区块链下的物联网信息安全技术研究

张正全

（中通服和信科技有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引 言

物联网（Internet of Things，IoT）技术正在逐步融入人们的生活，目前已经成为推动经济发展的重要生产力。物联网在促进社会发展的同时，在信息安全方面存在一定的隐患，对物联网信息安全进行防护成为人们关注的重点[1]。合理地融合应用物联网和区块链技术可以解决物联网单一使用带来的信息安全与数据中心化的情况，二者相辅相成，从而更好地保护信息安全。

1 物联网与区块链

1.1 物联网

物联网是1种信息承载体，它以互联网和电信网为基础，使得被连接的对象能够实现互联。通常情况下，物联网可以借助红外感应等技术对系统所需要的诸多数据进行有效且快速的收集和存储，促进对象与互联网之间的联系。目前，网络的发展主要分为3个阶段。首先是电话网络时代，主要以2G网络为依托，应用于固话或者可移动通信设备，一般只能实现基础的通信和数据传输功能[2]。其次是互联网络时代，主要以3G、4G网络为依托，不仅能够实现个人之间的通信功能，还能够全天在线，拓展了更多的个性化服务。最后就是物联网时代，以5G网络为依托，开发了商用功能，在实现个人通信、人与物相互联系的基础上，进一步实现了物与物之间的联系。物联网具有较好的感知性、智能性以及可靠性，从深层次方面更新了人们的认知，在一定程度上改变了人们的日常生活方式。

1.2 区块链

区块链的每个块包含按生成时间顺序以字符串形式链接的信息，通常存储在服务器上。这些服务器被称为区块链系统中的节点，为整个区块链系统提供存储空间和计算支持。如果想改变区块链中的信息，需要获得超过一半的节点同意才能改变所有节点中的信息。这些信息通常在不同的主体中，因此一般情况下很难改变区块链中的信息。与传统网络相比，区块链有2个主要特征，即数据难以使用和数据不集中。基于这2个特征，区块链记录的信息更可靠，有助于解决信息安全问题。

区块链主要分为3种类型，分别是公有区块链、行业区块链以及私有区块链。公有区块链是最初的区块链形式，使用范围最广。私有区块链使用总账技术进行记账。此外，区块链具有去中心化、开放性、独立性、安全性以及匿名性的特点[3]。区块链技术使得除交易双方的信息数据加密外，其他信息数据对任何人都是开放的，每个人都可以通过公开的查询方式进行查看，整个系统信息具有高度透明化的特点。通过区块链技术可以有效降低物品运输的成本，全面掌握物品的生产过程、追踪物品的运送过程，在一定程度上有效提升了物联网交易的便利性。区块链技术能够确保网络中每个节点的数据不被篡改，保证物联网信息传输的完整性和真实性。

2 区块链下的物联网信息安全技术研究意义

目前，物联网系统发展迅速，在智能交通、智能家居以及智慧城市等领域发挥着重要作用。物联网涉及的数据安全、用户隐私等问题已经引起人们的重视，研究区块链下的物联网信息安全十分重要。通过对物联网系统的研究，区块链的透明机制和高安全性在一定程度上对用户隐私和数据信息的保护起到了极其重要的作用[4]。与传统的互联网信息存储相比，区块链和物联网相结合的技术在保护数据和用户隐私方面更加安全，也更加高效。物联网安全事件频繁发生，许多相关保护技术需要迭代升级。区块链技术的引入可以显著提高物联网的安全性，在促进信息安全传输方面发挥重要作用。

3 物联网系统架构

物联网系统3层结构如图1所示。

图1 物联网3层结构

感知层是物联网结构的最底层，主要通过传感器节点采集信息。传感器节点数量众多且分布广泛，通常分布在无人值守的区域，在采集和接收数据信息时无法完全确认环境和设备具有安全保障，容易受到外来攻击。此外，攻击者可以利用传感器节点漏洞植入病毒，导致其呈现出1种可能无法正常运行的非法状态。物联网的感知层在采集信息后要将其传递到相对应的信息节点中，可以针对性地应用区块链技术将收集到的数据信息转化为区块，存储到可控制的区块链中，降低信息被泄露的可能性，为其提供有效的安全保障。

