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近10年以來，隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及底層技術(shù)不斷完善，物聯(lián)網(wǎng)在消費者中的認知度不斷提升。與之相對的，針對于消費者物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡威脅也隨之產(chǎn)生，物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡安全同樣受到廣泛關(guān)注。本文將從消費者物聯(lián)網(wǎng)概念、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備架構(gòu)和消費者物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)三方面進行闡述，以期達到讀者對消費者物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的理解，從而明確安全問題產(chǎn)生的可能來源，做到防之有度。

1. 消費者物聯(lián)網(wǎng)概念

消費者物聯(lián)網(wǎng)，顧名思義，是為消費者提供服務的物聯(lián)網(wǎng)。與之相對應的是非消費者物聯(lián)網(wǎng)，例如主要用于制造、醫(yī)療保健或其他工業(yè)應用的物聯(lián)網(wǎng)。非消費者物聯(lián)網(wǎng)有著自身的一套運行和維護方法，不在本文的研究范圍之內(nèi)，本文主要對消費者物聯(lián)網(wǎng)進行闡述，保護消費者的權(quán)益。

隨著智能硬件品類和IoT應用的豐富，物聯(lián)網(wǎng)向多元的消費場景滲透，所謂智慧生活概念在消費者中的認知度不斷提升，消費物聯(lián)網(wǎng)市場空間巨大。據(jù)GSMA(全球移動通信系統(tǒng)協(xié)會)公布的數(shù)據(jù)，自2010年至2019年，全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量的年復合增長率達22%，2019年設(shè)備連接數(shù)量達120億，其中直接面向消費者的設(shè)備連接量為44億。其中可穿戴設(shè)備、智能家居是消費物聯(lián)網(wǎng)目前的發(fā)展重點。同時這兩者也對應著物聯(lián)網(wǎng)中設(shè)備和由設(shè)備組成的物聯(lián)網(wǎng)兩個重要的部分，因此下文對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備架構(gòu)和消費者物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)進行闡述。

2. 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是非標準計算設(shè)備，可無線連接到網(wǎng)絡并具有傳輸數(shù)據(jù)、功能響應的能力。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常是硬件和軟件組件的集合，由本地物理接口、上層服務軟件、底層支撐硬件、網(wǎng)絡接口等組成。如圖1所示，多數(shù)情況下，一個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備會有圖中所示的全部或部分組件。

圖1. 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備架構(gòu)

• 網(wǎng)絡接口：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入LAN/WAN的接口，使設(shè)備脫離脫機狀態(tài)，接入網(wǎng)絡，實現(xiàn)通信控制、信息傳輸?shù)裙δ堋?/li>
• 上層服務軟件：不同的設(shè)備所安裝的服務軟件各不相同，如智能電視會安裝一些影視軟件和基礎(chǔ)的設(shè)備驅(qū)動，而煙霧報警裝置則是煙霧監(jiān)測軟件。
• 底層支撐硬件：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以運行的基礎(chǔ)，每個設(shè)備因其不同的功能會有不同的硬件支撐。
• 本地物理接口：部分物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備會預留本地接口，進行調(diào)試或提供服務等工作。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備旨在以某種方式與現(xiàn)實世界進行交互，可以感知物理世界中正在發(fā)生的事情。大多數(shù)情況下，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接到動態(tài)主機配置協(xié)議服務器，以此來提供服務。如，在智能家居中，所有設(shè)備均接入網(wǎng)絡。當一個人回到家中時，他們的汽車與車庫連通以打開門;進入室內(nèi)后，溫度調(diào)節(jié)器已經(jīng)被調(diào)整到其首選溫度，并且照明設(shè)置為較低的強度和顏色，因為他們的智能手表數(shù)據(jù)表明這是一個充滿壓力的日子;其他智能家居設(shè)備包括根據(jù)天氣預報調(diào)整灑水量的灑水裝置和清潔房屋區(qū)域的機器人真空吸塵器。

3. 消費者物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

消費者物聯(lián)網(wǎng)，是為消費者更加便利和提升生活質(zhì)量的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，如智能電器(接入網(wǎng)絡的電視、洗衣機)、可穿戴設(shè)備(運動手環(huán)、智能眼鏡)、智能家居用品(溫度感知器、聯(lián)網(wǎng)窗戶)等，將消費者設(shè)備接入網(wǎng)絡，提供智能化服務。智能家居是消費者物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域最受歡迎的應用，也是物聯(lián)網(wǎng)應用的主要趨勢。智能家居高度集成家庭生活相關(guān)的設(shè)施，建成了高效的居住設(shè)施事務。智能燈光控制、智能家電控制、安防監(jiān)控系統(tǒng)、智能語音系統(tǒng)、智能視頻技術(shù)、視覺通信系統(tǒng)、家庭影院等，大大提高家庭日常生活的便利性，讓家庭環(huán)境更加舒適宜人。

