Описание системы «Умный дом»

Курсовая работа

по курсу:

«Защита информации от несанкционированного доступа»

По теме:

«Угрозы умного дома»

Преподаватель:

Якушкин М. В.

Выполнил:

студент группы ИУ10-93

Васильев И. М.

Москва, 2015

Содержание:

Введение

Умный дом (англ. smart house МФА: [sma:t haus], также англ. intelligent building, рус. АСУЗ) — жилой дом современного типа, организованный для проживания людей при помощи автоматизации и высокотехнологичных устройств. Под «умным» домом следует понимать систему, которая обеспечивает безопасность и ресурсосбережение (в том числе и комфорт) для всех пользователей. В простейшем случае она должна уметь распознавать конкретные ситуации, происходящие в доме, и соответствующим образом на них реагировать: одна из систем может управлять поведением других по заранее выработанным алгоритмам. Кроме того, от автоматизации нескольких подсистем обеспечивается синергетический эффект для всего комплекса.

Это проще понять, если представить, например, что система отопления никогда не сможет работать против системы кондиционирования. А отопление осуществляется не только по погоде, но и с учётом целого ряда других факторов. От силы ветра, по предсказанию, от времени суток (ночью комфортная температура меньше).

Можно считать, что это наиболее прогрессивная концепция взаимодействия человека (пользователей) с жилым пространством, когда в автоматизированном режиме в соответствии с внешними и внутренними условиями задаются и отслеживаются режимы работы всех инженерных систем и электроприборов.

В этом случае исключается необходимость пользоваться несколькими пультами при просмотре ТВ, десятками выключателей при управлении освещением, отдельными блоками при управлении вентиляционными и отопительными системами, системами видеонаблюдения и охранной сигнализации, моторизированными воротами и прочим.

В настоящее время технология «Умный дом» счи­тается одной из самых перспективных и динамически развивающихся. В США данная технология уже давно является широко применяемой в различных сферах автоматизации жилых зданий. В Европе популяризация и развитие технологии «Умный дом» только набирает обороты. Наиболее по­пулярными объектами для внедрения данной техноло­гии является коммерческая недвижимость (торговые центры, офисные здания, банки, гостиницы), государ­ственные здания (вокзалы, аэропорты, спортивные и культурные учреждения), а также объекты домашней автоматизации. По данным экспертов компании YORK International, прогнозируется ежегодный рост рынка систем, ис­пользующих данную технологию на 20-25% в год. Этот рост обусловлен тем, что более развитая инженерная и информационная инфраструктура «Умного дома» позволяет реализовать качественно новый уровень предоставления услуг и существенно повысить его по­требительскую ценность.

Однако наряду с очевидными достоинствами мо­жет возникнуть целый ряд проблем, связанных с обе­спечением информационной безопасности организа­ций и лиц, использующих данную технологию.

ПРОБЛЕМА 1. ПИТАНИЕ
Самой частой причиной сбоев системы «умный дом» является прекращение подачи электроэнергии, необходимой для ее работы. Эту проблему легко решить, снабдив домашний «интеллект» источником бесперебойного или альтернативного питания – для работы системы в аварийном режиме. Таким источником могут быть аккумуляторные батареи, термоэлектричество (дизель-генератор, газовая установка), энергия ветра, солнечная энергия и так далее.
Время работы на энергии, получаемой от таких источников, может быть разным. Оно зависит от энергоемкости систем, входящих в структуру «умного дома», и от количества оборудования, питающегося от «запасного» источника энергии, и может составлять от одного – двух часов до нескольких суток. Естественно, что в последнем случае работать будет только самое необходимое – если включить, например, домашний кинотеатр, то аварийное питание закончится очень быстро. Аварийным питанием имеет смысл обеспечить системы, отвечающие за безопасность жильцов и здания: охранную сигнализацию, пожарную сигнализацию, контроль протечек. Эти системы не энергоемки, но в некоторых случаях незаменимы: если хозяева в отпуске, а в их отсутствие отключили электроэнергию, системы безопасности продолжат работу.
Еще одна угроза для обеспечения «умного» дома энергией – обычные грозовые молнии, способные стать причиной нестабильного напряжения в сети. Впрочем, грамотная молниезащита и бесперебойное питание помогут избежать неприятностей. Кроме того, существуют специальные автоматы комбинированного типа, которые надежно защищают оборудование одновременно и от грозовых, и от сетевых перенапряжений, от токов перегрузки и коротких замыканий.

