安全性

如果您是駭客，這個方程式其實很簡單：先佔據防護薄弱的物聯網端點，然後用它存取企業網路其他地方價值更高的目標。難怪 2019 年上半年，鎖定物聯網裝置的網路攻擊增加了兩倍。

這類攻擊之所以可行，至少有部分原因在於，物聯網網路多半是採用集中通訊與公開金鑰基礎架構 (PKI) 這類安全架構。龐大的分散式系統隨處可見，PKI 伴隨的諸多挑戰使得物聯網部署容易受到中間人攻擊，分散式網路也容易出現單點故障點。

區塊鏈安全公司 SmartAxiom 副總裁 Trent Poltronett 說明。

Poltronetti 表示：「問題在於 PKI 涉及了大量憑證，而且這條信任鏈是以根憑證為起點。」「如果信任鏈實作得宜則安全無虞，但如果您有在真實世界與使用者互動的端點裝置，那麼您就必須與遠端伺服器對話，而且點擊這類伺服器的裝置可能有數百萬之多。

「如果成功擷取金鑰，您便可展開中間人攻擊，並向伺服器或裝置提供假資料。隨之而來的問題就是，到底要將系統設計成故障時自動打開，在安全性關閉的情況下繼續運作，讓使用者滿意，還是乾脆讓系統全面關閉。」

因此，與其嘗試在分散式系統上執行集中化的安全架構，何不乾脆運用區塊鏈這類分散式安全架構？

區塊鏈：分散式邊緣安全性

區塊鏈是 PKI 的替代方案。區塊鏈屬於分散式資料庫技術，在點對點網路的節點之間建立信任，進而排除了與傳統安全架構相關的單點故障點。

由於以區塊鏈為基礎的網路利用多重分散式節點驗證交易，因此具有諸多優勢：

• 備援：即使個別伺服器或網路停擺，其他區塊鏈節點仍能繼續驗證交易。另外，由於交易儲存於多個節點，因此一個節點受到影響時，整個系統不會被拖累。
• 回復能力：由於密碼編譯雜湊與先前區塊相連，因此交易是透過共用的歷程記錄驗證，為抵擋中間人攻擊提供了另一層防護。
• 可擴充性：區塊鏈網路上的節點愈多，安全性愈強，因為交易驗證採用的運算資源更多。

Poltronetti 表示：「雖然節點每個都簡單又脆弱，但節點組成的群組卻可協同運作，取代安全伺服器在驗證與審核方面的功能。」「節點是備援，所以可靠。因為這是多數人的共識。」

對物聯網系統而言更勝比特幣

儘管佔有這些優勢，但區塊鏈技術多半是專為企業部署而設計。在這類應用中，區塊鏈節點通常掌握了資料中心級的運算與記憶體資源。隨著區塊鏈不斷成長，網路也增加了更多節點，產生與驗證區塊變得更複雜耗時，許多企業區塊鏈使用案例應該會出現大量延遲。

當然，物聯網邊緣節點在資料中心級運算附近沒有任何內容。而且它們對時間極為敏感，因為使用者可沒辦法為了等電燈亮起或是空調開啟等上 10 分鐘。為了抵消這些缺點，SmartAxiom 自行開發了 BlockLock 這個多鏈區塊鏈，有助於從端點到雲端為物聯網提供防護。BlockLock 將傳統的區塊鏈架構一分為二，一個是佈建控制節點、驗證與身份管理的裝置鏈，一個是記錄交易的事件鏈 (圖 1)。

這種方法在各方面使物聯網系統受惠。首先，因為裝置鏈僅用於裝置，而非裝置所進行的交易，因此可搭配端點的小容量高速 SRAM。其次，這個架構大幅降低了儲存需求，因為未必每筆新交易都必須複製裝置資料。另外，共用歷程記錄驗證所需之緩衝區外進行的交易，可直接捨棄或封存於雲端儲存體中。

BlockLock 屬於硬體、作業系統和網路不可知。它可在採用 Intel^® Atom^® 處理器、記憶體不到 512 MB 的物聯網閘道執行，而且消耗不到百分之 5 的系統總資源。

儘管如此，對於資源受限且採用簡單微控制器的物聯網感應器節點，它的效能要求太高。BlockLock 執行時所用的閘道則效率不足，無法支援全套的企業區塊鏈。

為了締造完整的邊緣到雲端區塊鏈架構，並且讓它具備多鏈架構的速度與儲存優勢，SmartAxiom 開發了兩個輔助 BlockLock 堆疊的元件：

• 在端點中，Beachhead Microcode 提供了一個小型區塊鏈庫，可協助產生加密區塊。它還採用 micro-ledger 暫時儲存交易。
• 在雲端/資料中心方面，該公司的 Tenacious Service 與 INFORMIX 整合，長期儲存時間序列和空間/地理資訊系統資料，讓使用者能將本機物聯網區塊鏈與其他分散式 ledger 進行同步，並且加入了其他異常檢測與安全性分析工具。

圖 2 顯示 SmartAxiom 區塊鏈組合的整體圖，統稱 Fortress。即使實作了這整套基礎架構，SmartAxiom 多鏈依舊能在 100 毫秒不到的時間內核准區塊鏈交易，相較於傳統 PKI 驗證，速度至少快了 5 倍。

物聯網安全性無所不在

在市場成功部署新技術通常需耗時多年，然而物聯網的安全性卻已經遙遙落後。為了跟上瞬息萬變的物聯網威脅大環境，組織目前紛紛採用區塊鏈式安全解決方案。

舉例來說，某大汽車製造商的其中一間工廠採用了 SmartAxiom 的多鏈安全架構。就這個案例來說，該技術是用來強化即時感應器、致動器和控制系統的網路安全。此外，這個方法可移除倉庫 IT、作業和分析平台間不相通的系統，讓工廠資料得以同步化至包羅萬象的單一系統。

這麼一來，SmartAxiom 的部署能將延遲縮短到 10 毫秒之內。

然而，區塊鏈的機會不侷限於提升安全性與自動化效率。區塊鏈可外推至車輛或其電子控制單元 (ECU)，因此或許能讓「邊緣裝置」與帶動物聯網的企業應用程式之間連線安全無虞。

「車上有 200 部處理器。如果在最大的六、七部處理器之間執行輕型區塊鏈，讓它們互相信任，讓它們協同合作，那麼汽車就能夠自我防衛。」Poltronetti 表示。「如果它們信任汽車，那麼它就能成為更大系統中的端點。現在還可用於叫車、共乘、送貨，這真是太美妙了。」