Smart Homes: Security Challenges and Privacy Concerns
物联网（IoT）技术的发展和增长在其成立以来的过去10年中呈指数级增长，因此直接影响了灵巧家庭的普及和规模。在本文中，我们介绍了构成灵巧家庭的主要技术和应用，我们确定了灵巧家庭面临的主要安全和隐私挑战，我们提供了良好的实践来减轻这些威胁。
2020-10-29 cs.CR
A Comprehensive Survey on Smart Home IoT Fingerprinting: From Detection to Prevention and Practical Deployment
本文综述了智能家居IoT指纹识别技术，分析了设备与事件检测、分类及入侵预防方法，探讨了部署挑战与生成式AI、联邦学习等机遇，并指出了下一代隐私保护的研究方向。
2025-10-09 cs.CR
Intrusion Detection Systems for Smart Home IoT Devices: Experimental Comparison Study
灵巧家庭是新兴物联网（IoT）技术最有前景的应用之一。随着智能恒温器、智能冰箱、智能扬声器、智能灯泡和智能锁等物联网相关设备的不断增加，灵巧家庭有望让我们的生活更轻松、更舒适。然而，此类智能设备的部署增加带来了潜在的安全风险和家庭隐私泄露的增加。为了克服这些风险，入侵检测系统作为相关的工具，可以为部署在家庭环境中的智能设备提供网络级的保护。这些系统监控与灵巧家庭连接的设备的网络活动，并专注于警告可疑或恶意活动。它们还可以通过阻止冒名顶替者访问受害者设备来处理检测到的异常活动。然而，由于设备硬件限制，在灵巧家庭的上下文中使用这样的系统可能是具有挑战性的，这可能限制它们对抗现有和新兴攻击向量的能力。因此，本文提出了广泛使用的开源NIDS之间的实验比较，即Snort，Suricata和Bro IDS，以找到最适合灵巧家庭的检测精度和资源消耗，包括CP和内存利用率。实验结果表明，Suricata是灵巧家庭中性能最好的NIDS
2021-01-16 cs.CR
PFirewall: Semantics-Aware Customizable Data Flow Control for Smart Home Privacy Protection
物联网（IoT）平台使用户能够部署家庭自动化应用程序。与此同时，随着大量敏感设备数据流流向物联网平台，隐私问题也随之出现。大多数流向平台的数据实际上不会触发自动化操作，而一旦设备绑定到平台，房主目前就无法控制。我们提出了PFirewall，一个可定制的数据流控制系统，以增强物联网平台用户的隐私。PFirewall自动生成数据最小化策略，仅公开最小量的数据以实现自动化。此外，PFirewall还为房主提供接口，通过定义用户指定的策略来定制个人隐私偏好。为了实施这些策略，PFirewall透明地干预和调解IoT设备与平台之间的通信，而无需修改平台、IoT设备或集线器。四个真实测试平台的评估结果表明，PFirewall将发送到平台的物联网数据减少了97%，而不会影响家庭自动化，并有效地减轻了用户活动推断/跟踪攻击和其他隐私风险。
2021-04-07 cs.CR
Closing the Blinds: Four Strategies for Protecting Smart Home Privacy from Network Observers
不断增长的灵巧家庭物联网设备市场为消费者带来了新的便利，同时也为保护家庭隐私带来了新的挑战。具体而言，互联网服务提供商或邻居WiFi窃听者可以测量来自灵巧家庭设备的互联网流量速率，并推断消费者的私人家庭行为。在这里，我们提出了设备制造商和第三方可以采取的四种策略，以保护消费者免受侧信道流量速率隐私威胁：1）阻止流量，2）隐藏DNS，3）隧道流量，以及4）整形和注入流量。我们希望这些策略以及我们讨论的实施细节将为隐私敏感的灵巧家庭的未来发展奠定基础。
2017-05-18 cs.CR
Cross-App Interference Threats in Smart Homes: Categorization, Detection and Handling
已经出现了许多物联网（IoT）平台，以使第三方开发人员开发的各种IoT应用程序能够使灵巧家庭自动化。现有的研究主要关注权限模型中的过度特权问题。然而，我们的工作表明，即使是遵循最小特权原则的物联网应用程序，当它们相互作用时，也可能导致独特类型的威胁，称为跨应用程序干扰（CAI）威胁。我们对新威胁进行了描述和分类，表明此类威胁可能会导致意想不到的自动化、安全和隐私问题，而现有的物联网安全机制无法处理这些问题。为了解决这个问题，我们提出了HOMEGUARD，这是一个应用物联网平台来检测和应对CAI威胁的系统。构建了一个符号执行器模块，以精确地从物联网应用程序中提取自动化语义。然后，不同物联网应用程序的语义被集体考虑，以评估它们的相互作用并系统地发现CAI威胁。在物联网应用程序安装过程中，会向用户呈现一个用户界面，解释发现的威胁，以帮助他们做出决策。我们通过在Samsung SmartThings上的概念验证实施来评估HOMEGUARD，并在SmartThings公共存储库中的应用程序中发现了许多威胁实例。评价结果表明，该方法准确、有效、高效。
2021-01-24 cs.CR
Securing IoT Devices in Smart Cities: A Review of Proposed Solutions
本文针对智慧城市中物联网设备资源有限、易受攻击且安全影响范围广的问题，综述了轻量级密码学、PUFs、区块链三类设备级安全方案的优劣，指出需更实用可扩展的资源高效安全机制。
2025-10-01 cs.CR
A Developer-Friendly Library for Smart Home IoT Privacy-Preserving Traffic Obfuscation
