在蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，偽基站已成為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備面臨的重要安全威脅。偽基站通過(guò)模擬合法基站信號(hào)，利用更高的功率強(qiáng)制物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接，從而獲取設(shè)備信息或進(jìn)行惡意通信。隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量的快速增長(zhǎng)，以及在關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用，偽基站攻擊的潛在危害日益凸顯。

偽基站工作原理

偽基站是一種非法的無(wú)線電通信設(shè)備，主要由主機(jī)和筆記本電腦組成，能夠強(qiáng)制連接用戶設(shè)備信號(hào)，攝取一定半徑范圍內(nèi)的設(shè)備信息。偽基站的核心威脅在于其能夠模擬合法基站信號(hào)，使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在不知情的情況下連接到偽基站，進(jìn)而被劫持或獲取敏感數(shù)據(jù)。偽基站的工作原理主要包括以下幾個(gè)步驟：

首先，偽基站通過(guò)大功率射頻設(shè)備干擾和屏蔽一定范圍內(nèi)的合法基站信號(hào)，通?？蓧褐浦苓?0-100米范圍內(nèi)的合法信號(hào) 。其次，偽基站搜索附近的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，獲取其位置信息和通信參數(shù)。然后，偽基站發(fā)送偽造的基站廣播消息，這些消息包含與合法基站相似的小區(qū)標(biāo)識(shí)、頻點(diǎn)等信息，但信號(hào)強(qiáng)度更高，迫使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行小區(qū)重選。最后，當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接到偽基站后，偽基站可獲取設(shè)備信息或進(jìn)行惡意通信，如發(fā)送釣魚(yú)指令、竊取傳感器數(shù)據(jù)等。

基于信號(hào)特征分析的偽基站檢測(cè)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可通過(guò)分析蜂窩網(wǎng)絡(luò)信號(hào)特征來(lái)識(shí)別偽基站。信號(hào)特征分析是一種無(wú)需額外硬件支持、適用于資源受限設(shè)備的偽基站檢測(cè)方法，主要包括以下幾種技術(shù)：

1. 信號(hào)強(qiáng)度變化分析

偽基站與真實(shí)基站的信號(hào)強(qiáng)度變化規(guī)律存在顯著差異。真實(shí)基站的信號(hào)強(qiáng)度隨時(shí)間變化具有一定的規(guī)律性，而偽基站由于位置固定或移動(dòng)性差，信號(hào)強(qiáng)度變化模式異常。例如，當(dāng)偽基站首次出現(xiàn)時(shí)，其信號(hào)強(qiáng)度會(huì)突然超過(guò)真實(shí)基站，且在短時(shí)間內(nèi)保持較高水平，而真實(shí)基站信號(hào)強(qiáng)度通常會(huì)隨距離變化而逐漸減弱或增強(qiáng)。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度變化分析：

建立信號(hào)強(qiáng)度歷史基線模型：記錄設(shè)備在正常網(wǎng)絡(luò)下的信號(hào)強(qiáng)度變化規(guī)律，包括不同時(shí)間段、不同位置的信號(hào)強(qiáng)度分布。

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)當(dāng)前信號(hào)強(qiáng)度：在設(shè)備活躍期間，定期采集當(dāng)前連接基站的信號(hào)強(qiáng)度，并與歷史基線進(jìn)行對(duì)比。

計(jì)算信號(hào)強(qiáng)度差異特征：采用歐氏距離等數(shù)學(xué)方法，計(jì)算當(dāng)前信號(hào)強(qiáng)度變化曲線與歷史基線的差異，若差異超過(guò)設(shè)定閾值，則判定可能存在偽基站。

動(dòng)態(tài)調(diào)整檢測(cè)閾值：根據(jù)設(shè)備所處環(huán)境（如城市、鄉(xiāng)村、隧道等）和信號(hào)穩(wěn)定性，動(dòng)態(tài)調(diào)整檢測(cè)閾值，提高檢測(cè)準(zhǔn)確性。

