第一章 物联网威胁攻击日益凸显

一时间，我们日常使用的设备多出了智能的概念，小到一块手表，大到一辆汽车，通过有线或无线的方式实现了互联，使得他们不只是具有传统的功能，而是更加的smart起来。这些设备被统称为IoT（Internet of Things），他们无处不在，应用的场景有汽车、医疗、物流运输、智能家庭、娱乐等领域。2015年，设备的数量呈持续增长趋势，据Gartner公司预测，到2020年物联网设备将达到260亿的规模。

物联网利用多种如Sub-1G、NFC、蓝牙、WiFi、ZigBee无线通讯技术，又涉及到硬件、设备固件、移动端应用软件、云端服务。可以说IoT融合了很多技术，而且形态各异，但从物理结构上可分成：智能终端设备、手机移动端、云端这三部分。通过手机端下载移动应用，与云端进行通信或直接和终端设备通讯，发送控制指令，再由云端转发控制指令给设备终端，这样就可以实现在任意能够接入互联网的环境下，去控制一台在内网的智能设备，进而实现智能化。

这些设备让我们的生活变得便利的同时，也给黑客提供了新的土壤，所暴露出的安全问题越来越多，被关注度也与日俱增。2015年公布了一系列高危漏洞，这些漏洞有的暴露用户隐私，有的影响用户财产，有的甚至对生命安全构成了威胁。如2015年7月，菲亚特克莱斯勒美国公司宣布召回140万辆配有Uconnect车载系统的汽车，黑客可通过远程软件向该车载系统发送指令，进行各种操作如减速、关闭引擎、让刹车失灵等，严重危害人身安全。2015年8月的黑帽大会和世界黑客大会上，包括汽车在内的各种智能设备都被爆出安全漏洞，黑客利用安全漏洞可以控制智能手机、汽车、交通红绿灯，甚至搭载有智能狙击镜的高级狙击步枪，让人惊叹不已。因为IoT设备数量和互联的特性，一个小问题，其影响和严重程度就会被放大到几十倍，甚至更多。

根据阿里移动安全团队对物联网安全性的调查，以及对设备如物联网汽车的中控显示、智能路由器、网络摄像头、智能开关、家庭网关、门锁、家用告警器等的分析，发现一些共有的安全问题，以作学习和思考。

图1 物联网安全隐患

第二章 物联网安全问题

2.1    80%的设备暴露硬件调试接口，易被黑客利用

硬件接口，例如JTAG、SWID、UART，用于设备制造商在设计时的前期调试，生产时的程序烧录，以及诊断测试的目的。我们发现80%的设备的硬件上都保留了调试接口，攻击者通过这些接口获取到大量实现上的细节信息。例如设备与云端和移动应用软件的通讯协议、信息完整性校验的算法、加密过程中所使用的秘钥，再利用对这些信息的理解，远程影响更多同类型的设备。

图2 暴露调试接口的硬件示例

2.2、90%固件上的安全隐患严重威胁IoT安全

1.  90%以上的固件升级更新机制实现不安全

固件升级的问题包括：升级包的来源是否安全、升级包下载传输是否安全、升级文件是否存在敏感数据、执行升级操作是否进行完整性检查、是否对升级包的版本进行检查、升级包的内容是否进行加密处理。这些问题都会影响到攻击者是否可获得固件、解压、分析并进行篡改，最终烧录到设备上导致持续性影响。

表1 部分厂商固件上安全隐患的对比

2.  固件对通讯数据的安全检查不完整

虽然通讯协议中定义了序号、校验值，但固件在实现时没有进行校验和检查，或检查的方式过于简单，可被攻击者轻易绕过。例如汽车钥匙系统中使用了KEELOQ滚码，钥匙每发送一次命令后，内部的序号会增加，汽车ECU本应检测正确的序号才认为有效。但因为车厂在实现上的问题，容易导致此类危害。如比亚迪某些车型在连续发送两条命令（和）后，序号会被重置到，如果捕获到连续2次解锁车门的命令信号，就可以实现无限次开车门。类似的问题在沃尔沃、别克君威等部分型号的车辆中得到验证。

3.  大量厂商的固件存在包括密钥等敏感信息

敏感信息泄露无论在应用层还是系统层，都是一个普遍存在的安全隐患。多数IoT固件中信息存放过于简单（不经过任何计算或明文），通过对多个厂商的固件进行分析，对获取到的密码HASH进行破解，发现很多弱口令如： admin, pass, logout，helpme等。多个厂商在固件中不但包含自签名的HTTPS证书，且由于不正确的版本发布管理和设计缺陷，一些厂商还包含私钥。SEC Consult在本年度调查中发现来自50个厂商的超过900款产品中存在硬编码密钥重用问题，其中受影响的厂商如下：