在过去的几年里，互联网连接设备的数量和种类大幅增长，对安全和隐私提出了新的挑战。研究表明，网络攻击者可以使用来自消费者物联网设备的流量率元数据来推断敏感的用户活动。塑造流量以适应独立于用户活动的分布可以保护隐私，但由于需要开发人员的努力和开销带宽成本，这种方法很少被采用。在这里，我们为物联网开发人员提供了一个Python库，可以轻松地将隐私保护流量整形集成到他们的产品中。该库通过有效负载填充、碎片和随机覆盖流量的组合自动混淆设备流量模式，从而取代了标准网络功能。我们的库成功地保护了用户隐私，并且对于具有低发送速率或高延迟容限的物联网设备，需要大约4 KB/s的开销带宽。考虑到美国家庭的正常互联网速度，这种开销是合理的，并且是对现有解决方案带宽要求的改进。
2018-08-22 cs.CR
Secure IoT access at scale using blockchains and smart contracts
区块链和智能合约是一种新兴的、有前途的技术，受到了相当大的关注。我们使用区块链技术，特别是以太坊，来实现一个大规模的基于事件的物联网（IoT）控制系统。我们认为，“账本”的分布式特性，以及以太坊并行执行复制的“智能合约”的能力，提供了所追求的自动化、通用性、灵活性、弹性和高可用性。我们设计了一个现实的基于区块链的物联网架构，使用现有技术，同时考虑到物联网设备和应用程序的特点和局限性。此外，我们利用区块链的不变性和以太坊对自定义令牌的支持来构建一个强大而高效的基于令牌的访问控制机制。我们的评估表明，我们的解决方案是可行的，并提供了显着的安全性和可用性的优势。
2019-07-08 cs.CR
DSCOT: An NFT-Based Blockchain Architecture for the Authentication of IoT-Enabled Smart Devices in Smart Cities
智慧城市架构带来了所有的底层架构，即，物联网（IoT）、网络物理系统（CPS）、网络物理物联网（IoCPT）和万物互联（IoE）共同作为其保护伞下的一个系统工作。智慧城市架构的目标是提出一个可以集成所有实时响应应用的解决方案。然而，网络物理空间构成的威胁可能危及智能城市的工作，其中属于人员，系统和流程的所有数据都将处于危险之中。基于集中式和分布式机制的各种架构支持智慧城市;然而，有关可追溯性，可扩展性，安全服务，平台辅助和资源管理的安全问题仍然存在。本文提出了一种基于私有区块链的分布式智慧城市（DSCoT）架构。它为智能城市中特定管理系统中连接到雾节点的所有用户和智能设备主动利用雾计算，即，智能住宅或医院等。非可替换令牌（NFT）已被用于表示以定义智能设备属性。所提出的DSCoT架构中的NFT提供设备和用户认证（IoT）功能。DSCoT旨在提供智能城市解决方案，通过为所有者、用户、雾和物联网设备身份验证定义新的属性和功能，确保强大的安全功能，如机密性、完整性、可用性（CIA）和授权。建议的功能和组件的气体消耗和时间复杂度方面的评估显示出可喜的成果。相比之下，用于铸造DSCoT NFT的气体消耗显示约27%，并且DSCoT批准（）比基于PUF的NFT解决方案的效率高约11%。
2022-11-09 cs.CR
Keeping the Smart Home Private with Smart(er) IoT Traffic Shaping
灵巧家庭物联网（IoT）设备的激增为保护家庭内的隐私提出了前所未有的挑战。在本文中，我们证明了一个被动的网络观测器（例如，因特网服务提供商）可以通过分析来自商业上可获得的灵巧家庭设备的因特网业务来推断私人的家庭内活动，即使当这些设备使用端到端传输层加密时也是如此。我们评估常见的方法来抵御这些类型的流量分析攻击，包括防火墙，虚拟专用网络，和独立的链接填充，并发现没有足够的隐藏用户活动与合理的数据开销。我们开发了一种新的防御，“随机流量填充”（STP），这使得它很难一个被动的网络对手，以可靠地区分真正的用户活动从生成的流量模式，旨在看起来像用户的互动。我们的分析提供了一个理论上的限制对手的能力，准确地检测到真正的用户活动的功能的额外的覆盖流量所产生的防御技术。
2019-03-16 cs.CR
IoT Droplocks: Wireless Fingerprint Theft Using Hacked Smart Locks
电子锁可以提供增强安全性和可靠性的功能，指纹识别器是这些产品中越来越常见的功能。当配备无线电时，它们就变成了一把智能锁，并加入了我们世界中数十亿物联网设备的行列。然而，这些功能也可以用于将智能锁转换为指纹采集器，从而在个人不知情的情况下危及个人的安全。我们将其命名为droplock攻击。本文演示了收获技术的工作原理，表明现成的智能锁可以被无形地修改以执行此类攻击，讨论了对智能设备设计和使用的影响，并呼吁制造商和公众更好地处理这个问题。
2022-10-10 cs.CR
Selective privacy in IoT smart-farms for battery-powered device longevity
本文提出了一种有效载荷安全模型，以保持TLS的标准，同时消除与受限设备和物联网网络协议相关的障碍。作为智能农业环境的鱼菜共生领域被用来测试ESP32边缘设备的新颖性。隐私对消息内容的影响说明了最合适的安全属性配置，然后通过时间和功耗分析来计算每个场景的能耗。得出的结论是，使用这种定制的有效载荷安全模型而不是TLS能够将受限设备的电池寿命延长高达81%，同时保持TLS安全标准，并适用于各种协议。
2021-08-05 cs.CR
Privacy Leakage in Smart Homes and Its Mitigation: IFTTT as a Case Study
灵巧家庭平台和自动化应用程序的组合为灵巧家庭用户带来了很多便利。然而，这也带来了隐私泄露的可能性。如果允许灵巧家庭平台日夜收集用户的所有事件，那么该平台不久将学习该用户的行为模式。在本文中，我们调查IFTTT，最流行的灵巧家庭平台之一，有能力以各种方式，几乎不引人注目的监视用户的日常生活。此外，我们提出了多种减轻隐私泄露的想法，这些想法共同形成了一个过滤和模糊（F&F）过程：首先，它过滤掉IFTTT平台不需要的事件;然后，它模糊剩余事件的值和频率。我们评估的F&F过程，结果表明，所提出的解决方案使IFTTT无法识别任何用户的行为模式。
