面向车联网的网络安全防护技术.pdf

1 4 8 2 0 2 4年3期2 0 2 4年第4 6卷第3期面向车联网的网络安全防护技术戚 岩作者简介:戚岩(1 9 8 9-),硕士,研究方向为智能网联汽车信息安全。(郑州发展投资集团 郑州4 5 1 0 0 0)摘 要 随着信息技术的快速发展,车联网作为其最新成果之一,在改善交通效率、交通安全方面发挥着重要作用。车联网通过将车辆与网络连接,实现了数据的实时交换和智能化管理,大大提高了道路使用效率和安全性。然而,随着技术的进步,也带来了新的挑战,尤其是在网络安全领域。这些安全威胁不仅影响着车辆的正常运行,更关系着驾驶员的安全及个人隐私。文中旨在探讨车联网环境下的网络安全威胁及其防护技术,为车联网的安全应用提供参考和指导。关键词:车联网;网络;安全防护;技术中图分类号 T N 9 1 5.0 8N e t w o r kS e c u r i t yP r o t e c t i o nT e c h n o l o g yf o rC o n n e c t e dV e h i c l e sQ IY a n(Z h e n g z h o uD e v e l o p m e n t I n v e s t m e n tG r o u p,Z h e n g z h o u4 5 1 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t W i t ht h e r a p i dd e v e l o p m e n t o f i n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y,v e h i c l e t o e v e r y t h i n g,a s o n e o f i t s l a t e s t a c h i e v e m e n t s,p l a y sa n i m p o r t a n t r o l e i n i m p r o v i n gt r a f f i ce f f i c i e n c ya n dt r a f f i cs a f e t y.V e h i c l et oe v e r y t h i n gr e a l i z e sr e a l-t i m ed a t ae x-c h a n g ea n d i n t e l l i g e n tm a n a g e m e n t b y c o n n e c t i n gv e h i c l e s t o t h en e t w o r k,w h i c hg r e a t l y i m p r o v e s t h e e f f i c i e n c ya n d s a f e t yo f r o a du s e.H o w e v e r,w i t ht h ea d v a n c e m e n to f t e c h n o l o g y,i t a l s ob r i n g sn e wc h a l l e n g e s,e s p e c i a l l y i nt h e f i e l do f c y b e rs e c u r i t y.T h e s es e c u r i t yt h r e a t sn o to n l ya f f e c t t h en o r m a l o p e r a t i o no fv e h i c l e s,b u ta l s oa f f e c t t h es a f e t yo fd r i v e r sa n dt h ep r o t e c t i o no fp e r s o n a l p r i v a c y.T h ep u r p o s eo f t h i sp a p e r i st oe x p l o r et h ec y b e rs e c u r i t yt h r e a t sa n dt h e i rp r o t e c t i o nt e c h n o l o g i e s i nt h ev e h i