物聯(lián)網是信息技術發(fā)展到一定階段的產物，被稱為信息技術的第三次浪潮。物聯(lián)網無論在技術方面還是在產業(yè)方面都得到空前發(fā)展。相比全球情況，物聯(lián)網在國內的發(fā)展異常迅速，在一些關鍵技術方面，中國位居世界前列。但是，如果物聯(lián)網系統(tǒng)的信息安全問題解決不好，將影響到物聯(lián)網產業(yè)的健康和可持續(xù)發(fā)展。本文首先分析物聯(lián)網安全研究的背景和意義，介紹國內外在物聯(lián)網方面的發(fā)展情況和重視程度，闡述國內的技術短板、國家對物聯(lián)網技術和產業(yè)的支持等情況，然后分析物聯(lián)網安全問題和技術挑戰(zhàn)，從技術方面提出一些新觀點，最后提出一些技術發(fā)展思路和政策建議，希望能為物聯(lián)網產業(yè)和技術的發(fā)展提供一些有用的參考。
　　
　　武傳坤，中國科學院信息工程研究所研究員，北京匡恩網絡科技有限責任公司智能安全工業(yè)研究院副院長。研究方向為網絡空間安全。主要著作有《物聯(lián)網安全基礎》《物聯(lián)網技術概論》《物聯(lián)網行業(yè)應用基礎》等。
　　
　　物聯(lián)網是建立在互聯(lián)網基礎上的信息技術發(fā)展的一個新階段，它可以通過各種終端設備獲取對物理世界的感知信息，通過多種網絡將海量數據傳輸到處理中心，然后進行智能處理，使人們可以在任何時候、任何地點，獲取任何自己權限范圍內終端設備的有關數據和狀態(tài)，實現虛擬世界和物理世界的有機結合。物聯(lián)網技術被認為是信息技術發(fā)展的第三次浪潮，將成為未來社會經濟發(fā)展、社會進步和科技創(chuàng)新等最重要的基礎設施，給中國在這一新領域的發(fā)展創(chuàng)造了機會，同時也帶來很大的挑戰(zhàn)。
　　
　　在信息技術第一次浪潮來臨時，即電腦時代，計算機技術實質性地解放了人們的腦力勞動，那時國內的技術水平遠遠落后于歐美發(fā)達國家。在信息技術的第二次浪潮來臨時，即互聯(lián)網時代，互聯(lián)網技術可以實現數據和信息的異地共享，那時國內的技術水平只能緊跟歐美發(fā)達國家。在今天的物聯(lián)網時代，我國與歐美發(fā)達國家相比，雖然整體上還有差距，但差距已遠小于之前的信息技術革命時代。總體上說，各個國家都站在與歐美發(fā)達國家基本相同的起點，因此只有奮起向前，才有機會位居世界前列，在國際科學技術和產業(yè)領域爭得更大的話語權和市場份額。其實，任何一項技術的應用都存在同樣的問題，無論超前發(fā)展，還是跟隨性發(fā)展，都有優(yōu)點和缺點。超前發(fā)展的缺點是，沒有別人的經驗可以借鑒，在發(fā)展過程中難免會遇到技術難題，走很多彎路，浪費很多人力物力；但優(yōu)點是，在發(fā)展過程中會促進科學技術的進步，優(yōu)先占領產業(yè)市場（可能還包括國際市場），積累更多創(chuàng)新性自主知識產權，在國際舞臺有更多的話語權。跟隨性發(fā)展的缺點在于核心知識產權是別人的，主要市場被別人占據，在國際舞臺上很難爭得話語權；但優(yōu)點是少走彎路，減少浪費。中國根據自己的情況，決定走超前發(fā)展的道路。
　　
　　我們看到，從“十二五”規(guī)劃到“十三五”規(guī)劃，國家制定了許多物聯(lián)網發(fā)展的優(yōu)惠政策，也拿出大量專用資金，支持物聯(lián)網技術和產業(yè)的發(fā)展。雖然某些方面的發(fā)展小于預期，但必須看到，我們在物聯(lián)網相關技術方面的發(fā)展是突出的，物聯(lián)網示范產業(yè)基地的建設更是突飛猛進。
　　
　　雖然物聯(lián)網產業(yè)和技術都在快速發(fā)展，但物聯(lián)網的安全問題卻日趨明顯。由于物聯(lián)網技術將虛擬世界與物理世界結合在一起，通過虛擬世界的數字信息就可以控制物理世界的關鍵設備甚至基礎設施，因此物聯(lián)網的安全問題所造成的危害比信息系統(tǒng)安全問題造成的危害更大。這里我們通過一個典型的物聯(lián)網入侵攻擊案例來說明物聯(lián)網安全問題的重要性。2015年12月23日下午，烏克蘭首都基輔部分地區(qū)和烏克蘭西部的140萬名居民突然發(fā)現家中停電。造成這次停電的原因是電網遭到了黑客攻擊。黑客首先操作惡意軟件將電力公司的主控電腦與變電站斷開，隨后又在系統(tǒng)中植入病毒，讓電腦全體癱瘓。與此同時，黑客還對電力公司的電話通訊進行了干擾，導致受到停電影響的居民無法和電力公司進行聯(lián)系。
　　
