面向物联网的计算机网络安全防护策略

一、引言

物联网（Internet of Things，IoT）通过将各种设备、物品与互联网连接，实现了智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。随着 5G、云计算、大数据等技术的发展，物联网应用场景不断拓展，智能家居、智能医疗、工业互联网等领域蓬勃发展。然而，物联网环境下计算机网络安全问题日益突出，一旦遭受攻击，可能导致个人隐私泄露、企业经济损失，甚至影响国家关键基础设施安全。因此，研究面向物联网的计算机网络安全防护策略具有重要现实意义。

二、物联网环境下计算机网络安全挑战

2.1 设备安全漏洞

物联网设备种类繁多，包括传感器、智能家电、工业控制器等。部分设备在设计和制造过程中，因成本、技术等因素，存在硬件和软件安全漏洞。例如，一些设备芯片缺乏加密功能，易被破解获取数据；设备操作系统存在漏洞，黑客可利用漏洞植入恶意软件，控制设备。同时，许多物联网设备固件更新不及时，长期暴露在已知安全威胁中。

2.2 数据泄露风险

物联网设备在运行过程中，收集、传输和存储大量用户数据，如个人身份信息、健康数据、位置信息等。数据在传输过程中，若未采取加密措施，易被窃取和篡改；存储环节中，若数据库安全防护不足，也可能导致数据泄露。一些不法分子通过攻击物联网设备，获取用户数据并用于非法活动，给用户带来严重损失。

2.3 网络攻击多样化

网络攻击者针对物联网特点，采用多种攻击手段。分布式拒绝服务（DDoS）攻击利用大量物联网设备组成僵尸网络，向目标服务器发送海量请求，导致服务器瘫痪；中间人攻击（MITM）通过拦截设备与服务器通信，窃取或篡改数据；恶意软件攻击则通过感染物联网设备，控制设备或窃取数据。此外，还有钓鱼攻击、SQL 注入攻击等，给物联网网络安全带来巨大威胁。

2.4 身份认证与授权问题

物联网环境中，设备与设备、设备与用户之间的身份认证和授权机制不完善。部分设备仅采用简单用户名和密码认证方式，易被破解；一些设备缺乏有效的授权管理，导致非法设备或用户可访问敏感数据和资源。身份认证和授权的漏洞，使得攻击者能够轻易冒充合法设备或用户，进行恶意操作。

2.5 法律法规与标准规范缺失

目前，物联网安全相关法律法规和标准规范尚不完善。不同国家和地区在物联网安全监管方面存在差异，企业在安全防护措施实施上缺乏统一标准。这导致一些企业对物联网安全重视不足，安全投入不够，安全防护措施不到位，增加了物联网网络安全风险。

三、面向物联网的计算机网络安全防护策略

3.1 强化设备安全

设备设计阶段，采用具备先进安全防护能力的芯片，如集成国密算法 SM2、SM3、SM4 的安全芯片，实现数据加密等功能，从硬件层面筑牢安全防线。软件研发环节，遵循 OWASP 等安全编程规范，用 SonarQube 等工具扫描代码漏洞，通过模糊测试挖掘修复潜在漏洞。

设备制造商构建智能化固件更新机制，基于使用场景和风险等级，用差分更新技术降低成本，利用区块链技术确保固件可信。用户和企业建立设备固件更新台账，用自动化脚本定期检查版本，对接 CNVD 数据及时更新。物理安全防护方面，采用防拆卸标签等技术，遇非法拆卸自动触发数据自毁并告警。

3.2 完善通信安全

通信协议优先选 TLS 1.3，优化握手、抵御量子攻击；资源受限设备用DTLS 协议。密钥管理构建基于 HSM 的系统，结合物理防护，采用密钥分层架构降低泄露风险。

网络隔离结合微分段和零信任架构，用 SDN 划分虚拟网络，部署 NGFW阻断恶意流量。建立通信链路实时监测机制，通过监测指标发现异常通信。

3.3 实施身份认证与授权

多因素身份认证采用“密码 + 智能卡 + 生物特征”组合模式，如工业物联网操作人员需三重认证；资源受限设备用 EAP - TLS 等轻量化协议。

基于角色的访问控制细化权限颗粒度，建立数据分级分类体系，为不同角色分配对应权限。定期开展权限审计，结合 UEBA 技术识别异常权限使用并调整配置。

3.4 加强数据加密

数据加密要覆盖全生命周期管理。数据采集阶段，用同态加密技术处理传感器原始数据，实现加密计算；传输时，据数据敏感度选不同强度加密算法，如视频流用 AES - 256 - GCM 算法、控制指令用椭圆曲线密码算法（ECC），确保机密性与完整性。存储环节，对关系型数据库敏感字段用透明加密技术列级加密，用可搜索加密技术支持密文检索；非结构化数据如物联网设备日志，采用内容哈希算法结合对称加密存储。同时，建立加密密钥轮转机制，定期换密钥，用密钥版本管理系统记录使用历史，保障数据安全可控。

3.5 建立安全监测与应急响应机制

入侵检测系统（IDS）和入侵防御系统（IPS）混合部署，结合基于特征的检测引擎与机器学习算法，如用深度学习模型分析网络流量异常、用 Snort构建规则库；安全信息和事件管理系统（SIEM）要有多源数据融合能力，整合日志与情报数据，通过关联分析挖掘潜在安全事件。

应急预案针对不同安全事件制定分级响应流程，如低危漏洞用自动化脚本修复，数据泄露则启动隔离程序、切断访问路径并上报。定期开展应急演练，如桌面推演、实战攻防演练，检验预案可行性并优化处置流程。

3.6 完善法律法规与标准规范

政府加快物联网安全立法，借鉴国际经验，结合我国现有法规，制定针对物联网设备、数据、服务的安全管理条例，明确多方主体法律责任。

行业协会牵头，联合科研机构、企业建立涵盖设备、通信、数据安全等领域的标准体系，如制定设备安全准入、数据跨境流动安全评估标准。通过举办培训、发布指南提升企事业单位和用户对法规规范的理解，加强执法检查，惩戒违规企业。

四、结论

物联网的发展给人们生活和社会经济带来巨大变革，但计算机网络安全问题不容忽视。通过强化设备安全、完善通信安全、实施身份认证与授权、加强数据加密、建立安全监测与应急响应机制以及完善法律法规与标准规范等一系列防护策略，可以有效提升物联网环境下计算机网络的安全性，降低安全风险，为物联网产业的可持续发展提供有力保障。随着物联网技术的不断发展，安全防护技术也需持续创新和完善，以应对日益复杂的网络安全威胁。

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