图3 存在硬编码密钥重用问题的50家厂商

4.  固件中保留的调试命令接口

物联网固件中调试命令多用于工厂测试以及开发调试，例如预留后门、启动rootshell进行排错，虽然在移动端应用软件中不会使用，但攻击者在理解协议的基础上，可封装出对应的调用接口，远程操作设备，例如可对设备恢复出厂配置进行拒绝服务攻击，或者窃取设备上保存的用户敏感数据。通过研究，发现多数设备存在如下共性问题：

a)   调试接口服务访问没有正确限制：多数设备运行HTTP服务、ADB服务、Telnet服务，并没有正确限制访问，即可通过远程LAN或Internet访问。

b)   调试接口服务没有正确进行验证：使用简单的password或空密码，可简单绕过验证服务，达到未授权访问的目的。

c)   调试接口服务允许执行任意代码：该接口提供高权限的任意代码执行功能，通过漏洞或设计权限，攻击者访问该接口服务后就可以完全控制设备。

表2 部分厂商固件中保留调试命令接口的安全隐患对比

5.  设备和云端、移动应用端通讯时的安全问题

通讯链路的安全篡改或者监听，可导致劫持、敏感信息泄露及未授权访问。设备和云端、移动应用端通讯时的安全基本问题如下：

a)   设备到服务没有使用正确验证：设备没有在整个通信会话过程使用验证凭据或者唯一标识符，允许攻击者未授权访问。b)   设备到服务端没有对中间人攻击进行保护：通过MITM攻击，攻击者可以在设备和服务端之间获取和修改通信。

c)   信道无加密：设备和云端以及移动应用端通信传输时，控制命令和采集的数据没有加密，攻击者通过监听获取敏感数据。d)   存在重放攻击：设备没有重放保护，允许攻击者重用之前截获的消息，实现未授权访问以及执行恶意操作。

表3 部分厂商设备和云端、移动端通讯时的安全隐患对比

2.3、94%传统Web安全漏洞同样影响物联网云端Web接口

通过对部分物联网厂商后台接口的扫描检测，传统Web安全中的问题同样存在于物联网云端Web接口，跨站脚本、文件修改、命令执行及SQL注入继续是Web接口的重要安全漏洞：

图4 IoT云端WEB接口中的安全漏洞

2.4、位置与时空安全会对用户造成物理性的攻击危害

智能设备更加依赖于时间信息和位置信息，来实现设备的功能特性。常见的时间与位置的获得方法，主要是依赖于以下几种方式：

1.   GNSS 系统。如 GPS、北斗、GLONASS 等。GNSS 系统在定位的同时，也对终端完成了授时过程。

2.   WiFi 辅助定位。由于 GNSS 系统的信号极弱，在室内信号强度便不足以提供定位所需。因此，大部分的位置信息提供商都提供了基于 WiFi 特征的辅助定位功能，基于WiFi 的 SSID 和 BSSID 进行定位。

3.   通信基站的标识信息。通信基站中的特征标识如 LAC 和 CellID 信息可以被用于终端进行快速定位。

图5 伪造的GPS信号被Android设备接收，伪造的GPS信号干扰Apple Watch的时间

这几种位置时空信息获取方式的实现上，目前仍处于关注其功能完整性及有效性的阶段，对于安全方面的考虑较少。

近期业界发布了不少关于位置时空安全的研究。例如在BlackHat Europe 2015安全大会中，来自赫尔辛基大学的安全研究者演示了在 LTE 环境下，从基站的广播信息中嗅探到用户的地理位置。该团队在大会中也展示了两种位置时间的欺骗攻击方式: 利用软件无线电设备实施 GPS 位置时间欺骗，和基于普通计算机无线网卡 WiFi 辅助定位系统的位置欺骗，iPhone和Apple Watch均受影响。特别地，我们发现基于WiFi的位置欺骗比GPS欺骗更容易被攻击者利用，攻击者甚至都不需要使用任何特殊的硬件设备，只需要一部普通的笔记本电脑，即可对市面上常见的地图类应用进行攻击。这将会给地图位置信息提供商带来较大的安全挑战，例如应对位置数据采集过程中的防投毒技术。同时，随着室内定位技术的逐渐成熟，室内定位基站大规模部署之后，如何应对一脉相承的位置安全问题，也将是接下来物联网安全技术的一个挑战。

2.5、通信系统及其基础设施安全性长期不够重视

通信系统及其基础设施是物联网的基石与骨干，但在万物互联的时代里，通信系统及其业务的安全性长期没有得到重视，间接危害物联网设备的安全。2015年披露了多起涉及到通信系统的安全漏洞，相信之后对通信系统和基础设施的攻击会持续增加。

