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萬物聯網有效益也有威脅　建立可信任安全生態刻不容緩

掌控資訊基礎架構風險　5G物聯網未來前景可期

2021-01-26顏志仲

物聯網作為近年來最熱門的議題之一，在這個萬物聯網的時代，隱私與安全是不可或缺的。然而，物聯網的安全並非是靠單一廠商一蹴可及，必須由各生態鏈的廠商共同建立可信任的安全生態方可成功。

新世代5G高速網路的佈建，再次讓物聯網的應用飛速成長。隨著物聯網設備進一步深入我們生活周遭，物聯網的安全更必須被高度重視。而物聯網的安全，需要整個生態鏈包含系統晶片、機板、OEM以及其上的系統軟體開發商共同努力方能達成。

工業物聯網之安全要求大不同

2020年各大電信業者5G陸續開台，隨著「高速度」、「低延遲」、「多連結」的網路到來，各式應用場景的討論絡繹不絕，熱鬧異常。軟硬體廠商均卯足全力，希望藉由新的網路型態在低迷的景氣中打造全新的商業機會。然而，在這樣各類新型態的應用即將面市之時，更應回頭關注一下物聯網的基礎架構風險。

物聯網資訊基礎架構風險地圖。

與傳統的資訊科技（IT）及運營科技（OT）相較，物聯網的安全則集其大成，強調隱私（Privacy）、安全（Safety）、資安（Security）、可信賴度（Reliability）以及資訊韌性（Resilience）。對傳統IT而言，生命財產安全的要求是相對陌生的，但別忘了，2010年Stuxnet造成了伊朗核電廠的高度破壞，到了現今汽車、家電、各式感測器連網的IoT時代， 不安全的資訊基礎架構能對日常生活造成什麼樣的破壞？隨著破壞的「所需成本」與「其影響層級」的重新再平衡，隱晦式的資訊安全（Security by Obscurity）早已不該成為唯一的安全機制。

物聯網之資安風險控制框架

那麼在萬物聯網的時代，物聯網的安全相較於傳統IT/OT會有哪些重點？參考工業網際網路聯盟（Industrial Internet Consortium，IIC）以及相關先進的建議，以下的物聯網資訊基礎架構風險地圖可以作為初步的參考。

端點與嵌入式系統層

物聯網興起之後，安全上最大的不同即落在端點及嵌入式系統這一端。這部分近年討論熱烈即是信任根（Roots of Trust），亦即將安全之信任基礎建置於硬體上，減少韌體遭竄改而導致的安全風險，其常見技術包含現場可程式化邏輯閘陣列（FPGA）、信賴平台模組（TPM）以及可信執行環境（Trusted Execution Environment）等。

總的來說，這些技術均透過端點硬體晶片上內建的安全設計，提供其上的系統軟體安全憑證、安全基礎認證、加密資訊儲存等基礎的安全功能。以此為基礎，就可以實作簽章以認證並授權核可的使用者或應用程式進行系統操作、比對Hash值嚴格控管開機程序，減低惡意程式預先載入系統的風險，或是以信任根驗證系統更新是否合法等等，進行各式端點的安全控管。必須特別注意的是，這樣的安全功能有賴各供應鏈包含系統晶片、機板、OEM以及其上的系統軟體開發商將其導入並實作，才能完備整個信任鏈的健全。

然而，現今許多正在進行的IoT專案有兩個共同難題，一是專案大多建置於多年前的基礎架構（Brownfield），難以將新式安全架構完整導入；另一難題則是受限的端點資源（Resource-constrained Endpoint），專案常因端點載具體積、耗能以及成本等多方考量，無法建置應有的安全功能。這時，只好仰賴資訊基礎架構風險地圖裡其他層的控管機制來緩解端點的安全疑慮。

通訊連接層

談到物聯網通訊，首先得提到其無所不在的網路（Ubiquitous Network）特性，亦即其網路已非傳統IT的多層式架構；再來就是其應用的通訊協定，多使用Fieldbus等通訊協定來連接各種不同的設備，這些歷史悠久的通訊協定因早期封閉式網路有著實體隔離的特性，極少內建安全機制。根據國外的研究，內建通訊加密與安全認證的工業用通訊協定不到十分之一。試想不安全的通訊協定連接上網際網路後可能對關鍵基礎設施（例如電廠、水壩）造成多大的安全風險？

然而，物聯網的趨勢總是得走下去，還是有一些方法來控制這些問題，包含網路實體隔離、透過虛擬機隔離作業系統核心、應用程序隔離等方法來控制風險，在架構允許的情況下，也應建置加密通道（例如MPLS）或是使用IPSec等加密技術來建立安全的傳輸通道。