c l e t oe v e r y t h i n ge n v i r o n m e n t,a n d t op r o v i d e r e f e r e n c e a n dg u i d a n c e f o r t h e s e c u r i t ya p p l i c a t i o no fv e h i c l e t oe v e r y t h i n g.K e y w o r d s I n t e r n e to fV e h i c l e s,N e t w o r k,S a f e t yp r o t e c t i o n,T e c h n o l o g y0 引言车联网技术实现了车辆与外部世界的连接,促进了数据的实时交换和处理,提升了交通系统的整体效率。这种技术的应用涉及车辆自身的智能化处理、与交通基础设施的互动以及与更广泛的互联网服务的集成。随着技术的进步,其对网络安全,特别是在保护车辆系统免受外部攻击和维护用户隐私方面,产生了较大的影响。这些安全问题的解决,对于保障车联网技术的有效运行和用户信任至关重要。1 车联网的概念车联网概念体现了信息技术与汽车工业的深度融合,标志着交通系统由传统模式向智能化、网络化的转型。该技术基于物联网理念,通过无线通信网络实现汽车间的互联互通。车联网技术的核心在于应用了先进的通信和网络技术,实现了车与车、车与交通基础设施、车与互联网服务间的实时连接。这种技术提高了道路的安全性,优化了交通管理效率,增强了驾驶体验,为用户提供了便利的服务。车联网在推动智能交通系统的发展中发挥着关键作用,为自动驾驶汽车的发展和智慧城市的构建提供了技术支撑。通过整合传感器、软件和网络技术,车联网增强了汽车与外部世界的交互能力,促进了交通运输业的创新和变革。2 车联网面临的网络安全威胁2.1 网络攻击威胁车联网在提供智能交通解决方案的同时,也面临着来自网络攻击的严峻威胁。这些攻击主要源于车联网系统的开放性和互联性,为不法分子提供了潜在的入侵途径。网络攻击通常表现为恶意软件植入、拒绝服务攻击、数据窃取和篡改等。这些攻击可能导致车辆控制系统的功能受损,危及驾驶安全。恶意软件可以通过车载通信系统影响车辆内部网络的正常运行。拒绝服务攻击可以通过超载网络服务请求,导致车载系统无法正常响应用户指令。数据窃取和篡改则针对车辆的敏感信息,如位置数据、驾驶行为记录,不仅会侵犯用户隐私,还可能被用于其他犯罪活动。因2 0 2 4年3期1 4 9 此,加强车联网系统的网络安全防护,抵御这些网络攻击,成为确保车辆安全运行、保护用户隐私的关键。2.2 硬件软件漏洞威胁车联网系统的硬件与软件,是构成整个系统的基础,但这些组成部分往往存在一定的漏洞,成为网络安全的薄弱环节。硬件漏洞大多源于设计缺陷或制造过程中的疏忽,可能会导致车辆控制系统受到外部干扰或被恶意操控。软件漏洞则多发于操作系统、应用程序及其他支撑软件,这些漏洞可能会被用于执行未经授权的操作,进而影响车辆的正常功能和驾驶员的安全。例如,一些未经充分测试的软件更新可能存在新的漏洞,增加安全风险。此外,对于车载系统的固件,尽管其更新频率较低,但一旦出现漏洞,修复和升级过程则会相对复杂,导致车辆长时间暴露在潜在的威胁之下。因此,对车联网系统中的硬件和软件进行全面的安全评估和持续的安全维护,是确保整个系统的安全的关键。2.3 传感器数据泄露威胁传感器数据泄露威胁主要涉及车辆位置、速度、行驶路线等敏感信息。由于传感器通常通过无线网络传输数据,数据在传输过程中可能会被截获或篡改,尤其是在未加密或安全措施薄弱的情况下。泄露的数据可能会被用于更复杂的攻击策略,如精准的定位攻击或行为模式分析。因此,为确保传感器数据的安全性和隐私性,需采取加密措施和严格的访问控制策略,防止数据在传输和存储过程中遭到未授权的访问和滥用。同时,监测和响应系统中的异常活动,可以及时发现和阻止潜在的数据泄露事件1。3 面向车联网的网络安全防护技术3.1 车载网络防火墙技术车载网络防火墙技术是车联网安全防护的关键组成部分,其可以实时监控和控制进出车辆网络系统的数据流。该技术通过定义一系列安全规则,可以有效地识别、阻断非法或恶意的网络流量。例如,防火墙可能实施规则R,R:S,D,P,A。其中,S表示源地址,D表示目的地址,P表示协议类型,A表示允许或拒绝的动作。