一種物聯(lián)網(wǎng)安全測評方法
【專利摘要】本發(fā)明物聯(lián)網(wǎng)中的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，包括被測網(wǎng)絡(luò)、處理中心、探測節(jié)點和攻擊節(jié)點，其中，被測網(wǎng)絡(luò)由若干終端設(shè)備、若干路由設(shè)備和一個協(xié)調(diào)器組成。本發(fā)明提供的物聯(lián)網(wǎng)安全測評方法，通過部署探測節(jié)點和攻擊節(jié)點到被測網(wǎng)絡(luò)中，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域內(nèi)被感知對象的信息感知、采集、處理和傳輸，首先測評出被測網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點數(shù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和協(xié)議一致性等網(wǎng)絡(luò)基本項目，然后利用攻擊節(jié)點測評出網(wǎng)絡(luò)加密狀況、節(jié)點認(rèn)證機(jī)制和密鑰安全程度等網(wǎng)絡(luò)安全項，最后利用探測節(jié)點和攻擊節(jié)點共同運(yùn)作，完成對重放攻擊功能、修改重放攻擊功能和終端節(jié)點DDOS攻擊功能等網(wǎng)絡(luò)防攻擊項目的測評，測評完成后形成相應(yīng)的具體測評報告，可供行業(yè)人士參考。
【專利說明】一種物聯(lián)網(wǎng)安全測評方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種物聯(lián)網(wǎng)安全測評方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，國內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)得到國家政策、資金的扶持迅速的發(fā)展:32個省、市、自治區(qū)中28個建立了相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)基地；2013年初住建部公布了全國90個市縣區(qū)被列為首批試點城市，科技部也在2013年征集了 20個試點城市；國家計劃在十二五期間用于“智慧城市”的投資規(guī)模達(dá)到5000億元，到2020年前計劃投入3.86萬億用于“智慧城市”及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；此外住建部和國家發(fā)展銀行業(yè)計劃投入800億用于“智慧城市”的建設(shè)等。目前大量以短距離無線通信技術(shù)為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品涌現(xiàn)在智慧城市中的智能抄表、智能家居、遠(yuǎn)程監(jiān)控、無線傳感等領(lǐng)域。由于無線短距離通信屬于新興的通信技術(shù)，研發(fā)的產(chǎn)品只注重功能實現(xiàn)程度，忽略其潛在的安全威脅，諸如信息竊取、遠(yuǎn)程控制、網(wǎng)絡(luò)攻擊等嚴(yán)重情況，所以需要對物聯(lián)網(wǎng)安全狀況的檢測工具和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種物聯(lián)網(wǎng)安全測評方法，它針對以IEEE802.15.4短距離通信技術(shù)為基礎(chǔ)的通信規(guī)范而生產(chǎn)的產(chǎn)品，對物聯(lián)網(wǎng)中基于IEEE802.15.4短距離無線通信技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)的安全進(jìn)行檢測。
[0004]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種物聯(lián)網(wǎng)安全測評方法，它針對物聯(lián)網(wǎng)中基于IEEE802.15.4短距離無線通信技術(shù)為基礎(chǔ)的無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全檢測，所述被測無線網(wǎng)絡(luò)特征如下:` 被測網(wǎng)絡(luò)，由若干終端設(shè)備、若干路由設(shè)備和一個協(xié)調(diào)器組成，終端設(shè)備具有IEEE802.15.4無線通信、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的功能，路由設(shè)備具有IEEE802.15.4無線通信、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)的功能，協(xié)調(diào)器主要用于協(xié)調(diào)建立網(wǎng)絡(luò)，同時還具有傳輸網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、存儲網(wǎng)絡(luò)節(jié)點信息和提供關(guān)聯(lián)節(jié)點之間路由信息的功能；
所述的檢測方法中使用到的檢測工具包括:
處理中心，由一臺普通的計算機(jī)充當(dāng)，該處理中心能分析網(wǎng)絡(luò)中傳送的數(shù)據(jù)內(nèi)容，并可以從其中獲取有效的設(shè)備信息；
探測節(jié)點，由若干個具有捕獲IEEE802.15.4網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的設(shè)備組成，探測節(jié)點可以捕獲空中IEEE802.15.4規(guī)范相應(yīng)頻段的無線數(shù)據(jù)包，并通過USB模塊接入到處理中心，實現(xiàn)將捕獲的無線數(shù)據(jù)包傳送給處理中心的功能；