2019-02-14 cs.CR
Lighting the Way to a Smart World: Lattice-Based Cryptography for Internet of Things
乌克兰电网的网络攻击提醒我们，智能物联网（IoT）可以帮助我们控制灯泡，但如果受到攻击，它也可能把我们带入黑暗。目前，许多文献都试图解决物联网安全问题，但很少有人考虑到量子计算的进步对物联网的严重威胁。作为未来后量子密码学标准的候选者，格密码学具有安全性强、效率高等优点，非常适合物联网应用。在本文中，我们总结了基于格的密码学的优点及其在物联网设备上实现的最新技术。
2018-05-13 cs.CR
Your Smart Home Can't Keep a Secret: Towards Automated Fingerprinting of IoT Traffic with Neural Networks
近年来，物联网（IoT）技术被广泛采用，并深刻改变了人们的日常生活。然而，与此同时，这种快速发展的技术也带来了新的隐私问题，需要更好地理解和衡量。在这项工作中，我们研究如何从灵巧家庭网络中产生的网络流量中泄露私人信息。虽然研究人员已经提出了在干净的实验设置下推断物联网设备类型或用户行为的技术，但在复杂但现实的网络环境中，这种方法的有效性变得值得怀疑，其中启用了网络地址和端口转换（NAPT）和虚拟专用网络（VPN）等常见技术。使用传统方法进行流量分析（例如，通过经典的机器学习模型）在这些设置下的效果要差得多，因为手动选择的特征不再独特。在这项工作中，我们提出了一个基于序列学习技术（如LSTM）的流量分析框架，并利用数据包之间的时间关系进行设备识别攻击。我们在不同的环境设置下进行了评估（例如，具有多个非IoT设备的纯IoT和嘈杂环境）。结果表明，我们的框架能够以高准确度区分设备类型。这一结果表明，物联网网络通信对用户的隐私构成了突出的挑战，即使它们受到加密保护并通过网络网关变形。因此，需要开发物联网流量的新隐私保护方法来缓解这一新问题。
2019-08-31 cs.CR
Current Lightweight Cryptography Protocols in Smart City IoT Networks: A Survey
随着先进技术的出现，物联网引入了大量相互连接的设备并收集大量数据。因此，物联网安全的需求至关重要。密码学正被用来保护网络的身份验证、机密性、数据完整性和访问控制。然而，由于IoT设备的资源约束性质，传统的加密协议可能不适合所有IoT环境。因此，研究人员一直在提出各种轻量级密码算法和协议。在本文中，我们讨论了物联网网络的最新轻量级加密协议，并对现有协议进行了比较分析。在此基础上，本文将现有的轻量级密码算法分为对称和非对称两大类。此外，我们考虑了几个最近开发的分组密码和流密码算法。此外，轻量级密码学的各种研究挑战已经得到解决。
2020-10-02 cs.CR
Security Risks Introduced by Weak Authentication in Smart Home IoT Systems
Astana IT University（阿斯塔纳IT大学）
本文研究了智能家庭物联网系统中弱认证机制的安全风险，发现认证状态在长时间内持续有效，且在不同网络条件下仍能被重放利用，表明现有认证机制缺乏对会话新鲜度和身份的绑定。
2025-12-24 cs.CR
Optimizing IoT Intrusion Detection with Tabular Foundation Models for Smart City Forensics
Zayed University（扎耶德大学）；Higher Colleges of Technology（高等技术学院）
本文提出基于Transformer的基础模型TabPFNv2.5，在智慧城市取证中实现比随机森林更快的推理速度和更高的检测准确率，通过混合管道提升物联网入侵检测效率。
2026-04-13 cs.CR
NURSE: eNd-UseR IoT malware detection tool for Smart homEs
检测恶意软件感染的传统技术并不适合最终用户使用，当前的恶意软件删除工具和安全软件无法处理物联网设备的异构性。在本文中，我们设计，开发和评估一个工具，所谓的ESPRISE，以填补这一信息差距，即，使最终用户能够检测其家庭网络中的物联网恶意软件感染。ARPSE遵循模块化方法来分析通过ARP欺骗技术捕获的物联网流量，该技术不需要任何网络修改或特定硬件。因此，RISSE提供了每个人都能获得的零配置物联网流量分析。在83个不同的物联网网络场景中使用各种物联网设备类型测试了MAGNETSE后，结果显示MAGNETSE使用设备网络行为和联系目的地识别感染恶意软件的物联网设备的准确性很高（86.7%）。
2022-03-09 cs.CR cs.NI
Smart Home, security concerns of IoT
物联网（IoT）在家庭环境中已变得广泛流行。人们正在将他们的家更新为灵巧家庭;然而，拥有许多具有始终开启的环境传感器的互联网连接设备的隐私问题仍然没有得到充分解决。默认和弱密码、廉价的材料和硬件以及未加密的通信被认为是物联网设备的主要威胁和漏洞。还提供了解决方案和对策：选择强密码，强身份验证机制，检查暴露或默认凭据的在线数据库以减轻第一个威胁;从信誉良好的公司选择灵巧家庭设备并实施SDN以应对Dos/DDoS威胁;最后是IDS，HTTPS协议和VPN用于窃听。本文的结论是处理进一步的挑战，“缺乏技术支持”，其中自动配置方法应进行分析，这既可以简化安装/维护，并提高安全性的自我配置步骤的灵巧家庭设备。
2020-07-06 cs.CR cs.CY
IoT-based Smart Home Device Monitor Using Private Blockchain Technology and Localization
基于物联网（IoT）的灵巧家庭应用正在普及。然而，这种趋势吸引了恶意活动，这导致对具有成本效益的安全性的需求很高。本文提出了一种低端设计，加强了家庭网络的安全性。它使用私有区块链技术，并通过基于RSSI的三边测量进行本地化。我们研究了私有区块链相对于公共区块链的优势，并通过测试不同的无线技术来提高定位算法的精度。结果得出结论，使用私有区块链和基于WiFi的通信系统可以产生最有效的设计迭代。
