边缘计算的安全威胁建模

边缘计算的安全威胁建模

I目录

■CONTENTS

第一部分物理安全威胁识别..................................................2

第二部分网络访问控制威胁建模..............................................5

第三部分数据存储安全威胁分析..............................................7

第四部分应用软件漏洞评估..................................................10

第五部分固件篡改威胁评估..................................................12

第六部分恶意软件传播威胁建模.............................................15

第七部分认证与授权威胁分析...............................................17

第八部分隐私泄露威胁建模..................................................19

第一部分物理安全威胁识别

关键词关键要点

物理入侵

1.未经授权人员或恶意人员进入边豫计算设备所在物理区

域，窃取或破坏设备。

2.环境破坏，如温度、湿度或电涌，可能损坏设备或导致

数据丢失C

3.自然灾害，如地震或洪水，可能损坏或摧毁边缘计算设

备。

网络攻击

1.远程攻击者利用网络漏洞未经授权访问边缘计算设备，

窃取数据或破坏系统。

2.恶意软件感染，如病毒或勒索软件，可能加密或删除数

据，或破坏设备功能。

3.拒绝服务攻击，可能使边缘计算设备或服务不可用。

设备故障

1.硬件故障，如存储损坏或网络接口故障，可能导致数据

丢失或设备不可用。

2.软件故障，如操作系统崩溃或应用程序错误，可能导致

数据丢失或设备不稳定。

3.人为错误，如错误配置或不当操作，可能导致设备故障

或数据丢失。

数据窃取

1.未经授权的人员从边缘计算设备窃取敏感数据，用干非

法目的或破坏声誉。

2.恶意软件或黑客窃取数据用于勒索或转售。

3.内部威胁，如员工或承包商恶意泄露或窃取数据。

隐私泄露

1.个人身份信息（PH）或敏感数据从边缘计算设备泄露，

导致身份盗窃或其他损害。

2.数据滥用，如未经同意收集或使用个人数据。

3.监管不力或执法不力，导致数据泄露和隐私侵犯。

供应链威胁

1.在边缘计算设备供应链中引入恶意软件或硬件后门，从

而使设备容易受到攻击。

2.供应商滥用，如未经授权访问设备或数据。

3.第三方组件中的漏洞或缺陷，可能使边缘计算设备容易

受到攻击。

物理安全威胁识别

物理安全威胁是指对边缘计算设备或基础设施的物理损坏或未经授

权的访问。此类威胁可导致数据泄露、设备故障或服务中断。

1.未经授权的访问

*未经授权人员进入设备所在区域

*窃取或复制设备或数据存储介质

*篡改设备或线路

2.物理损坏

*设备因自然灾害（如火灾、水灾、地震）而损坏

*设备因人为原因（如事故、故意破坏）而损坏

*环境因素造成的损坏（如极端温度、湿度、振动）

3.电源中断

*电力故障或故意断电

*电力供应波动或浪涌

*设备过热或着火

4.网络攻击

*通过物理访问设备植入恶意软件或篡改配置

