基于區(qū)塊鏈技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)安全探析

【摘要】物聯(lián)網(wǎng)是繼互聯(lián)網(wǎng)之后，為人類社會的生產(chǎn)與生活帶來的又一次天翻地覆的驚人變革。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，進行擴展與延伸的新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將各種信息傳感設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合而成的一個巨型網(wǎng)絡(luò)，沖破時間地點的限制與束縛，實現(xiàn)人、機、物的相互連通，也稱“泛互聯(lián)”，此技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用于近年間所獲成果不俗。然而物聯(lián)網(wǎng)暴露的安全問題也日益增多，本文基于區(qū)塊鏈技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)安全進行簡要探析。

【關(guān)鍵詞】區(qū)塊鏈;物聯(lián)網(wǎng);安全

1. 關(guān)于區(qū)塊鏈與物聯(lián)網(wǎng)安全的概述

1.1 區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈其本質(zhì)是一種去中心化的數(shù)據(jù)庫，是比特幣的基礎(chǔ)技術(shù)，其主要是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布存儲，每個設(shè)備都是一個節(jié)點同時實現(xiàn)點對點傳輸，并通過共識機制形成整個區(qū)塊鏈。其中每個節(jié)點都實現(xiàn)了單獨維護并呈現(xiàn)持續(xù)增長的態(tài)勢且都能獲取到完整的數(shù)據(jù)副本，也實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的加密處理并有效的提升了數(shù)據(jù)的安全性，如一個設(shè)備故障則不會造成數(shù)據(jù)的丟失與暫停服務(wù)

1.2 物聯(lián)網(wǎng)安全

物聯(lián)網(wǎng)通過各類信息采集設(shè)備（如攝像頭、音頻采集器、傳感器等）獲取信息，信息的傳輸則通過有線與無線網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過各類設(shè)備實現(xiàn)傳輸。因無線網(wǎng)絡(luò)的開放性，其數(shù)據(jù)的傳輸中極易受到干擾與截獲，另外因物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都存在于網(wǎng)絡(luò)上且公開，經(jīng)常受到各種類型的網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)沖擊，其設(shè)備缺乏身份保護與相應(yīng)屏障，進而信息極易丟失與外泄，同時會經(jīng)常遭受到各類惡意入侵與網(wǎng)絡(luò)攻擊，為此應(yīng)加強對各節(jié)點的保護以提升物聯(lián)網(wǎng)的整體安全性。

當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)所采用的安全方式多為中心過濾的方法，其數(shù)據(jù)經(jīng)由平臺中心后會接受真實性與安全性的辨別，經(jīng)確認(rèn)后再將信息轉(zhuǎn)發(fā)到指定地址中，這就造成了信息傳輸中的部分丟失。伴隨信息流的大規(guī)模沖擊，設(shè)備經(jīng)常會高負荷運行進而造成穩(wěn)定性的降低并影響傳輸?shù)刂返臏?zhǔn)確性，使工作效率受到直接影響。（如圖1和圖2所示）

2.關(guān)于區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的特點簡析

2.1 去中心化

在建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)時使用區(qū)塊鏈技術(shù)可以有效的規(guī)避中心化節(jié)點，大大提高了數(shù)據(jù)的傳輸速率與響應(yīng)速度;無中心管制的物聯(lián)網(wǎng)，其各節(jié)點雖然肩負著各自的職責(zé)，但在整體中都具有著重要地位，同時各節(jié)點都具有各自的身份，信息的傳輸仍然需要驗證身份;區(qū)塊鏈連接方式擺脫了中心化結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)存儲方式，使得數(shù)據(jù)具有多重安全性與穩(wěn)定性不再依賴一處節(jié)點，其信息的傳輸也實現(xiàn)了多點同傳的高效模式。

