[发明专利]一种分布式环境下的网络设备完整性保护方法

说明书

针对现有基于公钥密码学身份认证的物联网设备信息完整性保护方法中，证书授权中心高度中心化、存在安全隐患的技术问题，本发明提供一种分布式环境下的网络设备完整性保护方法，包括以下步骤：第一步，基于开源项目Hyperledger Fabric部署区块链网络；第二步，物联网设备在区块链网络上进行注册；第三步，客户端定期校验设备信息，检测设备信息是否遭到破坏；第四步，结束。本发明利用区块链不可篡改性的特性，对设备信息进行永久保存，通过周期性的校验设备信息，检测设备的关键信息是否遭到篡改，从而达到保护设备信息完整性的目的，解决了去中心化带来的安全隐患。

技术领域

本发明涉及计算机网络技术领域，特别涉及物联网中一种分布式环境下的网络设备完整性保护方法。

背景技术

通常情况下，数据的完整性依赖于对系统中心或第三方实体的信任，如系统的主节点、中心数据库，以及系统的负责人、数据库的管理员等，一旦上述系统中心不再可信(例如管理员被收买或数据库遭入侵)，将会破坏数据的完整性，且很难被发现。

现有的物联网设备信息完整性保护方法基于公钥基础设施(PKI，Public KeyInfrastructure)，它利用公钥密码学的特点，通过第三方可信机构，即证书授权中心(CA，Certificate Authority)，建立一套证书发放、管理和使用的体系，来支持和完成网络系统中的身份认证、信息加密，从而保证数据完整性和抗抵赖性。

现有的物联网设备信息完整性保护方法基于公钥密码学的身份认证，方法是：

第一步，设备向证书授权中心请求秘钥分发。

第二步，证书授权中心生成公钥和私钥。

第三步，证书授权中心将公钥分发给设备，同时将私钥分发给设备的授权管理对象。

第四步，设备通过签名机制辨别授权的设备信息更改请求，方法是：

4.1设备接收设备信息更改请求。

4.2设备使用公钥验证设备信息更改请求是否经由设备授权管理对象用私钥进行加密(即签名)。

4.3若设备信息更改请求经由设备授权管理对象签名，则接收设备信息更改请求；若设备请求未经设备授权管理对象签名或经由非设备授权管理对象签名，则拒绝设备信息更改请求。

现有的物联网设备信息完整性保护方法基于公钥密码学的身份认证，其中高度中心化的证书授权中心会产生以下几个问题：第一，在通信过程中产生任何问题、证书授权中心无法做出相应的解决对策时，通信双方将无法解决这个问题，导致最后问题的不了了之；第二，证书授权中心一旦遭受攻击，整个物联网系统将会受到很大的损害，严重者导致整个物联网系统瘫痪；第三，若攻击者对通信过程的信息进行篡改，则通信的双方无法获知信息已被篡改。

区块链最初是由一位化名为中本聪的人为比特币(一种数字货币)而设计出的一种特殊的分布式记账技术。比特币以及由其衍生出来的区块链技术都引入了签名系统、共识机制、时间戳等技术，各模块之间的相互协作完美地解决了去中心化带来的安全隐患。因此，区块链并不是一项全新的互联网技术，而是多项已有技术，如非对称密钥签名、共识机制、时间戳、哈希算法、P2P通信等的巧妙整合。区块链技术基于去中心化的对等网络，把密码学原理、时序数据和共识机制相结合，来保障分布式数据库中各节点的连贯和持续，使信息能即时验证、可追溯、但难以篡改和无法屏蔽，从而创造了一套隐私、高效、安全的共享价值体系。

从数据角度来看，区块链是由包含交易信息的区块按照生成区块的时间有序链接起来的数据结构，它能够使参与者对全网交易记录的事件顺序和当前状态建立共识。如图1所示，区块链网络的每个区块包含它的前一区块哈希值，这样把每个区块链接到各自前一区块的哈希值序列就创建了一条一直可以追溯到第一个区块(创世块)的链条。