*利用物理漏洞发动分布式拒绝服务（DDoS）攻击

*利用物理漏洞窃取数据或破坏系统

5.人为错误

*操作失误或误用设备

*维护不当导致设备损坏或数据丢失

*员工疏忽导致未经授权的访问或物理损坏

6.社会工程

*骗取员工给予未经授权的访问或提供敏感信息

*冒充授权人员获取设备或数据

*通过诱骗或威胁迫使员工采取不安全行为

物理安全威胁建模

为了识别和评估物理安全威胁，需要进行威胁建模。此过程涉及以下

步骤：

*识别潜在威胁：确定所有可能对边缘计算设备或基础设施构成风险

的物理威胁。

*评估威胁影响：评估每个威胁对业务操作的潜在影响，包括数据泄

露、设备故障和服务中断的风险。

*实施缓解措施：针对每个威胁制定并实施缓解措施，例如物理访问

控制、环境控制、备份和恢复计划。

*持续监控和更新：定期监控威胁环境的变化，并根据需要更新缓解

措施。

结论

物理安全威胁可能对边缘计算部署构成重大风险。通过识别、评估和

缓解此类威胁，组织可以保护其数据和系统，确保业务连续性并符合

监管要求。

第二部分网络访问控制威胁建模

关键词关键要点

网络访问控制威胁建模

1.未经授权的访问：

-攻击者利用未修复的漏洞或配置错误获得对边缘设

备或数据的访问权限。

-内部威胁.例如心怀不满的员工.可能滥用特权访问

敏感数据。

2.数据泄露：

-未加密或保护的数据容易被攻击者窃取和泄露。

-攻击者利用网络攻击技术（如网络钓鱼或中间人攻

击）来获取访问凭据，从而窃取数据。

3.服务中断：

-拒绝服务攻击（DoS）或分布式拒绝服务攻击（DDoS）

可使边缘设备和服务瘫痪。

-攻击者可利用未打补丁的系统或软件漏洞来发起此

类攻击。

身份验证和授权威胁建模

1.凭据盗窃：

-攻击者利用网络轲鱼或其他社会工程技术窃取用户

凭据。

-弱密码或可预测的密码容易被破解，从而导致未经授

权的访问。

2.权限滥用：

-特权账户的凭据被窃取后，攻击者可以执行未经授权

的操作。

-权限分离不当允咨低权限用户提升权限并访问敏感

数据。

3.身份欺骗：

-攻击者冒充合法的用户或设备，以获得对网络或资源

的访问权限。

-这可能通过身份盗窃、会话劫持或利用弱身份验证机

制来实现。

网络访问控制威胁建模

简介

网络访问控制（NAC）是边缘计算中的一项关键安全机制，可防止未

经授权的设备和用户访问网络。威胁建模对于确定和解决NAC相关

的潜在安全风险至关重要。

威胁建模方法

NAC威胁建模可以采用以下方法：

*识别资产：确定边缘网络中的资产，包括设备、用户和数据。

*识别威胁：考虑可能针对NAC系统的威胁，例如黑客攻击、恶意

软件和物理攻击。

*分析漏洞：评估NAC系统中可能被利用的漏洞，例如配置错误、

身份验证绕过和输入验证问题。

*评估风险：分析威胁和漏洞的严重性、发生概率和影响，从而确定

整体风险。

*实施对策：制定安全控制措施以减轻威胁和漏洞，例如身份验证机

制、入侵检测系统和安全信息和事件管理(SIEM)o

常见NAC威胁

NAC系统面临的常见威胁包括：

*未经授权的访问：攻击者利用漏洞获得对受保护网络或设备的访问

权限。

*身份盗用：攻击者冒充合法用户访问网络，从而绕过NAC控件。

*设备欺骗：攻击者伪装其设备使其看起来合法，从而绕过NAC策

略。

*恶意软件感染：恶意软件可以感染连接到网络的设备，从而破坏

