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T／TAF 111-2022 物联网终端可信上链技术要求.pdf

参考如上架构，区块链网络由一定数量的区块链节点构成。区块链节点依据其功能特点，一般可粗 略分为全节点和轻节点。全节点记录和维护完整区块账本，并依照一定规则参与账本共识；轻节点只记 录区块头部信息，不参与共识，仅在必要时向全节点查询完整区块内容。 具备较强计算能力、存储能力和通信能力的全功能物联网终端可以作为全节点或轻节点加入区块链 网络，但绝大多数物联网终端受成本、功耗等因素限制，其能力通常是较为受限的，能力受限物联网终 端难以作为全节点或轻节点直接接入区块链网络。 如无特别说明，本文件所述物联网终端，特指不同步账本不参与共识的能力受限的物联网终端。 在物联网终端上链过程中，物联网终端直接或间接作为客户端向区块链节点发起智能合约调用交易 般具有如图2所示的典型参考架构，

图2物联网终端上链参考模型

在物联网终端上链参考模型中，物联网终端作为数据生产者，在原有将数据上云的基础上，将相关 言息直接或经由区块链网关间接上链。而物联网数据使用者，则通过访问区块链获得可信的上链数据， 并结合云上数据，实现数据的可信使用。 本文件主要针对物联网终端在数据可信上链过程中的技术要求给予规定。

GB/T 33227-2016 汽车用铝及铝合金板、带材5.2支持上链的物联网终端参考架构

支持上链的物联网终端作为客户端应具备直接或间接调用链上智能合约的功能，其参考架构 示

图3支持上链的物联网终端参考架构

支持上链的物联网终端应具有： a）区块链远程过程调用报文组装单元或数据指纹报文组装单元 区块链远程过程调用报文组装单元用于组装区块链交易的报文，并调用密码算法单元和密 钥管理单元进行数字签名后，将已签名的交易报文通过远程过程调用发送给区块链节点或 区块链网关。 数据指纹报文组装单元用于计算数据指纹，并将数据及其数据指纹组装成报文，发送给区 块链网关。 ·区块链远程过程调用报文组装单元和数据指纹报文组装单元，根据终端能力应具备其中之 b）密钥管理单元，用于生成、保存、更新、删除物联网终端用于访问区块链的密钥。 c）密码算法单元，用于执行密码学算法计算。 安全容器单元（可信执行环境或安全元件）（可选），用于对密钥及密码学算法的执行环境进 行保护。 信任根（可选），用于为终端提供唯一的身份标识，并提供身份认证方法

物联网终端可信上链的安全目标是使其上链的数据具有可溯源、可验真等特点，且在数据传播过程 中能够保持可信。 由于物联网终端差异性较大，安全目标分为两个类别来考虑： a）抗远程攻击：攻击者与终端无物理接触的情况下，抵抗其远程攻击，例如： 抵御攻击者在真实终端数据上链途中篡改数据。 抵御攻击者伪装成区块链节点或区块链网关诱骗终端访问， ·抵御攻击者伪装成真实终端伪造数据上链。 b）抗本地攻击：攻击者与终端有物理接触（例如本地连接并登录终端设备、对终端设备进行测量、 拆解终端设备等）条件下，抵抗其物理攻击，例如： ·抵御攻击者窃取密钥及非法克隆真实终端设备。 抵御攻击者侵入终端设备、篡改证书和程序，伪造上链数据。 根据以上安全目标，制定以下相应的安全要求，其中，6.2节所述基本安全要求主要针对抗远程攻 击的安全目标，6.3节所述增强安全要求主要在此基础上增强抗本地攻击的安全目标。

作为基本安全要求，上链终端应当具备抵御来自通信链路的远程攻击的能力。这些攻击行为通常从 远程网络发起，攻击者不直接或近距接触被攻击的终端设备，常见手段包括利用软件漏洞侵入设备并非 去获取信息、在通信链路中改数据、篡改DNS使终端访问钓鱼服务器等。 上链终端应当满足如下基本安全要求： a 终端所使用的区块链密钥对应一机一密，不得批量终端共用相同的密钥对。 b 终端与区块链节点或区块链网关建立连接时，应当对区块链节点或区块链网关进行认证，认证 通过后才能进行业务通信。 c）连接区块链节点或网关的信道应进行加密。 d）上链数据宜加密。

