區(qū)塊鏈技術驅(qū)動下的物聯(lián)網(wǎng)安全研究綜述

◆陳云云

（山西警察學院山西 030401）

目前，物聯(lián)網(wǎng)的主要安全問題來自三個方面。第一個是物聯(lián)網(wǎng)應用層的安全問題，第二個是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層的安全問題，第三個是物聯(lián)網(wǎng)感覺層的安全問題。而區(qū)塊鏈本質(zhì)上是一個數(shù)據(jù)庫，所有數(shù)據(jù)按照特定的規(guī)則在其中進行記錄、備份，信息的保存也不同于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫那樣集中保存，而是進行分類記錄保存，信息保存在不同的節(jié)點中。區(qū)塊鏈技術由于特殊的運算規(guī)則，其安全性較高，其中的數(shù)據(jù)可以更加暢通地進行傳輸，傳輸過程安全可靠。另外，區(qū)塊鏈技術對所有節(jié)點公開信息，能夠讓網(wǎng)絡內(nèi)所有節(jié)點隨時隨地查看相關信息交互，其便捷程度也較高。盡管如此，在區(qū)塊鏈技術驅(qū)動下的物聯(lián)網(wǎng)安全問題仍然不容忽視，相關技術人員需要對其進行充分了解，才能針對性地選擇應對方法。

1 物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)存的安全問題

1.1 隱私信息安全問題

傳統(tǒng)的網(wǎng)絡信息傳輸是點對點傳輸，信息在網(wǎng)絡中按照指定的路徑，由一個節(jié)點傳輸?shù)搅硪粋€節(jié)點。由于點對點傳輸信息過程對網(wǎng)絡內(nèi)其他節(jié)點不公開，導致傳輸過程中的安全性不能得到保證。在沒有公開監(jiān)督的情況下，隱私信息一旦在傳輸過程中被篡改，信息的發(fā)送方和接收方都有可能沒有察覺，導致隱私的泄露。在當今物聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展的大背景中，傳統(tǒng)的點對點傳輸方式已經(jīng)不能滿足日趨增長的信息傳輸任務需求和安全需求，隱私安全得不到保證。而且，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡信息不能滿足物聯(lián)網(wǎng)對信息一對多的傳輸安全要求，相對于點對點傳輸，一對多信息傳輸更容易發(fā)生安全問題。其中任何一條信息傳輸通路如果遭受攻擊，信息被攔截，隱私信息都有可能丟失。尤其在使用公共網(wǎng)絡的時候，很多隱性的安全問題無法及時發(fā)現(xiàn)，一旦信息傳輸發(fā)生安全問題，隱私泄露很有可能導致大范圍的信息泄露，造成難以挽回的后果。有些黑客還能對隱私信息進行篡改，造成接收方獲得信息有失準確，嚴重影響物聯(lián)網(wǎng)的運行效率。

1.2 認證和訪問的安全問題

現(xiàn)階段，我國網(wǎng)絡認證主要有兩種形式：身份認證和消息認證。身份認證的安全性是通過密鑰保證的，信息在傳輸之前，會按照特定干的方式追加一段密鑰字節(jié)，接收方根據(jù)密鑰的規(guī)則進行匹配，從而實現(xiàn)對信息的識別和解讀。這種方法是最基礎的信息傳輸認證方式，雖然密鑰身份認證技術經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)相當成熟，但是其機制本身就具有一定的問題。那就是，一旦某一方的密鑰被盜取，那么信息傳輸?shù)陌踩跃筒荒艿玫奖ＷC，信息很有可能在傳輸?shù)倪^程中被截獲，給雙方造成損失。消息認證也是一種信息傳輸安全保證方法，它是通過讓發(fā)送方和接收方在通信時利用一串消息來搭建起一條制定的信息傳輸渠道，保證信息傳輸?shù)耐暾?，也能起到一定的信息安全保證作用，但是其效果不夠顯著。在物聯(lián)網(wǎng)中，消息的認證主要是指發(fā)送方給接收方傳輸一個消息認證碼，接收方在接收到消息之后將消息認證碼傳回給發(fā)送方，發(fā)送方在接收到返回認證碼之后確認消息傳輸?shù)轿弧?/p>

