基于區(qū)塊鏈技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集與信息傳輸路徑規(guī)劃

(四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院,四川遂寧 629000)

0 引言

在當前物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境當中,同時利用各類設(shè)備的實時監(jiān)測以對數(shù)據(jù)信息的采集,能夠有效保證物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的安全和穩(wěn)定運行。其中,物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的高效利用,使得物聯(lián)網(wǎng)用戶的數(shù)據(jù)能夠得到實時采集,為物聯(lián)網(wǎng)提供更加準確的數(shù)據(jù)信息需要,實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)運營商及時調(diào)整運行計劃,實現(xiàn)數(shù)據(jù)供需平衡的必要條件[1]。但在對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)進行采集和存儲的過程中,也對物聯(lián)網(wǎng)用戶帶來了隱私暴露的風險,數(shù)據(jù)信息能夠被用于分析用戶的日常生活和工作,對用戶的正常生活和財產(chǎn)安全的帶來極大的威脅[2]。同時,當前貸規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)被非法入侵者篡改,也給物聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展穩(wěn)定性造成了極大的威脅?；诖?本文結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù),開展物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集與信息傳輸路徑規(guī)劃研究。

1 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集

1.1 構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集模型

物聯(lián)網(wǎng)日常運行的安全和穩(wěn)定都依賴于數(shù)據(jù)收集的正確性和可靠性,同時還需要確保物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境當中用戶的各類隱私信息不會被泄漏,因此在構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集模型前,首先需要明確數(shù)據(jù)收集的主要目標[3]。

(1)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境對數(shù)據(jù)的運算能力相對有限,因此不能夠參與到計算量較大的數(shù)據(jù)交互活動當中;

(2)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)需要實時為其穩(wěn)定運行提供數(shù)據(jù)支撐,并為了保證物聯(lián)網(wǎng)用戶的隱私,需要將收集到的數(shù)據(jù)進行保密處理,防止單個用戶的數(shù)據(jù)暴露;

(3)在進行對物聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)據(jù)整理的過程中,需要得到單個用戶的某個時間段內(nèi)的所有產(chǎn)生的數(shù)據(jù)[4]。根據(jù)上述目標,構(gòu)建如圖1所示的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集模型。

在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集模型當中存在多個實體,分別實現(xiàn)不同功能。圖1中SM表示為智能傳感器,用于對物聯(lián)網(wǎng)用戶的數(shù)據(jù)量進行實時測量和采集,每隔一段時間將記錄進行上報[5]。在實際實施過程呢個中,智能傳感器能夠隨著通過注冊接入或其他方式程序件故障問題而無法將數(shù)據(jù)進行及時上報,因此需要配備多個智能傳感器配合使用,從而保證對數(shù)據(jù)量的精準測量。圖1中DA表示為數(shù)據(jù)聚合裝置,主要用于對收集區(qū)域內(nèi)的智能傳感器提交的數(shù)據(jù),通過數(shù)據(jù)聚合的方式上傳到物聯(lián)網(wǎng)的上層結(jié)構(gòu)當中[6]。數(shù)據(jù)聚合裝置可根據(jù)需要,將聚合的數(shù)據(jù)上傳到DA層,或直接上傳到CC層當中。圖1中的CC表示為控制中心層,其主要功能是將從DA 層獲取到的聚合數(shù)據(jù),用于對數(shù)據(jù)進行分析,并完成對數(shù)據(jù)變化的預(yù)測。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集模型Fig.1 IoT data collection model

1.2 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)上鏈

為確保收集到的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)能夠得到更高效率的利用,還需要結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)進行上鏈操作,將各個節(jié)點預(yù)先選取對應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器,根據(jù)需要節(jié)點可不需要相互新人。在區(qū)塊鏈當中,首先在CC層當中,通過內(nèi)部選取的方式選定一個節(jié)點作為主節(jié)點,同時該節(jié)點在數(shù)據(jù)收集過程中只起到引導(dǎo)的作用,并不能占據(jù)共識中的投票優(yōu)勢。當該主節(jié)點接收到由DA 層當中聚合的數(shù)據(jù)后,應(yīng)當首先通過身份驗證的方式,確定數(shù)據(jù)的合法性,隨后再利用PBFT共識機制,將數(shù)據(jù)進行同步。其具體的操作步驟為:

