基于区块链技术的物联网数据收集与信息传输路径规划

(四川职业技术学院,四川遂宁 629000)

0 引言

在当前物联网环境当中,同时利用各类设备的实时监测以对数据信息的采集,能够有效保证物联网环境的安全和稳定运行。其中,物联网数据的高效利用,使得物联网用户的数据能够得到实时采集,为物联网提供更加准确的数据信息需要,实现物联网运营商及时调整运行计划,实现数据供需平衡的必要条件[1]。但在对物联网数据进行采集和存储的过程中,也对物联网用户带来了隐私暴露的风险,数据信息能够被用于分析用户的日常生活和工作,对用户的正常生活和财产安全的带来极大的威胁[2]。同时,当前贷规模的物联网数据被非法入侵者篡改,也给物联网未来的发展稳定性造成了极大的威胁。基于此,本文结合区块链技术,开展物联网数据收集与信息传输路径规划研究。

1 基于区块链技术的物联网数据收集

1.1 构建物联网数据收集模型

物联网日常运行的安全和稳定都依赖于数据收集的正确性和可靠性,同时还需要确保物联网环境当中用户的各类隐私信息不会被泄漏,因此在构建物联网数据收集模型前,首先需要明确数据收集的主要目标[3]。

(1)物联网环境对数据的运算能力相对有限,因此不能够参与到计算量较大的数据交互活动当中;

(2)物联网数据需要实时为其稳定运行提供数据支撑,并为了保证物联网用户的隐私,需要将收集到的数据进行保密处理,防止单个用户的数据暴露;

(3)在进行对物联网用户数据整理的过程中,需要得到单个用户的某个时间段内的所有产生的数据[4]。根据上述目标,构建如图1所示的物联网数据收集模型。

在物联网数据收集模型当中存在多个实体,分别实现不同功能。图1中SM表示为智能传感器,用于对物联网用户的数据量进行实时测量和采集,每隔一段时间将记录进行上报[5]。在实际实施过程呢个中,智能传感器能够随着通过注册接入或其他方式程序件故障问题而无法将数据进行及时上报,因此需要配备多个智能传感器配合使用,从而保证对数据量的精准测量。图1中DA表示为数据聚合装置,主要用于对收集区域内的智能传感器提交的数据,通过数据聚合的方式上传到物联网的上层结构当中[6]。数据聚合装置可根据需要,将聚合的数据上传到DA层,或直接上传到CC层当中。图1中的CC表示为控制中心层,其主要功能是将从DA 层获取到的聚合数据,用于对数据进行分析,并完成对数据变化的预测。

图1 物联网数据收集模型Fig.1 IoT data collection model

1.2 基于区块链技术的物联网数据上链

为确保收集到的物联网数据能够得到更高效率的利用,还需要结合区块链技术对物联网数据进行上链操作,将各个节点预先选取对应的物联网服务器,根据需要节点可不需要相互新人。在区块链当中,首先在CC层当中,通过内部选取的方式选定一个节点作为主节点,同时该节点在数据收集过程中只起到引导的作用,并不能占据共识中的投票优势。当该主节点接收到由DA 层当中聚合的数据后,应当首先通过身份验证的方式,确定数据的合法性,随后再利用PBFT共识机制,将数据进行同步。其具体的操作步骤为:

第一步,将主节点从各个DA 层当中接收到的聚合数据进行排序,并生成对应的区块,将数据全部填充在区块当中;

第二步,从节点接收到新区块生成,将数据添加到物联网用户已拥有的最新区块占本当中,对区块进行审计,并追加一个区块,若该区块与主节点所发出的内容一致,则通过验证,并将结果信息以广播的方式传输到ECISB当中;

第三步,根据上述操作,完成物联网当中所有数据的采集以及区块生成,并完成聚合数据的账本同步,以此完成对物联网数据的收集。

2 信息传输路径规划

2.1 制定物联网数据信息共享传输模式

本文信息传输规划路径采用非对称加密技术对物联网数据资源进行共享传输,将物联网数据根据上述操作共享建立在区块链当中进行存储,并在不增加第三方介入的情况下,直接对物联网数据共享。

在物联网数据共享传输过程中,制定如下物联网数据信息共享传输模式:物联网用户发送方应当利用接收方给出的特定公钥对物联网数据进行加密处理,从而形成物联网数据密文。密钥由物联网用户发送方和接收方共同持有,且不向第三方透漏,保证物联网数据在共享过程中的隐私数据不被泄漏[7]。同时物联网数据通过散列函数计算得到物联网数据的摘要,并利用发送发的私钥对摘要进行签名。由物联网用户发送方将物联网数据的密文和签名共同发送到接收方,当接收方收到后,利用发送方的公钥对签名和密文进行解密处理,并通过散列函数计算得到物联网数据摘要,并将获取的两份数据摘要对比,得到完整的物联网数据,完成对物联网数据的共享传输。

2.2 构建物联网数据信息共享安全保障机制

按照上述物联网数据信息共享传输模式,完成对物联网数据信息的传输贡献过后,为保证物联网用户的隐私不被泄露,还需要构建物联网数据信息共享安全保障机制。图2为物联网数据信息共享安全保障机制示意图。

由图2中的物联网数据信息共享安全保障机制,将数据信息安全管理保障作为首要目标,将数据信息存储安全和传输安全作为第二目标,将数据库安全和区块链安全作为的第三目标。当进行物联网数据信息传输的过程中,通过利用非对称加密算法,将物联网数据信息中发送方的公钥加密存放在数据库中,当有人非法入侵数据库后,盗取到加密存储的密文,若没有该数据的私钥则无法对密文进行解密处理,防止物联网数据信息的丢失[8]。同时,在区块链当中,每一条物联网数据信息都应当有相应的备份,并将其存储在与原始数据信息不同的区域当中。当非法入侵者对物联网中的数据信息存储数据库进行攻击或破坏时,通过对备份数据信息的采集能够在更短的时间内恢复数据库的正常使用和管理,以此确保物联网数据信息安全。

图2 物联网数据信息共享安全保障机制示意图Fig.2 Schematic diagram of the security guarantee mechanism for internet of things data information sharing

3 结语

本文通过开展基于区块链技术的物联网数据收集与信息传输路径规划研究,针对当前物联网数据收集和传输存在的问题,提出相应的解决措施。同时,本文引入区块链技术,作为物联网节点共同维护的数据库,并结合去中心化的方式,实现对物联网数据信息的高效管理。同时,将本文研究作为基础,在后续研究过户车呢过中,还将结合取款链技术当中的合约技术,对物联网数据进行更高层次的开发,以此实现对海量数据的分析和处理,从而实现物联网数据的智能化发展。