攻擊節(jié)點，由若干個具有IEEE802.15.4無線數(shù)據(jù)發(fā)送功能的設(shè)備組成，攻擊節(jié)點向被測網(wǎng)絡(luò)中任意設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)；
所述的方法包括以下過程
步驟一:部署探測節(jié)點和攻擊節(jié)點到被測網(wǎng)絡(luò)中，要求探測節(jié)點所組成的探測范圍和攻擊節(jié)點所組成的通訊范圍均能夠覆蓋被測網(wǎng)絡(luò)的主要分布范圍，再將探測節(jié)點和攻擊節(jié)點通過USB接口接入到處理中心，隨后啟動被測網(wǎng)絡(luò)；
步驟二:測評網(wǎng)絡(luò)基本項，被測網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器、終端設(shè)備和路由設(shè)備發(fā)出數(shù)據(jù)，利用探測節(jié)點捕獲數(shù)據(jù)，檢測被測網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點數(shù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和協(xié)議一致性；
步驟三:測評網(wǎng)絡(luò)安全，利用探測節(jié)點捕獲到的數(shù)據(jù)，測評網(wǎng)絡(luò)加密狀況、節(jié)點認(rèn)證機(jī)制和密鑰安全程度，利用攻擊節(jié)點偽造新終端來測評物聯(lián)網(wǎng)安全狀況；
步驟四:測評網(wǎng)絡(luò)防攻擊性能，利用探測節(jié)點和攻擊節(jié)點共同運(yùn)作，測評重放攻擊功能、修改重放攻擊功能和終端節(jié)點DDOS攻擊功能。
[0005]進(jìn)一步的，所述的步驟二的具體檢測方法為:
1)檢測節(jié)點數(shù)時，被測網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器、終端設(shè)備和路由設(shè)備發(fā)出數(shù)據(jù)，探測節(jié)點捕獲傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后通過處理中心對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的不同節(jié)點地址數(shù)量來計算出該網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的節(jié)點數(shù)量；
2)檢測網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時，在被測網(wǎng)絡(luò)中利用探測節(jié)點捕獲傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后通過處理中心進(jìn)行分析，提取數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的源地址和目的地址，根據(jù)源地址信息和目的地址信息及其連接關(guān)系在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上畫出當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
3)測評協(xié)議一致性時，選中某種協(xié)議后利用探測節(jié)點捕獲網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通過處理中心利用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議對其進(jìn)行解析，如果解析成功，則證明是采用的此種協(xié)議。
[0006]進(jìn)一步的，所述的步驟三的具體檢測方法為:
1)測評網(wǎng)絡(luò)加密狀況時，利用探測節(jié)點從被測網(wǎng)絡(luò)中捕獲數(shù)據(jù)，再通過處理中心分析和判斷，若在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包中MAC層幀頭中security選項被使能，或者NWK層中貞頭的security選項被使能,或者APS層幀頭的security選項被使能,則認(rèn)為數(shù)據(jù)被加密了，該網(wǎng)絡(luò)為加密網(wǎng)絡(luò)，否則為非加密網(wǎng)絡(luò)；
2)測評節(jié)點認(rèn)證機(jī)制時，一個終端設(shè)備按照正常的入網(wǎng)流程實現(xiàn)入網(wǎng)，檢測是否路由設(shè)備存在對終端設(shè)備實現(xiàn)了身份認(rèn)證的機(jī)制并對終端設(shè)備的合法性進(jìn)行身份認(rèn)證，若隨意的節(jié)點可以取得入網(wǎng)的認(rèn)證，則認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)不提供節(jié)點認(rèn)證機(jī)制，反之，則認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)提供節(jié)點認(rèn)證機(jī)制；
3)測評密鑰安全程度時，處理中心通過探測節(jié)點捕獲的數(shù)據(jù)來檢測被測網(wǎng)絡(luò)從啟動到正常運(yùn)行的過程中是否存在以明文的方式傳遞通信密鑰，如果檢測到了則認(rèn)為該加密網(wǎng)絡(luò)是不安全的，可能造成安全隱患，反之，密鑰安全程度高；