ПРОБЛЕМА 2. ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
Работа электронного интеллекта может быть нарушена вследствие ошибок в программном обеспечении, электромагнитных помех, выхода из строя винчестеров или других устройств управляющего компьютера. Вообще говоря, проблема поддержки работоспособности сложных технических систем в случае чрезвычайных обстоятельств появилась гораздо раньше систем «умного дома», и сегодня решения для нее существуют.
Например, избежать перечисленных выше неприятностей можно с помощью дублирования основных блоков системы, прокладки запасных (на случай аварии) линий связи. Спасти ситуацию поможет также резервное копирование информации на магнитные диски, ленты и другие носители, устойчивые к электромагнитным помехам; применение алгоритмов автоматического восстановления информации в процессе перезагрузки системы. Естественно, следует понимать, что стоимость такого супернадежного решения окажется значительно выше стандартной: за счет дублирующих устройств затраты на установку «интеллектуального» комплекса могут увеличиться вдвое. А если добавить к этим затратам еще и расходы на сопряжение (соединение) резервирующих блоков, то стоимость всей системы возрастает примерно в два с половиной раза.
Еще одним вариантом повышения надежности «умной» системы может стать использование исполнительных устройств, оснащенных собственным «интеллектом» и способных выполнять простые функции без команды из центра управления. Однако стоимость такого решения может в полтора – два раза превышать стоимость жестко централизованной системы.

ПРОБЛЕМА 3. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР
Повлиять на функционирование интеллектуального комплекса вашего дома может и пресловутый человеческий фактор. Банальная кража системных блоков или других жизненно важных устройств системы, естественно, повлечет за собой сбой в ее работе. Эту проблему можно решить, обеспечив элементарную защиту внутренностей «умного дома», попросту говоря, хотя бы заперев их под надежным замком.
А вот от другой опасности защититься практически невозможно. Несложно представить вероятную реакцию детей на новую «игрушку». Их любопытство порой настолько непредсказуемо, что заранее угадать способ «взлома» и, соответственно, защитить систему разработчики не смогут. Для того чтобы детишки не совали ножницы в розетки, используют пластмассовые заглушки, но вряд ли удастся найти такую универсальную заглушку для «умного дома».

ПРОБЛЕМА 4. НЕПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ВМЕШАТЕЛЬСТВО
Как ни парадоксально, но системы «умный дом» могут выйти из строя и по вине владельца, который в большинстве случаев не является профессионалом в области конфигурирования беспроводных сетей или протоколов управления оборудованием комплекса. Следствием такой непрофессиональной эксплуатации могут стать «дыры» — слабые места, которые могут появиться в системе, когда пользователь без привлечения специалистов начинает добавлять в нее все новые и новые устройства. В результате уровень энергопотребления может превысить оптимальное значение, начнутся перебои с электроэнергией и, как следствие, неустойчивая работа системы, которая может быть чревата, например, перебоями в системе безопасности, что, в свою очередь, может сыграть на руку злоумышленникам.
Причиной появления «дыр» также может стать самостоятельная установка пользователем устройств сомнительного происхождения. Проникнуть в систему можно и через сотовый телефон, имеющий выход в Интернет, – но только в том случае, если злоумышленники знают вид используемого вами оборудования. Поэтому через всемирную Сеть лучше управлять лишь комфортом и бытовой техникой в доме, а конфигурировать систему безопасности, меняя настройки и отдавая ей указания, – с помощью блока управления интеллектуальным комплексом. Выхода в Интернет этот блок может не иметь, и поэтому будет надежно защищен от виртуального взлома.
Впрочем, все это, так сказать, «экзотические» варианты. Более реальная, жизненная ситуация – вывод из строя компьютера, управляющего системой «умный дом», из-за вирусов, атакам которых он подвержен так же, как и любое другое оборудование, подключенное к Интернету. Спастись от этого можно, установив специализированные компьютеры, созданные именно для управления «умными домами», — для этих машин вирусы пока не написаны, правда, и стоит такая техника дорого. К сожалению, несмотря на то, что алгоритмы и технические решения, используемые в проводных каналах Интернета, позволяют практически полностью защитить канал передачи данных, гарантировать абсолютную безопасность не может ни один производитель и интегратор системы «умный дом».