通过这种规则,防火墙能判断特定的数据包是否符合网络安全策略。例如,若某规则设定为只允许特定服务的数据流量通过,即R1:S1,D1,PH T T P,Al l o w,则该规则将只允许源地址为S1、目的地址为D1、协议类型为HT T P的数据流通过,其他类型的流量则会被阻断。这种机制有助于防止未经授权的访问和潜在的网络攻击,如拒绝服务攻击或网络钓鱼攻击。车载网络防火墙技术的应用效果取决于规则集的准确性和全面性。规则集需定期更新,以应对新兴的网络威胁。此外,防火墙的性能对于车辆网络系统的实时响应能力至关重要,因为任何延迟都可能影响车辆操作的安全性。因此,设计高效且灵活的车载网络防火墙,是确保车联网安全的重要环节。3.2 车载入侵检测技术车载入侵检测技术可以通过分析网络活动和系统行为,实现对潜在安全威胁的识别,该技术基于算法A(X,)0,1。其中,X表示网络活动或系统行为数据,为算法参数,输出结果为0或1,分别指示正常与异常状态。入侵检测系统可以设定阈值T,利用得分函数S=f(X,)评估系统行为,当ST时,标识为潜在威胁。该技术侧重于算法的准确性和响应速度,以实现对真实威胁的有效识别,降低误报率;也需适应车联网环境的不断变化,包括新兴的攻击模式和增加的网络流量。适应性强、智能化程度高的入侵检测技术,对于维护车联网系统的安全性具有重要作用2。3.3 车载病毒防护技术车载病毒防护技术是车联网安全体系的重要组成部分,其旨在防止恶意软件对车辆系统的侵害。该技术通常采用一系列检测与响应机制,基于特定的算法V(D)0,1 进行病毒识别。其中,D表示系统中检测到的数据或程序,输出结果为0或1,分别代表无病毒和存在病毒的状态。病毒防护的关键在于病毒特征数据库D B,其包含已知病毒的特征信息F。系统通过比对D与D B中的特征F,即V(D,F),来确定是否存在病毒。如果V(D,F)=1,表示检测到病毒,系统将采取隔离、删除等措施,避免病毒造成更大的损害。有效的病毒防护技术不仅依赖于数据库D B的持续更新,以涵盖新兴的病毒特征,还需要具备快速识别和响应的能力,以应对日益复杂和多变的病毒攻击手段。3.4 车载网络隔离技术车载网络隔离技术关注车辆内部独立的网络区域,以增强车联网系统的安全性。该技术基于网络分割原理,将车辆网络划分为多个子网,如N1,N2,Nn,每个子网负责不同的功能和服务。网络隔离策略可以用函数(,)I(N i,C)表示。其中,Ni表示特定子网,C表示连接策略。根据策略C,不同子网间的通信可以被允许或限制。例如,若C规定只有经过特定认证的数据才能在子网间传输,即对于认证数据,I(Ni,C)=A l l o w;对于未认证数据,I(Ni,C)=D e n y。这样可有效防止恶意软件或攻击者跨越不同的网络区域。实施车载网络隔离技术,需要精确控制数据流动,确保关键系统(如驾驶控制)与非关键系统(如娱乐系统)之间的严格隔离。此外,该技术需灵活应对车辆内部网络的动态变化,保持各子网间的通信平衡,防止潜在的安全威胁穿越网络边界。3.5 车载终端安全防护技术车载终端安全防护技术致力于保障车辆内部各种终端设备的安全性,识别并防范多种潜在的安全威胁。该技术可通过安全评估函数S(E,M)实现。其中,E代表终端设备的安全环境,包括硬件和软件配置;M代表安全措施,如加密、认证、访问控制等。函数S(E,M)的目的在于评估给定的安全措施在特定环境下的有效性。以加密技术为例,若E中包含对数据的加密需求,M可移动信息1 5 0 2 0 2 4年3期能包括加密算法A和密钥K。在这种情况下,安全评估可能表现为S(E,A(K),旨在评估加密算法A在使用密钥K对数据进行加密时的安全性。这种评估有助于确认加密措施能否有效保护车载终端设备中的敏感数据。车载终端安全防护技术面对的挑战在于不断变化的威胁和多样的攻击手段。因此,该技术需不断更新和升级,以适应新的安全威胁和挑战3。4 面向车联网的网络安全防护体系建设策略4.1 构建层级化的安全防护体系构建层级化的安全防护体系是确保网络安全的核心策略之一。该体系通过划分不同的安全层级,针对车联网的各个组成部分实施特定的安全措施。每个层级针对相应的网络元素,如车辆终端、通信网络和数据中心,设定相应的安全要求和防护措施。层级化体系的设计重点在于确保从单一车辆到整个网络系统的全面安全覆盖,同时考虑不同层级间的协同和信息共享。