此外，傳統的Gateway端防護依然是有效的，只是須特別注意的是，傳統的防火牆僅針對IT環境常見的設備建立預設的防護，對於工業用通訊協定的支援相當有限，另外也欠缺第七層應用層的關聯規則，這部分未來將有賴IT廠商、OT大腕及各業界專家們通力合作來完成了。

雲端平台與應用

基於地域性與可擴充性考量，現今越來越多的應用放置於雲端服務業者，這時候可以思考使用雲端安全聯盟的CAIQ（Consensus Assessments Initiative Questionnaire）來評估自身導入雲端服務的安全水準。而在系統開發的過程中，也必須遵行Security by Design的精神，早期將安全需求內建於系統中，其中，Right-size Security是相當重要的，必須考量安全遭破獲的嚴重性與影響層級，建立相對應的系統安全控制，方能說服主管機關與投資者。

而在最後的安全測試上，也必須著重End-to-End的安全測試，也就是從雲端平台一路到端點的安全測試，而非只是針對端點產品的安全測試與認證。需要知道的是萬物聯網的時代，任何一個節點的安全漏洞均可能導致整個系統全面性的破壞崩解。台灣身為ICT產業大國，資通產業標準協會（TAICS）業已參考國際標準制定網路攝影機等設備之資安檢測標準，政府亦積極發展物聯網資安認證標章，我們樂見各應用領域之安全檢測基準能夠順利地推展開來。

風險治理流程

在整體風險治理架構上，首要之務是進行風險評估，工業網際網路聯盟（IIC）已經建立IoT Security Maturity Model，將安全要求分為風險治理、安全功能與系統強化三大面向協助組織進行深度評估。另外，建立完整的安全組織與流程亦是絕對必要的，須知物聯網可能牽涉的是生命財產的安全議題，因此安全組織不能只是產品與IT人員，還須包含法務、公關、總務、客服等各單位，並進行完整之緊急事件應對演練，以備不時之需。 而在具規模的組織，建立相當的風險智能功能團隊亦是必要的。需要了解的是，物聯網設備多是專業領域之特殊應用，因此資料需要大量的領域專家進行分析解讀，這時亦可以應用機器學習技術使用監督式學習尋找錯誤資料，並進行風險評分，甚至可進階使用非監督式學習進行資料分類與異常分析，尋找系統優化之契機。

最後，這些風險分析的規則，最好能適度轉換成Machine Policy，建置安全智能於端點，使資料中心與端點通力合作，形成一個正向輪迴，持續強化安全偵測，阻擋威脅於機先。

物聯網安全之未來

物聯網作為近年來最熱門的議題之一，在這個萬物聯網的時代，隱私與安全是不可或缺的。然而，物聯網的安全並非是靠單一廠商就能一蹴可及，必須由各生態鏈的廠商共同建立可信任的安全生態方可成功。這個生態鏈中包含硬體製造商必須建立信任根，解決方案商基於硬體安全方案實作安全功能，系統維運商精實管理維運安全，最後加上安全認證的導入方能健全。

現今，已經看到硬體製造商提出多樣的安全晶片，政府亦積極推展物聯網安全標準，目前包含視訊監視器、無線路由器以及智慧運輸等，均有相對應的檢測單位。

放眼未來，樂見更多資源投入，發展更多領域的安全基準，更重要的是希望民眾能提高安全意識，方能促使廠商將相關安全要求導入產品與日常維運中，建立起更為安全、便捷的物聯網新世界。

資料來源：https://www.netadmin.com.tw/netadmin/zh-tw/viewpoint/26443E6FD1EE49CEB4A565A6F3A5A0FF?fbclid=IwAR0r3Vk8jZ784d2FzIyFT0tO03sJlt3wjh4K-eTxX6e70GSoVigky4HPFF4

久違的得到app專欄心得又來了，這次是熱騰騰的【前沿科技之吳軍講5G】

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『5G 到底是什麼？好好發展4Ｇ不行嗎？哪些公司會是未來5G時代的推手呢？5G下一代的科技是什麼呢？』
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著名的自然語言搜索專家、Google 中日韓語系搜索部門創始人、得到app 專欄作家吳軍博士，發表了100分鐘的短篇課程【前沿科技之吳軍講5G】。

不管你是擔心自己有聽沒有懂的科技小白，或者不確定到底還有沒有新東西可以學的5G大神，都可以花個三分鐘看看熱騰騰的摘要與心得喔。

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這次的短講分成八個段落，我整理為三個問題

1）.5G 到底是什麼？好好發展4Ｇ不行嗎？

業內人士講到5G會包含三大項目『速度快、低延遲（或者高可靠性）、與萬物聯網』，但一般民眾感受最強的還是速度快。只是快又有什麼用呢？4G也沒有慢到讓人想不開啊。

吳軍提到4G的瓶頸其實在多人同時連網，例如跨年、大型活動時常常連上網打卡都有困難，更不用說傳照片或者直播了。同時連網設備的數量上限（每平方公里十萬個）是4G規格先天限制，不是電信業者多蓋基地台就能搞定的。

