云计算及物联网背景下的网络安全技术架构

杜璞 宫甜甜

摘要：为深化网络安全技术应用，切实提升云计算及物联网下网络运行的安全性与可靠性，对云计算、物联网进行了概述，指出云计算与物联网的技术融合，为数据信息的实时动态管理奠定了技术基础。但网络运行中，仍存在感知层安全问题、核心网络安全问题以及物联网的业务安全问题。基于此，探讨了云计算环境下网络安全技术架构：可信访问控制、数据加密技术、虚拟安全技术、可信云计算、冗余分析、信息存储；物联网环境下网络安全技术架构：安全路由、物联网加密系统、数据信息的隐私保护系统、防火墙技术、位置检测与入侵检测。

关键词：云计算；物联网；网络安全；安全技术

一、前言

基于信息技术的快速发展，以云计算、物联网为核心的网络技术愈加成熟，社会公众通过网络获取信息数据的效率、质量大幅度提升[1]。但在数据信息传输、共享过程中，个人信息数据更加透明，若未进行有效的网络安全防护，则难以保障信息数据的安全。现阶段，网络安全问题成为技术领域、学术领域重点探讨的课题。对此，本文概述了云计算、物联网内涵，分析了云计算与物联网技术融合现状，并对云计算、物联网环境下的网络安全技术进行详细探究，旨在为深化各项网络安全技术应用，提升网络运行及个人信息数据的安全性与可靠性提供借鉴与参考。

二、云计算与物联网概述

（一）云计算

云计算（Cloud Computing）是一种分布式计算，是通过网络“云”对大量数据进行处理，并将处理结果展现给用户的程序[2]。“云”具有虚拟化特征，能够为用户随时提供数据信息服务，且“云”能够随时拓展，用户可以根据使用需求，选择付费拓展，以提升云计算对用户服务的质量。云计算技术实际应用中，数据节点具有可互换性、同构性，使该技术本身就具有多功能性、高可靠性等特点。同时，云计算技术具备自动管理能力，通过云计算技术的应用，用户可以降低因数据信息管理而产生的成本费用。另外，与传统的信息技术相比，云计算技术具有兼容性，可以向下兼容普通数据节点，提升了信息资源的使用效率与质量。现阶段，云计算服务处于“垄断”状态，部分企业、政府部门在使用云计算技术时，应注重信息数据的安全。

（二）物联网

物联网（Internet Of Things）是使用传感器等技术把大量物体连接起来并使它们都能实现通信的技术，通信的数据来源为采集其各项特征数据信息，并通过各类网络接入，实现对某一物品或过程的智能化感知、识别与管理[3]。由此可见，物联网技术的核心在于信息交互。为更有效获取对象的信息数据，可以通过RFID、二维码等传感设备，整体感知与提取对象的特征信息。将物联网与互联网进行有机整合，可以实现实时、精准传输数据信息，实现信息交换与共享。为保证数据信息交互的安全性，用户可以在内网、专网等局域网环境下，使用特定的网络安全保护功能，对网络中的数据交互的总体过程进行防控。以技术结构视角而言，物联网可以分为感知层、网络层、应用层，具体如表1所示。

三、云计算与物联网的技术融合

云计算与物联网的技术融合，为数据信息的实时动态管理奠定技术基础。在技术的具体应用中，物联网技术的应用关键点和技术发展点在于数据信息的采集与数据信息在某一统一标准上的互联；云计算技术的应用核心在于对数据信息的管理应用。通过物联网技术与云计算技术的融合，可以为用户提供包括数据采集、数据管理分析、数据传输的一体化数据信息服务[4]。但以安全性视角而言，物联网与云计算技术的应用，使IP地址与网络利用率急剧增长，增加了IP地址及网络的负担，甚至为数据信息的安全使用带来不确定性。

