物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)用加密方法有哪一些

現(xiàn)代加密方法有助于物聯(lián)網(wǎng)更加安全和可靠。

物聯(lián)網(wǎng)（ IoT ）開(kāi)始變得聲名不佳——我們幾乎每天都能聽(tīng)到又有一種不安全的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備被另外一種方式破壞。讓物聯(lián)網(wǎng)變得更加安全的途徑之一就是正確使用加密方法，而不是使用家庭作坊式、自帶類型的密碼系統(tǒng)。

有很多情況都是這樣的，你自己低估創(chuàng)建一個(gè)安全設(shè)備的重要性，結(jié)果只會(huì)淪為黑客的一個(gè)好玩游戲罷了。沒(méi)有什么借口不使用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的、真實(shí)的、符合標(biāo)準(zhǔn)的加密算法，因?yàn)閹缀跞魏尉幊陶Z(yǔ)言都有大量的加密庫(kù)可供使用。

現(xiàn)代加密學(xué)可以幫助物聯(lián)網(wǎng)變得更安全和更可靠。一些實(shí)用方法如下：

加密通信協(xié)議

在物聯(lián)網(wǎng)中，密碼技術(shù)最大的應(yīng)用領(lǐng)域是確保通信信道安全方面。以物聯(lián)網(wǎng)為中心的通信協(xié)議（如MQTT和AMQP）允許開(kāi)發(fā)人員使用安全傳輸層協(xié)議（TLS）來(lái)確保通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的所有數(shù)據(jù)外部各方都無(wú)法讀取。TLS是眾所周知的安全套接層（SSL）標(biāo)準(zhǔn)的合法繼承者，SSL是Web加密的長(zhǎng)期標(biāo)準(zhǔn)（請(qǐng)參閱HTTPS），但現(xiàn)在被認(rèn)為是不安全的。TLS確保兩個(gè)實(shí)體之間的數(shù)據(jù)不可讀，也不容易被第三方操縱。

除了加密主要數(shù)據(jù)連接之外，加密任何可用的輔助通信通道也很重要。例如，如果物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備帶有供消費(fèi)者使用的門(mén)戶界面（想想打印機(jī)的WEB界面接口），則在默認(rèn)情況下也應(yīng)該加密。如果不是，則同一網(wǎng)絡(luò)上的任何人都可以攔截用戶名、密碼或使用會(huì)話數(shù)據(jù)來(lái)模擬登錄用戶來(lái)控制這些設(shè)備。出于同樣原因，像遠(yuǎn)程登錄這樣不安全的維護(hù)接口應(yīng)該關(guān)閉，以支持像安全外殼協(xié)議（SSH）這樣的安全方法。

加鹽密碼哈希

有句老話，最安全的系統(tǒng)就是那些沒(méi)有東西可偷的系統(tǒng)，存儲(chǔ)哈希密碼是實(shí)現(xiàn)此目的的一種方法。哈希函數(shù)是一種加密算法，它是一種單向密碼體制，即一個(gè)從明文到密文的不可逆映射，只有加密過(guò)程，沒(méi)有解密過(guò)程。

好的哈希函數(shù)幾乎是無(wú)法逆轉(zhuǎn)。換句話說(shuō)，一旦原始密碼被哈希，原始密碼經(jīng)哈希函數(shù)計(jì)算后得到一個(gè)哈希值，然后你就不能反轉(zhuǎn)哈希值來(lái)確定密碼是什么。但是，哈希值仍可用于驗(yàn)證提交的密碼，因?yàn)橥瑯拥拿艽a，哈希值也是相同的。哈希函數(shù)的一些例子是MD5（流行的，但不再被認(rèn)為是安全的）、SAH256和BooFISH。

哈希值的一個(gè)流行攻擊方式是生成所謂的彩虹表或查找表。這是一個(gè)表格，其中對(duì)每個(gè)可能的（或至少是常見(jiàn)的）文本輸入進(jìn)行哈希處理，并存儲(chǔ)其相應(yīng)的輸出。這使得某人可以快速執(zhí)行帶有哈希輸出的反向查找。

如果黑客從受感染系統(tǒng)中檢索出密碼哈希值列表，那么使用彩虹表將這些哈希值轉(zhuǎn)換為原始密碼并不困難。然而，這種攻擊可以通過(guò)使用所謂的加鹽來(lái)減輕。鹽是一組隨機(jī)數(shù)據(jù)，在對(duì)字符串進(jìn)行哈希處理之前，會(huì)將其附加到一串字符中（放在前面或后面都可以）。