NAC系统并允许未经授权的访问。

*拒绝服务(DoS)攻击：攻击者试图淹没NAC系统以使其崩溃，从

而使合法用户无法访问网络。

NAC安全最佳实践

为了有效缓解NAC威胁，应实施以下最佳实践：

*强身份验证：使用多因素身份验证和身份验证服务器来验证用户和

设备身份。

*访问控制策略：根据角色和特权定义和实施细粒度的访问控制策略。

*网络分段：将网络细分为多个区域，以限制对敏感资产的访问。

*入侵检测和预防：部署入侵检测和预防系统以识别和阻止恶意活动。

*安全日志记录和监控：定期审查安全日志并监控网络活动以检测异

常行为。

持续监控和改进

NAC威胁建模是一个持续的过程，需要定期监控和改进。随着网络环

境的变化，威胁也会不断演变，因此至关重要的是不断评估风险并实

施适当的对策。

第三部分数据存储安全威胁分析

关键词关键要点

数据存储安全威胁分析

主题名称：数据泄露1.数据被未经授权的人员访问，包括内部威胁和外部攻击

者。

2.数据传输过程中遭到空截或窃取，例如网络钓鱼或中间

人攻击。

3.存储设备物理丢失或很坏，导致数据永久丢失。

主题名称：数据篡改

数据存储安全威胁分析

边缘计算环境中，数据存储安全至关重要，因为它涉及到存储和处理

敏感数据。以下是对数据存储安全威胁的分析：

未经授权的访问

*内部攻击：恶意内部人员可以绕过安全措施，获得对存储数据的

未经授权访问。

*外部攻击：黑客可以利用网络漏洞或社会工程技术，远程访问存

储系统。

数据泄露

*明文存储：数据以未加密的形式存储，如果系统遭到破坏，则可

能泄露。

*加密密钥泄露：加密密钥用于保护存储的数据，如果密钥泄露，

数据将容易受到未经授权的访问。

*数据泄露：恶意软件或勒索软件可以窃取或删除存储的数据。

数据篡改

*未检测到的更改：恶意人员可以修改存储的数据，而不会留下痕

迹。

*恶意软件感染：恶意软件可以修改存储的数据或加密密钥，导致

数据损坏或丢失。

数据丢失

*存储故障：硬件故障或软件错误会导致存储系统故障，导致数据

丢失。

*人为错误：人为错误，如意外删除或覆盖数据，会导致数据丢失。

*勒索软件攻击：勒索软件可以加密或删除存储的数据，要求受害

者支付赎金才能恢复数据。

其他威胁

*云服务提供商漏洞：如果边缘计算平台依赖于云服务，则云服务

提供商的漏洞可能影响存储数据的安全性。

*影子TT：未经授权或未受控的设备和应用程序的使用可能会创建

存储敏感数据的影子数据存储库。

*物理安全：未经授权的访问、盗窃或破坏存储设备会导致数据丢

失或泄露。

缓解措施

为了缓解这些威胁，可以实施以下缓解措施：

*加密：使用强加密算法加密存储的数据和加密密钥。

*访问控制：实施基于角色的访问控制和多因素身份验证，以限制

对存储系统的访问C

*日志记录和监控：实施日志记录和监控系统，以检测未经授权的

访问和数据更改。

*备份和恢复：定期备份存储的数据，并实施恢复计划以在发生数

据丢失时恢复数据。

*补丁和更新：定期应用存储系统和底层基础设施的补丁和更新，

以修复已知的漏洞C

*物理安全：实施物理安全措施，如限制对存储设备的访问和安装

入侵检测系统。

第四部分应用软件漏洞评估

关键词关键要点

边缘设备攻击面分析

1.分析边缘设备的硬件和软件配置，确定潜在的漏洞和攻

击途径。

2.评估设备的连接性和网络协议，识别未经授权的访问和

数据泄露风险。