基于物联网的信息处理过程（数据采集—数据汇聚与融合—数据传输—数据决策与控制）[5]分析，明确物联网下网络安全问题有以下几点：

第一，感知层安全问题。物联网的感知节点具有多源异构性，通常情况下，感知节点的功能简单，导致其安全防护能力较低。同时，感知网络的应用范围广泛，决定了其具有多样性，在没有统一或特定的信息数据传输标准的情况下，难以为网络信息数据传输提供安全性保护。

第二，核心网络安全问题。在一个局域网内网络核心的安全防护等级比较高，但由于一般的物联网中节点数量是非常巨大的，都是以集群的方式存在，所以在实际运行中，会存在数据网络拥堵的情况，进而产生拒绝服务的问题。同时，现有通信网络的安全架构设计均以使用者的通信角度出发，针对以物体为主的物联网，需要构建与感知信息传输及应用相匹配的安全架构，确保网络的安全运行。

第三，物联网的业务安全问题。物联网业务平台有多元安全策略，如分布式系统、海量信息处理等。这些平台策略能够为上层信息传输工作提供管理服务，并建立高效、可靠的信息传输系统。但平台策略难以完全覆盖各业务类型，使物联网业务层次在实际使用中仍面临安全问题。

为有效解决上述问题，下文针对云计算及物联网背景下的网络安全技术架构进行分析。

四、云计算及物联网背景下的网络安全技术架构

（一）云计算下网络安全技术架构

云计算技术具有虚拟化、数据共享等特征，且云计算环境下，数据对网络、服务器具有依赖性，所以易在技术适用中出现信息安全、网络安全等问题。对此，构建云计算下网络安全技术架构，具体有以下几点：

第一，可信访问控制。可信访问控制（如图1所示）是系统对用户身份及所属的预先定义的策略组限制其使用数据资源能力的手段，能够有效提升云计算下网络信息的安全性、可靠性。可信访问控制包括主体要素、客体要素和控制策略要素。在实际应用中，用户可以根据数据安全等级，建立一定控制策略，其他用户登录系统时，需要通过身份认证，查看相应数据信息。在此过程中，可信访问控制技术可以对网络环境下相关活动进行系统的安全审计与评价。需要指出的是，在用户登录系统时，需要输入用户登录密码，密码控制方法包括基于属性的加密算法、基于代理重加密方法、基于层次密钥生成的访问控制方法等。

第二，数据加密技术。在所有的网络环境中数据都有泄露的风险，为提升数据传输、共享的安全性，需要对数据进行加密。现阶段，云计算下数据加密技术主要有对称型加密、非对称型加密两种。通过数据加密技术的应用，用户只有在通过密码验证后，才能获得所需信息数据，并提升数据信息的传输安全性。

第三，虚拟安全技术。云计算下，网络数据隐私保护涉及数据全生命周期的各阶段。根本而言，虚拟技术是实现云计算的核心技术，在该技术的应用过程中，平台需要向用户提供安全保证与隔离保证。

第四，可信云计算。在云计算技术的不同应用场景中，有相对应的安全管理领域，若用户想要访问其他安全管理领域中的资源，需要在安全管理领域的“衔接处”进行认证。

第五，冗余分析。在云计算架构下，数据的备份非常重要，因此需要很强大的数据备份功能，并对其中的数据信息进行冗余分析。在此技术上，用户可以对网络环境中的低安全元素进行汇总统计，并且可以针对单机的特点、网络的特点进行综合考察来升级安全特性。

第六，信息存储。网络环境发展到现在的阶段，普通用户在计算机网络的使用过程中，存储数据都习惯于使用云的技术。这种云的技术能够对数据进行有效保护、和共享，从而保证了数据信息资源的安全性、可靠性。同时，基于云计算的信息存储技术的应用，可以通过数据备份，避免数据信息丢失、损坏及盗取。