2021-03-29 cs.CR cs.NI
Sovereign: User-Controlled Smart Homes
近年来，灵巧家庭的快速部署;其中大多数是由云中的远程服务器控制的。这种设计引起了最终用户的安全和隐私问题。在本文中，我们描述了Sovereign的设计，Sovereign是一个家庭物联网系统框架，为最终用户提供对其家庭物联网系统的完全控制。Sovereign允许家庭物联网设备和应用程序通过应用程序命名的数据进行通信，并直接保护数据。这使得能够通过无线广播媒体进行直接、安全、一对一和一对多的设备到设备通信。Sovereign利用语义名称来构建可用的安全解决方案。我们将Sovereign作为一个基于订阅的开发平台和一个原型家庭物联网控制器来实现。我们的初步评估表明，Sovereign为在现有物联网硬件上运行的用户控制的独立灵巧家庭提供了一个系统的，易于使用的解决方案，而不会产生明显的开销。
2021-08-01 cs.CR cs.NI
Rethinking IoT Security: A Protocol Based on Blockchain Smart Contracts for Secure and Automated IoT Deployments
物联网设备在社会中的扩散需要重新关注这些系统的使用和维护。基于物联网的系统将对社会产生巨大影响，因此这些系统必须具有保证的弹性。我们引入了基于密码的构建块，努力确保分布式物联网网络在其整个生命周期中保持健康状态。我们提出的解决方案利用以太坊区块链上的确定性和相互关联的智能合约，为强化的物联网设备实施安全管理和维护。调查的一个关键问题是用于保护物联网设备部署的协议开发以及与设备安全通信的方法。通过支持开放性、自动化和来源的价值观，我们可以引入新的手段来减少监视和盗窃的威胁，同时提高运营商对物联网技术的责任感和信任度。
2020-07-06 cs.CR cs.SE
Data Privacy in IoT Equipped Future Smart Homes
智能设备正变得与日常生活密不可分，并在提供智能服务和远程监控方面快速发展。为了提供个性化和定制化的服务，需要更多的个人数据汇集。因此，智能服务正变得越来越个性化，并引起了人们对数据隐私和安全的担忧。在本文中，数据隐私的要求，在灵巧家庭环境配备了“物联网”的数据和模型的隐私挑战得到解决。
2020-08-11 cs.CR cs.CY
Are Smart Home Devices Abandoning IPV Victims?
灵巧家庭设备给我们带来了许多好处，如先进的安全性、便利性和娱乐性。然而，这些设备也产生了意想不到的后果，比如让设备的所有者对同一家庭中的亲密伴侣拥有最终的权力，这可能会导致技术促进的家庭虐待（技术滥用）。在本文中，我们对灵巧家庭中技术滥用的调查结果进行了系统化。我们表明，灵巧家庭中的家庭虐待和亲密伴侣暴力（IPV）对虐待者来说更有效，风险更低。受害者发现它更有害，更难以保护自己。我们对灵巧家庭中的所有滥用阶段进行了全面分析，并对每个阶段的风险和需求进行了分类。对当前灵巧家庭技术进行了技术分析，以揭示其局限性。我们还总结了最近的建议，以打击技术滥用的灵巧家庭，并专注于其潜力和缺点。不出所料，我们发现，由于缺乏对灵巧家庭中滥用阶段的理解，许多建议相互冲突。针对所有滥用阶段，提出了设计抗滥用灵巧家庭设备的理想属性。研究界从我们的分析和建议中受益，重点是填补现有灵巧家庭设备安全措施的盲点，并制定适当的安全措施，考虑灵巧家庭中的技术滥用威胁。
2020-08-15 cs.CR cs.CY
An automatized Identity and Access Management system for IoT combining Self-Sovereign Identity and smart contracts
如今，自主身份和访问管理的开放标准使便携式解决方案能够满足物联网系统的要求。本文提出了一个基于区块链的物联网身份和访问管理系统-特别是智能车辆-作为用例的例子，展示了两个可互操作的区块链，以太坊和Hyperledger Indy，以及一个自我主权身份模型。
2022-01-01 cs.CR cs.DC
Smart Home Survey on Security and Privacy
灵巧家庭是物联网（IoT）范例的一个特殊用例。安全性和隐私性是灵巧家庭网络中的两个主要问题。易受威胁的灵巧家庭可以揭示居住者的生活方式和行为，这可能是一个重要的问题。本文介绍了灵巧家庭的安全需求和威胁，并重点介绍了隐私保护安全模型。我们分类灵巧家庭服务的基础上的空间和时间属性的底层设备到设备和所有者到云的交互。我们提出了一些方法来适应现有的安全解决方案，如距离绑定协议，ISO-KE，SIGMA，TLS，Schnorr，冈本识别计划（IS），彼得森承诺计划，以实现安全和隐私的云辅助家庭区域网络。
2019-05-03 cs.CR cs.NI
Discovering and Understanding the Security Hazards in the Interactions between IoT Devices, Mobile Apps, and Clouds on Smart Home Platforms
灵巧家庭将数十个家庭设备连接到互联网，物联网云运行各种家庭自动化应用程序。在带来前所未有的便利性和可访问性的同时，也给用户带来了各种安全隐患。以前的研究从几个方面研究了灵巧家庭的安全性。然而，我们发现，参与实体之间的相互作用的复杂性（即，设备、物联网云和移动应用程序）尚未得到系统的研究。在这项工作中，我们对五个广泛使用的灵巧家庭平台进行了深入分析。结合固件分析、网络流量拦截和黑盒测试，我们对参与实体之间的交互细节进行了逆向工程。在此基础上，我们分别推导出了三个实体的合法状态转换图。使用这些状态机作为参考模型，我们确定了一组意外的状态转换。为了确认和触发意外的状态转换，我们实现了一组幻影设备来模拟真实设备。通过指示幻影设备干预正常的实体间交互，我们发现了几个新的漏洞和一系列针对现实世界灵巧家庭平台的攻击。