4)非法入侵檢測時，攻擊節(jié)點偽造一個新的節(jié)點并向網(wǎng)絡(luò)發(fā)起入網(wǎng)過程，若是該新終端入網(wǎng)成功，則認(rèn)為該網(wǎng)絡(luò)是不安全的。
[0007]進(jìn)一步的，所述的步驟四的具體檢測方法為:
I)測評重放攻擊功能時，處理中心將探測節(jié)點從網(wǎng)絡(luò)中捕獲到的數(shù)據(jù)保存下來，當(dāng)進(jìn)行重放攻擊檢測的時候，選中之前捕獲到的數(shù)據(jù)利用攻擊節(jié)點再次向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)出，如果收到該數(shù)據(jù)的節(jié)點有響應(yīng)，則證明重放攻擊成功，該網(wǎng)絡(luò)不具備識別新舊數(shù)據(jù)的能力，反之，重放攻擊不成功，被測網(wǎng)絡(luò)具備抗重放攻擊的能力；
2)測評修改重放攻擊功能時，處理中心將探測節(jié)點從網(wǎng)絡(luò)中捕獲到的數(shù)據(jù)保存下來，當(dāng)進(jìn)行修改重放攻擊的時候，選中其中有意義的一條數(shù)據(jù)，修改特定的內(nèi)容后通過攻擊節(jié)點向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)出，如果收到該數(shù)據(jù)的節(jié)點有響應(yīng)，則證明修改重放攻擊成功，反之，修改重放攻擊失敗，該檢測指標(biāo)通過；3)測評終端節(jié)點的DDOS攻擊功能時，攻擊節(jié)點高頻率的向網(wǎng)絡(luò)中的某個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包，檢測該節(jié)點是否能夠正常工作，若能正常工作，則該檢測指標(biāo)通過；反之，不通過。
[0008]進(jìn)一步的，該方法適用于基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee2003及其后續(xù)演化協(xié)議。
[0009]進(jìn)一步的，該方法還適用于基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的RF4CE協(xié)議及其后續(xù)演化協(xié)議。
[0010]進(jìn)一步的，該方法也適用于基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的6LowPan協(xié)議及其后續(xù)演化協(xié)議。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明是針對物聯(lián)網(wǎng)的安全進(jìn)行測評，特別是針對以IEEE802.15.4短距離通信技術(shù)為基礎(chǔ)的通信規(guī)范而生產(chǎn)的產(chǎn)品，同時還可以適用于多種協(xié)議，應(yīng)用范圍廣泛。
[0012]2、該系列產(chǎn)品對所組建的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全測評的各項測評點清晰明確，覆蓋面廣，最大限度的保證了測評的準(zhǔn)確性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明無線傳感網(wǎng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的方法整體流程圖；
圖3是圖2中步驟二的具體實施流程圖:
圖4是圖2中步驟三的具體實施流程圖:
圖5是圖2中步驟四的具體實施流程圖:
圖6是本發(fā)明基于Zigbee2007規(guī)范的無線傳感網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是基于圖3所示無線傳感網(wǎng)的方法流程圖。
[0014]圖中:A18、R處理中心，A、O協(xié)調(diào)器，A16、AN攻擊節(jié)點，A17、DN探測節(jié)點，A2、A3、A11、A13、A、B、C、I 路由設(shè)備，Al、A4、A5、A6、A8、A9、A10、A12、A14、A15、D、E、F、G、H、K、L、M、N終端設(shè)備。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，該發(fā)明物聯(lián)網(wǎng)的無線傳感網(wǎng)包括:
被測網(wǎng)絡(luò)，由終端設(shè)備(Al、A4、A5、A6、A8、A9、A10、A12、A14、A15)、路由設(shè)備(A2、A3、A11、A13)和協(xié)調(diào)器A7組成，任意一個路由設(shè)備均連接有若干終端設(shè)備，所有的路由設(shè)備均連接到協(xié)調(diào)器上，終端設(shè)備具有IEEE802.15.4無線通信、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的功能，路由設(shè)備具有IEEE802.15.4無線通信、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)的功能，協(xié)調(diào)器主要用于協(xié)調(diào)建立網(wǎng)絡(luò)，同時還具有傳輸網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、存儲網(wǎng)絡(luò)節(jié)點信息和提供關(guān)聯(lián)節(jié)點之間路由信息的功能；
處理中心A18，由一臺普通的計算機(jī)充當(dāng)，該處理中心能分析網(wǎng)絡(luò)中傳送的數(shù)據(jù)內(nèi)容，并可以從其中獲取有效的設(shè)備信息；