鹽也存儲(chǔ)在哈希值結(jié)果中，但是對(duì)于每一個(gè)哈希計(jì)算的變化使得沒(méi)有兩個(gè)哈希值將使用相同的鹽。因?yàn)辂}使密碼變得更長(zhǎng)、更隨機(jī)，它使得彩虹表和反查表不在有效。攻擊者無(wú)法確知鹽值，于是就不能預(yù)先計(jì)算出一個(gè)查詢表或者彩虹表。這樣每個(gè)用戶的密碼都混入不同的鹽值后再進(jìn)行哈希，因此反向查表法也變得難以實(shí)施。

非對(duì)稱加密算法

非對(duì)稱加密算法是提供兩個(gè)密鑰，一個(gè)公鑰，一個(gè)私鑰。如果數(shù)據(jù)是用私鑰加密的，則只能用公鑰解密，反之亦然。這種加密功能特別適合于物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的幾個(gè)方面。

首先是加入物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的單臺(tái)機(jī)器認(rèn)證。例如，終端點(diǎn)可能需要連接到中央MQTT代理，以便向上游發(fā)布數(shù)據(jù)。在加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，使用私鑰為每臺(tái)機(jī)器提供了一個(gè)秘密且唯一的標(biāo)識(shí)符，并且由于其長(zhǎng)度而實(shí)際上不可能被暴力破解。

私鑰認(rèn)證在物聯(lián)網(wǎng)中可以提供幫助的第二個(gè)領(lǐng)域是設(shè)備之間的消息驗(yàn)證。哈希或其他完整性檢查算法將根據(jù)消息進(jìn)行計(jì)算，然后使用私鑰進(jìn)行加密并附加到消息中。再然后，該檢查由消息接收方用公鑰解密，證明它只能由私鑰持有者生成。

最后，驗(yàn)證完整性檢查的結(jié)果，以確保消息在傳輸過(guò)程中不被破壞或更改。在安全通信信道不可用的情況下，這種電子簽名方法可能是有用的。

簽名固件（Signed Firmware）與安全引導(dǎo)（Secure Boot）

上一節(jié)中描述的電子簽名方法也可以用于安全引導(dǎo)和固件映像的簽名。這種所謂的簽名可確保授權(quán)用戶或機(jī)器在執(zhí)行前已在固件上貼上批準(zhǔn)標(biāo)記，這使得惡意個(gè)人創(chuàng)建惡意固件并劫持一臺(tái)機(jī)器變得困難。

安全引導(dǎo)是利用這一特性，確保在設(shè)備上運(yùn)行的任何代碼都是適當(dāng)?shù)?。設(shè)備啟動(dòng)后運(yùn)行的第一個(gè)代碼位包括計(jì)算和驗(yàn)證電子簽名功能。此外，使用具有安全引導(dǎo)的私鑰基礎(chǔ)設(shè)施（private key infrastructure）給維護(hù)人員提供了一種補(bǔ)救途徑，在用于簽名代碼的密鑰被泄露情況下。

資源受限設(shè)備

你可能認(rèn)為這一切都很好，但是如果你在物聯(lián)網(wǎng)中工作了很長(zhǎng)時(shí)間，你會(huì)遇到在邊緣使用資源匱乏設(shè)備的情況。這些設(shè)備在功率、處理能力和內(nèi)存方面都受到限制，這可能會(huì)給開(kāi)發(fā)人員帶來(lái)一些巨大技術(shù)障礙。更不幸的是，現(xiàn)代密碼方法還需要消耗大量資源，因此自然會(huì)產(chǎn)生這樣問(wèn)題：我們?nèi)绾螛?gòu)建既安全又有保障的設(shè)備，同時(shí)又滿足這些設(shè)備的限制條件？

別沮喪！可以在這種環(huán)境中做出明智妥協(xié)。例如，如果數(shù)據(jù)完整性很重要，但不一定是數(shù)據(jù)的保密性，那么可以放棄對(duì)數(shù)據(jù)流的完全加密，轉(zhuǎn)而采取一種更簡(jiǎn)單的方法，用共享隱秘鹽來(lái)計(jì)算哈希值——你可以說(shuō)這是窮人用的電子簽名。

這將使接收系統(tǒng)能夠驗(yàn)證數(shù)據(jù)，并有把握確保數(shù)據(jù)是由授權(quán)機(jī)器生成的。這并不理想，但在某些環(huán)境下是可接受的風(fēng)險(xiǎn)。這只是一個(gè)例子，它的理念是，憑借一些創(chuàng)造力和良好密碼學(xué)知識(shí)，你可以在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中有效平衡這些風(fēng)險(xiǎn)和安全性。