2019-06-26 cs.CR cs.NI
Intelligent Detection of Non-Essential IoT Traffic on the Home Gateway
DEIB, Politecnico di Milano（Politecnico di Milano 工程学院）；University College London（伦敦大学学院学院）；Imperial College London（伦敦帝国学院）
本文提出 ML-IoTrim 系统，利用机器学习在边缘分析网络行为并分类网络目的地，实现智能家居中非必要 IoT 流量的检测与阻止，无需传统允许列表即可保护隐私并支持大规模部署。
2025-04-22 cs.CR cs.LG
Secure, Anonymity-Preserving and Lightweight Mutual Authentication and Key Agreement Protocol for Home Automation IoT Networks
家庭自动化物联网（IoT）系统最近已成为几种类型攻击的目标。在本文中，我们提出了一种基于ZigBee标准的家庭自动化网络的认证和密钥协商协议，该协议将中央控制器和多个终端设备连接在一起。我们的方案执行终端设备和控制器之间的相互认证，然后是设备到设备的通信。该方案实现了机密性、消息完整性、匿名性、不可链接性、前向和后向保密性以及可用性。我们的方案只使用简单的哈希和XOR计算和对称密钥加密，因此是资源有效的。我们使用详细的安全性分析和数值结果表明，我们提出的方案提供了更好的安全性和匿名性，是更有效的计算时间，通信成本和存储成本比以前的作品中提出的方案。
2021-07-27 cs.CR cs.NI
IoT based Smart Access Controlled Secure Smart City Architecture Using Blockchain
University of Calcutta（加尔各答大学）；University of California（加利福尼亚大学）
SSL、TLS、IPSec等标准安全协议具有较高的内存和处理器消耗，这使得所有这些安全协议都不适合物联网（IoT）等资源受限平台。区块链（BC）在物联网平台中找到了有效的应用，以保护五个基本的加密原语，如机密性，真实性，完整性，可用性和不可否认性。在IoT平台中传统地采用BC会导致高能耗、延迟和计算开销，这不适合于各种资源受限的IoT设备。这项工作提出了一个基于机器学习（ML）的智能访问控制框架，在公共和私人BC的智能城市应用，使其更有效的相比，现有的物联网应用。拟议的基于物联网的智慧城市架构采用BC技术来保护所有加密安全和隐私问题。此外，BC在IoT平台上的开销也非常小。本文研究了现有的威胁模型和关键的访问控制问题，这些问题处理各个节点的多个权限，并检测相关的不一致性以通知相应的节点。与现有文献中的所有安全问题的比较表明，所提出的架构是有竞争力的高效的安全访问控制。
2019-09-09 cs.CR cs.LG cs.NI
A Threat Modelling Approach to Analyze and Mitigate Botnet Attacks in Smart Home Use Case
尽管物联网设备的开发和利用激增，但物联网设备的安全性仍处于起步阶段。物联网设备的安全隐患使黑客很容易接管物联网设备并将其用于僵尸网络攻击等恶意活动。随着物联网设备的猖獗出现，僵尸网络攻击正在激增。僵尸网络攻击不仅对物联网设备用户，而且对世界其他地区都是灾难性的。因此，迫切需要在设计阶段识别和缓解物联网设备中可能的威胁。威胁建模是一种用于在系统设计活动的早期阶段识别威胁的技术。在本文中，我们提出了一种威胁建模方法来分析和减轻物联网灵巧家庭用例中的僵尸网络攻击。所提出的方法使用STRIDE和VAST威胁建模方法识别灵巧家庭用例中的开发级和应用级威胁。此外，我们将已识别的威胁与僵尸网络攻击联系起来。最后，我们提出了所有已识别的威胁，包括僵尸网络威胁的缓解技术。
2021-01-06 cs.CR cs.CY
Helion: Enabling Natural Testing of Smart Homes
本文提出Helion系统，利用n-gram语言建模学习智能家居用户例程规律并预测自然自动化场景，并通过与Home Assistant集成的HelionHA平台实现端到端测试。
2023-08-13 cs.CR cs.SE
Secure Supervised Learning-Based Smart Home Authentication Framework
Vellore Institute of Technology（韦洛尔理工学院）；University of Bolton（博尔顿大学）
针对智能家居环境因通信信道不安全易出现安全隐私问题、现有认证协议易受多种攻击的问题，提出基于安全监督学习的双向认证框架SSL-SHAF，经形式化分析其抗攻击能力更强，且计算成本更低、安全性更优。
2024-02-01 cs.CR cs.LG
Security, Privacy and Trust for Smart Mobile-Internet of Things (M-IoT): A Survey
物联网（IoT）具有广泛的应用范围，吸引了来自世界各地的行业和学者。物联网通过向所有具有计算能力的设备提供互联网接入，通过无处不在的连接来促进运营。随着无线基础设施的发展，重点已经从简单的物联网转移到智能，连接和移动物联网（M-IoT）设备和平台，它可以通过传感器，机器甚至众包实现低复杂性，低成本和高效的计算。所有这些设备都可以归类为M-IoT的共同术语。尽管对应用程序的积极影响是巨大的，但安全性，隐私和信任仍然是此类网络的主要问题，这些要求的执行力度不足会对M-IoT设备和平台带来不可忽视的威胁。因此，重要的是要了解可用于为M-IoT提供安全，隐私兼容和值得信赖的机制的解决方案范围。目前还没有直接的调查，重点是M-IoT中的安全性，隐私，信任，安全协议，物理层安全和切换保护。本文介绍了这些解决方案，并对适用于智能和互联M-IoT网络中的安全性、隐私性和信任的最先进的物联网解决方案进行了比较。除此之外，本文还讨论了各种挑战，应用，优势，技术，标准，开放问题以及安全，隐私和信任的路线图。