探測節(jié)點A17，由若干個具有捕獲IEEE802.15.4網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的設(shè)備組成，探測節(jié)點可以捕獲空中IEEE802.15.4規(guī)范相應(yīng)頻段的無線數(shù)據(jù)包，并通過USB模塊接入到處理中心，實現(xiàn)將捕獲的無線數(shù)據(jù)包傳送給處理中心的 功能；攻擊節(jié)點A16，由若干個具有IEEE802.15.4無線數(shù)據(jù)發(fā)送功能的設(shè)備組成，攻擊節(jié)點向被測網(wǎng)絡(luò)中任意設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)；
如圖2所示，針對圖1所示無線傳感網(wǎng)的安全測評方法包括以下過程:
步驟一:部署探測節(jié)點和攻擊節(jié)點到被測網(wǎng)絡(luò)中，要求探測節(jié)點所組成的探測范圍和攻擊節(jié)點所組成的通訊范圍均能夠覆蓋被測網(wǎng)絡(luò)的主要分布范圍，再將探測節(jié)點和攻擊節(jié)點通過USB接口接入到處理中心，隨后啟動所有探測節(jié)點和被測網(wǎng)絡(luò)；
步驟二:測評網(wǎng)絡(luò)基本項，被測網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器、終端設(shè)備和路由設(shè)備發(fā)出數(shù)據(jù)，利用探測節(jié)點捕獲數(shù)據(jù)，檢測被測網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點數(shù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和協(xié)議一致性，具體檢測過程如圖3所示:
步驟101:檢測節(jié)點數(shù)，被測網(wǎng)絡(luò)中的終端設(shè)備和路由設(shè)備發(fā)出數(shù)據(jù)，探測節(jié)點捕獲傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后通過處理中心對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的節(jié)點地址來計算出該網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的節(jié)點數(shù)量；
步驟102:檢測網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在被測網(wǎng)絡(luò)中利用探測節(jié)點捕獲傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后通過處理中心進(jìn)行分析，提取數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的源地址和目的地址，根據(jù)源地址信息和目的地址信息在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上畫出當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
步驟103:測評協(xié)議一致性，選中以某種協(xié)議利用探測節(jié)點捕獲網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通過處理中心按照本系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，如果解析成功，則證明是采用的此種協(xié)議；
步驟三:測評網(wǎng)絡(luò)安全，利用探測節(jié)點捕獲到的數(shù)據(jù)，測評網(wǎng)絡(luò)加密狀況、節(jié)點認(rèn)證機(jī)制和密鑰安全程度，利用攻擊節(jié)點偽造新終端來測評物聯(lián)網(wǎng)安全狀況，具體檢測過程如圖4所示:`
步驟201:測評網(wǎng)絡(luò)加密狀況，利用探測節(jié)點從被測網(wǎng)絡(luò)中捕獲數(shù)據(jù)，再通過處理中心分析和判斷，若在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包中MAC層幀頭中security選項被使能，或者NWK層中貞頭的security選項被使能,或者APS層幀頭的security選項被使能,則認(rèn)為數(shù)據(jù)被加密了，該網(wǎng)絡(luò)為加密網(wǎng)絡(luò)，否則為非加密網(wǎng)絡(luò)；
步驟202:測評節(jié)點認(rèn)證機(jī)制，一個終端設(shè)備按照正常的入網(wǎng)流程實現(xiàn)入網(wǎng)，檢測是否路由設(shè)備存在對終端設(shè)備實現(xiàn)了身份認(rèn)證的機(jī)制并對終端設(shè)備的合法性進(jìn)行身份認(rèn)證，若隨意的節(jié)點可以取得入網(wǎng)的認(rèn)證，則認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)不提供節(jié)點認(rèn)證機(jī)制，反之，則認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)提供節(jié)點認(rèn)證機(jī)制；
步驟203:測評密鑰安全程度，處理中心通過探測節(jié)點捕獲的數(shù)據(jù)來檢測被測網(wǎng)絡(luò)從啟動到正常運(yùn)行的過程中是否存在以明文的方式傳遞通信密鑰，如果檢測到了則認(rèn)為該加密網(wǎng)絡(luò)是不安全的，可能造成安全隱患，反之，密鑰安全程度高；
步驟204:非法入侵檢測時，攻擊節(jié)點偽造一個新的節(jié)點并向網(wǎng)絡(luò)發(fā)起入網(wǎng)過程，若是該新終端入網(wǎng)成功，則認(rèn)為該網(wǎng)絡(luò)是不安全的；
