物联网是新时期信息技术的重要融合以及很多技术成果的综合应用,对新时期的产业变革与经济社会发展有极大价值。“十二五”阶段,我国物联网发展取得了显著成效,与发达国家保持同步,并逐渐跨进全球物联网行业的领跑者阵营。最近五年以来,我国的经济已经全面进入了高速发展的时代,创新成为了科技发展的驱动力,各种技术层出不穷,区块链技术、物联网技术与大数据技术得到广泛研究,这些技术的高度融合又促使物联网技术得到了进一步的发展与应用。由于区块链本身有着天然的优势,具有非常好的安全性和分布式特征,越来越多的研究学者开始研究基于区块链的物联网系统及相关技术,然而针对基于区块链物联网系统的安全性与隐私性等关键技术的研究还相对匮乏。本文研究了在保证轻量级物联网设备的性能的前提下,对基于区块链的物联网应用系统关键技术进行研究,解决基于区块链物联网系统的安全性与隐私性问题,对基于区块链的物联网系统共识机制与安全机制、异常数据检测算法以及隐私保护机制展开深入的研究,为加快区块链在物联网系统中的应用提供了重要理论支持。论文的主要研究工作为:1.在基于区块链的物联网共识机制方面,提出了一种适合轻量级物联网应用环境的区块链共识算法,提高了系统的吞吐量,引入了机器学习手段,在传感器数据上链之前识别并剔除数据中的异常值,确保了传感器数据的准确性。通过实验结果可知,大约90%的交易,其延迟时间在5000ms之内。系统的吞吐量随测试负载的增加而同步增加,并在测试负载为800tps时,系统吞吐量达到最大,即接近600tps,当测试负载超过800tps之后,系统实际吞吐量开始下降。2.在基于区块链的物联网数据安全性方面,结合了深度学习算法,提出了一种改进的GRU-DNN物联网异常数据检测算法,以及一种改进的RIA-GRU物联网数据检测算法,并将其拓展到基于区块链的物联网共识方案中。实验表明,RIA-GRU算法在异常数据的检测能力方面得到了显著提升,使得基于RIA-GRU算法区块链物联网系统提供了安全性。3.在基于区块链的物联网隐私保护方面,提出了一套基于区块链的物联网隐私保护方案,方案中采用了身份认证机制。通过加密数据利用流程的验证以及加密处理对性能的影响两个方面分别进行验证。实验中给出了参数的配置,在加密处理对性能的影响中,验证了传感器和网关验证对性能的影响、交易签名对性能的影响以及传感器加密对性能的影响。在设定出块周期为5000毫秒、传感器数据上报周期为1000毫秒的前提下,对传感器数据是否合成、传感器和网关是否验证、交易数据是否加密以及签名方式对性能和交易延迟的影响。实验结果表明,基于区块链的物联网隐私保护方案具有可行性。