在當今的無線和5G時代，公司和個人在其物聯網資產上遇到越來越多的安全威脅。任何擁有低成本無線電設備的人都可以攔截無線射頻信號，并使用開源軟件進行解碼，因此必須評估連接設計是否存在安全漏洞。這包括進行滲透測試、干擾、重放攻擊和其他方法來評估物聯網射頻協議中的漏洞，如藍牙、ZigBee、6LoWPAN、Z-Wave 等。

IoT 設備通信各不相同。以智能家居為例。許多系統將使用ZigBee等技術直接傳輸到網關。其他人將通過藍牙網狀網絡等協議直接與附近的節點通信。其他人仍然會利用某種類型的回程直接到云。

然而，也有共同點。例如，上面提到的所有拓撲都描述了無線網絡實現，這意味著它們都利用RF頻譜。

即使在最簡單的意義上，現代射頻通信網絡也得益于世界上一些最復雜的工程技術。也就是說，它們仍然容易受到一系列常見威脅、漏洞和攻擊媒介的攻擊，包括欺騙、重放、篡改、特權提升、信息泄露、拒絕服務攻擊。

物聯網威脅模型已經發展到可以幫助技術人員和工程組織模擬和阻止此類攻擊。這些模型檢查外部實體、流程、數據流、數據存儲如何與系統交互以及系統內部的交互，然后為防御者提供探測或滲透測試系統弱點的能力。

對于在同一系統中處理多個無線系統或多種無線技術的連接設備開發人員，軟件定義無線電 （SDR） 可以與開放軟件工具配對，以提供靈活、高效且經濟高效的方法來測試不同協議實現的漏洞。

但首先，簡要介紹特別提款權。

SDR如何幫助識別物聯網安全威脅和漏洞

軟件定義無線電包含無線電前端（RFE）和數字后端。它們可用作具有板載 DSP 功能的收發器，以及與外部系統的一個或多個連接，以進行進一步處理、存儲和監控。RFE 包含寬調諧范圍內的接收 （Rx） 和發射 （Tx） 功能。

最高性能的 SDR 包含：

3 GHz瞬時帶寬，使用多個獨立通道、DAC和ADC。

具有板載 DSP 功能的 FPGA，用于調制、解調、上變頻和下變頻。

以太網光鏈路上的數據包化，在以太網堆棧中包含 VITA49 IQ 數據

最高瞬時帶寬 SDR 通過 QSFP+ 收發器具有 4 x 100 Gbps 的回程/數據吞吐量，可以連接到外部設備或系統以進行進一步的數據存儲、監控或處理。

用于滲透測試的 SDR

如前所述，滲透測試是一種安全實踐，其中安全專家試圖查找計算機系統中的漏洞。本練習的目的是識別攻擊者可能濫用的系統防御弱點。

基于 SDR 的網絡觀察實用程序工具包 （SNOUT） 利用 SDR 被動嗅探并與常見的物聯網協議進行交互。它提供了一個靈活的交互式框架，用于跨不同的無線協議發送和接收數據包，從而可以通過其自適應命令行進行掃描或傳輸。

SNOUT 構建為基于 SDR 的通信所需的低級信號轉碼過程之上的抽象層。為了提供與現有工具的互操作性并促進高級數據包處理，SNOUT利用了眾所周知的軟件包，如GNU Radio，scapy-radio和專門的SDR軟件。SNOUT 執行設備枚舉、漏洞評估、高級數據包重放和數據包模糊測試。

Mahony 等人通過使用基于信號處理塊的軟件 Simulink/GNU Radio[1] 實現各種入侵，探索了 SDR 在物聯網數據分析和滲透測試方面的優勢。他們通過采用ZigBee協議并使用SDR作為WSN / IoT分析工具和涉及外部干擾場景的滲透測試人員，發現了現有無線傳感器網絡（WSN）的主要安全漏洞。SDR 提供 I/Q 樣本進行分析 - 即使數據包出錯 - 并產生匹配的協議干擾。

與傳統數據包嗅探器相比，SDR的主要優勢是在存在強信道干擾的情況下接收樣本。

重放攻擊

重放攻擊是一種網絡攻擊，其中有效的數據傳輸被欺詐性地重復或延遲。它由發起方或攻擊者執行，對手攔截數據并重新傳輸數據，可能是 IP 數據包替換欺騙攻擊的一部分。這是中間人攻擊的較低層版本之一。

重放攻擊本質上通常是被動的，重新傳輸先前捕獲的原始 PHY 層有效負載或基于解碼數據合成新幀。

PHY 層是通信堆棧中的最低層。在有線協議中，它是定義 1 和 0 的電壓、時序和接線。在無線協議中，它是一種通過射頻介質發送能量的模式。

SDR 重放攻擊通過以下方式實現：

使用 SDR 記錄信號

使用二進制程序解調和解碼

將二進制轉換為十六進制 （0x）

使用 RFcat 庫重播。

使用 SDR 收集和逆向工程協議可以幫助您分析各種威脅，并就如何提高安全性提出建議。

例如，物聯網的Z波路由協議可以進行逆向工程以暴露其漏洞。Badenhop 等人對物聯網網絡進行了一次黑洞攻擊，并表明給定源和目的地的幀被靜默丟棄[2]。黑洞攻擊用于阻止傳感器報告或控制器和設備之間的驅動命令，從而抑制物聯網自動化系統的功能。

通過各種物聯網安全方案緩解攻擊和防御

是的，與硬編碼或默認密碼相比，數據加密提供了一個安全層，但是，如圖所示，現代射頻攻擊媒介有可能繞過這些保護和PKI。

SDR 可以有效地發現物聯網漏洞，從而提高整體安全性。而且，當與正確的軟件工具配合使用時，連接設備開發人員擁有現成的滲透測試工具，可以加快他們實現強大的物聯網安全性的時間。

審核編輯：郭婷