基于区块链的物联网安全技术探究

杨恒翔 王燕军 高阳 常春雷

摘要：主要探讨了基于区块链的物联网安全技术特点和物联网发展过程中存在的相关问题，进一步阐述了基于区块链的物联网安全技术的研究与应用。本文主要探讨了基于区块链的物联网安全技术特点和物联网发展过程中存在的相关问题，进一步阐述了基于区块链的物联网安全技术的研究与应用。

关键词：区块链;物联网;安全技术

1区块链技术的概述

1.1区块链的定义

区块链技术主要是一种点对点的分布式数据库系统。该系统的共识算法可以保证各节点间的数据保持一致，通过加密算法，保证数据、隐私的安全性，同时加入链式数据结构，能够构建一个公开、透明、无法篡改的技术体系。

1.2区块链架构

区块链架构包括底层交易数据、狹义分布式账本、重要共识机制、完整可靠的分布式网络以及网络上的分布式应用等元素。区块链架构的创新点在于无法篡改区块链数据结构、分布式网络共识机制以及灵活的智能合约。

1.3区块链的特点

区块链的主要特点为去中心化和可信任。去中心化表示区块链网络中的所有节点间的权利和义务相等，网络不会因某一节点的损坏影响运行。可信任表示整个网络在运作过程中，数据公开，各个节点无法欺骗其他节点。

2物联网的安全问题

物联网是开放的体系结构，由于其正处于发展阶段，不同的组织和研究群体对物联网提出了不同的体系机构，其中被普遍接受的为物联网的三层体系结构。该结构采用自下而上的分层架构，主要分为感知控制层，网络互联层与应用层。如图1所示。为更全面的描述物联网安全中存在的问题，本文从物联网的三层体系结构和系统整体架构入手，逐一分析各层级中主要面临的安全问题。

2.1感知控制层的安全问题

第一，信息泄露与信息干扰。攻击者会干扰传感网络内部传输的相关信息和数据，导致信息在传输过程中出差错，甚至导致相关信息泄露，进而导致物联网的相關业务无法顺利开展。第二，信息伪造或信息假冒。攻击者利用物联网终端的安全漏洞，获得节点的身份和密码信息，假冒身份与其他节点进行通信，进行非法的行为或恶意的攻击，如发布虚假信息、置换设备、发起DoS攻击等。第三，威胁信息嵌入标签。物联网在感知控制层获取相关数据的过程中，信息主要通过无线网传输，但是无法保护信息安全。物联网感知控制层的标签会被嵌入各种各样的物质，导致用户处于被监视，嵌入标签中的相关信息和个人隐私会受到威胁，存在巨大安全隐患。

2.2网络互联层的安全问题

第一，信息数据被破坏。由于物联网中的设备传输数据量较小，不会运用复杂的加密算法保护数据，因此数据传输过程中，会出现数据篡改或者被破坏的现象。第二，异构网络融合物联网的承载网络是一个多网络叠加的开放性网络，随着网络融合的加速及网络结构的日益复杂，网络层中的网络通信协议不断增多。当数据从一个网络传递到另一个网络时会涉及到身份认证、密钥协商、数据机密性与完整性保护等诸多问题，因而面临的安全威胁将更加突出。

2.3物联网应用层的安全问题

物联网应用层是将物联网系统与用户对接的主要窗口，其目的是为用户提供个性化服务，落实相关工作。物联网应用层的职能是处理数据、管理资源，会接触到外界信息，造成安全问题。

2.4物联网系统架构的安全问题

物联网设备现阶段的运行环境是传统的中心化系统，在中心化系统中信任机制比较容易建立，但是需要一个可信的第三方来管理所有的设备的身份信息。但是物联网环境中设备众多，可能会达到百亿级别，这会对可信第三方造成很大的压力。物理网需要一种去中心化的运行环境，减少第三方机构对物联网安全造成的影响，同时还需要建立新的信任机制，使设备之间保持共识，保证整体体系的运行安全。

3区块链技术在物联网安全中的应用

3.1保障物联网经济安全

现阶段，区块链技术的应用与发展得到了巨大改变，大多数行业开始着重于区块链技术的开发与应用。许多跨国银行集团聚集组成区块链联盟，加大区块链技术的应用与开发力度。区块链技术能够稳定提高货运物联网的金融效率，避免出现复杂的中心化处理过程，保障货运金融交易的快捷性和安全性。

3.2物联网环境出现弱中介化趋势

区块链技术能够让中介化发挥积极作用，在不存在第三方参与的情况下，通过区块链的主要特点，即其可信任与去中心化，使用户双方彼此信任，让用户享受经济共享。

3.3保障物联网的公共服务

目前，物联网公共服务已经遍及人们生活的各个方面，例如智慧医疗、物联网交通等。但是人们对于公共服务中使用物联网还有很多安全方面的顾虑。区块链技术可以对公共服务中的隐私防泄漏和服务数据传输安全提供保障。例如，美国亚利桑那州班纳健康中心遭到黑客入侵，370万患者、员工及客户的个人信息数据遭到窃取。在区块链技术下的物理网，用户无需担心个人信息被篡改或被窃取。用户的个人信息通过区块链技术被加密，并在分布式数据库结构中存储，保证这些信息数据的正确性。当用户的身体指标出现异常时，区块链可保证将有效正确的数据信息分享给医疗机构，帮助医生做出正确的判断，提高诊断效率和正确率。

4结语

未来随着区块链与物联网安全核心固件技术、融合应用技术的深入研究以及共识机制、智能合约、网络协议、加密算法、隐私保护等技术的不断创新，区块链在物联网安全领域的应用将得到进一步的发展。

参考文献：

[1]物联网与区块链的融合技术研究[J].王志龙.通讯世界.2019（03）.

[2]区块链技术驱动下的物联网安全研究综述[J].赵阔，邢永恒.信息网络安全.2017（05）.

[3]区块链：物联网安全的解决方案[J].沈杰.中国信息界.2017（03）.

[4]基于区块链的社会物联网可信服务管理框架[J].赵明慧，张琭，亓晋.电信科学.2017（10）.

[5]区块链技术在物联网安全相关领域的作用[J].王怡婷，陈德毓.数字技术与应用.2018（11）.

（作者单位：国网新疆电力有限公司信息通信公司）

作者简介：杨恒翔（1987.06.12-）;男;籍贯甘肃;汉族;研究生学历;工程师;软件平台技术员;研究数据库方向。