在蜂窩移動網(wǎng)絡中，偽基站已成為物聯(lián)網(wǎng)設備面臨的重要安全威脅。偽基站通過模擬合法基站信號，利用更高的功率強制物聯(lián)網(wǎng)設備連接，從而獲取設備信息或進行惡意通信。隨著物聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)量的快速增長，以及在關鍵基礎設施中的應用，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線電通信設備，主要由主機和筆記本電腦組成，能夠強制連接用戶設備信號，攝取一定半徑范圍內的設備信息。偽基站的核心威脅在于其能夠模擬合法基站信號，使物聯(lián)網(wǎng)設備在不知情的情況下連接到偽基站，進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步驟：

首先，偽基站通過大功率射頻設備干擾和屏蔽一定范圍內的合法基站信號，通?？蓧褐浦苓?0-100米范圍內的合法信號 。其次，偽基站搜索附近的物聯(lián)網(wǎng)設備，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)標識、頻點等信息，但信號強度更高，迫使物聯(lián)網(wǎng)設備進行小區(qū)重選。最后，當物聯(lián)網(wǎng)設備連接到偽基站后，偽基站可獲取設備信息或進行惡意通信，如發(fā)送釣魚指令、竊取傳感器數(shù)據(jù)等。

基于信號特征分析的偽基站檢測技術

物聯(lián)網(wǎng)設備可通過分析蜂窩網(wǎng)絡信號特征來識別偽基站。信號特征分析是一種無需額外硬件支持、適用于資源受限設備的偽基站檢測方法，主要包括以下幾種技術：

1. 信號強度變化分析

偽基站與真實基站的信號強度變化規(guī)律存在顯著差異。真實基站的信號強度隨時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性差，信號強度變化模式異常。例如，當偽基站首次出現(xiàn)時，其信號強度會突然超過真實基站，且在短時間內保持較高水平，而真實基站信號強度通常會隨距離變化而逐漸減弱或增強。

物聯(lián)網(wǎng)設備可通過以下步驟實現(xiàn)信號強度變化分析：

建立信號強度歷史基線模型：記錄設備在正常網(wǎng)絡下的信號強度變化規(guī)律，包括不同時間段、不同位置的信號強度分布。

實時監(jiān)測當前信號強度：在設備活躍期間，定期采集當前連接基站的信號強度，并與歷史基線進行對比。

計算信號強度差異特征：采用歐氏距離等數(shù)學方法，計算當前信號強度變化曲線與歷史基線的差異，若差異超過設定閾值，則判定可能存在偽基站。

動態(tài)調整檢測閾值：根據(jù)設備所處環(huán)境（如城市、鄉(xiāng)村、隧道等）和信號穩(wěn)定性，動態(tài)調整檢測閾值，提高檢測準確性。

這種方法的優(yōu)勢在于無需額外硬件支持，計算復雜度低，適合資源受限的物聯(lián)網(wǎng)設備。但其局限性在于需要設備保持一定的活躍度以采集信號特征，且在信號環(huán)境復雜的區(qū)域可能誤報。

2. 廣播消息特征分析

蜂窩網(wǎng)絡中的基站會定期廣播系統(tǒng)信息塊（SIBs），這些信息包含小區(qū)標識、頻點、跟蹤區(qū)碼（TAC）等關鍵參數(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)設置不合理、信息更新頻率異常等 。

物聯(lián)網(wǎng)設備可通過以下方式實現(xiàn)廣播消息特征分析：

預存合法基站參數(shù)特征：設備或云端平臺存儲所在區(qū)域合法基站的Cell ID、頻點、TAC等參數(shù)的分布特征。

解析并驗證當前基站參數(shù)：在設備連接新基站時，解析基站廣播的系統(tǒng)消息，驗證參數(shù)是否符合預存特征。

檢測參數(shù)異常模式：如發(fā)現(xiàn)Cell ID與預存信息不符、TAC與位置不匹配、頻點設置異常（如設置為邊緣值）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，設備可同時監(jiān)測多個基站的參數(shù)，通過比較各基站參數(shù)的一致性來識別偽基站。

這種方法的優(yōu)勢在于可直接檢測基站合法性，無需依賴信號強度變化，適用于信號環(huán)境復雜的場景。但其局限性在于需要設備具備解析系統(tǒng)消息的能力，且需要預存合法基站參數(shù)或與云端平臺協(xié)同。