1.3 數(shù)據(jù)信息的安全問題

過去，互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸都是分散式的，而現(xiàn)如今，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量爆炸式增長，在物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展起來之后，數(shù)據(jù)流更是加速膨脹。物聯(lián)網(wǎng)需要網(wǎng)絡節(jié)點內(nèi)對信息進行實時處理，需要網(wǎng)絡各節(jié)點提升效率。但是，問題也隨之暴露出來。流動式信息傳輸時間相對較長，而且信息交互頻率較高，一旦安全防御系統(tǒng)或者防火墻等網(wǎng)絡安防軟件被攻破，不法分子就有可能將海量數(shù)據(jù)盜走，不僅對個人隱私形成威脅，對網(wǎng)絡整體環(huán)境的安全也造成了極大影響。物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的處理流程如下：海量的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)先進入中間處理環(huán)節(jié)，在這一環(huán)節(jié)中，信息經(jīng)過處理、存儲和采集，得到進一步加工，在這三步中，數(shù)據(jù)安全管理發(fā)揮著重要的作用，確保數(shù)據(jù)不會泄露。需要注意的是，信息采集階段，通常需要RFID、傳感器和紅外感應器的輔助。經(jīng)過處理的信息再流入網(wǎng)絡，和網(wǎng)絡中的其他節(jié)點進行交互。

2 區(qū)塊鏈技術在物聯(lián)網(wǎng)中應用的優(yōu)勢

2.1 去中心化

區(qū)塊鏈技術最大的優(yōu)勢就是去中心化，在物聯(lián)網(wǎng)中的應用也是如此。區(qū)塊鏈技術的任何兩個節(jié)點發(fā)生信息互通，都要想網(wǎng)絡內(nèi)的所有節(jié)點進行廣播，也就是說，信息在廣播的過程中，每一個節(jié)點都將這一信息進行存儲，保證網(wǎng)絡內(nèi)節(jié)點信息的平衡。不過，光是向整個網(wǎng)絡進行廣播還不足以保證信息的安全，每個節(jié)點還有獨立的驗證系統(tǒng)，信息只有成功驗證之后才能夠繼續(xù)傳遞，這樣能夠最大限度保障網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/p>

2.2 去信任化

區(qū)塊鏈技術中，所有的交易數(shù)據(jù)都存在每一個區(qū)塊中，套用在物聯(lián)網(wǎng)中，就是每一次信息的互通，相應的記錄信息都會在物聯(lián)網(wǎng)的每一個設備中得到備份。而且，物聯(lián)網(wǎng)中的每一個設備節(jié)點都能實時獲取網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)，讓每一次信息互通都去信任化。在區(qū)塊鏈這種互信機制中，物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸也會更加安全、透明。

2.3 時效性高

區(qū)塊鏈技術一旦發(fā)生交易，節(jié)點就會立即向網(wǎng)絡內(nèi)進行廣播，網(wǎng)絡的節(jié)點也會在第一時間接收到消息，每個節(jié)點還能記錄每一筆交易發(fā)生的相關信息，為后續(xù)查詢工作創(chuàng)造便利條件。這一特點使得區(qū)塊鏈技術在物聯(lián)網(wǎng)中應用之后，信息的傳輸和記錄會更加準確，不便于篡改，同時也能降低數(shù)據(jù)維護的成本。

2.4 加密數(shù)據(jù)

區(qū)塊鏈技術的數(shù)據(jù)加密功能還能進一步提高物聯(lián)網(wǎng)中交易數(shù)據(jù)的安全性，最大限度降低交易數(shù)據(jù)丟失的風險。尤其在交易過程中，區(qū)塊鏈技術可以憑借其時間戳的技術，為每一筆交易搭上印記，這一印記在網(wǎng)絡上中以識別ID的形式存在。物聯(lián)網(wǎng)中的沒一個節(jié)點都可以根據(jù)ID查詢相應的交易數(shù)據(jù)。隨著交易的進行，系統(tǒng)將對所有交易打上 ID，在新節(jié)點生成之后，之前的所有交易都會輸入到新節(jié)點中，讓新節(jié)點中存儲的交易信息包含過去所有交易，真正成為物聯(lián)網(wǎng)中信息周全的節(jié)點。在加入新節(jié)點的過程中，物聯(lián)網(wǎng)中的所有節(jié)點都需要利用哈希算法來確定節(jié)點身份的唯一性，避免數(shù)據(jù)遭到篡改。

3 在物聯(lián)網(wǎng)中應用區(qū)塊鏈技術之后的網(wǎng)絡安全狀況

3.1 交易的安全得到了保障

區(qū)塊鏈技術在應用到物聯(lián)網(wǎng)之后，借助區(qū)塊鏈技術的特性，交易的安全性會大幅提升。所以，兩者融合在金融行業(yè)的應用會越來越廣泛。由于其技術的信息傳輸機制，區(qū)塊鏈能夠讓企業(yè)之間的商業(yè)往來更加安全，同時還能保護企業(yè)的隱私數(shù)據(jù)，在提高效率的基礎上，保證交易的安全。