Еще сложнее обстоит дело с современными беспроводными системами «умного дома». В случае применения технологий Wi-Fi и Bluetooth существует риск неавторизованного доступа к конфиденциальной информации, а также нарушения работы сети при помощи создания помех и перехвата управления. Для этого злоумышленникам даже не придется проникать в дом и устанавливать там какие-либо датчики. Знающий человек проникнет в беспроводную сеть при помощи обычного ноутбука и сотового телефона. И все же, как единодушно признали специалисты, взлом и перехват информации – это возможные, но маловероятные угрозы безопасности «умного дома». Самая частая причина неисправной работы домашнего «интеллекта» – это халатность самого хозяина и непрофессиональное вмешательство в работу системы со стороны домочадцев.

Описание системы «Умный дом»

При построении систем по технологии «Умный дом» можно выделить два различных подхода, которые имеют различную степень надежности.

• Централизованный;

• Децентрализованный;

Централизованный метод реализации технологии «Умный дом» по своей сути представляет собой объ­единение разнообразных датчиков и контролеров в единую сложную телекоммуникационную сеть с цен­тральным контроллером. В роли центрального кон­троллера может применяться сервер, в качестве кото­рого используется любой современный компьютер, и программное обеспечение с поддержкой необходимого программного софта и протоколов. Данный контрол­лер являются” мозгом” системы автоматизации «Ум­ного дома». В названии отражена главная суть подхода — к центральному котроллеру системы подключены все основные и вспомогательные блоки, при этом все компоненты оснащены собственными микроконтрол­лерами, но взаимодействуют они исключительно при помощи центрального контроллера.

Телекоммуникационная сеть является основным элементом, обеспечивающим функционирование си­стемы жизнеобеспечения. Через сеть производится съем информации с различного рода датчиков и пере­дача их главному серверу для обработки. Сервер после обработки информации осуществляет передачу сиг­налов управления на исполнительные элементы (дат­чики перекрытия воды, включения средств пожароту­шения, блокировки дверей и т.д.). Через центральный сервер происходит настройка и управление «Умным домом» легальным пользователем, а также через него при необходимости осуществляется передача задан­ной информации хозяину квартиры (офиса) при его отсутствии (например, о несанкционированном про­никновении, протечках, пожаре). Такая телекоммуни­кационная сеть может быть построена с использовани­ем как проводных, так и беспроводных каналов связи, например, с использованием Wi-Fi, Bluetooth, или 3G.

Использование данного подхода позволяет соче­тать устройства разных производителей, что в свою очередь удешевляет развертывание всей системы. Ос­новным минусом является большая зависимость от работы центрального контролера. Также пользователь может с целью управления и контроля подключить центральный контроллер к сети Интернет, тем самым подвергая всю систему различным угрозам и атакам.

Децентрализованный подход подразумевает раз­вертывание системы с распределенной логикой. В отличие от централизованного подхода в децентра­лизованном подходе отсутствует центральный кон­троллер. В этом случае система состоит из датчиков, сенсоров и активаторов. Датчики обнаруживают из­менение каких-либо характеристик в доме, движения или изменения заданных в программе параметров, и реагируют на эти изменения командой исполняющим устройствам, которые включаются активаторами. При децентрализованном подходе в случае отказа одного из компонентов нарушается только функциональная часть, за которую отвечал этот компонент. Поэтому такие системы являются более безопасными и надеж­ными по сравнению с системами реализованные по централизованному методу. Значительным минусом данного подхода является то, что проектирование системы требует высокой квалификации и большого опыта, что в свою очередь сказывается и на стоимости развертывания системы.