器，用于監(jiān)控和管理家庭。它連接到云訪問(wèn)服務(wù)，使用戶能夠遠(yuǎn)程控制智能鎖并查看來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)。這是一項(xiàng)關(guān)聯(lián)服務(wù)。

智能冰箱安裝了網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。這允許用戶在附近查看新聞網(wǎng)站的標(biāo)題，新聞網(wǎng)站將不是一個(gè)關(guān)聯(lián)服務(wù)。

用戶使用天氣傳感器來(lái)檢查家外的溫度。由于它在物理上遠(yuǎn)離家庭本身，因此無(wú)法連接到 LAN。相反，它通過(guò) GSM直接與廣域網(wǎng)通信。天氣傳感器連接到的服務(wù)是相關(guān)服務(wù)。

4. 總 結(jié)

從單獨(dú)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備架構(gòu)到組合的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中均包含著網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)，這也是物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)特點(diǎn)。設(shè)備必然伴隨著其相應(yīng)的服務(wù)，而要使設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)更具智能性也必然要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)設(shè)備聯(lián)接在一起，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過(guò)程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息。通過(guò)各類可能的網(wǎng)絡(luò)接入，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的泛在連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品和過(guò)程的智能化感知、識(shí)別和管理，使得感知、處理、響應(yīng)自成系統(tǒng)，讓普通物理對(duì)象形成互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的人性化和智能化。

參考文獻(xiàn)

本文翻譯修改自《消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全：基本要求(Cyber Security for Consumer Internet of Things: Baseline Requirements)》文檔。