2020-08-09 cs.CR cs.NI
Blockchain for IOT-based NANs and HANs in Smart Grid
智能电网是由数百万智能设备组成的智能互联电网，用于从电网收集数据以提高其运行效率。这些无线通信的智能设备容易受到攻击，因此智能设备以及智能电网的安全性和隐私性是一个重大挑战。基于区块链的系统提供了更好的安全性和隐私性，因此在最近得到了很多关注。本文提出了一种基于区块链的智能电网中的邻域网络（NAN）和家庭区域网络（HAN）架构。本文从机密性、完整性和可用性三个方面进行了安全性分析，以证明所提出的基于区块链的智能电网架构是安全的。此外，改进的安全性对数据包延迟，能量和计算开销的影响进行了讨论。
2020-01-01 cs.CR eess.SP
SunBlock: Cloudless Protection for IoT Systems
Imperial College London（伦敦帝国理工学院）；University College London（伦敦大学学院）；Northeastern University（东北大学）
本文提出 SunBlock，在家用路由器本地结合机器学习与规则化流量过滤，实现不依赖云的 IoT 攻击检测与防护，性能达到或超过主流方案且不影响正常设备功能。
2024-01-25 cs.CR cs.LG
Privacy-Preserving Detection of IoT Devices Connected Behind a NAT in a Smart Home Setup
Ben-Gurion University of the Negev（本-古里安大学）；iTrust - Singapore University of Technology and Design（iTrust——新加坡科技设计大学）
如今，电信服务提供商（电信公司）面临着由连接到客户网络的受损物联网设备执行的网络攻击。这种攻击不仅可能对攻击目标产生严重影响，而且可能对电信公司本身产生严重影响。为了减轻这些风险，我们提出了一种基于机器学习的方法，可以检测连接在国内NAT后面的特定易受攻击的物联网模型的设备，从而识别对电信公司的基础设施和服务可用性构成风险的家庭网络。作为保护国内客户隐私的努力的一部分，我们的方法仅依赖于NetFlow数据，而不检查有效载荷。为了促进这一领域的未来研究，我们分享了我们的新数据集，这些数据集是在我们的实验室中从许多不同的商业物联网设备中收集的。
2019-05-31 cs.CR cs.LG cs.NI
Safe and Secure Smart Home using Cisco Packet Tracer
本文基于 Cisco Packet Tracer 设计并实现了一个集成传感器、开发板、IoT 设备与编程语言的安全智能家居原型，以增强住户对室内设备的控制、监测与安全保障。
2023-04-24 cs.CR cs.NI
A Digital Forensics Investigation of a Smart Scale IoT Ecosystem
将物联网（IoT）生态系统引入个人家庭和企业，促使人们认为这种生态系统包含残留数据，这些数据可以在法庭诉讼中用作数字证据。然而，物联网生态系统的取证检查为数字取证社区带来了许多调查问题。其中一个问题是，指导保存和分析这些生态系统剩余数据的实用程序和技术有限。专注于iHealth Smart Scale生态系统的详细案例研究，我们提出了一个实用技术的实证演示，以恢复智能规模生态系统内不同证据源的残留数据。我们还记录了可以从智能规模生态系统中恢复的工件，这可以为数字（法医）调查提供信息。这项研究的发现为未来研究开发适合从物联网生态系统中提取和检查剩余数据的过程和技术奠定了基础。
2021-09-12 cs.CR cs.CY
Two Phase Authentication and VPN Based Secured Communication for IoT Home Networks
随着技术的进步，在互联网功能方面被认为是非传统的设备现在被嵌入微处理器中进行通信，这些设备被称为物联网设备。该技术使家庭设备能够与互联网通信，并且包括这种设备的网络可以创建家庭物联网网络。这些物联网设备资源有限，缺乏高级别的安全协议。因此，安全性成为这种网络系统的主要问题。保护网络安全的一种方法是通过可靠的认证协议和数据传输机制。由于家庭设备可由用户远程控制，因此它们可通过互联网访问。因此，还应该有一种方法可以使物联网设备和用户之间的互联网通信更加安全。本文提出了一个两阶段的认证协议的认证目的和VPN的安全信道创建的网络中的设备的通信。此外，本文还讨论了椭圆曲线加密作为RSA的可行替代方案，为网络中的低功耗物联网设备提供更有效的密钥交换机制。
2019-10-30 cs.CR cs.NI
A Smart Home System based on Internet of Things
物联网（IoT）描述了通过互联网共享数据的可识别事物的网络基础设施。灵巧家庭是物联网的应用之一。在灵巧家庭中，家用电器可以被远程监控和控制。这就提出了对物联网系统可靠安全解决方案的需求。授权和身份验证是需要考虑的具有挑战性的物联网安全操作。例如，对灵巧家庭系统的未经授权的访问（如网络攻击）可能会通过控制传感器和执行器，为小偷打开大门而造成危险。本文应用多因素身份验证的额外安全层作为减少未经授权访问的预防方法。其中一个因素是面部识别，由于其非侵入性的生物识别技术，它最近变得流行起来，这种技术很容易与大多数趋势计算机和智能手机上的摄像头一起使用。本文分析了现有物联网灵巧家庭系统中存在的差距，并提出了通过包括必要的系统模块和增强用户注册和登录认证来克服这些差距的改进建议。我们提出了实现这样一个系统的软件架构。据我们所知，现有的物联网灵巧家庭管理研究在其建议的软件架构的认证操作中不支持人脸识别和活性检测。
