1. 什么是物联网（IOT）
- 简单来说就是万物互联，把传统非智能物理设备通过传感器、通信模块、嵌入式芯片接入网络，实现数据采集、远程控制、云端联动的整套体系
- 物联网整体三层架构
- 感知层：终端设备、传感器等硬件设备，负责采集数据
- 网络层：移动通信、以太网、无线传输等，负责数据转发通信
- 应用层：物联网管理平台、业务系统、云端服务，负责业务落地
2. 物联网安全在防什么？核心风险是什么？
- 物联网安全 = 感知层安全+网络层安全+应用层安全
2.1 感知层（设备本身）风险
- 固件无加密、可直接读取，逆向泄漏源码、密钥、账号密码
- 弱口令/硬编码密码（设备出场密码统一不变，无法修改）
- 调试接口开放（串口、JTAG、SWD），直接读取内存、输入恶意固件
- 传感器数据被伪造、物理破坏设备
2.2 网络层风险
- 通信明文传输，数据被抓包监听、篡改、劫持
- 协议设计缺陷，无检验、无加密、无身份认知
- 网关漏洞突破，横向渗透内网所有物联网设备
- DDoS僵尸网络
2.3 应用层风险
- 物联网平台API越权、未授权访问，批量控制全网设备
- APP逆向抓包，篡改控制指令
- 云端数据泄漏（用户隐私、监控视频、工业生产数据）
- 后台管理系统漏洞（SQL注入、后台弱口令）
2.4 物联网安全和传统网络安全，最大的区别是什么？
- IoT 设备算力弱、资源有限，不能部署重型杀毒、安全防护
- 设备量大、分布零散、物理暴露，易被物理破坏、就地篡改
- 大量私有协议、轻量协议（MQTT/CoAP），协议漏洞多、防护弱
- 生命周期长，设备常年不升级、难补丁，遗留漏洞多
- 既要防网络安全，还要防物理层、终端设备本身的安全风险
3. 常见协议简介
3.1 MQTT协议（消息队列遥测传输协议）简介
3.1.1 基础概念
- MQTT 协议构建于 TCP/IP 协议之上，是一种基于发布/订阅模式的轻量级通讯协议
3.1.2 应用场景
- 智能家居、车联网、工业互联网、远程监控和控制、消息通知、资源监控与管理、数据采集和分析
3.1.3 优势（可靠性）
- 跨语言
- 建立在 TCP/IP 协议基础之上，所以 MQTT 协议可靠
- 服务质量设置，MQTT 协议提供了三种服务质量配置，分别为：
- Qos 0：消息可能丢失
- Qos 1：消息不会丢失，但是可能重复
- Qos 2：消息不会丢失，也不会重复
- 心跳保活
- 持久会话：代理保留客户端发送过来的消息，以便于消息订阅端上线立刻获取消息
3.1.4 劣势（安全性）
- 默认无加密、无强认证、无防篡改
3.1.4.1 如何变安全呢？
- 使用TLS/SSL（把明文数据全程加密打包传输） 加密
- 明文MQTT默认固定端口 1883
- 加密后MQTT（MQTTS）默认用8883
- 强制账号密码、设备唯一证书认证
- 设备第一次连接服务器时进行身份验证
- 主题权限隔离，A设备只能发自己的主题
- 设备只能访问、发布自身业务对应的主题，禁止跨主题订阅与发布
- 报文校验、防重放攻击
- 对发来的报文比对校验码，错误就丢弃
- 防止黑客使用合法旧报文，处理的话效率低，而且像开门这种操作能够重复执行的话很危险
3.2 CoAP 协议
3.2.1 基础概念
- CoAP 是一种专为资源受限设备设计的轻量级应用协议，可视为“物联网界的 HTTP”
- 消息类型：
- CON：需要接收方确认的可信消息，失败会自动重传
- NON：不需要确认的消息，适用于可容忍丢失的数据
- ACK：对CON消息的确认响应
- RST：指示无法处理收到的消息
3.2.2 应用场景
- 智能家居、工业互联网、智能农业、电池供电设备、信号不稳定环境（CoAP 基于 UDP，开销绩效，且通过应用层机制弥补了 UDP 的不可靠，在弱网环境下比 TCP 更灵活）
3.2.3 优势（可靠性与效率）
- 极致轻量：CoAP 协议头部最小仅四字节，远小于 HTTP 协议的文本头部，极大节省带宽和计算资源
- 低功耗设计：专为电池供电设备优化，设备可以发送数据后立即休眠，无需维持长连接，显著延长电池寿命
- 可靠传输机制：通过 CON 消息和 ACK 确认实现可选的可靠性，支持重传机制，确保关键数据可靠到达
- RESTful 兼容性：与 HTTP 语义高度相似，开发者可快速迁移现有 Web 应用逻辑至物联网场景，降低开发门槛
- 资源发现能力：内置资源发现机制，设备可通过 /.well-know/core 路径自动暴露其可用资源列表，实现设备间无缝互操作
- 多播支持：允许一对多的通信，对于需要同时控制多个设备的场景非常高效
- 观察模式：支持订阅-发布机制，客户端可订阅资源变化，避免频繁轮询查询，显著降低网络流量
3.2.4 劣势（安全性与局限性）
- 默认无加密：CoAP协议默认以明文形式传输，容易被中间人攻击
