云計算環境下數據安全問題分析及保護策略

張 喆

（青島大學，山東 青島 266071）

0 引 言

隨著國家“互聯網+”戰略的應用與推廣，云計算、工業物聯網的發展給各行各業帶來了新一輪的改革與發展。2021年的3月份，新華社授權公布《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》。

最新的“十四五”規劃文件中，“云大物移智”是重點關注發展的技術，其中主要負責進行數據信息采集的物聯網更是發展重點，經過近些年的快速發展，其已經進入到電力行業、智能家居、物流監控以及食品追溯等多個行業中，得到了快速發展。在云計算環境下，各個行業的物聯網管理系統逐步進入到實施環節，使得物聯網系統總體功能的復雜程度與系統規模都在增加，引起了多種類型問題的出現，其中系統安全性問題尤其明顯，許多物聯網系統出現較多的漏洞與安全缺陷，容易受到外界病毒的攻擊。因此，技術人員愈發重視物聯網系統的安全性測試工作，從中確定可能面臨的危險因素，降低物聯網系統的安全風險，提升系統的安全性[1-3]。本文主要敘述了物聯網系統的相關理論內容，描述物聯網安全隱私可能面臨的威脅，明確具體的安全隱患因素，并給出對應的隱私保護措施。

1 相關理論內容

1.1 云計算概念

站在廣域的角度來講，云計算技術主要是指用戶能夠依靠網絡來完成對IT服務的需求，是分布式計算、效用計算、網絡存儲以及負載均衡等計算機網絡技術的集成，需要用戶利用網絡資源共享池來獲得自身需求的資源，并根據需求來支付費用，其主要具有3種服務模式。一是基礎設施服務，主要是在計算機存儲硬件和虛擬機設備的基礎上進行可擴展性服務；二是軟件服務，基于虛擬桌面、應用程序和資源管理的軟件使用服務；三是平臺服務，也就是為其供應的工作平臺，如數據庫、開發工具、Web服務等。云計算技術擁有虛擬化、通用性、能夠擴展等特征，能夠提供便宜且可靠的服務。

1.2 工業物聯網概念

在業務的處理過程中，工業物聯網技術主要應用在數據信息的采集與傳輸，根據處理業務的需求，對各個設備中的數據信息采集過后傳輸到網絡云平臺，這是整個信息平臺的數據來源。

物聯網架構主要分為感知層、網絡層以及應用層3層，在不同物聯網應用中，能夠應用的傳感器類型較多，包括溫濕度方面、光線方面、紅外方面及煙霧方面的傳感器。例如，在消防物聯網監測管理中，傳感器應用到多個方向，包括光線的監測、溫濕度及煙霧的監測等，及時將各類數據信息傳輸到云平臺中。

2 數據安全問題

從工業物聯網架構能夠得知，物聯網安全隱私因素主要包括感知層、網絡層以應用層等多個方面。

2.1 感知層安全問題

在整個物聯網業務系統中，感知層是主要的數據采集層，其中各類傳感器能夠直觀地獲取各類監測數據信息。將溫濕度傳感器、光照強度傳感器以及心率監測傳感器等設備部署在真實的環境中，這些區域無人監管，容易受到外在的網絡攻擊、黑客侵入等，從而導致物聯網數據發生泄漏，引發各類社會問題[4]。

此外，需要根據不同用戶及設備的使用場景與特點進行權限分配，有效提升整個物聯網系統的安全性。如果對整個物聯網環境中的智能物體進行非法操作，此時可能會對整個物聯網系統造成破壞，出現不可逆的后果。例如，在物聯網技術使用廣泛的家庭智能家居使用場景中，若非法用戶成功侵入，則會對家庭數據安全造成嚴重的損壞，非法用戶可能會對智能家居系統中的空調、照明設備等進行配置更改，甚至會盜取家庭中的安防監控視頻，給用戶的隱私數據造成嚴重的破壞[5]。因此，在整個物聯網系統中，對其中的設備與用戶進行嚴格的安全權限設置是安全的前提。

2.2 網絡層安全問題

感知層負責收集各個物聯網終端的數據信息，及時對這些數據信息進行統計分析，按照預先設定的方案進行控制。整個物聯網系統中，用戶隱私數據發生泄漏的主要因素在于外在的網絡攻擊、非法用戶攻擊或者病毒入侵等。相比于其他互聯網應用系統，物聯網系統能夠更為直接地感知，獲取實時的監測數據信息。例如，在體育運動中，通過各類物聯網的傳感器能夠直觀地獲取人體溫度、血壓以及心率等數據信息，通過這些數據信息能夠對身體健康進行直觀判斷。同時在物聯網家居系統中，通過各類前端物聯網設備對居家人員的生活規律及健康狀態進行監測，若這些數據信息發生泄密，則黑客能夠獲取這些人群的健康狀況及生活習慣，對個人隱私安全造成嚴重的危害[6]。