消費者物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)主要由三方面組成：設(shè)備、網(wǎng)絡和服務，如圖2所示。

圖2. 消費者物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

部署在家庭中的消費者物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常由各種約束和非約束設(shè)備組成，這些設(shè)備將直接通過IP連接(如通過以太網(wǎng)或Wi-Fi)或間接通過網(wǎng)關(guān)或集線器連接到LAN。這種與LAN的間接連接通常使用非IP連接(例如基于IEEE 802.15.4 [i.24] 的協(xié)議族 )。

從LAN到WAN(即互聯(lián)網(wǎng))的連接則通過路由器實現(xiàn)。然而，在某些情況下，家庭中的設(shè)備可以通過其他非IP或IP連接(如GSM或WAN)直接連接到WAN。

服務為用戶提供便利的同時，也是威脅產(chǎn)生的一個重要來源。服務通常分為相關(guān)服務和其他服務，制造商提供的(例如遙測或配套移動應用程序)或必須作為初始化一部分安裝的服務被歸類為相關(guān)服務。而在用戶選擇安裝軟件獲取服務的情況下，通過此服務訪問外部內(nèi)容，這些內(nèi)容不被算作相關(guān)服務。例如，某些場景下：

• 通過設(shè)備瀏覽器訪問的網(wǎng)站可能不是相關(guān)服務，因為是用戶決定訪問這些網(wǎng)站，而不是設(shè)備軟件的開發(fā)人員。
• 在設(shè)備上運行的軟件應用程序(如可能安裝在智能電視上的“應用程序”);如果它們是默認安裝的，那么它們通常會被分類為關(guān)聯(lián)服務。但是，如果用戶選擇通過商店安裝，則它們不會關(guān)聯(lián)。
• 連接到遙測平臺將是一項相關(guān)服務，因為這通常是由設(shè)備制造商預先配置的。

圖3顯示了一個在家庭中實際部署消費者物聯(lián)網(wǎng)的示例。

圖3. 消費者物聯(lián)網(wǎng)實例

智能電視與兩個外部服務通信。第一個是設(shè)備遙測服務(關(guān)聯(lián)服務)，這將在用戶許可的情況下，從TV中捕獲信息，如崩潰日志和使用數(shù)據(jù)，以使開發(fā)人員能夠修復軟件缺陷并優(yōu)先開發(fā)新功能。第二個是視頻共享服務，智能電視通過用戶在初始化后下載的應用程序進行連接，用戶能夠通過第三方應用程序觀看娛樂節(jié)目，該應用程序可安裝在電視使用的操作系統(tǒng)中，此流式服務將不是關(guān)聯(lián)服務。

網(wǎng)關(guān)提供對各種受限設(shè)備的訪問，包括IEEE 802.15.4[i.24]網(wǎng)狀網(wǎng)絡和光傳感器，用于監(jiān)控和管理家庭。它連接到云訪問服務，使用戶能夠遠程控制智能鎖并查看來自傳感器的數(shù)據(jù)。這是一項關(guān)聯(lián)服務。

智能冰箱安裝了網(wǎng)絡瀏覽器。這允許用戶在附近查看新聞網(wǎng)站的標題，新聞網(wǎng)站將不是一個關(guān)聯(lián)服務。

用戶使用天氣傳感器來檢查家外的溫度。由于它在物理上遠離家庭本身，因此無法連接到 LAN。相反，它通過 GSM直接與廣域網(wǎng)通信。天氣傳感器連接到的服務是相關(guān)服務。

4. 總 結(jié)

從單獨的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備架構(gòu)到組合的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中均包含著網(wǎng)絡和服務，這也是物聯(lián)網(wǎng)的一個特點。設(shè)備必然伴隨著其相應的服務，而要使設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)更具智能性也必然要通過網(wǎng)絡將各個設(shè)備聯(lián)接在一起，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息。通過各類可能的網(wǎng)絡接入，實現(xiàn)物與物、物與人的泛在連接，實現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識別和管理，使得感知、處理、響應自成系統(tǒng)，讓普通物理對象形成互聯(lián)互通的網(wǎng)絡實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的人性化和智能化。

參考文獻

本文翻譯修改自《消費者物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡安全：基本要求(Cyber Security for Consumer Internet of Things: Baseline Requirements)》文檔。