基于區塊鏈技術的物聯網數據收集與信息傳輸路徑規劃

(四川職業技術學院,四川遂寧 629000)

0 引言

在當前物聯網環境當中,同時利用各類設備的實時監測以對數據信息的采集,能夠有效保證物聯網環境的安全和穩定運行。其中,物聯網數據的高效利用,使得物聯網用戶的數據能夠得到實時采集,為物聯網提供更加準確的數據信息需要,實現物聯網運營商及時調整運行計劃,實現數據供需平衡的必要條件[1]。但在對物聯網數據進行采集和存儲的過程中,也對物聯網用戶帶來了隱私暴露的風險,數據信息能夠被用于分析用戶的日常生活和工作,對用戶的正常生活和財產安全的帶來極大的威脅[2]。同時,當前貸規模的物聯網數據被非法入侵者篡改,也給物聯網未來的發展穩定性造成了極大的威脅。基于此,本文結合區塊鏈技術,開展物聯網數據收集與信息傳輸路徑規劃研究。

1 基于區塊鏈技術的物聯網數據收集

1.1 構建物聯網數據收集模型

物聯網日常運行的安全和穩定都依賴于數據收集的正確性和可靠性,同時還需要確保物聯網環境當中用戶的各類隱私信息不會被泄漏,因此在構建物聯網數據收集模型前,首先需要明確數據收集的主要目標[3]。

(1)物聯網環境對數據的運算能力相對有限,因此不能夠參與到計算量較大的數據交互活動當中;

(2)物聯網數據需要實時為其穩定運行提供數據支撐,并為了保證物聯網用戶的隱私,需要將收集到的數據進行保密處理,防止單個用戶的數據暴露;

(3)在進行對物聯網用戶數據整理的過程中,需要得到單個用戶的某個時間段內的所有產生的數據[4]。根據上述目標,構建如圖1所示的物聯網數據收集模型。

在物聯網數據收集模型當中存在多個實體,分別實現不同功能。圖1中SM表示為智能傳感器,用于對物聯網用戶的數據量進行實時測量和采集,每隔一段時間將記錄進行上報[5]。在實際實施過程呢個中,智能傳感器能夠隨著通過注冊接入或其他方式程序件故障問題而無法將數據進行及時上報,因此需要配備多個智能傳感器配合使用,從而保證對數據量的精準測量。圖1中DA表示為數據聚合裝置,主要用于對收集區域內的智能傳感器提交的數據,通過數據聚合的方式上傳到物聯網的上層結構當中[6]。數據聚合裝置可根據需要,將聚合的數據上傳到DA層,或直接上傳到CC層當中。圖1中的CC表示為控制中心層,其主要功能是將從DA 層獲取到的聚合數據,用于對數據進行分析,并完成對數據變化的預測。

圖1 物聯網數據收集模型Fig.1 IoT data collection model

1.2 基于區塊鏈技術的物聯網數據上鏈

為確保收集到的物聯網數據能夠得到更高效率的利用,還需要結合區塊鏈技術對物聯網數據進行上鏈操作,將各個節點預先選取對應的物聯網服務器,根據需要節點可不需要相互新人。在區塊鏈當中,首先在CC層當中,通過內部選取的方式選定一個節點作為主節點,同時該節點在數據收集過程中只起到引導的作用,并不能占據共識中的投票優勢。當該主節點接收到由DA 層當中聚合的數據后,應當首先通過身份驗證的方式,確定數據的合法性,隨后再利用PBFT共識機制,將數據進行同步。其具體的操作步驟為:

第一步,將主節點從各個DA 層當中接收到的聚合數據進行排序,并生成對應的區塊,將數據全部填充在區塊當中;

第二步,從節點接收到新區塊生成,將數據添加到物聯網用戶已擁有的最新區塊占本當中,對區塊進行審計,并追加一個區塊,若該區塊與主節點所發出的內容一致,則通過驗證,并將結果信息以廣播的方式傳輸到ECISB當中;

第三步,根據上述操作,完成物聯網當中所有數據的采集以及區塊生成,并完成聚合數據的賬本同步,以此完成對物聯網數據的收集。

2 信息傳輸路徑規劃

2.1 制定物聯網數據信息共享傳輸模式

本文信息傳輸規劃路徑采用非對稱加密技術對物聯網數據資源進行共享傳輸,將物聯網數據根據上述操作共享建立在區塊鏈當中進行存儲,并在不增加第三方介入的情況下,直接對物聯網數據共享。

在物聯網數據共享傳輸過程中,制定如下物聯網數據信息共享傳輸模式:物聯網用戶發送方應當利用接收方給出的特定公鑰對物聯網數據進行加密處理,從而形成物聯網數據密文。密鑰由物聯網用戶發送方和接收方共同持有,且不向第三方透漏,保證物聯網數據在共享過程中的隱私數據不被泄漏[7]。同時物聯網數據通過散列函數計算得到物聯網數據的摘要,并利用發送發的私鑰對摘要進行簽名。由物聯網用戶發送方將物聯網數據的密文和簽名共同發送到接收方,當接收方收到后,利用發送方的公鑰對簽名和密文進行解密處理,并通過散列函數計算得到物聯網數據摘要,并將獲取的兩份數據摘要對比,得到完整的物聯網數據,完成對物聯網數據的共享傳輸。

2.2 構建物聯網數據信息共享安全保障機制

按照上述物聯網數據信息共享傳輸模式,完成對物聯網數據信息的傳輸貢獻過后,為保證物聯網用戶的隱私不被泄露,還需要構建物聯網數據信息共享安全保障機制。圖2為物聯網數據信息共享安全保障機制示意圖。

由圖2中的物聯網數據信息共享安全保障機制,將數據信息安全管理保障作為首要目標,將數據信息存儲安全和傳輸安全作為第二目標,將數據庫安全和區塊鏈安全作為的第三目標。當進行物聯網數據信息傳輸的過程中,通過利用非對稱加密算法,將物聯網數據信息中發送方的公鑰加密存放在數據庫中,當有人非法入侵數據庫后,盜取到加密存儲的密文,若沒有該數據的私鑰則無法對密文進行解密處理,防止物聯網數據信息的丟失[8]。同時,在區塊鏈當中,每一條物聯網數據信息都應當有相應的備份,并將其存儲在與原始數據信息不同的區域當中。當非法入侵者對物聯網中的數據信息存儲數據庫進行攻擊或破壞時,通過對備份數據信息的采集能夠在更短的時間內恢復數據庫的正常使用和管理,以此確保物聯網數據信息安全。

圖2 物聯網數據信息共享安全保障機制示意圖Fig.2 Schematic diagram of the security guarantee mechanism for internet of things data information sharing

3 結語

本文通過開展基于區塊鏈技術的物聯網數據收集與信息傳輸路徑規劃研究,針對當前物聯網數據收集和傳輸存在的問題,提出相應的解決措施。同時,本文引入區塊鏈技術,作為物聯網節點共同維護的數據庫,并結合去中心化的方式,實現對物聯網數據信息的高效管理。同時,將本文研究作為基礎,在后續研究過戶車呢過中,還將結合取款鏈技術當中的合約技術,對物聯網數據進行更高層次的開發,以此實現對海量數據的分析和處理,從而實現物聯網數據的智能化發展。