惠州學(xué)院網(wǎng)絡(luò)與信息中心 方暉

近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用獲得了較大的成果，大量現(xiàn)代化的機器設(shè)備在與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合應(yīng)用以后，初步實現(xiàn)了相對智能化的管理程序操作應(yīng)用，并在各行各業(yè)得到了廣泛的認可。以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)發(fā)展而來的區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用至今，在現(xiàn)代社會的交通運輸、智能制造等方面，均體現(xiàn)出較大的優(yōu)勢，而物聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)的信息安全及用戶個人隱私問題，又深刻的影響著區(qū)塊鏈技術(shù)所帶來的經(jīng)濟效益?？梢姡瑢ξ锫?lián)網(wǎng)信息安全防護技術(shù)的研究是時代所驅(qū)，也是廣大互聯(lián)網(wǎng)用戶的切實需要。本文分析了區(qū)塊鏈技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)信息安全要素，研究了區(qū)塊鏈技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)超級賬本安全架構(gòu)內(nèi)容及安全應(yīng)用，以供參考。

當(dāng)下時代是信息化應(yīng)用的時代，諸如云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代IT 界研發(fā)的熱門技術(shù)?？v觀這些新興技術(shù)的發(fā)展趨勢，世界各國都在信息技術(shù)領(lǐng)域的研究中投入了大量的人力物力，其中實踐性最強的要屬物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，不僅從人們的網(wǎng)購生活中體現(xiàn)出巨大的應(yīng)用價值，也可以在其他方面為人們的生活提供便利。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用規(guī)模的不斷擴大，日益嚴重的信息安全問題也深受矚目，若相關(guān)研究人員不能妥善的解決物聯(lián)網(wǎng)信息安全問題，那么該項技術(shù)的發(fā)展必然會遭遇巨大的瓶頸。在此背景下，不少研究人員嘗試將區(qū)塊鏈技術(shù)融入到物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，以區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化特點來打造分布式的賬本數(shù)據(jù)庫，則每一個設(shè)備連接而成的網(wǎng)絡(luò)可以獨立看做一個節(jié)點，而各節(jié)點之間能夠建立起完整的共識機制，并對區(qū)塊鏈技術(shù)作用的整體范圍進行維護，與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用之后，有效的解決了信息隱私遭受攻擊的問題，也能夠有效的防止個人數(shù)據(jù)受到篡改的問題，是非常有效的解決方法。

1 區(qū)塊鏈技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)信息安全分析要素

1.1 信息感知層的安全分析

信息感知層是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)層次，主要負責(zé)采集數(shù)據(jù)和短距離傳輸數(shù)據(jù)，通過傳感器等裝置，比如紅外線、超聲波等，捕捉到圖像及其他信息，再借助其他形式進行短距離的傳輸，二維碼或者藍牙等?；谶@種形式，現(xiàn)代研究者提出將感知層再劃分為RFID 系統(tǒng)安全和無線傳感兩個部分，可以更好的維護網(wǎng)絡(luò)信息的安全?？紤]到RFID 系統(tǒng)可能會面臨非法復(fù)制等問題，技術(shù)人員在此基礎(chǔ)上研發(fā)出信息加密技術(shù)等，用于對用戶的個人身份信息進行隱私保護，而無線傳感網(wǎng)絡(luò)中還可能存在其他的安全威脅，所以又衍生出節(jié)點認證及密鑰管理等用于信息安全管理的新技術(shù)。在技術(shù)日益發(fā)展之中，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)普遍采用平臺中心的集中管理模式，其中各類信息的安全性已經(jīng)得到大幅提升，中心平臺的驗證機制可以對接收的信息進行真?zhèn)闻袛唷．?dāng)下物聯(lián)網(wǎng)獲取信息主要是通過傳感器等設(shè)備實現(xiàn)的，設(shè)備與設(shè)備之間需要通過無線網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù)，而無線網(wǎng)絡(luò)的開放性較強，數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中非常容易被屏蔽或者干擾，甚至可能會被不法分子非法竊聽，而且物聯(lián)網(wǎng)中的設(shè)備也非常容易受到外界的攻擊，技術(shù)人員難以對設(shè)備的身份安全做出完善的保障，一旦存在漏洞，就可能會導(dǎo)致其中的機密信息被泄露，整體的物聯(lián)網(wǎng)也容易遭受惡意設(shè)備的干擾[1]。比如，常見的DOS 攻擊等，正是因為這種情況，才需要技術(shù)人員對物聯(lián)網(wǎng)中各節(jié)點的設(shè)備都盡可能的做出安全保障，并不斷的優(yōu)化安全保障措施。