2020-09-11 cs.CR cs.CY
EdgeChain: An Edge-IoT Framework and Prototype Based on Blockchain and Smart Contracts
新兴的物联网（IoT）面临着重大的可扩展性和安全挑战。一方面，物联网设备是“弱”的，需要外部的帮助。边缘计算提供了一个有前途的方向，解决了集中式云计算在扩展大量设备方面的不足。另一方面，物联网设备由于资源限制，面对恶意黑客也相对“脆弱”。新兴的区块链和智能合约技术为物联网和边缘计算带来了一系列新的安全功能。在本文中，为了应对这些挑战，我们设计并原型化了一个基于区块链和智能合约的边缘物联网框架“EdgeChain”。其核心思想是集成一个许可的区块链和内部货币或“硬币”系统，将边缘云资源池与每个物联网设备的帐户和资源使用以及物联网设备的行为联系起来。EdgeChain使用基于信用的资源管理系统来控制物联网设备可以从边缘服务器获得多少资源，基于预先定义的优先级，应用程序类型和过去行为的规则。智能合约用于执行规则和策略，以不可否认和自动化的方式规范物联网设备行为。所有的物联网活动和交易都被记录到区块链中，以进行安全的数据记录和审计。我们实现了一个EdgeChain原型，并进行了大量的实验来评估这些想法。结果表明，在获得区块链和智能合约的安全性优势的同时，将它们集成到EdgeChain的成本在合理和可接受的范围内。
2018-06-16 cs.CR cs.DC cs.NI
Towards Privacy-Preserving and Personalized Smart Homes via Tailored Small Language Models
Department of Computing, The Hong Kong Polytechnic University（计算机系，香港理工大学）
针对智能家居LLM助手的隐私泄露问题，提出基于定制SLM的设备端助手HomeLLaMA与可选隐私保护服务PrivShield，并构建DevFinder基准验证其能在提供个性化服务的同时显著增强用户隐私。
2025-07-10 cs.AI cs.CR
Blockchain as privacy and security solution for smart environments: A Survey
区块链总是与比特币、加密货币和数字资产交易联系在一起。然而，它的好处远不止于此。它支持物联网（IoT）等技术，为未来的智能环境铺平道路，如灵巧家庭、智能交通、智能能源交易、智能工业、智能供应链等。为了实现这些环境，物联网设备、机器、电器和车辆需要相互通信，而不需要集中的可信方。区块链在这种不信任的环境中取代了这些受信任的各方。它为物联网生态系统提供安全执行、隐私保证、身份验证和其他关键功能。除了物联网-区块链集成之外，其他技术还增加了更多吸引研究界的好处。例如，软件定义网络（SDN）、雾、边缘和云计算技术在实现现实物联网应用方面发挥着关键作用。此外，人工智能（AI）的集成为智能环境中的物联网设备提供了智能，动态和自主的决策能力。为了进一步推动这一领域的研究，我们在本文中提供了一个全面的调查，其中包括最先进的技术集成，挑战和智能环境的解决方案，以及这些技术作为这种智能环境的构建块的作用。我们还展示了这些技术之间的集成水平多年来如何提高，这使我们更接近智能环境的未来观点。我们进一步讨论了当前需要提供通用区块链平台，以适应不同应用和解决方案的独特设计要求。最后，我们提供了一个简化的架构，未来的智能环境，集成这些技术，显示这种集成的优势。
2022-03-16 cs.CR cs.NI
PrivacyCube: Data Physicalization for Enhancing Privacy Awareness in IoT
本文提出数据物理化设备 PrivacyCube，通过可视化物联网数据消费和隐私通知提升智能家居用户的隐私意识，并经焦点小组与14天实地研究验证其能显著增强隐私理解并促进家庭讨论。
2024-06-08 cs.CR cs.ET
PDS: Deduce Elder Privacy from Smart Homes
Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）；University of Oslo（奥斯陆大学）
随着物联网技术在过去几年的发展，各种各样的智能设备被部署在各种环境中，旨在以具有成本效益的方式提高人类生活质量。由于全球老龄化问题日益严重，用于老年医疗的灵巧家庭已成为一种重要的物联网应用，它不仅使老年人的健康得到适当的监测和照顾，而且还使他们能够在家中更舒适和独立地生活。然而，由于网络通信的不完全保护，老年人的隐私可能会从灵巧家庭中泄露。为了证明老年人的隐私可能会被大量暴露，在本文中，我们开发了一个隐私推断方案（PDS）窃听传感器流量从灵巧家庭，以确定老年人的运动活动和推测传感器的位置在灵巧家庭的基础上从攻击者的角度一系列的推理。基于实际灵巧家庭的传感器数据集的实验结果表明，PDS在推断和披露老人隐私方面是有效的，这些隐私可能被攻击者恶意利用，危及老人及其财产。
2020-01-21 cs.CR cs.LG
IoT Notary: Sensor Data Attestation in Smart Environment
现代物联网环境（如智能建筑）要求最终用户信任系统发布的数据捕获规则。这种信任错位的原因有几个-物联网系统可能故意违反规则，或者物联网设备可能由于网络攻击而将用户数据传输给恶意第三方，导致个人隐私或服务完整性的丧失。为了解决这些问题，我们提出了IoT Notary，这是一个确保物联网系统和应用程序信任的框架。IoT Notary为实时传感器数据提供安全的日志密封，以生成可验证的“完整性证明”，验证者可以基于此证明捕获的传感器数据符合发布的数据捕获规则。IoT Notary是TIPPERS的一个组成部分，TIPPERS是一个智能空间系统，已在UCI部署，在校园内提供各种基于位置的实时服务。IoT Notary对验证收取名义上的开销，因此用户可以在不到两秒的时间内验证他们一天的数据。
2019-08-27 cs.CR cs.DB cs.DC
