7款手环安全评价，小米有啥黑科技？

 

本文是一篇关于介绍7款基于Android和iOS系统的智能穿戴设备的安全性能评估报告。

　　

1总述

近年来，随着移动设备的迅猛发展，苹果，微软、小米等移动设备制造商，纷纷推出了一种叫做智能手环的智能穿戴设备。

　　

正是由于这种智能穿戴设备具有良好的便携性和实用性，当它一经问世，便受到了广大消费者的强烈追捧，购买需求也在不断扩大。在见证了消费者火爆抢购的同时，安全研究人员也对此类设备的安全性表示了担忧。

　　

在2015年，安全人员就曾对这类智能手环进行了安全测试。最近，我们又对7款智能手环，进行了一项新的安全测试。

 

　　

在这次测试中，我们采用的样品是基于Android和iOS平台的7款不同的智能手环。它们价位不等，具备的功能也不同，其中包括小米公司推出的小米手环、苹果公司推出的Apple Watch智能手表等智能穿戴设备。此外，我们还进一步完善了测试程序和测试方法，以提供更为详尽的测试数据和更具说服力的评估结果，特别是在实时通信等方面，测试数据显得尤为重要。

　　

在本文的第一部分，我们将会简短地介绍此次测试的主旨，解释实施此次测试的动机，并对之前类似的测试工作进行总结。

　　

本文第二部分，我们将阐述一些关于此次测试的概念、过程设置以及执行步骤。

　　

接下来的第三部分，是对测试结果的说明和解释。

　　

在第四部分中，将会简要讨论在使用此类设备时，应关注的注意事项，包括系统维护，个人隐私的保护等。即使在一个相对安全的使用环境下，用户也应该实时注意维护自己设备的安全，防止设备中的隐私信息遭到泄漏。最后，我们将会对此次测试进行总结，确定未来测试的大致方向，以及针对运动手环等其他穿戴设备的具体测试方法。

7款可穿戴设备安全性能监测评价发布 小米手环现身份验证黑科技

　　

图1.1 2014-2015年全球各地区医疗及运动手环的销售情况

 

　　

1.1发起测试的动机及之前的准备工作　　

从图1.1中我们可以看到，近年来，运动智能手环的销售量呈现出了逐年上升的趋势。这也反映出，智能穿戴设备在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。

　　

正如我们在先前的测试中提到的那样，在美国，一些用户已经在享受着此类设备带给他们的便利了。他们可从设备中了解到自己心率、血压等生理参数、以及每日的步行距离等生活指数，为自己的健康提供了一个参考。与此同时，一些保险公司也为了自己的用户提供了一些健康奖励保险，鼓励用户将自己的生理指标及时向保险公司进行报告，保险公司会根据用户的身体健康状态（几年内无大病等），对用户实施奖励。

　　

通过这种方式，保险公司就能招揽更多的用户，并且能实时掌握用户的身体状况。在德国，保险公司会免费给用户提供这些设备，虽然他们解释说，这样做的目的并不是为了收集用户的身体数据指标，但其实这只是一种说辞罢了。为了达到这一目的，就需要这种运动手环符合很高的安全标准。同时，根据法律部门出台的新规定的要求，在智能手环中需加入防篡改和用户身份验证模块，对数据加以防护。很多网站都在争相报道一个事实，即：在很多情况下，法院会将此类智能设备收集的数据作为呈堂证据来使用。但根据我们的测试表明：用户对此需保持谨慎态度。因为自己的私密数据很可能会因此而遭到泄漏。因为要将这项技术应用到法律领域，还有很长的一段路要走，不可能一蹴而就。

　　

这次测试的理念和执行步骤是以2015年进行的测试为基础。这次设定的测试标准，更多的侧重于量化标准，尽量不涉及用户个人私密数据。

 

2.测试中所包含的概念

 

