笔者家里有超过20个某米的智能家居设备,从开关、房间灯、门铃、闹钟、净水器、台灯、人体感应器、监控摄像头、电饭煲、智能音箱、智能插座等。从应用场景上确实解决了生活中的痛点,例如:大冬天不需要揭开暖和的被子去关灯,早上的闹钟是实时播放的广播电台(不需要每天都听着同一个闹铃声),晚上起床可以自动开灯,远程查看家里的是否有情况(曾经通过监控摄像头保存的数据,找回了被小偷偷走的价值较高的自行车)等等,它们确实解决了很多生活中的痛点。物联网已经从概念阶段慢慢的融入大家的生活当中,也方便大家的生活。
在使用过程中也思考的一下,基于物联网应用的智能家居是以什么样的模式来控制呢?
以第一次使用进行配对举例:
1、设备通电后会打开自己的WIFI进行广播。
2、接着需要手机打开APP,APP先会关闭现有WIFI连接,搜索设备WIFI广播的信号并连接。
3、连接设备后手机APP端输入家里的WIFI帐号密码,告诉设备并保存在设备里。
4、设备断开手机连接,并自动开始连接家里的WIFI,如果密码错误或连接不上云,则从第一步骤开始。直到联上网络。
5、APP断开设备连接恢复家里WIFI连接,连接云服务器连接设备ID,发送指等等。
以使用过程开关灯进行举例:
1、 智能开关设备接到开关等的指令。
2、 将指令传送到云服务器。
3、 云服务器控制灯,并执行相应指令。
从以上使用场景上看,都是基于中心化平台,因此风险也显而易见:
1、 用户WIFI密码,在中心化平台存储;用户的使用信息在中心化平台存储;用户的使用习惯在中心化平台存储;总之关于设备的一起中心化平台都知道,他都能搜集到。他知道你什么时候起床、什么时候煮饭、你的用电习惯、你家几口人、你家的经济状况、你的购买习惯,中心化平台可能比你自己还了解你。因此,存在一个隐私暴露的分享。
2、 由于物联网所有数据都在中心化平台进行控制,因此,如果中心化平台宕机或者其他事故发生,那可能你家所有的设备都成了摆设。
3、 被不法分子攻击。如果不法分子攻击下你的家灯,那无伤大雅。但是如果他攻击的是你的门锁,那可能就遭遇到了家里被偷风险。如果你家智能插座接了一个烤火炉,原本是关闭状态,但是不法分子在你出门后打开了烤火炉,那可能有产生火灾的危险。
风险很多,而这一切起源于中心化的平台。
随着物联网设备的增多,中心化平台服务器压力也倍增,风险也是成指数式的增加。
那么基于去中心和思路的区块链又如何在物联网上使用呢?
物联网作为互联网基础上延伸和扩展的网络,通过应用智能感知、识别技术与普适计算等计算机技术,实现信息交换和通信,同样能满足区块链系统的部署和运营要求。另外,区块链系统网络是典型的P2P网络,具有分布式异构特征,而物联网天然具备分布式特征,网中的每一个设备都能管理自己在交互作用中的角色、行为和规则,对建立区块链系统的共识机制具有重要的支持作用。
下面从区块链的技术特点:加密算法和隐私保护来分析,区块链如何解决物联网的安全问题:
首先去中心化并不代表完全无中心化,而是这个中心化平台是基于一个小的网络,利用的加密算法是区块链应用中常用的非对称加密算法。例如由一个小的私人管理单元来管理我家的20几个设备。私钥存储在这个私人管理单元中进行管理;设备注册时候,这个小设备生成数字证书,为确保证书安全在生成证书前将部分数据用散列算法将数据打乱(如:MD5/SHA1等),通过蓝牙、无线等非以太网接口将数字证书下发到物联网设备当中,由此而进行设备的初始化工作和配对工作,用来证明这个设备是你的。设备收到证书后,同时返回一段使用公钥加密的一段信息。
示意图如下:
至此,已经完成了设备的添加。由于整个过程交换了公钥、证书并进行了二次确认,因此这个过程是安全的。那么,设备已经添加,后序在物联网应用过程,由如何正常工作呢?例如,我要远程开灯。你打开的APP里面也已经和管理单元进行了配对,APP里面同样由公钥。你执行开灯工作时,将信息通过公钥加密发布在网上。管理单元接受到你的信息后进行解密,如果解密成功则比对设备信息,设备信息一致则执行指令。进行开关灯的动作。
示意图如下:
然后灯执行后在将公钥加密的结果给私人管理单元,私人管理单元向手机反馈执行情况。至此,已经完成了完整的执行和返回操作。这个过程是由不对称加密的应用,能解决物联网的隐私保护问题。
根据有关机构预测,2015年全球的物联网设备数量将达到49亿台,2020年将达到250亿台左右。随着物联网中设备数量的增长,如果以传统的中心化网络模式进行管理,将带来巨大的数据中心基础设施建设投入及维护投入。此外,基于中心化的网络模式也会存在安全隐患。区块链的去中心化特性为物联网的自我治理提供了方法,可以帮助物联网中的设备理解彼此,并让物联网中的设备知道不同设备之间的关系,实现对分布式物联网的去中心化控制。
这篇分析了物联网的痛点,提出了解决思路,考虑到设备的成本问题以及通信的速率问题,但是还是存在私人管理单元这么一个微中心化的一个设备。还未到完全非中心化地步。但是随着科技的不断发展,芯片性能也能得到大的提升,再不久的将来,物联网定能实现完全非中心化的程度。
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