随着物联网的快速发展,物联网数据安全问题受到了极大的关注,也成为了影响物联网进一步发展的关键因素,尤其是在智慧城市和工业物联网的应用中,数据的安全性则关系到企业的经济利益甚至是整个社会的安全。传统物联网在通信过程中大多采用对称加密的方式确保数据安全,而影响对称加密安全性的主要因素则在于如何实现对称密钥的远程分发和更新。另一方面,区块链技术的成熟使得分布式物联网成为未来发展趋势,如何在前述基础上进一步实现物联网的分布式密钥管理以及数据一致性是物联网安全研究的重点。因此,本文分别在传统中心化物联网和基于区块链的分布式物联网场景下,针对密钥分发、更新、管理和数据一致性等问题,主要研究了面向物联网应用的增强安全机制,本文的主要研究内容如下:本文首先对物联网现有的安全机制进行了总结。在此基础上,本文设计了一套面向传统中心化物联网的密钥管理机制。本机制基于分层确定性钱包(Hierarchical Deterministic Wallet,HD Wallet)定义了面向物联网的密钥存储结构,通过采用椭圆曲线加密(Elliptic Curve Cryptography,ECC)算法生成密钥对,并依赖椭圆曲线迪菲-赫尔曼密钥交换(Elliptic Curve Diffie-Hellman key Exchange,ECDH)算法完成终端设备和服务器之间的密钥协商。同时,本机制基于双向Hash链表可以由前后向密钥生成多个静态密钥,从而提高了密钥的使用率,并大大降低了更新密钥时的计算成本和密钥协商时的通信开销。最后,分析和测试结果表明,本文提出的中心化密钥管理机制能够实现传统中心化物联网下静态密钥的远程分发与更新,并且相比于传统的预分发和物理更新方式能够增强系统的安全性,同时具备良好的计算和通信性能,实现了安全性、计算成本和通信开销之间的平衡。在前述研究的基础上,本文进一步研究了面向物联网的分布式密钥管理机制,并提出了共识验证算法实现数据一致性。首先,本文研究了基于区块链的分布式物联网系统,在此系统上,本文提出了分布式密钥管理机制,用于进行远程密钥分发和更新。然后,在密钥协商过程中,为了保证分布式物联网数据的一致性,本文针对物联网的场景特点提出了共识验证算法。该算法首先根据网关地理位置分布进行共识委员会的选举,并由委员会进行区块共识。然后,所有区块链节点采用聚合签名流言算法进行区块验证。最后,通过共识和签名验证两个过程的区块被称为确定区块并加入区块链中。本算法能够支撑物联网中上千个区块链节点来参与共识,并且具有对拜占庭节点的容错性。分析与测试结果表明,本算法在提升了安全性能的同时,兼顾了计算和消息的复杂性,从而满足了物联网应用对于安全性和效率的综合要求。