3.考虑设备的物理安全，包括设备的篡改和物理攻击的可

能性。

应用软件漏洞评估

1.识别和评估边缘设备上运行的应用程序中的安全漏河，

包括缓冲区溢出、跨站点脚本攻击和注入漏洞。

2.考虑第三方应用程序和组件的安全性，确保它们不会引

入额外的漏洞。

3.定期更新和修补应用程序，以解决已知的安全漏洞。

应用软件漏洞评估

应用软件漏洞评估是边缘计算安全威胁建模中至关重要的一步，其目

的是识别和评估应用软件中的安全漏洞，以防范潜在的攻击和数据泄

露风险。

漏洞识别

漏洞识别包括以下步骤：

*静态分析：使用目动化工具分析应用软件代码，识别潜在漏洞，例

如缓冲区溢出、内存泄漏、SQL注入和跨站点脚本攻击。

*动态分析：执行应用软件并监控其行为，以识别在运行时可能出现

的漏洞，例如缓冲区溢出和格式字符串攻击。

*手动评估：由安全专家手动审查应用软件，检查是否存在不安全的

编码实践、配置错误或其他潜在漏洞。

漏洞评估

漏洞评估包括以下步骤：

*漏洞分类：将漏洞分类为不同严重等级，例如高、中、低。

*风险分析：评估每个漏洞可能造成的潜在风险，考虑漏洞的利用可

能性、攻击者可以获得的权限以及由此造成的潜在后果。

*补救建议：提供补救建议，包括更新、修补或重新配置应用软件,

以减轻或消除漏洞。

渗透测试

渗透测试是一种主动的安全评估技术，涉及模拟攻击者尝试利用应用

软件中的漏洞来访问系统或数据。渗透测试可以帮助识别传统漏洞评

估无法检测到的漏洞，并验证补救措施的有效性。

最佳实践

进行有效的应用软件漏洞评估时应遵循以下最佳实践：

*定期评估：定期进行漏洞评估，以跟上不断发展的威胁格局。

*自动化工具：利用自动化工具提高效率和准确度。

*人工审查：结合人工审查，以识别自动化工具可能错过的漏洞。

*风险优先级：优先关注具有最高风险的漏洞。

*补救验证：验证补救措施是否有效，并定期监控补丁的状态。

结论

应用软件漏洞评估对于边缘计算安全威胁建模至关重要。通过识别和

评估应用软件中的漏洞，组织可以降低攻击风险，保护数据并维护系

统完整性。遵循最佳实践，定期进行漏洞评估并根据需要实施补救措

施，可以显著提高边缘计算环境的安全性。

第五部分固件篡改威胁评估

关键词关键要点

固件篡改威胁评估

1.固件篡改是一种严重的安全威胁，可能会破坏设备的完

整性、功能性和安全性。

2.攻击者可以通过物理访问、恶意软件或网络漏洞来实施

固件篡改。

3.固件篡改可能导致数据泄露、设备故障、恶意软件感染

或更严重的后果。

固件篡改检测机制

1.检测固件篡改至关重要，可以防止恶意活动对设备和数

据造成损害。

2.检测机制包括代码签名验证、哈希比较和主动监测系统。

3.实施多层检测机制可以提高检测和响应固件篡改的有效

性。

固件更新安全

1.定期进行固件更新对于保持设备安全至关重要，可以修

补安全漏洞和修复固件篡改。

2.固件更新过程必须经过安全验证，以防止引入恶意代码

或未经授权的更改。

3.应采用安全机制（例如数字签名）来确保固件更新的完

整性和真实性。

固件存储安全

1.固件存储区域必须受到保护，以防止未经授权的访问和

修改。

2.使用加密、安全启动和防篡改机制可以保护固件代玛不

被篡改。

3.应实现访问控制措施来限制对固件存储的访问。

固件开发安全

1.遵循安全编码实践对于降低固件篡改风险至关重要。

2.应进行安全测试和审计，以识别和解决固件代码中的潜

在漏洞.