步驟四:測評網(wǎng)絡(luò)防攻擊，利用探測節(jié)點和攻擊節(jié)點共同運(yùn)作，測評重放攻擊功能、修改重放攻擊功能和終端節(jié)點DDOS攻擊功能，具體檢測過程如圖5所示:
步驟301:測評重放攻擊功能，處理中心將探測節(jié)點從網(wǎng)絡(luò)中捕獲到的數(shù)據(jù)保存下來，當(dāng)進(jìn)行重放攻擊檢測的時候，選中之前捕獲到的數(shù)據(jù)利用攻擊節(jié)點再次向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)出，如果收到該數(shù)據(jù)的節(jié)點有響應(yīng)，則證明重放攻擊成功，該網(wǎng)絡(luò)不具備識別新舊數(shù)據(jù)的能力，反之，重放攻擊不成功，被測網(wǎng)絡(luò)具備抗重放攻擊的能力；
步驟302:測評修改重放攻擊功能，處理中心將探測節(jié)點從網(wǎng)絡(luò)中捕獲到的數(shù)據(jù)保存下來，當(dāng)進(jìn)行修改重放攻擊的時候，選中其中有意義的一條數(shù)據(jù)，修改特定的內(nèi)容后通過攻擊節(jié)點向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)出，如果收到該數(shù)據(jù)的節(jié)點有響應(yīng)，則證明修改重放攻擊成功，反之，修改重放攻擊失敗，該檢測指標(biāo)通過；
步驟303:測評終端節(jié)點的DDOS攻擊功能，攻擊節(jié)點高頻率的向網(wǎng)絡(luò)中的某個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包，檢測該節(jié)點是否能夠正常工作，若能正常工作，則該檢測指標(biāo)通過；反之，不通過。
[0016]進(jìn)一步的，該方法適用于基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee2003及其后續(xù)演化協(xié)議，該方法還適用于基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的RF4CE協(xié)議及其后續(xù)演化協(xié)議，該方法也適用于基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的6LowPan協(xié)議及其后續(xù)演化協(xié)議。
[0017]為了能夠使本方法能夠更好的被理解，以圖6作為示意說明圖，以遵循Zigbee2007規(guī)范的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備作為被測評對象進(jìn)行說明，但專利的實施與應(yīng)用并不局限于Zigbee2007，本專利所說的方法和裝置適用于Zigbee規(guī)范的所有版本，對于方法中所提及的安全過程如:連接密鑰、網(wǎng)絡(luò)密鑰、SKKE、實體認(rèn)證的概念在此不做詳述，請參考Zigbee2007標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
[0018]在圖6中，R為處理中心，DN為具有捕獲Zigbee2007規(guī)范無線數(shù)據(jù)的探測節(jié)點，AN為具有偽造、假冒節(jié)點功能的攻擊節(jié)點，A-K為被測物聯(lián)網(wǎng)中的設(shè)備，其中A、B、1、C為路由設(shè)備其他為普通的終端設(shè)備。
[0019]如圖7所示，圖3所示網(wǎng)絡(luò)的具體測評步驟為:
步驟401:部署探測節(jié)點DN和攻擊節(jié)點AN到被測網(wǎng)絡(luò)中，要求探測節(jié)點DN所組成的探測范圍和攻擊節(jié)點AN所組成的通訊范`圍均能夠覆蓋被測網(wǎng)絡(luò)的主要分布范圍，再將探測節(jié)點和攻擊節(jié)點通過USB接口接入到處理`中心R，隨后啟動所有探測節(jié)點和被測網(wǎng)絡(luò)；步驟402:檢測節(jié)點數(shù)，探測節(jié)點DN在監(jiān)聽到網(wǎng)絡(luò)中的大量數(shù)據(jù)包(除去ACK(確認(rèn)幀)，數(shù)據(jù)包條數(shù)在1000條以上)，處理中心R解析數(shù)據(jù)包的MAC層幀頭，提取出MAC層幀頭中包含的源地址和目的地址，一般情況下數(shù)據(jù)包的MAC層幀頭都會包含源地址和目的地址所代表的兩個節(jié)點(廣播幀除外)，解析完所有的數(shù)據(jù)包后統(tǒng)計出總共在該網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了多少不同的地址，這些地址數(shù)就是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)；
步驟403:檢測網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，探測節(jié)點DN在監(jiān)聽到網(wǎng)絡(luò)中的大量數(shù)據(jù)包(除去ACK(確認(rèn)幀)，數(shù)據(jù)包條數(shù)在1000條以上)，解析數(shù)據(jù)包的MAC層幀頭，提取出MAC層幀頭中包含的源地址A和目的地址B (—般都包含，廣播幀除外)，此時證明A和B發(fā)生了通信，此時在拓?fù)鋱D上就會顯示出A與B兩個節(jié)點并連線，在解析完所有的數(shù)據(jù)包后，拓?fù)鋱D上就會顯示出被測網(wǎng)絡(luò)的大致的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，需要明確的是，數(shù)據(jù)包數(shù)量越大，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越趨近于真實；