這種方法的優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需額外硬件支持，計(jì)算復(fù)雜度低，適合資源受限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。但其局限性在于需要設(shè)備保持一定的活躍度以采集信號(hào)特征，且在信號(hào)環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域可能誤報(bào)。

2. 廣播消息特征分析

蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的基站會(huì)定期廣播系統(tǒng)信息塊（SIBs），這些信息包含小區(qū)標(biāo)識(shí)、頻點(diǎn)、跟蹤區(qū)碼（TAC）等關(guān)鍵參數(shù)。偽基站廣播的系統(tǒng)消息通常存在特征性異常，如參數(shù)設(shè)置不合理、信息更新頻率異常等 。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)廣播消息特征分析：

預(yù)存合法基站參數(shù)特征：設(shè)備或云端平臺(tái)存儲(chǔ)所在區(qū)域合法基站的Cell ID、頻點(diǎn)、TAC等參數(shù)的分布特征。

解析并驗(yàn)證當(dāng)前基站參數(shù)：在設(shè)備連接新基站時(shí)，解析基站廣播的系統(tǒng)消息，驗(yàn)證參數(shù)是否符合預(yù)存特征。

檢測(cè)參數(shù)異常模式：如發(fā)現(xiàn)Cell ID與預(yù)存信息不符、TAC與位置不匹配、頻點(diǎn)設(shè)置異常（如設(shè)置為邊緣值）等情況，判定可能存在偽基站。

考慮多基站環(huán)境：在多基站覆蓋區(qū)域，設(shè)備可同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)基站的參數(shù)，通過(guò)比較各基站參數(shù)的一致性來(lái)識(shí)別偽基站。

這種方法的優(yōu)勢(shì)在于可直接檢測(cè)基站合法性，無(wú)需依賴信號(hào)強(qiáng)度變化，適用于信號(hào)環(huán)境復(fù)雜的場(chǎng)景。但其局限性在于需要設(shè)備具備解析系統(tǒng)消息的能力，且需要預(yù)存合法基站參數(shù)或與云端平臺(tái)協(xié)同。

3. 多維度特征融合分析

單一信號(hào)特征可能不足以準(zhǔn)確識(shí)別偽基站，因此可采用多維度特征融合分析的方法，結(jié)合信號(hào)強(qiáng)度、廣播消息參數(shù)、時(shí)間序列等多種特征，提高檢測(cè)準(zhǔn)確性。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可采用以下策略實(shí)現(xiàn)多維度特征融合分析：

構(gòu)建特征向量：將信號(hào)強(qiáng)度、Cell ID、頻點(diǎn)、TAC、信號(hào)質(zhì)量等參數(shù)組合成特征向量。

計(jì)算特征相似度：采用歐氏距離、余弦相似度等方法，計(jì)算當(dāng)前特征向量與歷史合法基站特征向量的相似度。

建立動(dòng)態(tài)閾值模型：根據(jù)設(shè)備所處環(huán)境和通信狀態(tài)，動(dòng)態(tài)調(diào)整特征相似度閾值，平衡檢測(cè)靈敏度和誤報(bào)率。

考慮時(shí)間序列因素：分析信號(hào)特征隨時(shí)間的變化規(guī)律，如信號(hào)強(qiáng)度波動(dòng)頻率、參數(shù)更新周期等，識(shí)別異常模式。

這種方法的優(yōu)勢(shì)在于綜合考慮多種特征，提高了檢測(cè)準(zhǔn)確性，但計(jì)算復(fù)雜度較高，需要物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備具備一定的計(jì)算能力或與邊緣/云端協(xié)同。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備偽基站規(guī)避策略

基于上述檢測(cè)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可采取以下規(guī)避策略：

1. 協(xié)議棧安全配置

預(yù)設(shè)合法基站參數(shù)：在設(shè)備中預(yù)設(shè)所在區(qū)域合法基站的頻點(diǎn)、Cell ID、TAC等參數(shù)，作為連接基站的參考依據(jù)。

