区块链技术驱动下的物联网安全探究

邓传华　邵彦宁

摘要：本文通过分析区块链技术特点来解决物联网应用中的安全问题，对区块链技术与物联网相结合后的安全性问题进行了研究探讨。

关键词：区块链技术；物联网；安全

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）01-0212-02

1 区块链概述

区块链是一种去中心化的分布式共享账本技术，其概念的提出来源于《2014—2016全球比特币发展研究报告》，鉴于比特币风靡全球的原因，区块链作为其底層核心技术，也引起了高度关注。区块链实质上相当于一个分布式账本数据库，其是由多方维护、持续增长、去中心化的，参与度极高，每个设备都是一个节点，每一个节点都能获取到完整的数据库副本，各节点之间通过共识机制，维护整个区块链。区块链可以有效解决传统网络中的问题，比如中心节点易受攻击、数据篡改等，在任何一个节点产生故障时，其他节点依旧可以正常工作。

2 物联网安全

物联网通过传感器、摄像头等设备进行实现信息的获取。而利用无线网络，设备之间、设备与平台之间可以实现数据的传输。考虑到无线网络保持开放性，因此在数据传输过程中，很容易遭到干扰、屏蔽以及非法窃听。物联网中的设备缺乏身份安全保障，受攻击频率高，进而使得机密信息和隐私极易泄露。就整个物联网而言，常常出现恶意设备的入侵，使网络面临DoS攻击、DDoS攻击和不同程度的干扰等，因此要确保各节点设备的安全性[1]。

现阶段，物联网一般采用平台中心式集中管理的模式为主。其主要通过平台中心的验证机制来验证和判断各种信息的安全性与真实性，这导致设备丢失等现象层出不穷。伴随着扩大设备规模，过大的高负荷的信息量，造成无法实现精准的信息定位，使工作效率大打折扣等。

3 区块链技术在物联网中应用的特点

3.1 去中心化

在物联网的过程中融入区块链技术，不存在管理结构和中心化节点。虽然不同节点的功能有所差别，但有点可以肯定的是，其在节点网络中都拥有着相同的地位。同时需要验证身份信息，才能实现不同节点之间的数据传输。不难得知，通过区块链去中心化的特点，物联网结构中心化以及数据存储中心化的现有状态可以得到有效改善，使物联网不再依赖中心结构，即便是中心结构发生损坏，整个系统也不受影响。

3.2 去信任化

由于去中心化是区块链技术中的特征之一，使得网络中节点之间的数据传输具有开放性和去信任化的。区块链在相应的区块中存储相应的交易数据，然后用户通过区块链可以实时获得所有的数据，使得交易去信任化。在物联网的互信机制中，应用区块链去信任化的特点，可以使用户之间交易变得透明公开化。

3.3 时序数据

在物联网中，区块链技术针对事务发生的先后顺序构建了一种共识机制，其原理是利用时间戳来确认和记录交易数据，为追溯数据创造了有利条件。在创建初始区块后，新的交易数据将保存在当前区块中，然后在区块链中生成此区块所有的交易数据默克尔树。树根存储在区块头中，默克尔树则存储在区块内容中。采用相应的算法来处理区块头数据，然后得到相关的哈希值，并最终组成区块链。该种模式，除了可以减少追溯数据的成本的同时，还极大地保障了数据的安全。

3.4 数据加密

在物联网应用区块链技术，其通过非对称密码学原理来实现数据的加密，具体的加密方法包括2部分：数据加密、数字签名。数据加密的作用在于防止数据信息在传输过程中发生丢失。为了对交易数据提供安全保护，区块链技术的时间戳在用户开展交易的过程中，可以为每一笔交易生成特定的ID，只有掌握ID才能提取查看相应的交易数据。数字签名，主要是用来确认签名人的身份。一般签名人只有在认可交易数据的前提下，才会进行签名。

3.5 智能合约

智能合约本质上是一段自动担保程序，同时也可以理解为是以数字形式定义的承诺。区块链通过智能合约技术实现合同智能化执行。智能合约对事先设置好的响应条件、若干触发以及操作等进行封装，在对合约内容达成一致后，各方开始进行合约的签署，并通过代码的形式在区块链上进行部署，只要其中的一个触发条件满足时，智能合约将会自动奏效。物联网中应用智能合约，可以使智能家居、酒店餐厅等领域实现智能自动化。智能合约凭借着最小化信任的实现，现已成为了区块链2.0的核心技术。

4 区块链技术下的物联网安全研究

4.1 物联网经济的安全保障

在金融领域中，对于区块链技术有着非常广泛的应用，区块链技术除了能够有效分类整理和传送信息，而且还可以提高信息的安全性，避免用户和公司的隐私泄露。这无疑提高了经济效益，同时保障了经济的安全稳定。比如货运物联网金融，其实质上是指在货运车物联网技术基础上，构建相应的金融服务，主要是通过金融卡对货运车辆运营中的商业活动以及相关服务进行综合集成，这极大地提升了货运物联网金融效率，同时也对流程进行了简化，有助于实现金融交易安全的保障。在物联网环境下，物联网用户可以将物品货币化，分享闲置资源、创造价值。用户通过利用区块链技术，以账本为介质对共享经济环境下的数据信息进行记录，然后为了提高数据的安全性，可以采取区块链数据加密的方式，以此来加强对用户隐私的保护[2]。

4.2 保障数据存储的隐私安全

区块链技术应用的去中心化、节点储存等特点，有利于为隐私数据实现了安全保障，基本上可以避免因中心结构导致数据丢失的情况。区块链可以长期有效地保存用户交易的原始数据，因此不仅为了用户获取相关数据信息创造了便利性，同时还有利于有效管理自己的隐私信息。此外，用户还能够利用区块链对自己所发送到互联网上的相关作品实现版权保护，包括文章、歌曲、视频等的所有权。

4.3 物联网环境的弱中介化

通信技术的不断优化升级，极大的提高了数据信息传输的速度和效率，与此同时有利于物联网的普及，然而由于第三方控制的原因，物联网因此会面临着很大的安全隐患。另外，用户还要承受第三方参与所增加的成本。而应用区块链技术可以实现物联网环境的去中介化，其原理为：没有第三方参与的情况下，区块链技术可以完成P2P支付。此外，区块链所提供的智能合约，既可以提高用户交易的安全性，同时还能加强用户之间的信任。

4.4 公共服务安全保障

物联网的不断发展，拉近了人们生活之间的距离感和联系感，物联网在提供服务时，对其数据安全进行防护也同样重要。比如，在食品安全领域，通过应用物联网，用户可以全面监控食品生产、运输的全过程，无线电感应器可以检测食品的健康指数，从而有效保障食品安全。

5 结语

综上所述，随着物联网的进一步发展，物联网和各行业之间联系的日益紧密，区块链技术的应用将会变得更加广泛。将区块链技术运用在物联网中，可以对当前物联网存在的安全问题进行有效的解决，不仅可以降低投入成本，而且还能更好的保障信息的安全。相信随着区块链技术的不断完善，物联网各部分之间的联系将会得到加强，同时也将会提升物联网的安全系数。

参考文献

[1] 赵阔，邢永恒.区块链技术驱动下的物联网安全研究综述[J].信息网络安全，2017（5）：1-6.

[2] 冯泽冰，方琳.区块链技术增强物联网安全应用前景分析[J].电信网技术，2018（2）：1-5.

Abstract：In this paper the characteristics of block chain technology are analyzed to solve the security problems in the application of the Internet of Things， and the security problems after the combination of block chain technology and the Internet of Things are discussed.

Key words：block chain technology； Internet of things； security