第一步,將主節(jié)點從各個DA 層當中接收到的聚合數(shù)據(jù)進行排序,并生成對應(yīng)的區(qū)塊,將數(shù)據(jù)全部填充在區(qū)塊當中;

第二步,從節(jié)點接收到新區(qū)塊生成,將數(shù)據(jù)添加到物聯(lián)網(wǎng)用戶已擁有的最新區(qū)塊占本當中,對區(qū)塊進行審計,并追加一個區(qū)塊,若該區(qū)塊與主節(jié)點所發(fā)出的內(nèi)容一致,則通過驗證,并將結(jié)果信息以廣播的方式傳輸?shù)紼CISB當中;

第三步,根據(jù)上述操作,完成物聯(lián)網(wǎng)當中所有數(shù)據(jù)的采集以及區(qū)塊生成,并完成聚合數(shù)據(jù)的賬本同步,以此完成對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的收集。

2 信息傳輸路徑規(guī)劃

2.1 制定物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息共享傳輸模式

本文信息傳輸規(guī)劃路徑采用非對稱加密技術(shù)對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)資源進行共享傳輸,將物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)根據(jù)上述操作共享建立在區(qū)塊鏈當中進行存儲,并在不增加第三方介入的情況下,直接對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享。

在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享傳輸過程中,制定如下物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息共享傳輸模式:物聯(lián)網(wǎng)用戶發(fā)送方應(yīng)當利用接收方給出的特定公鑰對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)進行加密處理,從而形成物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)密文。密鑰由物聯(lián)網(wǎng)用戶發(fā)送方和接收方共同持有,且不向第三方透漏,保證物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)在共享過程中的隱私數(shù)據(jù)不被泄漏[7]。同時物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通過散列函數(shù)計算得到物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的摘要,并利用發(fā)送發(fā)的私鑰對摘要進行簽名。由物聯(lián)網(wǎng)用戶發(fā)送方將物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的密文和簽名共同發(fā)送到接收方,當接收方收到后,利用發(fā)送方的公鑰對簽名和密文進行解密處理,并通過散列函數(shù)計算得到物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)摘要,并將獲取的兩份數(shù)據(jù)摘要對比,得到完整的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù),完成對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的共享傳輸。

2.2 構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息共享安全保障機制

按照上述物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息共享傳輸模式,完成對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息的傳輸貢獻過后,為保證物聯(lián)網(wǎng)用戶的隱私不被泄露,還需要構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息共享安全保障機制。圖2為物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息共享安全保障機制示意圖。

由圖2中的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息共享安全保障機制,將數(shù)據(jù)信息安全管理保障作為首要目標,將數(shù)據(jù)信息存儲安全和傳輸安全作為第二目標,將數(shù)據(jù)庫安全和區(qū)塊鏈安全作為的第三目標。當進行物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)倪^程中,通過利用非對稱加密算法,將物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息中發(fā)送方的公鑰加密存放在數(shù)據(jù)庫中,當有人非法入侵數(shù)據(jù)庫后,盜取到加密存儲的密文,若沒有該數(shù)據(jù)的私鑰則無法對密文進行解密處理,防止物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息的丟失[8]。同時,在區(qū)塊鏈當中,每一條物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息都應(yīng)當有相應(yīng)的備份,并將其存儲在與原始數(shù)據(jù)信息不同的區(qū)域當中。當非法入侵者對物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)信息存儲數(shù)據(jù)庫進行攻擊或破壞時,通過對備份數(shù)據(jù)信息的采集能夠在更短的時間內(nèi)恢復(fù)數(shù)據(jù)庫的正常使用和管理,以此確保物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息安全。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息共享安全保障機制示意圖Fig.2 Schematic diagram of the security guarantee mechanism for internet of things data information sharing

3 結(jié)語

本文通過開展基于區(qū)塊鏈技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集與信息傳輸路徑規(guī)劃研究,針對當前物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集和傳輸存在的問題,提出相應(yīng)的解決措施。同時,本文引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù),作為物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點共同維護的數(shù)據(jù)庫,并結(jié)合去中心化的方式,實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息的高效管理。同時,將本文研究作為基礎(chǔ),在后續(xù)研究過戶車呢過中,還將結(jié)合取款鏈技術(shù)當中的合約技術(shù),對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)進行更高層次的開發(fā),以此實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的分析和處理,從而實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的智能化發(fā)展。