网络层主要进行感知层和应用层之间的数据交换与链接，负责将感知层采集的信息进行进一步的传递和处理。由于感知层的节点复杂且交互频率较高，传递到网络层的信息有可能被黑客进行拦截，从而导致网络层信息处理崩溃。

应用层存储了大量的用户数据，一旦遭到攻击，就会造成用户的数据丢失甚至被恶意篡改。应用层需要处理的信息相对于感知层和网络层来说更加烦琐，在数量如此庞大的数据处理过程中难免会遭受恶意攻击，数据的安全性很难得到保障。借助区块链下的物联网信息安全技术研究合理且有效的防护措施，解决数据传输过程中的信息安全保障问题。

4 物联网信息安全问题

近年来，黑客技术也随着信息技术的发展不断革新，全球范围内不少服务器都遭受过黑客不同程度的网络攻击，大量的私密文件和用户隐私被泄露，造成了极其恶劣的影响。根据不完全统计，网民中有超过80%的用户经历过信息泄露危机，在攻击事件中受到了不同程度的经济损害，尤其是隐私泄露对用户生活造成了严重困扰，信息安全问题亟待解决[5]。虽然物联网信息技术的高速发展为人们的生活带来了便利，但面对信息隐私泄露和黑客不断攻击的问题，结合区块链下的物联网信息安全技术建立信息安全保护机制刻不容缓。

目前，常用的2种网络认证方式是身份认证和消息认证。身份认证的安全保障是密钥，在信息开始传输时，接收方根据密钥规则对传输时的密钥进行相应的链接，能够有效实现信息的准确识别和传递，但是由于密钥本身的机制具有不稳定性，信息传输过程中很容易被外人窃取，缺乏一定的安全保障。消息认证主要通过消息将发送方和接收方联系起来，能够确保信息传输的完整性和安全性，但是可行性并不是很高。

5 区块链下物联网信息安全技术的应用

如果物联网想要持续发展下去，就必须解决数据安全和用户隐私方面的问题，提高网络与用户之间的信任度。结合区块链技术和物联网信息安全技术是解决物联网数据安全问题的1个重要突破口，由于区块链具有一定的透明度，并且其主要特征是去中心化，能够为物联网数据传输提供安全保障。结合区块链领域的一系列技术，能够使泛化的节点问题具体化，有效突破了传统信息传输的局限性。区块链下的物联网信息安全技术能够借助区块链透明度高、可行性高的特点让用户之间的信息传输更加安全，有效保护用户的个人隐私和数据安全。物联网技术的高速发展导致很多第三方参与到数据传输的过程中，部分第三方平台会对数据传输进行非法监听，这样侵犯到了用户的隐私，但是区块链技术能够很好地避免该情况的产生，从源头上解决了数据泄露的问题，信息的传输安全性得到加强。

随着我国经济社会的快速发展，人们对于公共服务越来越重视，大部分的公共服务是依托信息技术来提高自身的整体质量。区块链下的物联网信息安全技术能够很好地提高公共服务的总体安全度，如果某地区周边发生自然灾害或其他灾难，该技术能对灾难前兆信息进行敏锐的捕捉，然后进行数据的传输处理，将这些信息传递到网络上的各个节点，实现智慧应急处理，帮助人们提前做好应对自然灾害的防护工作。物联网的高速发展对提升公共服务的效率和整体质量有着很大的帮助，尤其是在医疗、交通、应急处置等方面，能够为人们提供极大的便利。合理应用区块链下的物联网信息安全技术，能够为网络信息安全传输提供有效保障，避免用户数据或隐私泄露后对其生活造成困扰。

6 结 论

区块链和物联网的结合在信息时代的发展中具有十分重要的作用，能够将我国的科技发展推向一个新的高度。区块链和物联网信息安全技术的结合不仅提高了物联网信息存储的安全性，还提高了物联网运行的稳定性和高效性。在具体应用过程中，应注重及时优化、完善区块链下的物联网信息安全技术，解决物联网现存的信息安全问题，通过二者的优势互补有效改善现阶段用户数据信息安全保护状况。