張正全

（中通服和信科技有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）技術(shù)正在逐步融入人們的生活，目前已經(jīng)成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要生產(chǎn)力。物聯(lián)網(wǎng)在促進(jìn)社會(huì)發(fā)展的同時(shí)，在信息安全方面存在一定的隱患，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)信息安全進(jìn)行防護(hù)成為人們關(guān)注的重點(diǎn)[1]。合理地融合應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈技術(shù)可以解決物聯(lián)網(wǎng)單一使用帶來(lái)的信息安全與數(shù)據(jù)中心化的情況，二者相輔相成，從而更好地保護(hù)信息安全。

1 物聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈

1.1 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是1種信息承載體，它以互聯(lián)網(wǎng)和電信網(wǎng)為基礎(chǔ)，使得被連接的對(duì)象能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)。通常情況下，物聯(lián)網(wǎng)可以借助紅外感應(yīng)等技術(shù)對(duì)系統(tǒng)所需要的諸多數(shù)據(jù)進(jìn)行有效且快速的收集和存儲(chǔ)，促進(jìn)對(duì)象與互聯(lián)網(wǎng)之間的聯(lián)系。目前，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展主要分為3個(gè)階段。首先是電話網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，主要以2G網(wǎng)絡(luò)為依托，應(yīng)用于固話或者可移動(dòng)通信設(shè)備，一般只能實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的通信和數(shù)據(jù)傳輸功能[2]。其次是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，主要以3G、4G網(wǎng)絡(luò)為依托，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)個(gè)人之間的通信功能，還能夠全天在線，拓展了更多的個(gè)性化服務(wù)。最后就是物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，以5G網(wǎng)絡(luò)為依托，開發(fā)了商用功能，在實(shí)現(xiàn)個(gè)人通信、人與物相互聯(lián)系的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了物與物之間的聯(lián)系。物聯(lián)網(wǎng)具有較好的感知性、智能性以及可靠性，從深層次方面更新了人們的認(rèn)知，在一定程度上改變了人們的日常生活方式。

1.2 區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈的每個(gè)塊包含按生成時(shí)間順序以字符串形式鏈接的信息，通常存儲(chǔ)在服務(wù)器上。這些服務(wù)器被稱為區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)，為整個(gè)區(qū)塊鏈系統(tǒng)提供存儲(chǔ)空間和計(jì)算支持。如果想改變區(qū)塊鏈中的信息，需要獲得超過(guò)一半的節(jié)點(diǎn)同意才能改變所有節(jié)點(diǎn)中的信息。這些信息通常在不同的主體中，因此一般情況下很難改變區(qū)塊鏈中的信息。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，區(qū)塊鏈有2個(gè)主要特征，即數(shù)據(jù)難以使用和數(shù)據(jù)不集中?；谶@2個(gè)特征，區(qū)塊鏈記錄的信息更可靠，有助于解決信息安全問(wèn)題。

區(qū)塊鏈主要分為3種類型，分別是公有區(qū)塊鏈、行業(yè)區(qū)塊鏈以及私有區(qū)塊鏈。公有區(qū)塊鏈?zhǔn)亲畛醯膮^(qū)塊鏈形式，使用范圍最廣。私有區(qū)塊鏈?zhǔn)褂每傎~技術(shù)進(jìn)行記賬。此外，區(qū)塊鏈具有去中心化、開放性、獨(dú)立性、安全性以及匿名性的特點(diǎn)[3]。區(qū)塊鏈技術(shù)使得除交易雙方的信息數(shù)據(jù)加密外，其他信息數(shù)據(jù)對(duì)任何人都是開放的，每個(gè)人都可以通過(guò)公開的查詢方式進(jìn)行查看，整個(gè)系統(tǒng)信息具有高度透明化的特點(diǎn)。通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)可以有效降低物品運(yùn)輸?shù)某杀?，全面掌握物品的生產(chǎn)過(guò)程、追蹤物品的運(yùn)送過(guò)程，在一定程度上有效提升了物聯(lián)網(wǎng)交易的便利性。區(qū)塊鏈技術(shù)能夠確保網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)不被篡改，保證物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸?shù)耐暾院驼鎸?shí)性。

