信息物理系统安全威胁与防护措施

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1、信息物鏰2018-03-0820:50:38科技传播2018年4期季承扬摘要信息物理系统0提出以来发展至今，因为其优越的性能，吸引了各国各界的关注与投入,而信息物理系统而临的安全威胁也成为了其建设与发展过程屮不可忽视的问题。基丁•这一背景，文章以信息物理系统的结构为纲，梳理了y前信息物理系统巾存在的-些主要的安全威胁，s在为信息物理系统安全与隐私保护提供借鉴。文章依照信息物理系统架构一感知执行层、数据传输层和成用控制层，从3个方面总结了各部分的常见安全威胁，并就其威胁提出相应的解决办法以及建议。关键词信息物理系统：安伞威胁：措施屮图分类号TP3

2、文献标识码A文章编号1674-6708(2018)205-0111-02现如今，计算机和数据通信技术得到了迅速的发展，这不但使得计算机、网络等产物走进了大众视野，提髙了人们的生活质量和水平，更是逐渐进入生产领域并成为其发展的重耍动力。信息物理系统(cyber-physicalsystems，CPS)便足在这样的背岽屮产生的，虽然现在仍处于起步阶段，但以其优越的性能引起丫各界广泛的重视。信息物理系统作为一个具有采集、传输、处理数据并做出相应应对措施的复杂系统，其屮应用的专业知识跨越了诸如计算机技术、网络技术等多个领域。也正是因此，信息物理系统得以

3、在生产生活屮实现即时感应、实时调控等功能，并在实践屮充分体现出实时性、髙效性、门治性等诸多优秀特点。鉴于这些特点，信息物理系统己经成为学术界、工业界的重要发展方向之一。1信息物理系统概述1.1信息物理系统的概念信息物理系统是计算机、通信、物理过程的总和，通过互联网的连接组成各个自治的系统。信息物理系统主要就是将物理没备连接到互联网上，物理没备定时的监控环境信息。信息物理系统就是一个具有控制属性的网络，集合了计算、通信与控制的能力。末端物理设备对环境的感知和控制会实吋将数裾传输给系统进行处理，实现现实世界和虚拟世界的相互协调和交互。1.2信息物理

4、系统结构分析信息物理系统主要分为3个部分，分别是感知层、网络层和控制层，感知层主要是由传感器、控制器和采集器等设备组成。感知层屮的传感器作力信息物理系统屮的末端设备，主耍采集的是环境屮的具体信息，比如智慧农业系统感知层的传感器就要测虽大棚内土壤的ph值，CO2的浓度，大棚的温度等参数，或者说远程I矢疗系统屮传感器需要定时测tt病人的血压、脉搏等生命特征。感知层主要是通过传感器获取环境的信息数据，并定时地发送给服务器，服务器接收到数据之后进行相应的处理，再返回给物理末端设备相应的信息，物理末端设备接收到数据之后要进行相应的变化；数据传输层主耍是连

5、接信息世界和物理世界的桥梁，主要实现的是数据传输，为系统提供实时的网络服务，保证网络分组的实时可靠；应用控制层主要是根据认知层的认知结果，根据物理设备传回来的数据进行相应的分析，将相应的结果返回给客户端以讨视化的界面呈现给客户。2信息物理系统存在的威胁2.1感知执行层安全威胁感知执行层主要中各种物理传感器等组成，足整个物理信息系统屮信息的来源。为了适应多变的环境，网络节点多布置在无人监管的环境屮，因此易被攻击者攻击。常见的针对感知执行层的攻击方式有：1）感知数椐破坏：攻击者未经授权，对感知层获取的信息进行篡改、增删或破坏等；2）信息窃听：攻击者

6、通过搭线或利用传输过程屮的电磁溃露获取信息，造成数裾隐私泄露等问题；3）节点捕获：攻击者对部分M络节点进行控制，讨能导致密钥泄露，危及整个系统的通信安全。2.2数据传输层安全威胁数据传输层一般耍接入网络，而接入网络本身就会给整个物理信息系统带來威胁。一方面，作为链接感知层和控制层的数裾传输的通道，其屮传输的信息易成为攻击者的口标；另一方面，巾于接入M络，数裾传输层易受到攻击。数据传输层的主耍安全威胁如下：1）担绝服务攻击：攻击者通过先向服务器发送大a请求，使得服务器缓冲区爆满而被迫停止接受新的请求，使系统崩溃从而影响合法用户的使用：2）选择性转

7、发：恶意节点在接收到数椐后，不全部转发所有信息，而是将部分或全部关键信息在转发过程屮丢棹，破坏了数裾的完整性：3）方向误导攻击：恶意节点在接收到数据包后，对其源地址和目的地址进行修改，使得数裾包沿错误路径发送出去，造成数裾丢失或网络混乱。2.3应用控制层安全威胁应用控制层中数据库中存放着大景用户的隐私数据，因此在这-层中-旦发生攻击就会出现大黾隐私泄漏的问题。U前针对应用层的主耍威胁有：1）用户隐私泄漏：用户的所有的数据都存储在应用控制层屮的数裾库屮，其屮包含用戶的个人资料等隐私的数据都存放在数据库屮，一i数据库被攻陷，就会导致用户的隐私产生泄

8、漏，造成很严重的影响；2）恶意代码：恶意代码足指在运行过程屮会对系统造成不良影响的代码库，攻击者一般会将这些代码嵌入到注释屮，脚本一旦在系统屮运行，就