1.2 數(shù)據(jù)傳輸層的安全分析

數(shù)據(jù)傳輸層處于物聯(lián)網(wǎng)的信息感知層與技術(shù)應(yīng)用層之間，主要負責(zé)對兩個層次的數(shù)據(jù)進行交互，支持兩個層級之間數(shù)據(jù)的交流，而物聯(lián)網(wǎng)中對數(shù)據(jù)傳輸層的要求不僅是要有網(wǎng)絡(luò)功能，更要無障礙的將信息感知層的數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)较乱粋€層級，為了更好的實現(xiàn)這一目標(biāo)，技術(shù)人員需要將傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)代的傳感技術(shù)相結(jié)合，在移動通信技術(shù)的支持下，保證各層級之間信息傳輸?shù)陌踩訹2]。近年來，隨著各項技術(shù)的融合趨勢越發(fā)明顯，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸層所面臨的安全威脅也更大，技術(shù)人員在開發(fā)技術(shù)時必須要保證數(shù)據(jù)傳輸層中各項數(shù)據(jù)是完整的，并且要具備一定的隱私性，通常需要采取一定的密碼學(xué)安全技術(shù)來保證數(shù)據(jù)的真實性，對所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加密處理以后，再進行層級之間的傳輸，才能達到基本的數(shù)據(jù)傳輸要求。

1.3 技術(shù)應(yīng)用層的安全分析

技術(shù)應(yīng)用層為物聯(lián)網(wǎng)提供了業(yè)務(wù)內(nèi)容，現(xiàn)代社會熱點的智能家居、智慧城市等，都是技術(shù)應(yīng)用層的具體業(yè)務(wù)實踐，可見該層級主要是負責(zé)處理人機的交互問題，業(yè)務(wù)平臺的水平影響著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展水平。在當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)時代中，技術(shù)應(yīng)用層需要處理的信息是非常多的，之所以將其稱之為“海量信息”，正是因為數(shù)據(jù)流之龐大，是在每一分鐘每一秒鐘產(chǎn)生的，而海量的信息中難免會存在數(shù)據(jù)安全問題，比如數(shù)據(jù)一致性不足的問題等，使得系統(tǒng)本身可能會受到網(wǎng)絡(luò)攻擊或者其他不法惡意攻擊，導(dǎo)致個人信息泄漏等，嚴重的數(shù)據(jù)丟失或篡改可能會影響物聯(lián)網(wǎng)的正常運行。幸而目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用層的安全防護技術(shù)已經(jīng)取得一定的成果，比如數(shù)據(jù)冗余備份及密鑰管理方案等，都可以在一定程度上防范這些安全問題，令物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用層可以具有一定的風(fēng)險防范能力。

2 區(qū)塊鏈技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)超級賬本安全架構(gòu)內(nèi)容及安全應(yīng)用

2.1 超級賬本Fabric 項目整體安全架構(gòu)

設(shè)計者可利用Fabric 項目提供的API 來開發(fā)與區(qū)塊鏈有關(guān)的應(yīng)用程序，訪問需要建立區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的各類資源，而設(shè)計者只需要對賬本、鏈碼等方面的資源進行整合，注重提升區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用效率，在業(yè)務(wù)層重視鏈碼及交易的結(jié)構(gòu)形式，借助成熟的PKI 體系來經(jīng)歷組織管理層的權(quán)限體系，而技術(shù)中相對成熟的加密解密算法，就能夠有效的管理個人信息。如圖1 所示，多個物理節(jié)點組成的P2P 網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)多通道的信息交流，進一步確保數(shù)據(jù)交流的同步性。如表1 所示，超級賬本Fabric項目整體構(gòu)建完畢以后，可以發(fā)現(xiàn)其具有開放性、開源性、多語言、可擴展及保護性等特點，可作為區(qū)塊鏈技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)信息安全應(yīng)用的有力工具[3]。

表1 超級賬本Fabric 項目的特點與內(nèi)容Tab.1 Features and contents of super ledger Fabric project

圖1 超級賬本Fabric 項目的架構(gòu)設(shè)計Fig.1 Architecture design of super ledger Fabric project