2 區(qū)塊鏈下的物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)研究意義

目前，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展迅速，在智能交通、智能家居以及智慧城市等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。物聯(lián)網(wǎng)涉及的數(shù)據(jù)安全、用戶隱私等問(wèn)題已經(jīng)引起人們的重視，研究區(qū)塊鏈下的物聯(lián)網(wǎng)信息安全十分重要。通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的研究，區(qū)塊鏈的透明機(jī)制和高安全性在一定程度上對(duì)用戶隱私和數(shù)據(jù)信息的保護(hù)起到了極其重要的作用[4]。與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)信息存儲(chǔ)相比，區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的技術(shù)在保護(hù)數(shù)據(jù)和用戶隱私方面更加安全，也更加高效。物聯(lián)網(wǎng)安全事件頻繁發(fā)生，許多相關(guān)保護(hù)技術(shù)需要迭代升級(jí)。區(qū)塊鏈技術(shù)的引入可以顯著提高物聯(lián)網(wǎng)的安全性，在促進(jìn)信息安全傳輸方面發(fā)揮重要作用。

3 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)3層結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)3層結(jié)構(gòu)

感知層是物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的最底層，主要通過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)采集信息。傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多且分布廣泛，通常分布在無(wú)人值守的區(qū)域，在采集和接收數(shù)據(jù)信息時(shí)無(wú)法完全確認(rèn)環(huán)境和設(shè)備具有安全保障，容易受到外來(lái)攻擊。此外，攻擊者可以利用傳感器節(jié)點(diǎn)漏洞植入病毒，導(dǎo)致其呈現(xiàn)出1種可能無(wú)法正常運(yùn)行的非法狀態(tài)。物聯(lián)網(wǎng)的感知層在采集信息后要將其傳遞到相對(duì)應(yīng)的信息節(jié)點(diǎn)中，可以針對(duì)性地應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)將收集到的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為區(qū)塊，存儲(chǔ)到可控制的區(qū)塊鏈中，降低信息被泄露的可能性，為其提供有效的安全保障。

網(wǎng)絡(luò)層主要進(jìn)行感知層和應(yīng)用層之間的數(shù)據(jù)交換與鏈接，負(fù)責(zé)將感知層采集的信息進(jìn)行進(jìn)一步的傳遞和處理。由于感知層的節(jié)點(diǎn)復(fù)雜且交互頻率較高，傳遞到網(wǎng)絡(luò)層的信息有可能被黑客進(jìn)行攔截，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)層信息處理崩潰。

應(yīng)用層存儲(chǔ)了大量的用戶數(shù)據(jù)，一旦遭到攻擊，就會(huì)造成用戶的數(shù)據(jù)丟失甚至被惡意篡改。應(yīng)用層需要處理的信息相對(duì)于感知層和網(wǎng)絡(luò)層來(lái)說(shuō)更加煩瑣，在數(shù)量如此龐大的數(shù)據(jù)處理過(guò)程中難免會(huì)遭受惡意攻擊，數(shù)據(jù)的安全性很難得到保障。借助區(qū)塊鏈下的物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)研究合理且有效的防護(hù)措施，解決數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的信息安全保障問(wèn)題。

4 物聯(lián)網(wǎng)信息安全問(wèn)題

近年來(lái)，黑客技術(shù)也隨著信息技術(shù)的發(fā)展不斷革新，全球范圍內(nèi)不少服務(wù)器都遭受過(guò)黑客不同程度的網(wǎng)絡(luò)攻擊，大量的私密文件和用戶隱私被泄露，造成了極其惡劣的影響。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，網(wǎng)民中有超過(guò)80%的用戶經(jīng)歷過(guò)信息泄露危機(jī)，在攻擊事件中受到了不同程度的經(jīng)濟(jì)損害，尤其是隱私泄露對(duì)用戶生活造成了嚴(yán)重困擾，信息安全問(wèn)題亟待解決[5]。雖然物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的高速發(fā)展為人們的生活帶來(lái)了便利，但面對(duì)信息隱私泄露和黑客不斷攻擊的問(wèn)題，結(jié)合區(qū)塊鏈下的物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)建立信息安全保護(hù)機(jī)制刻不容緩。

