物联网安全与分布式数据存储技术解析

# 物联网安全与分布式数据存储技术解析 ## 一、网络安全工具简介 在网络安全领域，有一些实用的工具。比如 PuTTY，它是一款开源软件，主要由 Simon Tatham 维护，遵循 MIT 许可协议。还有 WinSCP，它是 Windows 环境下用于 SSH 的开源图形化 SFTP 客户端，支持安全复制协议（SCP）。WinSCP 可以连接提供 SFTP 或 SCP 服务的 SSH 服务器，其主要功能是在本地和远程计算机之间安全地复制文件，还能直接编辑文件。 ## 二、安全路由与拓扑控制 ### （一）基于密码学的安全路由协议 这种技术主要利用密码学技术对路由控制信息（如路由请求、路由回复和路由失效信息）进行签名、认证和完整性验证，以确保路由协议的正常稳定运行。其关键在于密钥和证书的分发与管理，代表性协议有 SMOR、SRP 和 SOLAR。 1. **SMOR 协议** - **原理**：基于身份密码学对路由控制信息进行签名和加密。采用按需路由策略，仅在需要发送数据时搜索路由，避免了建立、维护和更新路由表的复杂过程，降低了路由开销。在按需路由建立过程中，结合“严格约束”和“宽松约束”，减少路由控制信息的扩散范围，有效降低路由维护开销。 - **优点**：使用基于身份的签名和加密方案，无需维护公钥证书，大大简化了传统公钥密码系统的密钥管理，适合计算和存储资源有限的空间条件。 - **缺点**：当网络节点数量相对固定时，可靠性和可扩展性有待提高；该协议是为单层低地球轨道（LEO）网络设计的，扩展到多维空间网络时，需要考虑不同层卫星之间的管理关系和信息交互过程；其签名和加密方案基于 Diffie - Hellman 问题，需要对节点接收或发送的路由信息进行复杂的双线性配对运算，对空间节点的计算和存储能力有要求。 2. **SRP 协议** - **原理**：借鉴无线传感器网络 AODV 协议中路由信息的动态构建和维护，通过基于身份的签名和加密策略确保路由过程中的网络信息安全。采用动态隔离机制应对网络内部节点攻击。 - **机制**：当私钥生成中心（PKG）发现某个原本合法的节点对其他节点进行攻击行为且不再可信时，PKG 生成通知消息，加密后广播给网络中的其他节点。接收节点会删除包含不可信节点的路由信息，实现对不可信节点的及时隔离，确保网络在遭受内部攻击后能抵抗破坏并提供不间断的网络服务。 3. **S - LAOR 协议** - **背景**：按需路由协议（LAOR）在设计时未考虑用户终端身份认证和网络节点实体认证等安全措施，导致路由过程容易受到黑洞攻击、假冒、拒绝服务攻击、拜占庭攻击和路由重放攻击等，严重影响网络运行和服务保障。 - **原理**：基于 LAOR 协议衍生而来，与 SMOR 类似，使用基于身份的密码系统对网络中的路由控制包进行加密和认证，有效确保路由信息的完整性和保密性，保证路由协议的安全运行。 - **不足**：继承了 LOAR 的特点，主要为极地 LEO 星座设计，可扩展性仍需进一步考虑。 ### （二）基于声誉的安全路由协议 基于声誉的安全机制根据网络节点声誉的变化及时判断节点的恶意行为并隔离有害节点。有效的信任管理机制能使网络中的节点进行分布式协作并检测节点的有害行为。相邻节点被量化为一个信任值，该信任值是对节点转发数据包、丢弃数据包和发现路由等行为的综合评估指标。信任值大于指定值的节点可以参与路由，否则将被排除在路由之外。这类安全路由协议包括 SODV、PW、TARP - HL 和 RELAODV。 以 TARP - HL 协议为例： 1. **原理**：采用基于安全机制的动态路由算法，引入基于声誉的节点信任机制。该算法使用静态策略和动态分配的互补机制，实现路由信息的定期更新和按需实时更新，使网络路由算法具有较小的计算或存储开销，更好地满足空间中计算或存储能力有限的问题。 2. **缺点**：未考虑声誉恢复的节点重新加入网络的问题；路由控制信息在传输过程中每一步都需要加密和解密，增加了路由建立时间，导致网络性能损失；与传统的基于证书的认证和签名机制类似，需要复杂的证书存储和管理，难以适应空间网络较弱的计算和存储能力。 ### （三）多策略的安全路由协议 大多数空间网络安全路由技术的研究采用基于密码学的策略控制路由信息，以确保可靠的端到端信息传输，实现网络安全的主动防御；或者使用基于声誉的安全评估系统隔离产生可疑行为的网络节点，确保网络的持续稳定运行，实现网络安全的被动防御。一些研究人员提出将上述两种安全策略结合，形成一种结合主动和被动防御的安全路由协议，主要包括 S - ALBR、TSRP