在这一部分内容中，我们将阐述此次测试的测试环境，包括基本设置、执行步骤等，同时，我们会以列表的形式，给出此次参与测试的设备，以及相关的型号、性能等参数。设备上所安装的应用程序也会以列表的形式给出，尤其要对特定的软件版本进行检查。

 

2.1测试的设置

关于这次测试的设置与之前那次测试有所不同。此次测试旨在说明：某种潜在的操作，能够帮助手环设备完成与服务器之间进行的数据传输。

 

在设置过程中，我们需要在智能手机和互联网之间添加一台PC，作为媒介。图2.1给出了设置的说明。

 

当设备发出的请求被重定向到PC时，我们就可以人为地监控并操纵网络流量。黑客都是通过使用工具mitmproxy，来发动网络中间人攻击。

 

由于mitmproxy具有良好的可配置性，操作方便，因而它非常适用于监控网络流量。mitmproxy是一个基于Linux系统的网络工具。黑客利用它，可通过中间人攻击的方式，破解一些加密的HTTP请求；同时，能够读取文本传输的内容，操纵相应的HTTP请求，将其进行重定向等。我们用它来检查，攻击者或用户是否能够在理论上，改变应用程序的同步数据传输机制，以及服务器是否能够响应类似的操作。在测试的透明模式下，我们将mitmproxy作为一个自定义网关来使用，如图2.2所示：

 

图2.1设置说明

 

　　

图2.2 设置mitmproxy

 

2.2执行测试

整个测试过程分为3步，测试完成之后将会得出一个结论。下面即为测试的3个步骤：

 

1. 分析原有的应用程序；

 

2. 监控分析智能手环与智能手机之间的蓝牙通信。（利用原有的或测试中设置的应用程序来实现）；

 

3. 分析原有应用程序之间的在线通信。

 

第一步是对app中是否含有潜在漏洞进行分析。在此过程中，我们将app的整个安全体系进行检查，包含app中采用的代码混淆技术，以及在app中保存的用户敏感数据的安全性等各方面内容。

 

第二步，我们将监控并分析手环和手机之间进行的蓝牙通信。在此过程中，我们会实时监控手环和应用程序之间的数据传输过程，并试着用另一部智能手机来模拟这一过程，从而验证设备的身份验证功能是否有效，以及验证攻击者是否能够获得访问数据的可能性。

 

在这次测试中，我们新加入了一个“虚假计步器”检测模块。在外围模式下，使用装有Android 5.0版本操作系统的智能手机，可通过增加一个设置来实现蓝牙功能。在外围模式下，我们可以模拟实现一个假的计步器，检测其是否能够连接上原有的应用程序，实现它们之间的通信。因此，我们首先应通过发送HTTP请求的方式，看其是否能够得到相应，来检查用户身份验证模块、数据云同步模块以及固件更新模块的联网状态是否正常。此外，为了完成这步测试，我们还需对这些安全连接模块中所含的文本内容进行评估，查明其能否进行读取或进行其他操作。

 

在测试Apple Watch时，某些步骤会有所不同。测试结果及更多执行情况，我们将在3.4节中进行详细介绍。

 

2.3产品参数

在下面的表2.1和2.2中，我们列出了测试设备的相关性能参数，以及在测试中使用到的app和app版本。

 

可以看到，我们总共选取了8个智能穿戴设备进行测试，其中一个使用iOS系统，其他7个都是基于Android系统。

 

之所以会选取这8个设备，是因为它们是现在智能穿戴设备市场的宠儿，受到消费者的一致追捧，有很高的普及率，进而能使测试结果具有很好的说服力。

 

测试中所使用的app是在Google官方应用商店或苹果公司的app store中下载的。由于此次测试持续了很长一段时间，因而不是所有的测试版本都能具有说服力，只有最新版本的app才能说明问题。版本的测试分析结果如表2.2所示：

 

表2.1 设备性能参数说明

 

表2.2 测试app的版本说明

 

3测试结果

表3.1列出了在计步模块、应用程序以及在线通信等3方面测试中得出的结果。

 