3.使用安全工具和技术还可以增强固件开发过程的安全

性。

固件供应链安全

1.确保固件供应链的安全性对于防止固件篡改至关重要。

2.应评估固件供应商的安全实践和流程。

3.可以通过实施供应链认证和监控机制来提高固件供应链

的安全性。

固件篡改威胁评估

威胁描述：

固件篡改是指未经授权修改或替换设备固件的行为，从而破坏设备功

能或泄露敏感信息C

评估因素：

*攻击载体：远程攻击（如网络通信）、物理访问（如篡改设备）。

*攻击难度：取决于设备固件的安全性、可访问性以及攻击者的技术

水平。

*攻击范围：单个设备、设备组或整个网络。

*攻击动机：窃取信息、破坏设备、获取控制权限。

危害后果：

*数据泄露：未经授权访问设备存储的数据或通信。

*设备故障：导致设备功能受损或故障。

*网络破坏：破坏网络连接或传播恶意软件。

*声誉损害：受感染设备对组织声誉产生负面影响。

对策：

*安全固件设计：采用安全编码实践、实现签名和验证机制。

*固件更新管理：定期更新固件以修复漏河，实施严格的认证和授权

机制。

*设备安全配置：禁用不必要的服务、限制对固件的访问。

*网络分段：将关键设备与网络其他部分隔离。

*物理安全措施：实施物理访问控制，防止未经授权的设备篡改。

*入侵检测和响应：部署入侵检测系统（TDS）和入侵预防系统（TPS）

以检测和阻止固件篡改尝试。

*安全生命周期管理：在设备整个生命周期内维护固件安全性，包括

开发、部署和退役。

威胁建模步骤：

1.识别资产：确定需要保护的设备和固件。

2.识别威胁：评估潜在的固件篡改攻击载体和方法。

3.评估危害：分析固件篡改的后果，包括数据泄露、设备故障和网

络破坏。

4.确定风险：结合威胁和危害评估，确定固件篡改的总体风险。

5.制定对策：实施减轻风险的适当对策，包括安全固件设计、固件

更新管理和网络安全措施。

6.评估和重新评估：定期评估对策的有效性，并在需要时进行重新

评估和调整。

结论：

固件篡改是一个严重的安全威胁，可能导致数据泄露、设备故障和网

络破坏。通过进行威胁建模和实施适当的对策，组织可以降低固件篡

改的风险，保护关键设备和信息。

第六部分恶意软件传播威胁建模

恶意软件传播威胁建模

恶意软件传播是边缘计算环境中的一项重大安全威胁，因为它可能导

致设备感染、数据泄露和系统中断。

威胁描述

恶意软件传播是指恶意软件从受感染设备传播到其他设备的过程。在

边缘计算环境中，由于设备数量众多且互连性强，恶意软件的传播速

度和范围都可能非常快。

常见攻击媒介

恶意软件传播的常见攻击媒介包括：

*可移动存储设备（USB、SD卡）：恶意软件可以传播到连接到受感

染设备的可移动存储设备上。

*网络连接（Wi-Fi,蓝牙）：恶意软件可以通过网络连接传播到其他

设备。

*固件更新：恶意软件可以嵌入在固件更新中，从而在设备更新时传

播。

*供应链攻击：恶意软件可以嵌入到边缘设备或其组件的供应链中。

威胁建模步骤

为了有效地缓解恶意软件传播威胁，需要进行威胁建模，识别潜在攻

击媒介和缓解措施c以下是威胁建模步骤：

1.识别资产和威.胁目标：确定需要保护的关键资产和潜在的恶意软

件攻击目标。

2.枚举攻击媒介：识别可能允许恶意软件传播的攻击媒介。

3.评估威胁严重性：根据资产的价值、威胁的可能性和影响，评估

每个攻击媒介的严重性。

4.确定缓解措施：制定缓解措施来降低每种攻击媒介的风险。

5.实施和监控：实施缓解措施并持续监控环境以检测和响应恶意软

件传播。

缓解措施

缓解恶意软件传播威胁的常见措施包括：

*网络隔离：隔离设备和网络，防止未经授权的访问和连接。

*入侵检测和防御系统(IDS/IPS)：部署IDS/IPS来检测和阻止恶

意活动。

*补丁和更新管理：定期应用安全补丁和更新，以修复已知漏洞。

*安全配置：确保设备和网络安全配置，以防止未经授权的访问和攻

击。

*用户意识培训：教育用户有关恶意软件传播风险并采取安全措施以

保护设备。

案例研究

2019年，Mirai僵尸网络利用边缘计算设备发起了针对DynDNS的

分布式拒绝服务(DDoS)攻击。该僵尸网络利用未修补的安全漏洞在

数千个边缘设备上传播，导致大规模互联网中断。

结论

恶意软件传播是边缘计算环境中的一项严重安全威胁。通过进行威胁

建模并实施适当的缓解措施，组织可以降低恶意软件传播的风险并保

护关键资产。威胁建模是一个持续的过程，需要根据不断变化的威胁

环境进行定期审查和更新。

第七部分认证与授权威胁分析

关键词关键要点

认证威胁分析