1.  运营商业务短信系统安全

2015年12月出现的一种利用运营商短信业务平台实现远程换卡的诈骗手法。据报道，“诈骗短信的特色是发送以 HK 开头的一串指令，后面的数字代表的是新的 SIM 卡卡号，当用户根据短信提醒，回复退订指令至 10086 后，手机卡就可能落入犯罪分子手里，致使银行卡、或支付账户资金被盗。”目前在运营商的业务受理系统中，除可通过短信办理业务外，还有电话拨号信令办理，这些业务受理系统大部分是从有线电话时代继承下来的，有很多遗留问题。

2.  通信基站设备安全

2015年第一季度，国内运营商某型家庭基站被发现了多枚重大漏洞，可导致用户的短信、通话、数据流量被窃听。恶意攻击者可以在免费申领一台设备之后，迅速地将其改造成伪基站短信群发器和流量嗅探器，影响公众的通信安全。传统通信厂商以物理隔离为主的安全策略，在通信网核心设备IP化的趋势下，面临着较大的挑战。

3.  VoLTE业务漏洞成为另一个攻击平台

运营商正在大力推进部署的高清语音VoLTE业务，给用户带来了更好的通话体验，更短的接通时间，同时逐步替换掉原有的短信业务。但是VoLTE业务背后所依赖的SIP协议，给安全研究者们提供了又一个新的攻击面。韩国KAIST研究团队在2015年10月发布了他们对于当地VoLTE业务的分析报告，找到了当地运营商的VoLTE业务漏洞。

4.  4G LTE安全性还待考验

虽然4G业务相对于2G在安全方面有了较大的提升，伪基站在4G业务中基本得到了杜绝，但是LTE的信令中，仍然存在着一些没有被考虑到的安全风险。例如在今年11月位于荷兰举办的Blackhat大会中，来自赫尔辛基大学的研究团队，演示了如何使用LTE的信令泄漏出来的信息，对小区范围内的用户进行跟踪。

5.  USIM卡安全密钥可提取

目前已经有团队可以实现对于4G USIM卡的密钥进行提取。4G USIM卡在当前的互联网生活中，处于较为重要的安全中心的位置上，一旦USIM卡的安全被攻破，将会给支付、通信、账号体系带来巨大的冲击。

第三章 物联网安全未来发展趋势

1.  物联网的业务安全会成为新的安全威胁方向

人类对世界的了解，会随着智能设备和传感器的互联不断延伸和增长，而相应的其业务和数据也会不断增加。根据调查，90%的数据从未被分析或采取任何安全措施。毫无疑问，利益最大化的黑客会把目标瞄准新的战场，即物联网设备上的业务安全。

物联网各种业务上产生的数据如个人识别信息，医疗记录，用户账户数据，O2O业务交易信息等将对生活、工作、娱乐、甚至个体产生极大的关联和影响。但设备在接入、传输、存储等各环节缺少正常的安全防控，甚至缺乏基本的安全考虑。

网络安全领域很多典型防控措施如分隔、域、安全服务最小化等已经不能完全适应物联网带来的安全新挑战，对有价值的业务的精确管控和持续防护，才是确保企业和用户安全的关键因素。

2.  Web of Things（WoT）安全将是物联网技术趋势的重要一环

物联网的发展将聚焦在Advanced Sensor Fusion与Physical-World Web层面，这二个层面简单来说，就是WoT。根据维基百科上的定义，WoT是物联网的Application Layer，并且是使用Web 技术来打造Application。简单来说物联网+ Web-enabled technologies就是WoT。对WoT来说就是以URL来表示IoT装置：

图6 移动设备上使用Web前端通过云中转来访问设备

而基于Web的传统安全攻击手段，如SQL injection, XSS, Command Exec等都会在WoT上继续存在，并由于防护机制的薄弱，更容易受到攻击，显而易见WoT的安全防护需要成为物联网安全中的重要一环。

3.  加密算法的硬件化

加密是保证通讯不被篡改的关键，将加密算法固化在一个专用的芯片或使用芯片内部的专用控制器，这种方式可有效避免因为通过软件计算而导致的Key泄露。加上硬件成本越来越低，以及芯片厂商在设计芯片时本身的安全性考虑，这样的趋势后续会明显起来。而设备厂商是否可以让这些新技术无缝融合到产品中，也是产品是否安全的关键。

4.  认证的标准化

专用的、安全的认证协议会逐渐取代目前仅从功能实现考虑的简单协议，相信安全性会得到整体提升。

作者：晓丘，迅迪 @ 阿里巴巴移动安全

数据来源：阿里聚安全监控数据

本文来自合作伙伴“阿里聚安全”，发表于 2016年02月23日 16:56