5G突破了同時連網設備數量的問題，才能讓『萬物』直接連接上網，而不是像現在透過wifi 或者透過4G間接連接上網，5G帶來最大的改變是萬物聯網。

4G 時代就有物聯網啊，為何非要到5G才能發展呢？這就要從到底改朝換代了什麼技術，還有到底是哪些公司帶來巨大改變談起。

(2) 到底革新了哪些技術，又是哪些公司帶來5G時代的巨大改變呢？

量變帶來質變。

吳軍提到保守估計，5G時代全球會有500億聯網設備。這麼大的量不但無法再透過Wifi 連接網路（Wifi 路由器的可連接設備數量也有上限的），還有相繼而來的安全與耗電問題。

安全問題是指目前物聯網設備的系統簡單，預設密碼更簡單，因此很容易造成安全漏洞（我們都常聽到家中攝影機被駭客輕易看透透的新聞）。耗電問題則是指我們很難對這麼多設備一一連接電源或者更換電池，因此耗電量勢必降低，如果能降低到永遠不用充電更好。

這些都是數量級的改變（不是改良50%、80%，而是幾倍甚至幾十倍），也是5G發展的重要前置條件。目前前置條件尚未具足，5G標準規格要到2020年中才會定下來，根據吳軍的看法，目前的5G手機，到了規格確定後，可能都過時了也不一定。

而美國、韓國、中國等國的5G發展都是在搶先機，希望規格定案時能佔一席之地。

等等，不是聽說美國5G手機燙到不行，要用冰桶鎮壓，為什麼中國的5G設備可以永不充電？

這其實是單位耗電量跟總耗電量的差異。

美國5G手機的故事則是為了因為那些手機內藏多支天線，為了讓多支天線跟基地台有良好連結才造成的高熱。若手機天線數量是目前手機的八倍，就算每支天線耗電量只有一半，也是四倍的耗電量。高耗電自然就變燙了。而吳軍談的5G物聯網設備，指的是像溫度感測、水表度數感測等等微型設備，耗電量自然更低。

總之，具備數量級的技術改變能力，且是檯面上現有的大型公司就可能會帶來5G時代的巨大改變。至於要角是華為還是高通呢？技術成熟還要在三五年，下定論還太早。

(3) 有沒有哪些是搭5G順風車的不成熟科技呢？

包含VR、AR、衛星基地台、熱氣球基地台等等都是。就說VR與衛星基地台吧。

VR的關鍵瓶頸是在運算能力，也就是現在VR眼鏡後面接著的那台電腦。若不能解決運算能力以及耗電的問題，能夠使用的場景始終無法突破。5G帶來的高速度與高可靠性，只是改變一點點使用體驗而已。

特斯拉要發射一萬顆衛星基地台，乍看十分驚人，但考量中國就有五百萬個基地台，一萬顆放到全球場景其實十分渺小。再說信號從手機到衛星基地台後，還是要連線到陸地上的核心網路，核心網路再回傳到衛星、再傳到手機，整個通信路徑變得漫長。目前沒有突破性的技術可以改善這個漫長的問題，因此暫時存觀望之意。

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結論：正如同在信息論中提到，吳軍認為5G的重點在萬物聯網與車聯網。不只是物聯網，還要到達萬物都能聯網，且長時間都在網上，而非時在時不在，才是5G真正的價值。至於目前常佔據媒體版位的幾秒下載一部高清影片、或者VR，全息投影等等，要不就並非革命性改變，要嘛就還需要更多的技術配合。而對於中美貿易大戰中到底哪些公司才是5G時代要角，由於吳軍認為目前根本還是前5G時代，未來發展必有這些公司，但到底鹿死誰手，他也還沒有定論。
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後記：吳軍的5G講座，精彩之處在於幾乎不談任何技術，但完全貼著現有技術發展與討論的脈絡在走，又有清晰的觀點。

短短摘要當然有很多疏漏，像是他對1G到5G演進的說明、對於行動網路與固定網路的角色等等，我限於個人能力與篇幅就通通跳過了，有興趣的人當然還是要去買原專欄來看啊。

只不過在5G應用的頻譜上，他似乎是偏向高頻(28GHz)，所以認為目前大多數國家採用的中頻（3.5GHz）還不是真正的5G，他定義中的5G至少要4~5年後才會來臨，我倒是沒有想到那麼遠。 另外就是工業用的企業私網，他著墨也比較少一些。