2.2 區(qū)塊鏈技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的安全架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點是在設(shè)備中使用的網(wǎng)絡(luò)地址，作為數(shù)據(jù)接收過程中網(wǎng)絡(luò)性的功能應(yīng)用，各類節(jié)點的特點都不相同，可以和其他具有聯(lián)網(wǎng)功能的設(shè)備共同使用，而整體網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建正是由這些不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點所組成的，不同節(jié)點發(fā)揮不同的功能，才組成了完整的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。隨著現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，其中涵蓋設(shè)備的數(shù)量已經(jīng)翻倍增長，傳統(tǒng)的中心化管理模式很難完全滿足當(dāng)代物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的發(fā)展需求，需要在其中融入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)使原本分布各處的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，進一步實現(xiàn)去中心化的高效管理目標(biāo)，技術(shù)人員借助區(qū)塊鏈技術(shù)中的共識機制，可以在智能合約技術(shù)的基礎(chǔ)上，加強異構(gòu)設(shè)備之間的聯(lián)系頻次。同時，技術(shù)人員也需要考慮到物聯(lián)網(wǎng)在運行的過程中，必須要對眾多設(shè)備的接入問題進行窒息處理，區(qū)塊鏈技術(shù)中的智能合約及非對稱加密的技術(shù)應(yīng)用，可以在P2P的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中任意應(yīng)用，即通過Fabric 項目超級賬本的方式，對待接入的設(shè)備權(quán)限進行鑒別，將請求接入的設(shè)備信息由節(jié)點發(fā)送至平臺中，這種形式可以免除系統(tǒng)中第三方平臺的再次確認，能夠有效的提升設(shè)備接入效率，同時又可以在一定程度上保證接入設(shè)備的準確性，降低了接入設(shè)備的安全風(fēng)險。在區(qū)塊鏈技術(shù)的支持下，物聯(lián)網(wǎng)通過Fabric 超級賬本的形式，實現(xiàn)了對單個設(shè)備的數(shù)據(jù)歷史記錄的追蹤，能夠?qū)崟r監(jiān)控設(shè)備的異常情況，保證各項設(shè)備處于安全的運行狀態(tài)下，則整體的物聯(lián)網(wǎng)都會保持順暢的運行狀態(tài)。況且，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要擴大應(yīng)用范圍，還需要逐步降低設(shè)備運行的成本，以實現(xiàn)眾多設(shè)備的接入，去中心化的共識機制能夠使設(shè)備實現(xiàn)自我調(diào)節(jié)，以智能化的方式實現(xiàn)自我維護，便于后續(xù)的跟蹤與管理[4]。

（1）物聯(lián)網(wǎng)的客戶端點。客戶端點是用戶操作的入口，在Fabric 項目中必須要為用戶連接到某一個節(jié)點，才能通過區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，該部分的節(jié)點主要是為背書做好鋪墊，如果接收到足夠多的背書節(jié)點支持后，則可以向后臺發(fā)送交易信息，再由排列服務(wù)的節(jié)點進行下一步處理。（2）物聯(lián)網(wǎng)的排列服務(wù)。Fabric 項目所實現(xiàn)的排列服務(wù)，是在集群的分布式協(xié)議支持下完成的，在具體的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中僅負責(zé)對通過協(xié)議的合法交易進行排列。（3）物聯(lián)網(wǎng)的背書端點。背書端點就是檢查客戶端交易程序合法性權(quán)限，程序會再將模擬交易的執(zhí)行結(jié)果返還給客戶端，從這一過程中可以看到背書節(jié)點是動態(tài)性的，要與具體的鏈碼相結(jié)合，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中并不是所有的端點都可以作為背書節(jié)點使用，只有部分節(jié)點可以擔(dān)任這一角色、具備這一功能。（4）超級賬本的記賬點。Fabric 項目中的記賬節(jié)點只是非常普通的節(jié)點，即便在網(wǎng)絡(luò)中不需要擔(dān)任任何的角色，也可以成為記賬節(jié)點，只是負責(zé)對程序中的交易情況或者程序的維護狀態(tài)進行檢查。記賬節(jié)點的性質(zhì)比較特殊，可以在已經(jīng)成為記賬節(jié)點的情況下，擔(dān)任其他節(jié)點的任務(wù)。唯一不同的是，F(xiàn)abric 項目中的主節(jié)點是形式比較特殊的記賬節(jié)點，即可以在使用強制設(shè)定的情況下，選擇動態(tài)生成節(jié)點，能夠與Fabric 項目中的排序服務(wù)節(jié)點完成通信工作。

3 結(jié)語

總之，在區(qū)塊鏈技術(shù)成為維護物聯(lián)網(wǎng)安全的重要技術(shù)支撐以后，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的技術(shù)成本也會隨之降低，不僅有助于該項技術(shù)的大范圍推廣，也可以在一定程度上增強該項技術(shù)的適用性，使其在當(dāng)下時代成為信息安全性較高的新興技術(shù)，便于社會大眾在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中共享資源、獲取資源，是推進信息化時代進步的新標(biāo)志。

引用

[1] 李翌昊.區(qū)塊鏈技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)信息安全領(lǐng)域應(yīng)用的分析[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用,2021(06):17-18.

[2] 李佳慶.基于區(qū)塊鏈技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)分析[J].無線互聯(lián)科技,2019,16(11):158-159.

[3] 盧愛芬.基于區(qū)塊鏈的物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)研究[J].電子測試,2022,36(04):119-120+118.

[4] 于仁飛.基于區(qū)塊鏈的物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)研究[D].成都:電子科技大學(xué),2019.