3.2 中介的作用進一步弱化

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，很多第三方機構介入，對物聯(lián)網(wǎng)中的很多交易過程施加監(jiān)聽。這樣不僅侵犯到隱私信息，還容易給不法分子可乘之機，造成更大的損失。區(qū)塊鏈技術就能很好地解決這一問題，所有不在網(wǎng)絡中的節(jié)點都不能接收到廣播，這就從根本上杜絕了監(jiān)聽發(fā)生的可能，屏蔽了第三方的控制，大大提高了信息的安全性。

3.3 信息和隱私的安全性提高

利用NFC、RFID、二維碼等技術，物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點內(nèi)能夠獲取經(jīng)過處理的信息，還可以根據(jù)標簽來進行點對點的交易。區(qū)塊鏈的去中心化特點和數(shù)據(jù)加密的功能能夠讓網(wǎng)絡中的節(jié)點數(shù)據(jù)得到更加安全的存儲，提高對惡意攻擊的防御效果，最大限度降低數(shù)據(jù)被盜用、破壞的風險。另外，將數(shù)據(jù)存儲在區(qū)塊鏈上還有另一個優(yōu)勢，那就是網(wǎng)絡內(nèi)的用戶不再需要特意訪問原始數(shù)據(jù)。因為網(wǎng)絡內(nèi)的沒一個節(jié)點都有全面的信息，所以，任何一個節(jié)點要想查詢數(shù)據(jù)，不必像傳統(tǒng)網(wǎng)絡那樣對集中存儲的數(shù)據(jù)進行訪問，節(jié)點只需要對自己進行訪問即可。另外，借助區(qū)塊鏈技術的加密功能，網(wǎng)絡中的節(jié)點能夠?qū)⒆约旱莫殑?chuàng)內(nèi)容分享出來，還能得到更好版權保護，避免他人對其內(nèi)容進行盜用。

3.4 公共服務的安全性提高

公共服務對于社會的建設和發(fā)展至關重要，我國近些年對于公共服務的重視程度越來越高，很多公共服務都憑借信息技術的介入而提高了效率和服務質(zhì)量。在區(qū)塊鏈驅(qū)動下的物聯(lián)網(wǎng)技術和公共服務產(chǎn)生融合之后，公共服務的安全性得到了大幅提高。最突出的就是在智能交通方面，物聯(lián)網(wǎng)能夠很好地解決交通堵塞問題。它可以通過對道路交通狀況進行實時監(jiān)督，將道路情況傳遞給駕駛員，然后駕駛員根據(jù)具體情況作出調(diào)整，便于提高道路的利用效率，同時緩解交通擁堵問題。在醫(yī)療衛(wèi)生方面，區(qū)塊鏈驅(qū)動的物聯(lián)網(wǎng)能夠更加快速地引導病人就醫(yī)、查詢病人信息，給醫(yī)院的相關工作創(chuàng)造了巨大的便利。在食品安全方面，這一技術可以幫助人們查詢食品的流通情況，對食品的生產(chǎn)進行追蹤。該技術的另一個重要應用是在公共安全方面。由于近些年全球氣候急劇變壞，災難頻發(fā)，給各國人民造成了深重的傷害。給予區(qū)塊鏈技術的物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)對全球環(huán)境的實時監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)災難發(fā)生的前兆，就可以將相關數(shù)據(jù)進行收集、處理，在網(wǎng)絡內(nèi)進行廣播，由相應的節(jié)點做出應對，盡可能降低災難造成的生命和財產(chǎn)損失。它甚至能夠深入深海，對海嘯進行預警，幫助人們提前做好防范措施。

4 結束語

我國互聯(lián)網(wǎng)技術高速發(fā)展，為了滿足人們將“世間萬物”連接起來的愿望，物聯(lián)網(wǎng)也在人們的不斷努力下初具規(guī)模。在和區(qū)塊鏈技術融合之后，物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)信息的交互更加安全、高效，還能通過數(shù)據(jù)加密從根本上解決隱私泄露的問題。不僅如此，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，公共服務的效率和質(zhì)量都會得到大幅提升，在醫(yī)療、食品安全、交通乃至災難預警方面都會發(fā)揮重大作用，人們創(chuàng)造更大的便利，同時盡可能降低人們的生命和財產(chǎn)損失。本文簡單分析了當前物聯(lián)網(wǎng)存在的問題，并提出了融合區(qū)塊鏈技術之后物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，最后歸納了其在一些方面的應用。