امنیت به‌عنوان فرایندی تعریف می شود که طی آن یک شیء در برابر آسیب فیزیکی (Physical damage)، دسترسی غیرمجاز (Unauthorized access)، سرقت (Theft) یا گم شدن (Loss) محافظت می‌شود. این فرایند با حفظ محرمانگی و یکپارچگی اطلاعات مربوط به آن شیء و همچنین در دسترس قرار دادن اطلاعات هر زمان که نیاز باشد تحقق می‌یابد [1][2]. هنگام تعریف اینکه یک سیستم IoT  امن چیست، لازم است، شناخت درستی از ویژگی‌های تعیین‌کننده امنیت داشته باشیم. نیازمندی‌های امنیتی که باید در یک کاربرد معمولی اینترنت اشیاء مورد توجه قرار گیرند، به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند: الف) محرمانگی (Confidentiality)، ب) یکپارچگی (Integrity)، ج) احراز هویت (Authentication) [3].

• محرمانگی به معنای رعایت دقت و مراقبت در پنهان نگه‌داشتن اطلاعات از دسترسی اشخاص ثالث است. برای مثال، داده‌های حساس حسگرها—مانند اطلاعات راهبردی نظامی—نیازمند حفظ محرمانگی هستند. محرمانگی یکی از مهم‌ترین ویژگی‌ها در کاربردهای شبکه‌های حسگر بیسیم (WSN) به شمار می‌رود. اگر امکان دست‌کاری گزارش‌های یک شبکه حسگر بیسیم وجود داشته باشد، نیروها ممکن است گمراه شوند و این وضعیت می‌تواند به دشمن مزیت بدهد. محرمانگی برای کاربردهای حیاتی اجتماعی و صنعتی نیز اهمیت بالایی دارد.
• برای حفظ یکپارچگی داده‌ها در اینترنت اشیا (IoT)، دریافت‌کننده باید مطمئن شود که پیام‌های دریافتی در طول ارسال یا تحویل هیچ تغییری نکرده‌اند. یکپارچگی داده تضمین می‌کند که اطلاعات منتقل‌شده دچار دست‌کاری یا خراب‌شدگی نشوند. اهمیت این موضوع در آن است که حتی اگر مهاجمان نتوانند به محتوا دسترسی پیدا کنند، گره‌های آلوده می‌توانند با تغییر داده‌های ارسالی باعث اختلال در عملکرد شبکه شوند. علاوه بر این، اگر کانال ارتباطی نامطمئن باشد، ممکن است داده‌ها حتی بدون دخالت مهاجم نیز تغییر کنند. فرآیند بررسی یکپارچگی (Integrity Check) برای تشخیص هرگونه تغییر عمدی یا تصادفی در پیام‌ها به کار می‌رود و از صحت داده‌های منتقل‌شده اطمینان حاصل می‌کند.
• احراز هویت، فرآیندی است برای تعیین اینکه آیا یک پیام واقعاً از منبعی که ادعا می‌کند آمده است یا خیر، و آیا همان چیزی است که اعلام شده است. گره‌های حسگر باید هویت گره مقابل را که با آن ارتباط برقرار می‌کنند تشخیص دهند، و احراز هویت این امکان را فراهم می‌کند. اصالت (Authenticity) تضمین می‌کند که یک پیام واقعی و معتبر است. کد احراز هویت پیام (MAC – Message Authentication Code) قطعه‌ای کوتاه از اطلاعات است که برای احراز هویت پیام استفاده می‌شود و اطمینان از یکپارچگی و اصالت پیام را فراهم می‌سازد.

