放心用吧！浅谈DuerOS的安全性

“我们每个人都是安全工作者”（参见关于软件开发，都应该知道的10个常识）， 这绝不是一句戏言。在人工智能智能领域，安全同样是一个重要的话题。AI操作系统要保证系统的安全性，那么基于AI操作系统的开放平台同样要保证安全性。

基于DuerOS 的小度系列音箱是否安全？ 基于DuerOS开发的技能服务是否安全呢？

小度系列音箱的安全性

很多朋友问我，“使用小度音箱是否安全呢？它是不是总在监听我说话呢？”。

《智能音箱场景下的性能优化》一文中描述了智能音箱的工作原理，音箱的唤醒和语音识别是两个部分。当用户说“小度小度”唤醒词的时候， 这部分的语音识别是在音箱本地进行的，也就是音箱自身的AI部分， 当唤醒完成之后，用户的语音才会传到DuerOS的云端，完成语音识别，自然语言处理等等。举个例子， 大家在一个屋子里聊天， 很多声音你可以充耳不闻，当我说“小明，小明”，小明才会意识到我要和他说话，对我接下来的对话进行响应。

因此，智能音箱并没有将用户的语音都进行云存储，只有在用户要求音箱响应的时候才做出来，是相对安全的。

至于智能音箱其他方面的安全性都是要遵守各种国家规范的，就小度系列音箱而言， 有着严格的准入准出机制，包括显式/隐式接口，存储芯片，加密等级，固件更新等，基本上可以做到比手机的安全性更好。

DuerOS的安全体系

DuerOS系统的安全性构建在百度整个的安全体系之上，安全体系一般包括六个方面：

  • 物理与环境安全

  • 安全流程管理及相关审计

  • 灾难恢复和业务连续性

  • 云平台安全技术

  • 云客户云安全服务

  • 数据安全

安全架构的核心包括百度智能网关、入侵检测和防御系统，流量清洗系统和漏洞检测系统等，可有效实现防DDoS以及各类网络4、7层攻击等。

百度发布了公司层面的《数据安全策略》，所有数据进行分级保护。所有用户敏感信息，将以最高安全等级“机密”级别进行管理。在处理机密数据资产时，必须遵守机密数据管理流程与技术标准要求。主要包括：

  • 所有的数据有明确的数据owner和管理者，明确数据访问/使用范围，遵循数据访问权限最小化原则。并通过技术手段和相关流程对数据进行安全管理，推动保护措施的实施。

  • 发布明确的制度对机密数据的访问、获取进行管理，包括第三方需求的管理。建立明确的访问授权审批要求且所有审批记录线上化。

  • 各系统或使用者知道明确的数据销毁处理流程，并采用合理的数据销毁技术。

  • 对机密数据管理执行定期审核。

  • 所有承载、存储机密数据的系统，必须具备4A基本要求（Account、Authentication、Authorization、Audit）。机密数据的访问必须细化到个人，必须有安全的登录机制，所有人的访问已授权且符合最小化原则，所有行为日志记录齐全且远程备份满足可审计。

因此， DuerOS系统自身的安全性是值得信赖的。

DBP技能开放平台的安全性

DBP（DuerOS Bot Platform）是对开发者开放的平台，以通信认证的方式保证DuerOS 系统与第三方服务的安全性。也就是说，在技能服务与DuerOS通信的过程中，双方都需要对接收到的请求信息进行认证，避免接收到恶意攻击者发来的请求，从而保证通信内容安全。

在传输层面，技能服务必须使用HTTPS进行通信，以保证通信内容的传输安全。应用服务层面的安全性采用的是双向认证。

双向认证——DBP请求第三方服务

当DuerOS向技能发送请求时，技能需要对发来的请求进行验证，验证过程如下：

  1. 从http head的signaturecerturl地址里面下载权威签名证书，然后从签名证书中获取公钥。

  2. 从http head中获取signature信息，并用base64解码signature得到str1。

  3. 通过公钥和str1解密得到sign1。如果解密成功，继续验证。如果解密失败则拒绝请求。

  4. 使用sha1计算消息body的内容得到sign2，并与sign1进行比较，如果一致则继续验证，如果不一致，则拒绝请求。

  5. 比较request请求消息中的timestamp字段与系统当前的时间，如果两者差值小于180秒，则认为当前请求合法，对请求进行处理。如果两者差值大于等于180秒，则拒绝请求。

验证过程中的2-4步可以使用rsa_verify函数代替。下图展示了DuerOS生成签名过程和技能验证签名的过程。

双向认证——第三方服务请求DBP服务

当DuerOS收到技能发送的请求时，需要对技能发来的请求进行验证，验证步骤如下。

  1. 从http head中获取signature，并进行base64位解密获得str1。

  2. 从DBP平台上获取技能的公钥，并将公钥与str1通过解密获得sign1，如果解密失败则拒绝请求。

  3. 将body、botId、timestamp三个字符串按顺序连接成str2，并对str2生成摘要sign2，比较sign1与sign2是否相同，如果不同则决绝请求，如果相同，则继续验证。