3. 多維度特征融合分析

單一信號特征可能不足以準確識別偽基站，因此可采用多維度特征融合分析的方法，結合信號強度、廣播消息參數(shù)、時間序列等多種特征，提高檢測準確性。

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

構建特征向量：將信號強度、Cell ID、頻點、TAC、信號質量等參數(shù)組合成特征向量。

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

建立動態(tài)閾值模型：根據(jù)設備所處環(huán)境和通信狀態(tài)，動態(tài)調整特征相似度閾值，平衡檢測靈敏度和誤報率。

考慮時間序列因素：分析信號特征隨時間的變化規(guī)律，如信號強度波動頻率、參數(shù)更新周期等，識別異常模式。

這種方法的優(yōu)勢在于綜合考慮多種特征，提高了檢測準確性，但計算復雜度較高，需要物聯(lián)網(wǎng)設備具備一定的計算能力或與邊緣/云端協(xié)同。

物聯(lián)網(wǎng)設備偽基站規(guī)避策略

基于上述檢測技術，物聯(lián)網(wǎng)設備可采取以下規(guī)避策略：

1. 協(xié)議棧安全配置

預設合法基站參數(shù)：在設備中預設所在區(qū)域合法基站的頻點、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)勢在于通過協(xié)議棧配置直接增強安全性，無需額外硬件支持，且可與運營商網(wǎng)絡策略協(xié)同。但需要確保設備固件支持相關配置，且與運營商網(wǎng)絡兼容。

2. 終端側輕量化檢測模塊

針對資源受限的物聯(lián)網(wǎng)設備，可設計輕量級偽基站檢測模塊，實現(xiàn)終端自主檢測：

低功耗信號監(jiān)測：通過定時喚醒機制（如每小時喚醒一次），采集當前基站的信號強度、Cell ID等參數(shù)，控制功耗在可接受范圍內。

簡化的特征分析算法：采用閾值觸發(fā)機制，而非復雜的聚類算法，降低計算資源消耗。例如，當信號強度突然超過歷史基線20dB以上且持續(xù)10分鐘時，觸發(fā)警報。

基于規(guī)則的檢測：預設偽基站特征規(guī)則庫，如"Cell ID與預存信息不符"、"TAC與位置不匹配"等，通過簡單規(guī)則匹配實現(xiàn)檢測。

軟件定義網(wǎng)絡選擇：根據(jù)檢測結果，自動選擇信號強度合理、參數(shù)符合預存特征的基站，避免連接偽基站。

這種方法的優(yōu)勢在于完全在終端側實現(xiàn)，無需依賴云端或網(wǎng)絡側，響應速度快。但檢測準確性可能受限于設備資源和規(guī)則庫的完善程度。

3. 邊緣-云端協(xié)同防護架構

對于關鍵基礎設施類物聯(lián)網(wǎng)設備，可采用邊緣-云端協(xié)同防護架構，提高整體安全性：

終端-邊緣協(xié)同檢測：物聯(lián)網(wǎng)設備將采集的信號特征（如Cell ID、信號強度、頻點等）上報至邊緣網(wǎng)關，由網(wǎng)關進行更復雜的分析，識別偽基站特征。

云端威脅情報共享：云端平臺收集全球偽基站攻擊數(shù)據(jù)，生成威脅情報并下發(fā)至邊緣網(wǎng)關和終端設備，增強檢測能力。

動態(tài)黑名單機制：根據(jù)云端分析結果，生成偽基站基站標識黑名單，并定期更新至設備，實現(xiàn)主動規(guī)避。

自適應通信策略：根據(jù)檢測結果，動態(tài)調整設備通信參數(shù)（如重選偏置、最小接入電平等），降低被偽基站劫持的風險。

這種方法的優(yōu)勢在于結合了終端側的實時性和云端/邊緣側的計算能力，提高了整體檢測準確性和響應速度。但需要設備具備一定的通信能力和與云端的協(xié)同機制。

結語

物聯(lián)網(wǎng)設備偽基站防護是一項系統(tǒng)工程，需要從硬件、軟件、網(wǎng)絡協(xié)同等多個層面綜合施策。基于信號特征分析的檢測技術是一種有效且無需額外硬件支持的方法，適合資源受限的物聯(lián)網(wǎng)設備。同時，協(xié)議棧安全配置和雙向鑒權是基礎防護手段，應優(yōu)先實施。對于關鍵基礎設施類物聯(lián)網(wǎng)設備，邊緣-云端協(xié)同防護架構可提供更高水平的安全保障。

審核編輯 黃宇