Identifying and Addressing User-level Security Concerns in Smart Homes Using "Smaller" LLMs
Department of CSE Bangladesh University of Engineering（计算机科学与工程系 bangladesh 工程大学）；Concordia Institute for Information Systems Engineering Concordia University Montreal, Canada（信息系统工程研究所 博士大学 蒙特利尔 加拿大）
本文构建智能家居安全问答数据集，利用LDA提取用户关注的安全问题，并微调T5和Flan-T5等较小模型，在资源受限环境下高效提供准确答案，提升基础模型性能。
2025-09-23 cs.AI cs.CR
Privacy-Preserving Transactive Energy Management for IoT-aided Smart Homes via Blockchain
随着智能电网的蓬勃发展，无处不在的智能电表构成了能源物联网。本文为物联网辅助智能家居开发了一种新型的基于区块链的交互式能源管理系统。我们考虑了智能家居参与交互式能源的一整套选择。智能家居可以与电网交互以执行垂直事务，例如，将额外的太阳能馈送到电网，并提供需求响应服务以减轻电网负荷。智能家居还可以与对等用户交互以执行水平事务，例如，点对点能源交易然而，传统的交互式能量管理方法存在效率低、隐私泄露和单点失效的缺点。为了应对这些挑战，我们开发了一种保护隐私的分布式算法，使用户能够通过区块链上的智能合约并行地优化管理他们的能源使用。此外，我们还为物联网设备设计了一个高效的区块链系统，并开发了智能合约来支持整体的交易能源管理系统。最后，我们通过大量的模拟和实验来评估基于区块链的交互式能源管理系统的可行性和性能。结果表明，基于区块链的交互式能源管理系统在实际物联网设备上是可行的，并将整体成本降低了25%。
2021-03-10 cs.CR cs.DC cs.SY
Quantifying and Managing Impacts of Concept Drifts on IoT Traffic Inference in Residential ISP Networks
UNSW Sydney（悉尼新南威尔士大学）；KDDI Research, Inc.（KDDI综合研究所）
家庭网络中数以百万计的易受攻击的消费者物联网设备是网络犯罪的推动者，使用户隐私和互联网安全处于危险之中。互联网服务提供商（ISP）最有可能通过自动推断每个家庭的活跃物联网设备并通知用户易受攻击的设备，在降低风险方面发挥关键作用。开发一种可扩展的推理方法，可以在数千个家庭网络中稳健地执行，这是一项重要的任务。本文重点讨论了当设备行为的标记数据有限以及数据在时间和空间域上的分布变化（概念漂移）时，开发和应用数据驱动推理模型所面临的挑战。我们的贡献有三个方面：（1）我们收集并分析了来自12个真实家庭的24种消费者物联网设备的网络流量，以突出物联网设备网络行为中的时间和空间概念漂移的挑战;（2）分析了两种推理策略的性能，即“全局推理”（在来自训练家庭的所有标记数据的组合集上训练的模型）和“情境化推理”（几个模型，每个模型都在来自训练家庭的标记数据上训练）;为了管理概念漂移，我们开发了一种动态应用“最近”模型的方法在测试阶段，我们可以从一组数据中提取数据，并将其传输到未看到的家庭的网络流量中，在20%的场景中获得更好的性能。
2023-01-31 cs.CR cs.LG cs.NI
A GAN-based Approach for Mitigating Inference Attacks in Smart Home Environment
Carleton University（卡尔顿大学）
智能的、连接的、始终监听的设备的激增给灵巧家庭环境中的用户带来了重大的隐私风险。除了窃听的显著风险外，入侵者还可以采用机器学习技术从这些设备上的音频记录中推断敏感信息，从而为灵巧家庭用户带来新的隐私问题和攻击变量。诸如声音掩蔽和麦克风干扰之类的技术已经被有效地用来防止窃听者监听私人谈话。在这项研究中，我们探讨了问题的对手间谍灵巧家庭用户推断敏感信息的帮助下，机器学习技术。然后，我们分析的作用，随机性的声音掩蔽的有效性，以减轻敏感信息泄漏。我们提出了一种基于生成对抗网络（GAN）的灵巧家庭隐私保护方法，该方法生成随机噪声来扭曲不需要的基于机器学习的推理。我们的实验结果表明，GANs可用于生成更有效的声音掩蔽噪声信号，这些信号表现出更大的随机性，并有效地减轻基于深度学习的推理攻击，同时保留音频样本的语义。
2020-11-13 cs.CR cs.LG cs.NI
BlendCAC: A BLockchain-ENabled Decentralized Capability-based Access Control for IoTs
物联网（IoT）的普及允许异构嵌入式智能设备在有或没有人工干预的情况下协作地提供智能服务。在利用大规模基于物联网的应用（如智能电网或智能城市）的同时，物联网也引发了对隐私和安全的更多关注。在物联网面临的最大安全挑战中，访问授权对于资源共享和信息保护至关重要。当今访问控制（AC）的一个弱点是集中式授权服务器，它可能是性能瓶颈或单点故障。在本文中，BlendCAC，一个基于区块链的分散能力的AC被提出用于物联网的安全性。BlendCAC旨在对大规模物联网系统中的设备、服务和信息进行有效的访问控制。基于区块链网络，提出了一种用于访问权限传播的能力委托机制.提出了一种基于身份的能力令牌管理策略，该策略利用智能合约进行访问授权的注册、传播和撤销。在提出的BlendCAC方案中，物联网设备是自己的主人，可以控制自己的资源，而不是由集中式机构进行监督。在Raspberry Pi设备和本地私有区块链网络上实施和测试，我们的实验结果证明了所提出的BlendCAC方法的可行性，可以为物联网系统提供分散，可扩展，轻量级和细粒度的AC解决方案。
2018-04-24 cs.CR cs.DC cs.NI
