20、物联网网络的物理层安全：现状与挑战

物联网网络的物理层安全：现状与挑战

1. 物理层安全（PLS）的重要性

在物联网（IoT）安全领域，基于密码学的安全技术存在固有问题，而物理层安全（PLS）技术则是一种令人瞩目的解决方案。PLS 旨在利用合法节点之间的信道特性和通信环境中的随机噪声，为抵御恶意攻击者提供完美的保密性。它无需部署高度复杂的加密/解密技术，就能实现数据保密。此外，通过利用发射机和合法接收机之间独特的信道状态信息（CSI），PLS 无需使用密钥，就能为合法节点提供更强大的保护，确保其安全性不受攻击者计算能力的影响。因此，在当前和未来的物联网网络中使用 PLS 技术，是创建完全安全的智能环境的必要条件。

然而，由于物联网概念仍处于早期发展阶段，在安全方面存在许多空白，在物联网网络中使用 PLS 是一项具有挑战性的任务。传统的 PLS 技术通常部署在基站网络中，由于物联网网络的独特特性，这些技术并不完全符合其需求，需要进行适当的调整。因此，为了在物联网网络中有效使用 PLS，必须仔细分类物联网在安全方面的特性。

2. 物联网架构

物联网的结构通常分为三个不同的层：感知层、网络层和应用层，每层都有其独特的安全要求。识别这些层的具体特性，对于在物联网网络中应用有效的 PLS 技术至关重要。
- 感知层 ：也称为物理层、传感器层或采集层，通过部署传感器、探测器和执行器来收集环境数据。该层常用的异构物联网网络技术包括射频识别（RFID）系统和无线传感器网络（WSN）。RFID 设备旨在安装在每个物体上用于识别，因此需要大量生产，且体积小、成本低。这导致其内部硬件能力不如其他无线设备，使其极易受到安全攻击。其他类型的物联网传感器，如摄像头、语音捕