（二）物联网下网络安全技术架构

物联网不同层次可以采取不同的安全技术（见表1），是基于密码技术为核心的信息安全管理平台的建设是保障物联网中数据信息隐私安全的基础与前提。信息安全管理平台包括安全事件应急响应中心、数据备份、数据信息的灾难性恢复、安全管理等。这些安全技术的应用，有效提升了物联网使用的安全性与可靠性，但由于物联网安全问题涉及其多个网络层次，且不同层次所应用的安全技术具有差异性，受资源限制等因素的影响，物联网的安全技术研究仍存在较大难度。现阶段，有效应用于物联网安全运行中的技术主要有以下几点：

第一，安全路由。物联网可以分为两大类，分别是基于感知的网络和基于通信的网络。网络环境中路由的效率是很关键的，为了保护网络中数据的安全，以上两种网络中的路由器要进行特殊设置，这种设置可以对数据包的目的地身份进行标识，这样可以在网络系统中对路由器进行统一架构。同时，网管技术人员应注重基于感知网络的安全保护，避免云上的物体传感器受到主动或被动地攻击，影响安全路由的安全保障效果；

第二，物联网加密系统。端到端的加密方式可以在一定程度上加强网络安全性能，物联网也是如此。并结合加密系统，减少物联网下网络信息与外界不安全因素的接触。目前，逐跳式加密方法在物联网下网络安全运行中的应用愈加深入，但需要注意的是，在使用逐跳式加密方法时，用户应注重加密方法的时效性。

第三，数据信息的隐私保护系统。物联网信息传输需要经过数据感知、数据获取、数据控制与处理等流程。受传感节点与汇聚点的资源限制，信息数据挖掘与决策未在信息传输全过程中占据主要位置。为提升数据信息传输安全性、数据信息隐私保护效果，需要综合应用授权与认证技术，阻断其他程序的接入，提升网络运行的可靠性与安全性。同时，要想提升网络中数据的安全，网管技术人员还可以修改保护代码。

第四，防火墙技术。防火墙技术（图2所示）是保护网络环境下数据应用安全的关键技术。与普通网络的部署方式不同，在物联网环境下，必须充分考虑其自身特点来部署针对物联网的防火墙技术。在防火墙技术设计中，技术人员应充分体现物联网的网络特殊性，保障网络安全和数据安全。

第五，位置检测与入侵检测。位置检测是为了避免用户之间的碰撞，建设网络位置监测平台为网管技术人员提供了极大的便利条件，使其精准掌握网络中的用户位置。再通过服务器分析判断，确定接入设备是否有攻击性，以保障网络安全。入侵检测可以对恶意节点进行预判，有效避免网络数据受到破坏、泄漏。

五、结语

综上所述，云计算技术、物联网技术的应用与发展，提升了网络使用效率与质量，但数据信息安全问题、用户隐私安全问题等网络安全问题成为云计算和物联网背景下网络运行安全的关键问题。为保障云计算、物联网环境下网络数据信息安全及网络整体运行的安全性与可靠性，需要对云计算网络安全技术、物联网网络安全技术进行深入分析，并加大数据加密技术、访问控制技术、密钥管理技术等联合开发及应用，从而为云计算与物联网环境下网络运行安全提供保障。

参考文献

[1]解晓丽.大数据环境下计算机网络安全技术的优化策略[J].办公自动化，2022，27（21）：25-27+21.

[2]吴疆.物联网技术在网络安全中的应用分析[J].信息与电脑（理论版），2022，34（5）：200-203.

[3]刘小铭，许旭江.物联网环境下网络安全技术的研究与应用[J].网络安全技术与应用，2021（12）：163-164.

[4]张有松.物联网计算机网络安全及其远程控制技术[J].电脑知识与技术，2021，17（26）：28-29+44.

[5]郑轶，王路路，胡志锋，等.泛在物联背景下智慧电力物联网网络安全技术探索[J].网络空间安全，2020，11（12）：65-72.

作者单位：天津体育职业学院