*缺乏强有力的凭证：边缘设备上的凭证（如密码、令牌、

证书）可能不够安全，容易被攻击者窃取或破解。

*凭证存储不当：凭证通常存储在设备内部，容易受到恶意

软件或物理破坏的影响，造成凭证泄露。

*假冒和欺骗：攻击者可以使用欺骗技术，如网络钓鱼或中

间人攻击，来窃取凭证或冒充合法的用户。

授权威胁分析

*访问控制不当：边缘设备可能缺乏适当的访问控制机制，

允许未经授权的用户访问敏感数据或执行关键操作。

*特权滥用：攻击者可以利用特权滥用漏洞，获得对高权限

资源或功能的访问，从而进行未经授权的操作。

*角色隔离不足：边缘设备上的角色和权限通常没有得到

充分隔离，这可能允许具有较低权限的用户升级其权限并

访问敏感数据。

认证与授权威胁分析

概述

认证与授权是边缘计算安全威胁建模的核心方面，可确保只有授权用

户才能访问和使用系统和资源。如果认证和授权机制不当，可能会导

致未经授权的访问、数据泄露和系统破坏。

认证威胁

*弱密码：用户选择简单、可预测或未更改的密码，使攻击者可以轻

松猜测或破解。

*凭据填充：攻击者利用在其他账户泄露的密码对目标账户进行身份

验证尝试。

*网络钓鱼：欺诈性电子邮件或网站欺骗用户泄露其凭据。

*中间人攻击：攻击者在用户和认证服务器之间拦截通信，窃取凭据。

*会话劫持：攻击者获取有效会话标识符，冒充授权用户。

授权威胁

*过度授权：用户拥有超出其工作职责所需的权限，从而增加了未经

授权访问的风险。

*特权升级：攻击考利用系统漏洞或配置错误提升其权限级别。

*角色混淆：不同的用户角色被授予相同或类似的权限，导致责任不

清和访问控制混乱。

*规则绕过：攻击者发现授权规则中的漏洞，以获取对未经授权资源

的访问权限。

*横向移动：一旦攻击者获得对一个系统的访问权限，他们可以利用

其连接性在网络中横向移动，获取对其他系统和资源的访问权限。

缓解措施

*使用强密码：强制用户使用复杂、难猜测的密码，并定期更改。

*实施多因素认证：在认证过程中添加额外的验证层，例如生物识别

或一次性密码。

*防止凭据填充：使用防诈骗技术，例如双因素认证或设备指纹识别。

*启用会话超时：设置会话超时，以在用户闲置时终止会话。

*定期审查权限：定期检查用户权限，以确保其符合当前职责和业务

需求。

*实施基于角色的访问控制（RBAC）：将权限分配给用户组或角色，

而不是个人用户。

*使用最少权限原则：授予用户仅执行其工作职责所需的最低权限。

*监控和审计活动：记录和监控用户活动，以检测异常行为。

*定期进行渗透测试：模拟攻击者来识别和修复认证和授权机制中的

漏洞。

第八部分隐私泄露威胁建模

关键词关键要点

身份管理与认证

-认证机制不完善：边缘设备连接数量庞大，传统认证机制

存在弱点，容易受到攻击者利用。

-身份凭证泄露：边缘设备通常存储敏感信息，一旦身份凭

证泄露，攻击者可以窃取个人数据或恶意操作设备。

-设备身份伪造：攻击者可以通过伪造边缘设备的身份，非

法接入网络或窃取数据。

数据隐私保护

-数据收集过度：边缘设备收集大量用户数据，如果处理不

当，可能会侵犯隐私。

-数据传输不安全：边缘没备与云端之间的数据传输可能存

在安全隐患，容易被窃听或劫持。

-数据存储泄露：边缘设备储存大量敏感数据，如果存储措

施不当，可能会导致数据泄露。

固件安全

-固件漏洞利用：边缘设备的用件可能存在安全漏洞，攻击

者可以利用漏洞执行恶意代码。

-固件篡改：攻击者可以篡改边缘设备的固件，植入恶意代

码或改变设备功能。

-固件更新不及时：固件更新不及时会留下安全隐患，使攻

击者有机可乘。

物理安全保护

-物理访问控制：边缘设备往往部署在分散的环境中，需要

加掰物理访问控制，防止未经授权人员接触设备。

-设备防护措施：采取物理防护措施，如加固外壳、防篡改

机制，保护边缘设备免受物理攻击。

-环境监测：对边缘设备所在环境进行监测，及时发现异常

情况，如温度、湿度或电源变化。

网络通信安全

-网络访问控制：控制边缘设备对网络的访问，防止未经授

权的设备连接。

-协议安全：使用安全通信协议，如TLS/SSL,保护边缘设

备与云端或其他设备之间的通信。

-网络威胁防御：部署网络安全技术，如防火墙和入侵检测

系统，抵御网络攻击。

云端服务安全

-云端服务信任：边缘设备依赖云端服务，需要评估云端服

务的安全性，确保数据和设备安全。

-云端服务访问控制：控制边缘设备对云端服务的访问，防

止未经授权的设备调用云端资源。

-云端数据隔离：隔离云端存储的边缘设备数据，防止不同

设备之间数据泄露或交叉感染。

隐私泄露威胁建模

隐私