目前，常用的2種網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證方式是身份認(rèn)證和消息認(rèn)證。身份認(rèn)證的安全保障是密鑰，在信息開始傳輸時(shí)，接收方根據(jù)密鑰規(guī)則對(duì)傳輸時(shí)的密鑰進(jìn)行相應(yīng)的鏈接，能夠有效實(shí)現(xiàn)信息的準(zhǔn)確識(shí)別和傳遞，但是由于密鑰本身的機(jī)制具有不穩(wěn)定性，信息傳輸過(guò)程中很容易被外人竊取，缺乏一定的安全保障。消息認(rèn)證主要通過(guò)消息將發(fā)送方和接收方聯(lián)系起來(lái)，能夠確保信息傳輸?shù)耐暾院桶踩?，但是可行性并不是很高?/p>

5 區(qū)塊鏈下物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)的應(yīng)用

如果物聯(lián)網(wǎng)想要持續(xù)發(fā)展下去，就必須解決數(shù)據(jù)安全和用戶隱私方面的問(wèn)題，提高網(wǎng)絡(luò)與用戶之間的信任度。結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)是解決物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全問(wèn)題的1個(gè)重要突破口，由于區(qū)塊鏈具有一定的透明度，并且其主要特征是去中心化，能夠?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸提供安全保障。結(jié)合區(qū)塊鏈領(lǐng)域的一系列技術(shù)，能夠使泛化的節(jié)點(diǎn)問(wèn)題具體化，有效突破了傳統(tǒng)信息傳輸?shù)木窒扌浴^(qū)塊鏈下的物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)能夠借助區(qū)塊鏈透明度高、可行性高的特點(diǎn)讓用戶之間的信息傳輸更加安全，有效保護(hù)用戶的個(gè)人隱私和數(shù)據(jù)安全。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展導(dǎo)致很多第三方參與到數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，部分第三方平臺(tái)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行非法監(jiān)聽，這樣侵犯到了用戶的隱私，但是區(qū)塊鏈技術(shù)能夠很好地避免該情況的產(chǎn)生，從源頭上解決了數(shù)據(jù)泄露的問(wèn)題，信息的傳輸安全性得到加強(qiáng)。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，人們對(duì)于公共服務(wù)越來(lái)越重視，大部分的公共服務(wù)是依托信息技術(shù)來(lái)提高自身的整體質(zhì)量。區(qū)塊鏈下的物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)能夠很好地提高公共服務(wù)的總體安全度，如果某地區(qū)周邊發(fā)生自然災(zāi)害或其他災(zāi)難，該技術(shù)能對(duì)災(zāi)難前兆信息進(jìn)行敏銳的捕捉，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸處理，將這些信息傳遞到網(wǎng)絡(luò)上的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)智慧應(yīng)急處理，幫助人們提前做好應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害的防護(hù)工作。物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展對(duì)提升公共服務(wù)的效率和整體質(zhì)量有著很大的幫助，尤其是在醫(yī)療、交通、應(yīng)急處置等方面，能夠?yàn)槿藗兲峁O大的便利。合理應(yīng)用區(qū)塊鏈下的物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)，能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)信息安全傳輸提供有效保障，避免用戶數(shù)據(jù)或隱私泄露后對(duì)其生活造成困擾。

6 結(jié) 論

區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合在信息時(shí)代的發(fā)展中具有十分重要的作用，能夠?qū)⑽覈?guó)的科技發(fā)展推向一個(gè)新的高度。區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)的結(jié)合不僅提高了物聯(lián)網(wǎng)信息存儲(chǔ)的安全性，還提高了物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和高效性。在具體應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)注重及時(shí)優(yōu)化、完善區(qū)塊鏈下的物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)，解決物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)存的信息安全問(wèn)題，通過(guò)二者的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)有效改善現(xiàn)階段用戶數(shù)據(jù)信息安全保護(hù)狀況。