步驟404:測評協(xié)議一致性，探測節(jié)點DN在監(jiān)聽到網(wǎng)絡(luò)中的大量數(shù)據(jù)包(數(shù)據(jù)包條數(shù)在1000條以上)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ZigBee2007協(xié)議對這些數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，若90%以上的數(shù)據(jù)包按照協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)能被解開，且解開的幀有意義，則認(rèn)為該網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)ZigBee2007協(xié)議，若在10%以下則認(rèn)為該網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不符合標(biāo)準(zhǔn)ZigBee2007協(xié)議，測評的結(jié)果以比例的形式呈現(xiàn)。[0020]步驟405:測評網(wǎng)絡(luò)加密狀況，探測節(jié)點DN在監(jiān)聽到網(wǎng)絡(luò)中的大量數(shù)據(jù)包(除去ACK (確認(rèn)巾貞),數(shù)據(jù)包條數(shù)在1000條以上)，分析數(shù)據(jù)包，若MAC層巾貞頭中security選項被使能，或者NWK層巾貞頭的security選項被使能,或者APS層巾貞頭的security選項被使能，則認(rèn)為該數(shù)據(jù)屬于加密，若90%以上的數(shù)據(jù)包被加密則認(rèn)為該網(wǎng)絡(luò)處于高加密安全狀態(tài)，若在10%以下則認(rèn)為該網(wǎng)絡(luò)處于低加密狀態(tài)，測評的結(jié)果以比例的形式呈現(xiàn)；
步驟406:測評節(jié)點認(rèn)證機(jī)制，通過DN對網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)捕獲并進(jìn)行分析，通過數(shù)據(jù)包幀頭的地址信息，可以獲取到路由器A的網(wǎng)絡(luò)地址和物理地址信息，將A的地址信息和必要的密鑰信息提供給AN，AN利用這些信息構(gòu)造一個連接請求(Join Request)數(shù)據(jù)包(數(shù)據(jù)包中標(biāo)示AN是一個終端設(shè)備)發(fā)送給路由器A，如果在AN建立連接后接收到符合ZIGBEE2007規(guī)范的實體認(rèn)證過程，則該項測試通過，否則不通過；
步驟407:測評密鑰安全程度，DN在網(wǎng)絡(luò)啟動后，對網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行捕獲，若捕獲到APS層命令幀，并通過處理中心分析發(fā)現(xiàn)命令幀的載體以明文的形式傳遞密鑰、更新密鑰，則網(wǎng)絡(luò)存在密鑰泄露的情況，該項測試不通過，若從未捕獲任何以上類似現(xiàn)象，則網(wǎng)絡(luò)不存在密鑰泄露的情況，該項測試通過；
步驟408:非法入侵檢測，DN在網(wǎng)絡(luò)啟動后，對網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行捕獲，并通過處理中心分析出路由器A的網(wǎng)絡(luò)地址和物理地址；AN利用這些地址信息以及自己的物理地址偽造一個新節(jié)點X并構(gòu)造連接請求(Association Request)發(fā)送給A ;若X在成功加入到網(wǎng)絡(luò)、并且將認(rèn)為構(gòu)造的數(shù)據(jù)成功發(fā)送給了 A，并且A做出了相應(yīng)的響應(yīng)或者執(zhí)行了相應(yīng)的命令，則認(rèn)為該項測試不通過，若A拒絕節(jié)點X的加入或者忽略節(jié)點X發(fā)送的任何數(shù)據(jù)則該項測試通過。
[0021]步驟409:測評重放攻擊功能，探測節(jié)點DN在網(wǎng)絡(luò)啟動后，對網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行捕獲，從中分析出由設(shè)備A發(fā)向設(shè)備B的數(shù)據(jù)包，攻擊節(jié)點AN拿到其中一條數(shù)據(jù)包后在重放攻擊檢測時高頻率的向設(shè)備B重復(fù)發(fā)出，如果設(shè)備B做出了相應(yīng)的響應(yīng)或者執(zhí)行了相應(yīng)的命令，則認(rèn)為測試不通過，反之，則認(rèn)為測試通過；
步驟410:測評修改重放攻擊功能，探測節(jié)點DN在網(wǎng)絡(luò)啟動后，對網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行捕獲，從中分析出由設(shè)備A發(fā)向設(shè)備B的數(shù)據(jù)包，攻擊節(jié)點AN在拿到其中一條有意義的數(shù)據(jù)包對其中的某一部分(比如幀載荷)進(jìn)行修改后高頻率的向設(shè)備B重復(fù)發(fā)出，如果設(shè)備B做出了相應(yīng)的響應(yīng)或者執(zhí)行了相應(yīng)的命令，則認(rèn)為測試不通過，反之則認(rèn)為測試通過；