- NAT穿透问题：由于 CoAP 使用 UDP，而 UDP 在发送数据前不建立连接，可能导致 NAT 路由器不知道将响应发送到那里，需要额外的 NAT 穿透技术
- 分片问题：当消息过大无法放入单个数据包时需要分片传输，增加协议复杂性并可能导致可靠性问题
- 安全机制较新：相比 HTTP 和 MQTT，CoAP 的安全机制相对不成熟，可用的库和工具较少，可能使开发过程更具挑战性
- 缺乏完善的生态系统：CoAP 协议相对较新，成熟的生态系统和工具不如 MQTT 丰富，可能导致兼容性问题
3.2.4.1 如何变安全呢
- DTLS 加密传输
- 安全模式选择：
- NoSec 模式：无安全机制，适用于隔离网络或调试阶段
- PreSharedKey 模式：使用预共享密钥进行对称加密，适用于资源受限设备
- RawPublicKey 模式：使用原始公钥进行非对称加密，适用于资源较丰富的设备
- Certificate 模式：使用 X.509 证书进行身份验证，提供最高级别安全性
- 访问控制
- 报文校验：防止重放攻击，确保未被篡改
- 网络隔离：部署在隔离的网络环境中，减少外部攻击面
3.3 Modbus 协议
3.3.1 基础概念
- Modbus 是一种串行通信协议，是工业电子领域最早且应用最广泛的通信协议
- 传输模式：
- Modbus RTU：二进制格式，传输效率高，是工业现场最常用的模式
- Modbus ASCII：文本可读格式，调试方便但传输效率较低
- Modbus TCP：基于以太网和 TCP/IP 协议，增加了 MBAP 报文头，适用于工业以太网
3.3.2 应用场景
- 工业自动化、楼宇自控、智能电网、数据采集与监控系统（SCADA）
- PLC 与传感器/执行器之间的数据交互、工业设备与上位机监控系统之间的通信
3.3.3 优势（可靠性与效率）
- 开放与标准化：协议完全公开且免费，已成为工业领域的“通用语言”，几乎所有工业设备厂商都支持
- 简单可靠：报文结构极其简洁，主从轮询机制避免了数据冲突，在串行总线上稳定性极高
- 多种传输方式
- 数据模型清晰：定义了四种标准数据区（线圈、离散输入、输入寄存器、保持寄存器），数据访问规范统一
- 部署成本低：布线简单，硬件成本低廉，抗干扰能力强，适合长距离工业现场
- 易于开发与调试：协议逻辑简单，开发门槛低，且报文格式固定，使用抓包攻击极易分析
3.3.4 劣势（安全性与局限性）
- 无原生安全机制：标准 Modbus 协议不包含任何认证、加密或完整性校验机制，极易被窃听或篡改
- 主从架构瓶颈：通信完全由主站控制，从站无法主动上报数据，实时性受限于轮询速度，不适合事件驱动场景
- 数据长度限制
- 地址空间限制
- 缺乏标准化数据类型
3.3.4.1 如何变安全呢
- 网络隔离与物理安全：将 Modbus 网络部署在独立的、与公网物理隔离的工业内网中，严格限制物理访问权限
- 部署工业防火墙：在网络边界部署工业防火墙，通过白名单机制，仅支持特定的 IP 和功能码通过，组织非法访问
- 使用 VPN 或 IPSec 隧道：在 Modbus TCP 通信中，通过建立 VPN 或 IPSec 机密隧道，保障数据在公网传输过程中的机密性
- 协议封装与代理：使用安全的网关或代理服务器，将 Modbus 协议封装在 HTTPS 或 SSH 等安全协议内部进行传输
- 应用层加密：在应用层对敏感数据进行加密后再通过 Modbus 传输，接收方解密，但这需要自定义开发，会破坏协议的通用性
4. 等保简介
- 等保是国家强制的网络安全分级合规制度
4.1 五个等级
- 1级：自主保护（小门店、个人网站）
- 2级：指导保护（中小企业普通系统）
- 3级：监督保护（政府、国企、金融、物联网平台、工业互联网）
- 4级：强制保护（电力、燃气、轨道交通、核心工控）
- 5级：专控保护（国家核心系统）
4.2 等保2.0核心架构
- 一个中心，三重防护
- 安全管理中心：日志、审计、告警、权限统一管
- 安全通信网络：网络隔离、VPN、加密、访问控制
- 安全区域边界：防火墙、入侵防御、WAF、反病毒
- 安全计算环境：服务器/终端加固、身份认证、数据加密
- 再加物联网专属扩展需求
- 感知节点（摄像头、传感器、电表）防拆、防篡改、强认证
- 网关与设备双向认证、无线加密
- 设备全生命周期管理（入网、升级、退役）
- 轻量级加密（因为 IoT 设备算力弱）
4.3 等保流程
- 定级
- 结合业务重要性、数据敏感程度、受破坏后的影响范围，依法确定信息系统的安全保护等级
- 备案
- 定级完成后，将定级报告等材料备案
- 建设整改
- 按照相应等级的安全标准，对信息系统进行全面的安全建设和整改
- 等级测评
- 第三方机构进行正式等级测评
- 监督检查
- 三级及以上每年至少要进行一次安全检查
