[论文解读] A Survey of Analysis Methods for Security and Safety verification in IoT Systems

Lobna Abuserrieh, Manar H. Alalfi|arXiv (Cornell University)|Mar 3, 2022

Advanced Malware Detection Techniques被引用 4

一句话总结

本综述提出了一项针对物联网应用中安全与安全性的程序分析技术的全面分析，重点关注异构物联网平台之间的交互。它对现有工具和方法进行了分类，识别了验证中的关键挑战，并指出了在标准化和跨平台兼容性方面的研究空白，为未来安全且可靠的物联网系统开发奠定了基础。

ABSTRACT

Internet of Things (IoT) has been rapidly growing in the past few years in all life disciplines. IoT provides automation and smart control to its users in different domains such as home automation, healthcare systems, automotive, and many more. Given the tremendous number of connected IoT devices, this growth leads to enormous automatic interactions among sizeable IoT apps in their environment, making IoT apps more intelligent and more enjoyable to their users. But some unforeseen interactions of IoT apps and any potential malicious behaviour can seriously cause insecure and unsafe consequences to its users, primarily non-experts, who lack the required knowledge regarding the potential impact of their IoT automation processes. In this paper, we study the problem of security and safety verification of IoT systems. We survey techniques that utilize program analysis to verify IoT applications' security and safety properties. The study proposes a set of categorization and classification attributes to enhance our understanding of the research landscape in this domain. Moreover, we discuss the main challenges considered in the surveyed work and potential solutions that could be adopted to ensure the security and safety of IoT systems.

研究动机与目标

• 为应对日益复杂的异构物联网系统中应用程序交互增多所带来的安全与安全性验证挑战。
• 识别并分类近期研究中用于验证物联网应用安全与安全性属性的程序分析技术。
• 研究现有工具如何检测、预防或缓解物联网应用中的安全与安全性违规。
• 分析不同物联网平台和工具中安全与安全性需求的表示与处理方式。
• 揭示现有物联网安全与安全性验证方法在标准化、工具通用性以及跨平台验证能力方面的研究空白。

提出的方法

• 对近期聚焦于物联网安全与安全性验证的程序分析技术的研究论文进行系统性综述。
• 根据分析技术（如静态分析、动态分析、符号执行）对所调研的工作进行分类，同时考虑验证目标（安全、安全或两者兼有）以及对多应用交互的支持。
• 根据目标物联网平台（如SmartThings、OpenHAB、IFTTT）、需求表示方式以及验证能力，对工具进行分类。
• 分析工具在验证过程中对周围物联网运行时环境和平台异构性的考虑程度。
• 将所调研的工具与以往综述进行对比，识别出此前未涵盖的新发布工具和技术。
• 综合研究成果，识别出物联网验证中的重复性挑战、局限性以及未来研究的机会。

实验结果

研究问题

• RQ1 在物联网应用中，用于验证安全与安全性的程序分析技术中最常使用的是哪些？
• RQ2 现有工具如何表示并验证物联网系统中的安全与安全性需求？
• RQ3 当前工具在多应用、异构物联网环境中支持验证的程度如何？
• RQ4 现有物联网安全与安全性验证方法中的关键局限性和研究空白是什么？
• RQ5 与早期综述相比，近期工具在工具覆盖范围、平台支持和验证能力方面有何差异？

主要发现

• 本综述是首个全面分析专门用于物联网应用中安全与安全性验证的程序分析技术的综述，特别聚焦于多应用交互。
• 许多现有工具缺乏对异构物联网平台的支持，限制了其在复杂环境中的通用性和实际应用。
• 大量被调研的工具仅关注安全，对安全性属性的关注有限，尤其是在医疗和工业物联网等关键领域。
• 在安全与安全性需求的标准化表示方面存在显著空白，导致跨工具和跨平台验证困难。
• 近期未被以往综述涵盖的工具——尤其是利用高级静态分析或符号执行的工具——显示出前景，但其可扩展性和部署准备度仍有限。
• 本综述揭示了缺乏统一框架以同时验证安全与安全性，凸显了未来研究和工具开发的关键方向。