2.3 應用層安全問題

應用層是整個物聯網系統的頂層應用，許多功能模塊在應用層進行操作，其安全威脅主要可能因為用戶權限設置、登錄驗證、業務關鍵控制等方面出現問題。對于前端采集的各類物聯網數據信息，尤其處于無人值守的狀態，若某個業務控制的關鍵節點出現問題，或者應用層發生用戶泄密、賬戶被盜取等問題，則容易導致這些隱私數據信息從應用層被非法用戶竊取，進而非法用戶能夠收集到物聯網系統應用層用戶的用戶名、密碼、年齡、聯系方式、地址等物聯網數據信息，進而發起非法交易等，給客戶造成不可避免的損失[7-9]。

在整個物聯網信息管理系統中，業務數據所處的信息空間主要位于應用層，負責各類人員、物聯網設備等數據信息的存儲與管理。若此信息空間被入侵或破壞，則可能會發生信息空間中的數據信息被泄密、惡意修改及復制等行為，從而影響整個物聯網信息管理系統運行的穩定性與可靠性。例如，在食品追溯的物聯網系統建設中，通過物聯網方式完成食品全生命周期中加工生產、運輸、存儲、銷售等數據信息的采集，若某一個環節出現問題，則可能會導致發生食品安全事故，通過物聯網系統能夠查閱到具體事故發生的階段與細節。而當存儲這些數據的信息空間受到破壞時，通過信息追溯就難以找到具體質量問題的責任人與事故源頭，從而影響總體物聯網系統的可信度及可用性。

3 數據安全策略

針對上述問題，制定專門的物聯網個人隱私安全策略，主要內容包括以下4個方面。

3.1 加強防護宣傳力度

在整個物聯網系統快速發展的同時，國家主管部門、行業協會、企業也應投入一定的力量來宣傳個人隱私防護數據信息的重要性，一方面給大眾進行物聯網知識的普及與宣傳，另一方面呼吁全社會重視物聯網數據信息保護，形成全社會的有效監督機制，加強對各類物聯網技術企業在道德方面的約束力度，創造良好的生態發展環境，使得物聯網技術人員有動力、有責任來加大整個物聯網數據的研發投入[10]。

3.2 加強安全管理

在信息化快速發展的過程中，各類物聯網應用及移動端App的出現大大提升人們日常生活便利的同時，也出現了眾多問題，如智能家居系統發生的黑客侵入、各類移動端App非法收集用戶隱私數據等，給人民群眾造成了難以估量的損失。為了解決這些問題，國家相關主管部門加強個人隱私防護法律規章制度的制定，陸續制定并完善在信息安全、互聯網系統應用、病毒防護等方面的規章制度，以此更加全面地推動物聯網應用的高質量發展，促進物聯網在各個行業中的應用。

3.3 密鑰管理技術

在整個物聯網數據信息的防護中，重要的方式是采用安全保密程度高的密鑰管理系統。對于互聯網系統而言，其由于設計采用開放式的瀏覽器服務模式，整個網絡的管理中心并不是特別研發，使得對稱與非對稱模式的密鑰系統都可以得到應用。與互聯網系統有所不同，物聯網系統由于計算資源的限制，使得其相比互聯網而言，管理方式更為集中式，總體對密鑰系統的安全性有著更高的要求[11]。目前，為了構建物聯網系統的密鑰系統，需要解決兩個方面問題，第一是關于物聯網密鑰的組播、分配與更新，第二是將物聯網系統中的多個部分進行統一的構建，以此實現統一的安全管理模式，提升物聯網數據防護力度。

3.4 安全路由協議

目前，國內外學者提出了多種無線傳感器網絡路由協議，這些路由協議最初的設計目標通常是以最小的通信、計算、存儲開銷完成節點間數據傳輸，但是這些路由協議大都沒有考慮到安全問題。

物聯網的路由要跨越多類網絡，有基于IP地址的互聯網路由協議以及基于標識移動通信網和傳感網的路由算法，因此至少要解決兩個問題，一是多網融合的路由問題，二是傳感網的路由問題[12]。前者可以考慮將身份標識映射成類似的IP地址，實現基于地址的統一路由體系；后者由于傳感網計算資源的局限性和易受到攻擊的特點，要設計抗攻擊的安全路由算法，以此提升物聯網數據信息的保護力度。

4 結 論

隨著信息化的發展，云計算環境下的物聯網特色應用必然與行業結合越來越多，其能夠獲取的實時數據信息也會越來越多，在這樣的大背景下，通過各類安全策略來加強物聯網數據的防護越來越重要。國家相關主管部門應加強安全監管，各類物聯網企業需要加強安全保護措施的技術研發，提升個人隱私的保護力度。