具体情况如下：

 

表3.1 测试结果

 

3.1计步模块

计步模块中包含的测试内容。能够帮助评估用户设备的安全等级。

 

这些内容主要包括：显示第三方计步软件的状态、对未经授权的第三方访问设置防火墙保护、防止用户或第三方软件肆意篡改设备信息等。

 

可控的蓝牙信号

在智能手环的默认设置下，低功耗蓝牙（Bluetooth-LE）都可以与一定范围内的其他蓝牙设备相连。因为这种类型的蓝牙会很“积极”地刷出自己的“存在感”，向其他蓝牙设备“展示”自己的物理地址。

 

从安全性的角度来看，这一“举动”会对设备构成两个潜在威胁。第一，默认开启的蓝牙会对用户的个人数据造成威胁。任何人只要搜到这一蓝牙地址，便可盗取数据；同时，该设备也容易成为黑客实施跟踪的目标，特别是当用户长时间使用一个固定的MAC地址作为连接地址的时候，更容易遭到黑客跟踪；第二，这样的设备容易遭到黑客的攻击。因为黑客根据你的蓝牙状态，很容易就能锁定你所在的位置。当然，通过实施其他保护机制，切断不安全的连接，也能起到保护设备安全的作用，但最安全的做法还是，不要实时开启设备中的蓝牙，当有数据传输需要时，再打开蓝牙，数据传输完成后，立即关闭。这才是最保险的做法。

 

在测试过程中，当测试环境中没有出现用户蓝牙连接请求时，我们采用了一定的方法，检测了这类设备中的蓝牙可见性。

 

测试结果表明，只有4个测试设备，拥有可见性控制机制。它们分别是来自Microsoft、Pebble以及Mobile Action公司生产的智能手表。而在这三家公司的产品中，也只有Microsoft和Pebble公司的智能手表具有这种稳定的控制机制。Mobile Action公司生产的Q-Band智能手环带有的可见性机制，可通过按钮来激活。

 

但在测试中，我们发现，在未激活的情况下，我们仍然可以搜索到Q-Band手环发出的蓝牙信号。此外，我们利用一些黑客攻击技术，在不激活该可见性机制的情况下，也能搜索到Q-Band的蓝牙信号。除了以上三个Android设备外，其他设备都不具备这种可见性控制机制。因此，其余智能手环在没有蓝牙连接请求的情况，也会开启蓝牙，这使得设备非常容易遭到跟踪，某些设备未经授权，就能与该设备进行数据传输，构成了严重的威胁。

 

可控的网络连接

根据测试，我们发现：4个产品具有一种防御机制：能够拒绝未经授权的网络连接请求。

 

Intel公司生产的Basis Peak智能手表和微软公司的Microsoft Band 2智能手环都采用了一对一的单独连接策略。用户在建立连接时，先确认连接双方的安全性，之后创建一个属于双方唯一的连接，同时，系统就会默认这一连接是有效的，并对其进行保护。而其他的连接请求就被看作是非法的，而予以拒绝.

 

对于Pebble Time智能手表来说，它可允许多个设备同时与其相连，但需要用户对每一个未知设备进行确认。这存在一定的安全风险。

 

其次，小米公司的MiBand智能手环则采用了一种简单有效的方式，来处理这个问题，即：出现连接信号时，先拒绝所有的信号，当用户做出选择后，才进行连接。（其实也就是一种屏蔽做法）

 

添加适当的身份验证模块

小米手环中带有一个简单实用的身份验证机制。在该设备中，存储了用户的相关数据，包括：用户编号、用户名、用户的身高、体重等数据，这些数据通过一个静态的，未加密的数据格式进行保存。只有当所有信息完全吻合时，该设备才允许用户进行登录。

 

此外，我们还采用了重发认证消息的方式，试图登录Mobile Action、Runtastic和Striiv公司的智能手环，但都失败了。这三个设备均不支持这种验证方式。