2.2 去信任化

區(qū)塊鏈的一個特點便是去中心化，其網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點因中心結(jié)構(gòu)的去除，彼此間形成了各自的特征因此更加具備開放性與信任性;數(shù)據(jù)在區(qū)塊鏈的各區(qū)塊間傳輸，用戶可實時實現(xiàn)數(shù)據(jù)的獲取無需再經(jīng)過中心結(jié)構(gòu)的處理，使得各節(jié)點間達成信任關(guān)系，其數(shù)據(jù)的傳輸不會丟失且更加高效，彼此的私有數(shù)據(jù)得到加密，交易外其他數(shù)據(jù)的傳輸則向所有人開放，因此整個區(qū)塊鏈更加透明與公開，安全性也得到了本質(zhì)的保障。

2.3 時序數(shù)據(jù)

物聯(lián)網(wǎng)中的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)信息因記賬節(jié)點的先后順序而構(gòu)建出一種共識機制，其實質(zhì)便是運用時間戳來作為數(shù)據(jù)的唯一性標(biāo)識進而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交易與溯源。初始區(qū)塊創(chuàng)建后，新的數(shù)據(jù)交易信息將被存儲在當(dāng)前區(qū)塊中并與其他所有交易信息共生為默克爾樹。其默克爾樹整體都存在于區(qū)塊中，并通過算法得到哈希值進而組成區(qū)塊鏈，在此種模式下不但降低了對數(shù)據(jù)追溯的成本也極大的提升了數(shù)據(jù)的安全性。

2.4 數(shù)據(jù)加密

物聯(lián)網(wǎng)中的區(qū)塊鏈技術(shù)其加密采用非對稱的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密處理，可分成數(shù)據(jù)加密與數(shù)字簽名兩種;數(shù)據(jù)加密則是為了杜絕數(shù)據(jù)在傳輸過程中出現(xiàn)的信息丟失，為了杜絕這一現(xiàn)象區(qū)塊鏈技術(shù)采用時間戳的方式為用戶每一筆交易提供唯一的ID標(biāo)識，只有擁有這個ID才可以查看到交易數(shù)據(jù);數(shù)字簽名則是為用戶提供身份確認(rèn)的，通常簽名人只有對交易數(shù)據(jù)認(rèn)可確認(rèn)的情況下才會給予簽名。

3. 基于區(qū)塊鏈技術(shù)下的物聯(lián)網(wǎng)安全分析

3.1 物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟的安全保障

區(qū)塊鏈技術(shù)在金融領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)揮出了巨大的價值，擺脫了第三方的介入實現(xiàn)了點對點的直接溝通，進而實現(xiàn)了金融領(lǐng)域的快速且自由交易的高效性。在這種高效的交易模式影響下許多跨國銀行間組成了區(qū)塊鏈聯(lián)盟，并大力開展、研發(fā)金融領(lǐng)域區(qū)塊鏈技術(shù)。當(dāng)前在物流領(lǐng)域的應(yīng)用極為盛行，區(qū)塊鏈實現(xiàn)了物流成本的降低與溯源作用，提升了對散布式的供應(yīng)鏈的高效管理作用，如對貨物發(fā)送時便以實現(xiàn)對其去向的合理整合，并為用戶提供可以實施跟蹤反饋信息，大大提升了物流運輸環(huán)節(jié)的時間成本控制。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的弱中介化

伴隨5G網(wǎng)絡(luò)的不斷普及，物聯(lián)網(wǎng)傳輸速率將更加高效，屆時數(shù)據(jù)的存儲便不再依賴于特定的存儲介質(zhì)，許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將能得以實現(xiàn)，如：無人駕駛汽車、遠程遙控物流配送等。當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中第三方控制早已根深蒂固，如何將其驅(qū)逐是發(fā)展中要解決的主要問題，如許多平臺通過虛假信息騙取用戶資信息等，又如斯諾登揭露的美國“棱鏡”計劃，其核心便是物聯(lián)網(wǎng)中心化結(jié)構(gòu)的作怪，使得信息的傳輸需經(jīng)過中心過濾，這就使別有用心者能夠借機掌握信息并加以控制。