  4. 比较请求消息中的timestamp字段与系统当前时间，如果两者差值小于180秒，则认为请求合法，对请求进行处理。如果两者差值大于等于180秒，则拒绝请求。

DuerOS验证签名过程中的2-3步可以使用rsa_verify函数代替。下图展示了技能生成签名过程和DuerOS验证签名的过程。

生成公私钥的RSA方法

RSA方法生成的公钥和私钥是成对出现的，在DuerOS与技能通信过程中起着重要的作用。可以采用OpenSSL来生成RSA的公私钥，私钥的生成示例如下：

genrsa -out rsa_private_key.pem 1024

根据私钥生成公钥的方式如下：

rsa -in rsa_private_key.pem -pubout -out rsa_public_key.pem

没错， 和我们在其他环境中的应用没什么两样。

当然，如果采用了CFC的形式进行部署，DBP 平台已经完成了上述功能，无需开发者显示操作。

用户隐私与账户管理

安全性中的一个重要方面是用户隐私，在DuerOS中所有涉及用户隐私的操作都要用户的显式授权，例如位置信息，录音，支付等等。例如技能向用户推荐附近的美食时需要知道用户的地址信息，向用户邮箱推送用户关注的资讯时需要用户的邮箱信息。技能只有经过用户的授权才能使用用户的信息。

用户授权

技能可以通过向DuerOS发送Permission.AskForPermissionsConsent指令获取用户的权限。当收到用户响应时，DuerOS会向技能发送授权成功或授权失败事件。

Permission.AskForPermissionsConsent指令的协议格式如下：

{
"type": "Permission.AskForPermissionsConsent",
"permissions": [
{
"name": "{{ENUM}}"
},
...
],
"token": "{{STRING}}"
}

当技能申请用户授权成功时，DuerOS会向技能上报授权成功事件，消息格式如下：

{
"type": "{{STRING}}",
"requestId": "{{STRING}}",
"timestamp": "{{STRING}}",
"token": "{{STRING}}"
}

如果技能需要用户授权的数据，必须在DBP 平台的技能描述进行显式选择。为了保护用户数据，技能在使用用户数据信息必须满足以下条件。如果发现技能违背了下面的原则，DuerOS有权下线技能，并通知开发者对技能进行修改。

  • 技能必须满足DuerOS隐私政策。

  • 技能只有在提供服务时才能使用用户信息。使用用户信息时，必须告知用户使用范围，在用户同意并且不违背用户隐私和法律的情况下使用。

  • 技能使用用户信息，包括用户的昵称、邮箱、电话、头像等，都必须通过向DuerOS发送请求消息来获取，不能将用户的信息本地存储。

  • 技能每次提供服务时，必须使用API接口请求用户最新的信息。

账户关联

另一类典型的授权需求是账户关联，需要将用户的DuerOS账号与已有应用系统的账户进行关联，以获取应用系统的信息。DuerOS支持技能将用户的DuerOS账户与用户的其他系统账号关联起来，使技能提供更多的服务。

目前，在DBP技能开放平台上，仅自定义技能和智能家居技能会涉及账户关联功能，内容播报等技能不涉及账户关联。例如，当用户使用一个关于微博内容分享的自定义技能时，如果用户说“小度小度，查看我的关注”，此时技能会为用户展现微博的关注信息。在这个过程中，技能首先需要获取用户在微博账户的授权，然后才能登录用户的微博，获取微博的关注信息并展现。

技能将用户的DuerOS账户与用户的第三方系统帐户关联时，需要第三方系统为该用户账户提供一个访问令牌，以便在第三方系统中唯一地标识用户。DuerOS保存访问令牌，并将令牌包含在发送给技能的请求中。技能使用访问令牌代表用户身份访问第三方系统，通过该系统的身份验证，进而获取到用户在该系统中的信息或者资源。

DuerOS 采用OAuth 2.0的授权码模式完成账户关联，过程如下：

  1. 当需要用户授权时，会在屏幕或app（无屏设备启用技能时）上显示第三方系统的登录页面(即开放平台的填写的授权地址)。技能请求该授权地址时会携带state（必选）、client_id（必选）、response_type（必选）、scope（可选）和redirect_uri（必选）等参数信息。

  2. 用户在第三方系统的登录界面填写账户信息并进行登录授权。

  3. 第三方系统对用户的身份进行验证。通过身份验证后第三方系统会重定向到redirect_uri地址，并附上授权码。

  4. 重定向地址redirect_uri使用授权码向认证服务器（在技能开放平台上填写的token地址）申请令牌。

  5. 认证服务器核对授权码和redirect_uri，确认无误后，向DuerOS发送access token和refresh token。

  6. DuerOS验证返回信息，保存access token和refresh token。

也就是说，当技能应用支持用户使用帐户关联功能时，开发者需要设计、编写登录页面。该页面需要验证用户在第三方系统的登录信息，并返回访问令牌。如用户在技能商店app中启用智能家居技能时，会跳转到技能提供的第三方系统的登录界面。用户登录第三方系统进行访问授权，该页面验证用户的信息是否正确，正确时返回访问令牌。登录页面需要满足以下要求：

  • 基于HTTPS访问。

  • 可以适配不同的设备，包括手机app、各种有屏设备端。

  • 不允许出现任何弹出窗口。

  • 必须接受用户的登录信息凭据，然后对用户进行身份验证。

  • 需要能生成一个授权码code，该code可以传递到技能的授权服务器并返回access token访问令牌。

  • 必须跟踪查询字符串中传递的state值，及原封不动的返回该state的值。

  • 完成用户登录信息验证时，需要重定向到redirect_uri地址，同时携带参数state和授权码code。

当用户禁用技能时，DuerOS将删除技能与该用户关联的访问令牌和刷新令牌，取消该用户的DuerOS账户与用户其他系统账户之间的连接。当用户再次启用技能时，需要重新将用户的DuerOS账户与提供服务的用户账户进行关联。

综上所述，在使用基于DuerOS的各种服务时，无论从设备端，还是AI操作系统，亦或第三方技能服务，都在安全性上提供一定的保证，一句话，放心用吧！

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