例如,车辆终端层级可能包括对车载计算机和传感器的硬件加固,并以加密技术来保护数据传输的安全性。在通信网络层级中,可以应用高级的入侵检测系统和网络隔离技术,确保数据流在网络中的安全传输。至于数据中心层级,则需采用服务器保护措施和数据加密策略,防止数据泄露和未经授权的访问。跨层级的安全策略,如统一的安全协议和规范,对于确保整个车联网系统的协调性和安全性同样重要。通过这种分层的策略,可以有效应对各类网络安全威胁,增强车联网系统的整体防护能力。4.2 在车联终端实施全面安全加固与监控在车联终端实施全面安全加固与监控,需要多种技术的支持,以强化车辆内部系统的防护能力。该策略包括对车载控制系统、传感器、通信模块的物理和网络安全防护。通过综合应用硬件和软件安全技术,并进行持续的系统监控,该策略可以为防御外部攻击和抵御内部漏洞提供坚实的保障。例如,硬件加固措施可能包括增加控制单元的抗干扰性和防篡改设计,而软件安全则涉及操作系统的加固和应用程序的定期更新。在数据保护方面,可采用加密技术来保障传输和存储的安全性,并实施严格的数据访问控制机制。在系统监控方面,部署入侵检测系统和实时日志分析,可以及时识别并处理异常行为或潜在威胁。定期进行安全审计和风险评估,则有助于及时发现新的安全漏洞,为不断优化安全措施提供依据4。4.3 开展车联网大数据支持的安全管理车联网大数据支持的安全管理依赖于对海量数据的收集、分析和应用,以提升系统的安全防护能力和响应效率。在这一过程中,大数据技术被用于识别潜在的安全威胁、优化安全策略,并预测未来的安全趋势。通过分析车联网产生的大量数据,可以深入理解网络行为模式,从而有效识别异常行为和潜在的安全隐患。例如,大数据分析可以应用于交通流量和车辆行为的模式识别,以识别可能的网络攻击或系统漏洞。利用机器学习算法对车辆行驶数据、网络交互和用户行为进行分析,有助于发现异常模式,而这些模式可能表明了系统安全问题的存在。此外,大数据还可以用于预测和模拟安全威胁,为制定预防措施和应急响应策略提供支持。通过收集、分析有关安全事件的历史数据,可以构建更加精确的威胁模型,从而提高车联网系统的安全性。4.4 建立规范的安全应急体系与流程建立车联网安全应急体系与流程,旨在提供针对安全事件的快速、有效的响应机制。该体系包括事故识别、评估、处理、后续分析等多个环节,涉及详细的规划和实施步骤。规范的流程可以使系统在发生安全事件时,能快速采取措施,最大限度地减轻损害并恢复系统的正常运行。例如,在发生安全事件时,首要任务是快速识别和评估事件的性质和影响范围。这一过程可能涉及实时监控系统的报警信息,以分析安全日志,确定事件的类型和严重程度。随后,按照预设的应急流程启动响应措施,如隔离受影响的网络区域,部署补丁或修复漏洞。同时,协调各相关团队,如技术人员、管理层及外部安全专家,共同解决问题。处理完安全事件后,还需进行详细的事件回顾和分析,以识别原因,总结经验教训,并在此基础上优化应急预案和安全措施。这一规范化流程的建立和实施,可以确保车联网在面对安全挑战时能保持应有的弹性和稳定性5。5 结语车联网网络安全防护领域面临着诸多挑战,如网络攻击、硬软件漏洞、传感器数据的泄露等。为应对这些问题,需要合理应用车载网络防火墙技术、入侵检测技术、病毒防护技术、网络隔离技术、终端安全防护技术等。同时,构建层级化的安全防护体系、加强车联终端的安全性、利用大数据进行安全管理、建立规范的应急体系和流程也是提高车联网安全性的关键。未来,随着车联网技术的不断发展,网络安全领域将需要应用更加精细化和智能化的策略来应对日益复杂的威胁。这要求持续进行技术创新和策略调整,以确保车联网在提供先进服务的同时,能有效保护用户的安全和隐私。参考文献1卢鹏程,冯静,蔡力兵,等.车联网安全防护与技术发展趋势研究J.保密科学技术,2 0 2 1(7):4-1 0.2赵清霞.劳动教育与小学生研学旅行有机结合的路径研究D.赣州:赣南师范大学,2 0 2 1.3于盟,张格,江浩.网络攻击技术发展及防范措施J.网络空间安全,2 0 1 8,9(2):5 6-5 9,7 5.4聂大成,陈莹,曾梦岐.车联网终端安全防护技术研究J.通信技术,2 0 1 7,5 0(8):1 7 9 4-1 7 9 9.5王慧,曾绍平.物联网网络攻击风险及安全防护技术浅析J.无线互联科技,2 0 1 3(7):2 7.移动信息