در معماری سه‌لایه اینترنت اشیاء، داده از لحظه تولید تا زمان استفاده نهایی در مسیر مشخصی حرکت می‌کند؛ مسیری که شامل لایه حسگری برای جمع‌آوری داده از محیط، لایه شبکه و ارتباطات برای انتقال داده میان دستگاه‌ها و سرویس‌های ابری، و لایه کاربرد برای پردازش و ارائه خدمات هوشمند است. مقاله ارائه شده توسط هو (Hou) و همکاران [4] با در نظر گرفتن این ساختار و چرخه عمر داده، یک چارچوب امنیتی سه‌بُعدی ارائه می‌دهد که به‌ترتیب شامل بُعد تک افزار (One-stop dimension)، بُعد چند ایستگاهی (Multi-stop dimension) و بُعد کاربرد نهایی (End-application dimension) است. این ابعاد دقیقاً با سه لایه معماری متناظر شده‌اند: بُعد تک افزار، امنیت را در سطح یک دستگاه منفرد و در نقطه تماس مستقیم دستگاه با داده بررسی می‌کند (متناظر با لایه حسگری). بُعد چند ایستگاهی، امنیت جریان داده میان مجموعه‌ای از دستگاه‌ها و سرویس‌های شبکه را مطالعه می‌کند (متناظر با لایه ارتباطات). و بُعد کاربرد نهایی، امنیت داده را در بستر خدمات، کاربران و محیط واقعی تحلیل می‌کند (متناظر با لایه کاربرد). بدین ترتیب، چارچوب پیشنهادی امنیت را از پایین‌ترین سطح جمع‌آوری داده تا بالاترین سطح استفاده عملیاتی آن دنبال می‌کند.

هر یک از ابعاد امنیتی اینترنت اشیاء چالش‌ها و نیازهای ویژه‌ای دارد [4]:

• در بُعد تک افزار که بر یک دستگاه منفرد تمرکز دارد، محدودیت توان پردازشی و ذخیره‌سازی دستگاه‌ها باعث می‌شود استفاده از روش‌های سبک رمزنگاری (Lightweight cryptos) و محیط‌های اجرای قابل‌اعتماد (Trust execution environments) ضروری باشد. همچنین داده‌ای که از اینترنت به دستگاه می‌رسد ممکن است حاوی تهدیداتی باشد که از حوزه مجازی وارد دنیای فیزیکی شده و عملکرد یا ایمنی دستگاه را مختل کند.
• در بُعد چند ایستگاهی که به ارتباط میان چندین دستگاه و سرویس‌های ابری مربوط است، امنیت زمانی تأمین می‌شود که ارتباطات میان موجودیت‌ها رمزگذاری‌شده باشد، احراز هویت صحیح انجام شود و کنترل دسترسی متناسب با شرایط پویا و متغیر شبکه اعمال گردد.
• در بُعد کاربرد نهایی نیز امنیت جنبه‌ای فراتر از مسائل فنی پیدا می‌کند و موضوعاتی همچون حفظ حریم خصوصی (Privacy)، چالش های اجتماعی و قانونی (Social or legal challenges) استفاده از داده‌ها مورد توجه قرار می‌گیرد.

 مجموع این سه بُعد، تصویری جامع از امنیت اینترنت اشیاء ارائه می‌دهد؛ تصویری که هم سلامت داده را در طول انتقال حفظ می‌کند و هم پیامدهای آن بر کاربران، خدمات و جامعه را در نظر می‌گیرد.

منابع

[1]        J. M. Kizza, Computer network security. Springer, 2005.

[2]        M. Abomhara en G. M. Køien, “Cyber Security and the Internet of Things: Vulnerabilities, Threats, Intruders and Attacks”, J. Cyber Secur. Mobil., vol 4, no 1, bll 65–88, 2015, doi: 10.13052/jcsm2245-1439.414.

[3]        A. Oracevic, S. Dilek, en S. Ozdemir, “Security in internet of things: A survey”, in 2017 International Symposium on Networks, Computers and Communications (ISNCC), 2017, bll 1–6. doi: 10.1109/ISNCC.2017.8072001.

[4]        J. Hou, L. Qu, en W. Shi, “A survey on internet of things security from data perspectives”, Comput. Networks, vol 148, bll 295–306, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.comnet.2018.11.026.