基于云计算的物联网安全研究
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摘要：随着物联网技术迅速发展，物联网产生的海量数据需要云计算平台优化存储和处理。云计算平台上的应用和服务是物联网的核心。基于物联网的云计算平台目前在多个行业实施，云计算的应用将会实现统一的数据中心和服务中心，并实现海量数据的处理、共享和整合。
中图分类号：TP393文献标识码： A 文章编号：
引言
近年来，云计算与物联网、智慧地球等概念备受关注，物联网和云计算已成为我国非常重视的战略性新兴产业。物联网产业有巨大的发展潜力和广泛的应用领域，而在其推进过程中，通过传感器收集信息已不是难题，感知信息在网络上的传输也不是问题，实质的难点在于如何对海量信息进行分析和处理，并对物体实施智能化的控制。要解决这个问题，就必须建立一个功能强大的智能处理平台，而云计算正是这样一个具备海量信息存储和处理的平台，因此，二者的结合将是未来的趋势。本文在研究物联网与云计算结合的基础上，着重对基于云计算的物联网安全进行研究。
一、云计算与物联网概述
1、云计算
云计算是由分布式计算、网格计算、虚拟化技术等诸多网络技术发展而来的新兴技术，自2006年首次提出这个概念以来，云计算已成为ＩＴ行业研究的热点，但长期以来没有标准定义，目前业界高度认可的云计算定义如下：云计算是一种服务或资源的交付和使用模式，通过这种模式可以减少管理资源的工作量，降低用户和服务提供商之间的交互。云计算所提供的服务既可以是基础设施（IaaS：基础设施即服务）和软件（SaaS：软件即服务）、平台（PaaS：平台即服务），也可以是其他服务，这说明计算能力也可像日常的商品一样通过互联网进行流通使用。
2、物联网
物联网属于新一代的信息技术，即“TheInternetofThings”，指通过传感等设备，把任何物品与互联网依照约定的协议连接起来，并进行实时信息交换和通信，最终实现智能化控制和管理的一种网络。是一种基于互联网的、物－物相连的网络。实现物联网的关键技术包括RFID技术、传感技术、无线传感网络技术、人工智能技术、虚拟机技术、云计算平台。其中云计算平台是物联网发展的技术支撑，可以为物联网提供海量信息的存储、计算能力。
3、云计算与物联网的结合
（1）二者结合的必然性。云计算具备无处不在的网络访问能力、超强的计算能力、大量信息的存储能力、高可伸缩性等优势，而物联网恰恰需要一个这样的智能处理平台，因此，物联网采用云计算平台进行智能处理，必将最大限度地发挥物联网与云计算的优势，促进物联网产业和云计算的强劲发展。
（2）结合模式。目前云计算与物联网的结合主要采用以下几种模式：单中心、多终端模式；多中心、大量终端模式；信息、应用分层处理、海量终端模式。
（3）二者的关系。实质上，从物联网的角度来看，云计算平台为物联网提供海量信息存储和智能处理的功能，本文将此功能划分到物联网应用层。而从云计算平台的角度来看，物联网是云计算平台所提供的一种云应用，换言之，物联网是一种带有传感器的云应用。
二、基于云计算的物联网安全威胁
1、感知层安全威胁
在感知层，由于节点的硬件结构相对简单，存储能力和计算能力较弱，传统的保密技术难以在节点上实现，因此，容易受到各种攻击。这些攻击包括节点控制、节点捕获、拒绝服务攻击及认证攻击。
2、网络层安全威胁
在网络层，由于网络的异构，可能导致跨网认证攻击、认证攻击（如中间人攻击等），同时随着网络规模增大以及对于分布式信息的处理，容易受到拒绝服务攻击、路由攻击等威胁。
3、应用层安全威胁
物联网应用层除了终端用户的认证外，重点是来自云计算平台的安全威胁。
（1）针对云计算平台的安全威胁
云计算平台提供的服务应是无处不在、无时不在的，要保证云计算平台具备高可靠性，即保证云计算平台提供的服务不中断，在面临恶意攻击时避免系统崩溃的风险，因此，云计算平台应具备抵抗外来攻击的能力。
（1）“云”中的物联网数据安全
第一，数据的隐私问题。终端用户的数据上传到“云”中之后，随机地存储在云计算平台的服务器上，而这些服务器可能分布在世界各地，终端用户无法知道自己的数据具体被存储在什么位置，因此，云计算平台要保证终端用户的数据存储安全性。另一方面，当终端用户把自己的数据交付给云计算平台之后，由于云计算平台要对数据进行分析和处理，因此，享有了对数据的优先访问权，导致数据的拥有者失去了数据的完全控制能力。所以，要防止云计算平台在对数据进行分析和处理的过程中泄密，保证物联网用户数据在传输和使用过程中的机密性变得非常重要。
第二，虚拟化管理带来的安全问题。目前云计算平台主要通过虚拟化技术实现多租户共享资源，多个虚拟机可能被绑定到同一个物理资源上，如果云计算平台无法实现用户之间数据的有效隔离，那么用户的数据就可能被其他用户非法访问，云计算平台就无法使用户相信自己的数据是安全的。
三、基于云计算的物联网安全研究
1、构建物联网可信环境
云计算平台要为物联网应用提供安全的数据存储、超强的计算能力，必须保证云计算平台本身的可靠，即构建物联网的可信环境。一方面云计算平台应与传统计算平台一样采取严密的安全措施，从物理安全、系统安全、网络安全、数据库安全等方面做好安全防范工作，保证云计算平台本身具备抗攻击能力；另一方面，云计算平台要向物联网用户证明自己具备数据隐私保护能力，首先自己无法破坏用户数据，其次攻击者得到数据也无法理解用户数据，例如可采用密文保存数据。
2、基于云计算的数据安全防护
（1）保证数据存储的安全性。用户数据存储在世界各地的服务器，要保证数据存储的安全性，除在构建物联网可信环境的基础上，还要采取数据备份的方法保护数据，数据备份系统要充分考虑数据的兼容性，存储设备的高扩展性以及大量物联网应用实体并发访问时的服务能力等。
（2）数据的机密性和完整性防护。为了保护数据隐私，物联网用户要采取加密手段，使得敏感数据以密文的形式存储在服务器上，然而数据经过加密成为密文之后，会导致云计算平台的大多数数据分析方法失效，因此，研究如何高效率地对密文进行分析和处理显得非常重要，目前对密文处理的研究集中在同态加密算法设计上。
（3）数据隐私保护。用户的数据从被感知开始，到进入云计算平台，从传输到使用的过程，都存在泄漏用户隐私的风险，因此，采取数据隐私保护技术是必需的。
（4）数据隔离技术。在虚拟化条件下，存储在同一物理服务器上的不同虚拟机之间可能存在非法访问，云计算平台要使用户相信数据是安全的，必须对用户的数据提供有效隔离，防止同一物理设备上的其他用户非法访问，更加有效地保护数据安全。同时物联网作为云计算平台的一种应用，也可以在各个阶段享受云安全服务，例如云用户身份认证、DDoS（DistributedDenialofServics）防护云、云杀毒等。
结束语
云计算和物联网的结合，实现了各种能力资源的共享、业务快速部署、人物交互新业务扩展、信息价值深度等多方面的促进，带来了高效、灵活、方便等多方面的价值。云计算在物联网中的应用建设，还需要大量的尝试和实践。
参考文献
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