3.3 保證數(shù)據(jù)存儲的隱私安全

目前信息能夠通過NFC、電子標(biāo)簽、二維碼技術(shù)實現(xiàn)對包含信息的解讀，還可通過智能標(biāo)簽實現(xiàn)實時交易。區(qū)塊鏈的特點是實現(xiàn)隱私數(shù)據(jù)的存儲與處理的關(guān)鍵，其每個節(jié)點都存有加密數(shù)據(jù)，確保了安全性與穩(wěn)定性，不再會因為中心設(shè)備遭受攻擊而使得數(shù)據(jù)永久丟失的可能。比如，國家機構(gòu)、大型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集團等，充分運用區(qū)塊鏈技術(shù)的加密特點對國家機密信息、醫(yī)療數(shù)據(jù)、指紋信息、人臉信息、土地房屋產(chǎn)權(quán)、個人信用、金融信息等進行加密保護。另外這些數(shù)據(jù)存儲在區(qū)塊鏈中，即實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分散共享，又通過區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)加密與智能合約技術(shù)實現(xiàn)對相關(guān)數(shù)據(jù)信息的監(jiān)管，無需擔(dān)心別人能夠在云服務(wù)器上獲取。用戶還可對自身資源進行唯一標(biāo)識準(zhǔn)入，確保所有權(quán)的唯一性。

3.4 公共服務(wù)安全保障

3.4.1 區(qū)塊鏈+智能醫(yī)療

智能設(shè)備不斷得到普及，如智能手環(huán)可以實現(xiàn)對人的心率、血壓、壓力、飲水、體重、運動消耗、運動飲食、運動時間、睡眠質(zhì)量等的監(jiān)控，并可以通過智能合同將信息發(fā)送到指定設(shè)備中，使家人能夠第一時間掌握到身體信息。智能設(shè)備還可將這些信息無差別的投送到相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)地址中由專業(yè)醫(yī)師進行身體狀況的評估與指導(dǎo);通過區(qū)塊鏈的加密處理客戶無需擔(dān)心信息被篡改或盜用。另外最大的功能便是通過高速物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)實時的監(jiān)控與匯報，當(dāng)用戶身體出現(xiàn)緊急狀況時能夠及時將信息發(fā)送到接受者手里并處于報警狀態(tài)，使本就爭分奪秒的事件得到快速處理，進而挽救生命，為人類的健康做出了重大貢獻。

3.4.2 區(qū)塊鏈+物聯(lián)網(wǎng)交通

物聯(lián)網(wǎng)雖然對交通運輸有所助益，但仍有許多問題有待共同解決;比如當(dāng)前已經(jīng)實現(xiàn)了道路信息的實時播報，只要用戶車輛開啟道路實時播報功能或手機開啟，便能夠當(dāng)車輛行進到指定道路前便獲知此處道路的通行狀態(tài)，或提前規(guī)劃行車路線并做到實時處理與提醒，這都是需要依賴區(qū)塊鏈的高效性，因汽車行進過程中時刻處于高速運動狀態(tài)，對此導(dǎo)航播報的不及時極易造成用戶車輛行駛的錯誤。又如，智能交通信號燈受交通指揮中心的控制，若指揮中心被攻擊造成癱瘓，那么智能信號燈便會停止運作，進而造成交通系統(tǒng)的癱瘓，而運用區(qū)塊鏈，其中心化得以去除、用戶信息得以加密等，使指揮中心極難被黑客找到物聯(lián)網(wǎng)地址進行攻擊，同時區(qū)塊鏈的點對點傳輸也是其他人無法對交通信號燈進行控制。

4.結(jié)語

綜上，伴隨物聯(lián)網(wǎng)的普及、進步及發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)與各行各業(yè)間的聯(lián)系也日益密切起來，在此過程中，物聯(lián)網(wǎng)的安全問題也日益增多，將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)安全上，有效的降低成本以及確保信息安全，安全系數(shù)獲得了巨大的提高。

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作者簡介：花麗 江蘇省興化人，碩士，泰州學(xué)院副教授，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)安全。