步驟411:測評終端節(jié)點的DDOS攻擊功能，探測節(jié)點DN在網(wǎng)絡(luò)啟動后，對網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行捕獲，處理中心從中分析出設(shè)備K的網(wǎng)絡(luò)地址，攻擊節(jié)點AN高頻率的向設(shè)備K發(fā)送數(shù)據(jù)包(數(shù)據(jù)包類型不作要求)，過一段時間后處理中心從捕獲到的數(shù)據(jù)中分析設(shè)備K是否還在正常工作，若能正常工作，則認(rèn)為設(shè)備K可以抵抗終端節(jié)點的DDOS攻擊，反之，不倉泛。
[0022]以上所述只是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也被視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種物聯(lián)網(wǎng)安全測評方法，它針對物聯(lián)網(wǎng)中基于IEEE802.15.4短距離無線通信技術(shù)為基礎(chǔ)的無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全檢測，其特征在于，所述無線網(wǎng)絡(luò)特征如下: 被測網(wǎng)絡(luò)，由若干終端設(shè)備、若干路由設(shè)備和一個協(xié)調(diào)器組成，終端設(shè)備具有IEEE802.15.4無線通信、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的功能，路由設(shè)備具有IEEE802.15.4無線通信、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)的功能，協(xié)調(diào)器主要用于協(xié)調(diào)建立網(wǎng)絡(luò)，同時還具有傳輸網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、存儲網(wǎng)絡(luò)節(jié)點信息和提供關(guān)聯(lián)節(jié)點之間路由信息的功能； 處理中心，由一臺普通的計算機(jī)充當(dāng)，該處理中心能分析網(wǎng)絡(luò)中傳送的數(shù)據(jù)內(nèi)容，并可以從其中獲取有效的設(shè)備信息； 探測節(jié)點，由若干個具有捕獲IEEE802.15.4網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的設(shè)備組成，探測節(jié)點可以捕獲空中IEEE802.15.4規(guī)范相應(yīng)頻段的無線數(shù)據(jù)包，并通過USB模塊接入到處理中心，實現(xiàn)將捕獲的無線數(shù)據(jù)包傳送給處理中心的功能； 攻擊節(jié)點，由若干個具有IEEE802.15.4無線數(shù)據(jù)發(fā)送功能的設(shè)備組成，攻擊節(jié)點向被測網(wǎng)絡(luò)中任意設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)； 所述的方法包括以下過程: 步驟一:部署探測節(jié)點和攻擊節(jié)點到被測網(wǎng)絡(luò)中，要求探測節(jié)點所組成的探測范圍和攻擊節(jié)點所組成的通訊范圍均能夠覆蓋被測網(wǎng)絡(luò)的主要分布范圍，再將探測節(jié)點和攻擊節(jié)點通過USB接口接入到處理中心，隨后啟動被測網(wǎng)絡(luò)； 步驟二:測評網(wǎng)絡(luò)基本項，被測網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器、終端設(shè)備和路由設(shè)備發(fā)出數(shù)據(jù)，利用探測節(jié)點捕獲數(shù)據(jù)，檢 測被測網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點數(shù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和協(xié)議一致性； 步驟三:測評網(wǎng)絡(luò)安全，利用探測節(jié)點捕獲到的數(shù)據(jù)，測評網(wǎng)絡(luò)加密狀況、節(jié)點認(rèn)證機(jī)制和密鑰安全程度，利用攻擊節(jié)點偽造新終端來測評物聯(lián)網(wǎng)安全狀況； 步驟四:測評網(wǎng)絡(luò)防攻擊性能，利用探測節(jié)點和攻擊節(jié)點共同運(yùn)作，測評重放攻擊功能、修改重放攻擊功能和終端節(jié)點DDOS攻擊功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種物聯(lián)網(wǎng)安全測評方法，其特征在于，所述的步驟二的具體檢測方法為: 1)檢測節(jié)點數(shù)時，被測網(wǎng)絡(luò)中的終端設(shè)備和路由設(shè)備發(fā)出數(shù)據(jù)，探測節(jié)點捕獲傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后通過處理中心對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的節(jié)點地址來計算出該網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的節(jié)點數(shù)量； 2)檢測網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時，在被測網(wǎng)絡(luò)中利用探測節(jié)點捕獲傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后通過處理中心進(jìn)行分析，提取數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的源地址和目的地址，根據(jù)源地址信息和目的地址信息在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上畫出當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； 3)測評協(xié)議一致性時，選中以某種協(xié)議利用探測節(jié)點捕獲網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并通過處理中心對其進(jìn)行解析，如果解析成功，則證明是采用的此種協(xié)議。