随着物联网被广泛应用于工业生产、智能制造、国防军工等关键领域,其安全性变得尤为重要。其中电子设备运行时产生的声、光、电、磁等侧信道能够泄漏机密信息,威胁物联网的安全。目前已有相关研究对侧信道进行分析和防护。然而,随着物联网的快速发展,侧信道的研究应考虑物联网设备和业务种类大幅增长引入的新侧信道生成方式、信道形式和作用对象。为此,本文提出综合谱侧信道,即电子设备运行耗电过程产生的功能设计之外的物理信道,并将综合谱侧信道划分为信号生成、信道传输、信号作用三个环节,研究综合谱侧信道安全分析与利用关键技术,提出基于视频解码运算下CPU磁场侧信道的分布式隐蔽通信、基于电源功率因数校正电压侧信道的行为推断与安全监测以及基于陶瓷电容声波侧信道的语音指令注入技术,为保障物联网安全提供理论与技术支撑。·针对综合谱侧信道的信号生成环节,本文以隔离网络信息泄露为典型案例,研究综合谱侧信道的分布式隐蔽生成。现有基于CPU磁场的隐蔽通信可以突破网络隔离泄露信息,但该类隐蔽通信方法需要直接对CPU占用率进行操纵,以实现信息传输。为了减小被检测的可能,本文提出基于视频解码运算下CPU磁场侧信道的分布式隐蔽通信方法Mag View,将CPU占用率的控制隐藏在视频播放中,在不影响视频正常播放的前提下,通过修改视频编码参数,控制视频播放时的CPU占用率,从而控制CPU磁场以泄露信息。与现有工作相比,Mag View将待传输的信息隐藏在视频编码参数中,利用视频可以在内网中传播的特性,实现分布式信息泄露,提升了信息泄露的隐蔽性。·针对综合谱侧信道的信道传输环节,本文以跨房间行为推断与安全监测为典型案例,研究可跨房间的综合谱侧信道形式。现有的行为推断与安全监测方法通常距离不超过5米,或要求无遮挡物和屏蔽物。为此,本文提出基于电源功率因数校正模块电压侧信道的用户行为推断与安全监测Outlet Spy,通过采集电源插座电压,利用目标设备电源功率因数校正模块在建筑供电电路中产生的高频信号,提取目标设备的功耗信息,从而实现远距离、跨房间的用户行为推断与安全监测。·针对综合谱侧信道的信号作用环节,本文以针对智能语音助手的语音指令注入攻击为典型案例,研究基于综合谱侧信道的语音指令注入攻击。语音助手作为智能家居系统的接口之一,已经被广泛应用。然而,语音助手面临着恶意语音指令注入的风险。现有的语音指令注入攻击需要攻击者能够控制受害者家中的扬声器,以播放恶意语音指令。为此,本文提出基于电子设备陶瓷电容声波侧信道的语音指令注入攻击Cap Speaker,利用陶瓷电容的逆压电效应,通过提前植入的恶意程序控制电容两端电压变化,使电容发出恶意语音指令,实现对语音助手的操控。本文首次揭示了综合谱侧信道存在的指令注入风险,旨在提升人们对此类安全风险的认识,并提出相应的安全防护方法。