大规模物联网设备的识别与定位

发布时间：2020-04-09 17:08

【摘要】：物联网已经成为智慧城市、智慧小区等关系国计民生应用的重要组成部分。近年来,越来越多的物联网设备接入网络空间,包括网络摄像头、打印机、路由器、工业控制设备、智能家电等等,这些设备的安全问题引起了工业界和学术界的关注。物联网设备和设备地理位置信息对于保障网络空间安全起着关键作用。然而,目前的商业地理位置数据库只能提供粗粒度位置信息,定位到国家或者城市级别,无法满足细粒度物联网设备识别和定位的需求。本篇论文提出了大规模物联网设备的识别和定位算法,提高设备识别精确度和定位精度。本篇论文,首先实现了基于机器学习的物联网设备指纹生成算法。基于应用层数据报文内容,论文提取文本信息,结合通用的机器学习算法,生成物联网设备指纹,提高网络空间物联网设备识别精确率。其次,论文提出了基于测量的定位算法。具体来说,论文通过命名实体识别和正则表达式,提取可靠地理位置信息,生成大量的被动地标信息,作为测量的锚节点。论文基于欧几里得距离将地标节点分簇,获得高质量的地标信息,结合时延信息、网络拓扑结构和路由信息,计算目标物联网设备的经纬度信息,提高设备定位的精度。此外,论文通过调用谷歌地图接口实现图形化展示物联网设备的位置信息。本篇论文,通过搭建原型系统来验证算法的可行性。实验结果表明,物联网设备的识别达到了98%的识别精度和98%的覆盖率。在公开数据集合(近10000万数据报文)上,物联网设备指纹发现552万个物联网设备。在设备定位方面,论文提取了6万个具有经纬度信息的地标信息,定位精度控制在100公里以内。
【图文】：

框架结构,包结

基于ＴＣＰ／ＩＰ协议栈实现差异性的识别技术。由于网络传输层ＴＣＰ／ＩＰ协议栈逡逑在实现上存在着一定的差异性，可以生成特征空间，识别设备相关信息。操作系统逡逑识别基于ＴＣＰ／ＩＰ协议，原始ＴＣＰ包框架结构如图２－１所示。识别出操作系统的差逡逑异性，其研宄集中在降低识别时间和提高识别精度两个方面。Ｎｍａｐ首次采用主动逡逑探测方式向目标主机的存活端口发送１２个ＴＣＰ包、１个ＵＤＰ包和２个ＩＣＭＰ包，逡逑根据回应包头特征字段内容（ＴＣＰ／ＩＰ协议的报文初始化大小、ＴＴＬ值、ＴＣＰ滑动逡逑６逡逑

应用场,定位算法,时延,示意图

学的Ｌｉ在ＵＳＥＮＩＸ邋Ｓｅｃｕｒｉｔｙ邋２０１８ｆ４Ｗ提出了设备厂商的硬编码作为设备识别手段，逡逑自动生成物联网设备指纹信息。逡逑北京交通大学的Ｌｉ等人总结了网络空间中物联网信息搜索架构，如图２－２逡逑所示。从图中可以看出架构主要由三部分组成：探测、识别和应用。信息探测作用逡逑是收集网络空间中能够获取到的信息，主要包括传输层、网络层、应用层这三层。逡逑按照不一样的信息收集方式，探测技术划分成主动探测方式与被动侦听方式。在物逡逑联网探测技术应用之上的物联网信息识别技术，作用是发现并且提取需要的物联逡逑网相关信息内容。识别物联网信息依靠的是物联网指纹，按照目前发展状况划分成逡逑基于分类模型、基于标语这两种物联网指纹。不管指纹的识别方式有何不同，物联逡逑网信息识别的方式都是将下层物联网探测到的数据信息和生成的指纹信息拿来做逡逑匹配。识别的上一层是应用，通过物联网设备的探测和识别，，获取到大量物联网信逡逑根据数据模型设计数据存储，根据存储方式建立高效的索引，并且实现物联网信息逡逑的可视化。逡逑２．２邋ＩＰ定位技术逡逑ＩＰ定位技术根据有无客户端支撑分成独立于客户端
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.44;TN915.05

【参考文献】