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種物聯(lián)網(wǎng)安全測評方法，其特征在于，所述的步驟三的具體檢測方法為: I)測評網(wǎng)絡(luò)加密狀況時，利用探測節(jié)點從被測網(wǎng)絡(luò)中捕獲數(shù)據(jù)，再通過處理中心分析和判斷，若在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包中MAC層幀頭中security選項被使能，或者NWK層幀頭的security選項被使能,或者APS層幀頭的security選項被使能,則認(rèn)為數(shù)據(jù)被加密了，該網(wǎng)絡(luò)為加密網(wǎng)絡(luò)，否則為非加密網(wǎng)絡(luò)；2)測評節(jié)點認(rèn)證機(jī)制時，一個終端設(shè)備按照正常的入網(wǎng)流程實現(xiàn)入網(wǎng)，檢測是否路由器設(shè)備存在對終端設(shè)備實現(xiàn)了身份認(rèn)證的機(jī)制并對終端設(shè)備的合法性進(jìn)行身份認(rèn)證，若隨意的節(jié)點可以取得入網(wǎng)的認(rèn)證，則認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)不提供節(jié)點認(rèn)證機(jī)制，反之，則認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)提供節(jié)點認(rèn)證機(jī)制； 3)測評密鑰安全程度時，處理中心通過探測節(jié)點捕獲的數(shù)據(jù)來檢測被測網(wǎng)絡(luò)從啟動到正常運(yùn)行的過程中是否存在以明文的方式傳遞通信密鑰，如果檢測到了則認(rèn)為該加密網(wǎng)絡(luò)是不安全的，可能造成安全隱患，反之，密鑰安全程度高； 4)非法入侵檢測時，攻擊節(jié)點偽造一個新的節(jié)點并向網(wǎng)絡(luò)發(fā)起入網(wǎng)過程，若是該新終端入網(wǎng)成功，則認(rèn)為該網(wǎng)絡(luò)是不安全的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種物聯(lián)網(wǎng)安全測評方法，其特征在于，所述的步驟四的具體檢測方法為: I)測評重放攻擊功能時，處理中心將探測節(jié)點從網(wǎng)絡(luò)中捕獲到的數(shù)據(jù)保存下來，當(dāng)進(jìn)行重放攻擊檢測的時候，選中之前捕獲到的數(shù)據(jù)利用攻擊節(jié)點再次向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)出，如果收到該數(shù)據(jù)的節(jié)點有響應(yīng)，則證明重放攻擊成功，該網(wǎng)絡(luò)不具備識別新舊數(shù)據(jù)的能力，反之，重放攻擊不成功，被測網(wǎng)絡(luò)具備抗重放攻擊的能力； 2)測評修改重放攻擊功能時，處理中心將探測節(jié)點從網(wǎng)絡(luò)中捕獲到的數(shù)據(jù)保存下來，當(dāng)進(jìn)行修改重放攻擊的時候，選中其中有意義的一條數(shù)據(jù)，修改特定的內(nèi)容后通過攻擊節(jié)點向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)出，如果收到該數(shù)據(jù)的節(jié)點有響應(yīng)，則證明修改重放攻擊成功，反之，修改重放攻擊失敗，該檢測指標(biāo)通過； 測評終端節(jié)點的DDOS攻擊功能時，攻擊節(jié)點高頻率的向網(wǎng)絡(luò)中的某個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包，檢測該節(jié)點是否能夠正常工作，若能正常工作，則該檢測指標(biāo)通過；反之，不通過。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種物聯(lián)網(wǎng)安全測評方法，其特征在于，該方法適用于基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee2003及其后續(xù)演化協(xié)議。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種物聯(lián)網(wǎng)安全測評方法，其特征在于，該方法適用于基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的RF4CE協(xié)議及其后續(xù)演化協(xié)議。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種物聯(lián)網(wǎng)安全測評方法，其特征在于，該方法適用于基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的6LowPan協(xié)議及其后續(xù)演化協(xié)議。
【文檔編號】H04W24/06GK103763695SQ201410056286
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】鐘浩然, 史繼通, 劉波, 李寧寧, 王 鋒, 劉美麗, 武傳坤 申請人:山東微分電子科技有限公司