禁用不必要功能：如禁用語(yǔ)音通話功能（若不需要），減少偽基站可利用的通信接口。

這種方法的優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)協(xié)議棧配置直接增強(qiáng)安全性，無(wú)需額外硬件支持，且可與運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)策略協(xié)同。但需要確保設(shè)備固件支持相關(guān)配置，且與運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)兼容。

2. 終端側(cè)輕量化檢測(cè)模塊

針對(duì)資源受限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，可設(shè)計(jì)輕量級(jí)偽基站檢測(cè)模塊，實(shí)現(xiàn)終端自主檢測(cè)：

低功耗信號(hào)監(jiān)測(cè)：通過(guò)定時(shí)喚醒機(jī)制（如每小時(shí)喚醒一次），采集當(dāng)前基站的信號(hào)強(qiáng)度、Cell ID等參數(shù)，控制功耗在可接受范圍內(nèi)。

簡(jiǎn)化的特征分析算法：采用閾值觸發(fā)機(jī)制，而非復(fù)雜的聚類(lèi)算法，降低計(jì)算資源消耗。例如，當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度突然超過(guò)歷史基線20dB以上且持續(xù)10分鐘時(shí)，觸發(fā)警報(bào)。

基于規(guī)則的檢測(cè)：預(yù)設(shè)偽基站特征規(guī)則庫(kù)，如"Cell ID與預(yù)存信息不符"、"TAC與位置不匹配"等，通過(guò)簡(jiǎn)單規(guī)則匹配實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。

軟件定義網(wǎng)絡(luò)選擇：根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，自動(dòng)選擇信號(hào)強(qiáng)度合理、參數(shù)符合預(yù)存特征的基站，避免連接偽基站。

這種方法的優(yōu)勢(shì)在于完全在終端側(cè)實(shí)現(xiàn)，無(wú)需依賴云端或網(wǎng)絡(luò)側(cè)，響應(yīng)速度快。但檢測(cè)準(zhǔn)確性可能受限于設(shè)備資源和規(guī)則庫(kù)的完善程度。

3. 邊緣-云端協(xié)同防護(hù)架構(gòu)

對(duì)于關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，可采用邊緣-云端協(xié)同防護(hù)架構(gòu)，提高整體安全性：

終端-邊緣協(xié)同檢測(cè)：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將采集的信號(hào)特征（如Cell ID、信號(hào)強(qiáng)度、頻點(diǎn)等）上報(bào)至邊緣網(wǎng)關(guān)，由網(wǎng)關(guān)進(jìn)行更復(fù)雜的分析，識(shí)別偽基站特征。

云端威脅情報(bào)共享：云端平臺(tái)收集全球偽基站攻擊數(shù)據(jù)，生成威脅情報(bào)并下發(fā)至邊緣網(wǎng)關(guān)和終端設(shè)備，增強(qiáng)檢測(cè)能力。

動(dòng)態(tài)黑名單機(jī)制：根據(jù)云端分析結(jié)果，生成偽基站基站標(biāo)識(shí)黑名單，并定期更新至設(shè)備，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)規(guī)避。

自適應(yīng)通信策略：根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)備通信參數(shù)（如重選偏置、最小接入電平等），降低被偽基站劫持的風(fēng)險(xiǎn)。

這種方法的優(yōu)勢(shì)在于結(jié)合了終端側(cè)的實(shí)時(shí)性和云端/邊緣側(cè)的計(jì)算能力，提高了整體檢測(cè)準(zhǔn)確性和響應(yīng)速度。但需要設(shè)備具備一定的通信能力和與云端的協(xié)同機(jī)制。

結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備偽基站防護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要從硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同等多個(gè)層面綜合施策?；谛盘?hào)特征分析的檢測(cè)技術(shù)是一種有效且無(wú)需額外硬件支持的方法，適合資源受限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。同時(shí)，協(xié)議棧安全配置和雙向鑒權(quán)是基礎(chǔ)防護(hù)手段，應(yīng)優(yōu)先實(shí)施。對(duì)于關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，邊緣-云端協(xié)同防護(hù)架構(gòu)可提供更高水平的安全保障。

審核編輯 黃宇