　　烏克蘭電網事件似乎離我們很遙遠，其實通過病毒或黑客入侵造成工業(yè)設施損壞的事件在我們身邊也頻繁發(fā)生，而且近幾年呈增長趨勢。一些攻擊手段表現出專業(yè)化團隊作戰(zhàn)的特征，各個國家也都提高了對網絡的安全防范意識，特別是在今天的物聯(lián)網時代，網絡入侵攻擊所造成的后果，遠不是竊取信息本身那么簡單，而是造成物理設施的破壞。面對物聯(lián)網市場飛速發(fā)展和物聯(lián)網安全問題日益嚴重的矛盾，物聯(lián)網安全技術的發(fā)展又將如何進行？相關政策的制定對物聯(lián)網安全技術的發(fā)展將起到至關重要的引導作用。
　　
　　物聯(lián)網的概念與內涵
　　
　　物聯(lián)網概念的提出有多種來源，但最早以物聯(lián)網為題的年度報告應該是國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布年度報告《ITU互聯(lián)網報告2005：物聯(lián)網》。物聯(lián)網的概念提出之后，很多學術研究也很快在該領域開展，僅在2008年，就出現了以物聯(lián)網為專題的國際學術會議、專著和系列論文等。2009年，時任總理溫家寶視察無錫時提出感知中國概念，將國內對物聯(lián)網的重視程度推向一個高潮。
　　
　　從技術上，物聯(lián)網就是通過傳統(tǒng)網絡平臺，主要是互聯(lián)網，將物理世界的傳感器等設備連接起來，其目標是使任何人在任何時間和任何地點都有能力跟任何物理設備進行通信。換句話說，物聯(lián)網是傳統(tǒng)互聯(lián)網與物理設施的有機結合，是虛擬世界向現實物理世界的一種延伸。這種延伸改變了虛擬世界以信息為目標的保護手段，因此稱為第三次信息技術浪潮。
　　
　　物聯(lián)網沒有具體定義，經過幾年的討論與論證，現在無論學術界還是產業(yè)以及政府管理部門，都基本接受如下的描述：物聯(lián)網的基本架構包括三個邏輯層，即感知層、網絡傳輸層、處理應用層。感知層由傳感器和RFID等設備組成，包括傳感器節(jié)點和數據匯聚節(jié)點（也稱感知層網關節(jié)點），以及在感知層進行短距離數據傳輸的無線網絡，其任務是采集周圍物理環(huán)境的信息，包括自身身份信息（對RFID標簽來說），并將感知數據進行上傳；網絡傳輸層的任務是將這些感知數據通過傳統(tǒng)的網絡基礎設施傳輸到遠程的處理中心；處理應用層則對收到的海量數據進行智能處理，提供給用戶使用。事實上，物聯(lián)網的傳輸層就是我們傳統(tǒng)的網絡，包括互聯(lián)網和移動網絡，而移動網絡的最終連接形式還是通過互聯(lián)網，因此傳輸層是以互聯(lián)網為核心的通信網絡。處理應用層實際是數據處理中心，當數據量很大時，能夠支撐大數據處理的（物聯(lián)網中強調智能處理）一般是云計算平臺，因此物聯(lián)網的處理應用層一般指云平臺，包括公有云和私有云。物聯(lián)網的網絡傳輸層和處理應用層都屬于傳統(tǒng)信息系統(tǒng)中的組成部分，所不同的是規(guī)模上較傳統(tǒng)信息系統(tǒng)有更高的要求，例如傳輸更可靠、處理更智能等。而物聯(lián)網的感知層才是區(qū)別傳統(tǒng)信息系統(tǒng)與物聯(lián)網系統(tǒng)的根本要素，也是將虛擬世界與現實物理世界相結合的關鍵部分。后面我們會談到，在物聯(lián)網安全問題上，感知層的安全問題是整個物聯(lián)網系統(tǒng)安全的技術瓶頸。
　　
　　為了更好地理解什么是物聯(lián)網，我們看一下一種典型的物聯(lián)網行業(yè)應用：智能家居系統(tǒng)，如圖1所示。
　　
　　在智能家居系統(tǒng)中，有很多的傳感器，用于感知室內溫濕度、光照、噪音、有害氣體（如燃氣檢測）、設備狀態(tài)（如冰箱內溫度）、電子開關（如家用電器開關、照明燈開關、空調開關等）、視頻監(jiān)控等，這些設備將感知數據（包括電子開關的狀態(tài)信息）通過一個與互聯(lián)網或移動網絡連接的家庭網關（即數據匯聚節(jié)點）上傳到運營商的一個數據平臺，運營商的數據平臺對這些數據進行處理，將處理結果發(fā)給用戶終端（如智能手機），這就完成了數據上傳和應用過程。另一方面，用戶可以對傳感器進行控制，例如從用戶終端發(fā)送指令，該指令通過運營商的數據平臺和互聯(lián)網傳給用戶的家庭網關，然后家庭網關將該指令發(fā)送給具體的傳感器設備，該指令可以控制傳感器設備，也可以控制開關設備。這就是一個典型的物聯(lián)網行業(yè)應用系統(tǒng)。其他物聯(lián)網行業(yè)還有很多類似系統(tǒng)，包括智能電網、智能管網、智慧醫(yī)療、智能交通、智能農業(yè)、智能工業(yè)等等，這些不同應用領域的物聯(lián)網系統(tǒng)在架構上有很大的相似之處。