全通道，应采用无已知重大安全漏洞的版本。 如果终端允许通过口令进行远程登录，不得在生产时设定统一的默认登录口令。 g）密钥、口令复杂度及相关密码算法应符合相关国家标准和行业标准。 h) 终端应遵循不开放无必要的服务端口的原则

6.3针对不同终端的增强安全要求

则应满足以下6.3.2节中相关要求； 如终端同时具有可信执行环境和安全元件，相关安全要求满足6.3.3和6.3.4节中的一种即可。

本级别终端应满足如下安全要求： a）区块链私钥在非易失性存储器中持久化存储时，应采用软件混淆（Obfuscation）方式加以保 护，所述软件混淆的常见技术如符号重命名、死代码插入、代码重排序、指令替代、代码加密 等。 b 区块链私钥及用于加密等目的的对称密钥在易失性存储器中，应遵循用后即毁原则，不得长时 间保留在易失性存储器中。 若终端操作系统具备访问权限控制能力，区块链私钥以及相关证书应存放在限制访问的区域。 d 若终端操作系统具备访问权限控制能力且允许本地登录，则终端应具备设备生命周期管理能力 且在出厂时应禁止默认以具有不受限权限的身份本地登录。

6. 3. 3 级别二终端

6. 3. 4 级别三终端

7.1上链基本功能要求

物联网终端数据上链，是指物联网终端作为客户端访问链上的智能合约服务，并且通常（但不限于） 以物联网数据作为访问智能合约服务时的参数。对区块链上智能合约而言，物联网终端通过数据上链的 过程，扮演了区块链预言机（Oracle）的角色。上链的数据既可在合约中存储下来用于后续可信验真， 也可以作为合约逻辑输入条件或运算的输入参数等。 不同的区块链在远程过程调用（RPC）接口协议、密码算法、流程等方面有所差异，但终端数据上 链一般应遵循如下基本功能要求：

a）物联网终端应当能够产生区块链私钥，或者能够在生产时向物联网终端注入区块链私钥。 b）区块链私钥应当能够在受控条件下更新或销毁。 c 物联网终端应当能够配置和/或感知区块链节点或网关的必要参数。 d 物联网终端应当能够按照约定接口和协议，组装区块链智能合约调用报文或其他远程过程调用 报文，并解析其响应。 e）如果终端数据同时上云和上链，终端应建立两者的关联，

7.2.1数据原文上链功能要求

物联网数据原文上链，指物联网终端上链的数据中，包含了终端所采集的原始数据，或者经端侧清 洗处理且仍反映原始信息的数据。通常，若链上智能合约包含对具体物联网数据内容的处理（例如根据 数据的值进行特定的逻辑处理），则上链数据中应包含相应的原始数据或能反映原始信息的数据， 数据原文上链，一般应满足以下功能要求： a）应遵循最小必要原则，控制上链的数据量和上链频度，避免区块链网络拥塞。 b）若上链数据涉及需授权访问的信息，应对数据内容进行加密，并通过密钥分发体系向被授权方 分发访问密钥， c若上链数据涉及个人信息，应根

7.2.2数据指纹上链功能要求

物联网数据指纹上链，指物联网终端上链的数据，是反映终端所采集的原始数据特征的摘要。这些 商要不直接反映原始信息，但能够验证原始数据的完整性，故称为数据指纹或数据特征值。通常，若通 过区块链实现数据验真，则可以采取原始数据上云，数据指纹上链的方式组合进行。 数据指纹上链，一般应满足以下功能要求： a）数据指纹可采用杂凑密码算法计算获取。 b 被计算指纹的数据，可以是原始数据，也可以是经过端侧清洗处理且仍包含原始信息的数据 数据指纹上链一般与数据上云结合使用，链上的数据指纹用于在事后验证云上数据的完整性 1 上链的数据指纹可以与上云的数据一一对应，也可将若干组上云数据的指纹组合起来（例如以 默克尔树的形式组合），计算指纹组合的指纹，将该指纹组合的指纹（例如默克尔树根）上链， 以降低数据上链的频度和数量。 e 若上链的数据指纹与上云的数据一一对应，上链信息和/或上云信息中应包含能够关联两者的 标识；若上链的数据指纹与一组上云数据对应，则上链信息中应包含能够关联该链上数据指级 与云上数据组的信息。

7.3.1直接上链功能要求

终端直接上链指物联网终端组装 端具备按照约定接口和协议，组装区块链 其他远程过程调用报文并解析其听 力，并且能够与区块链节点建立

7.3.2间接上链功能要求

在某个内网中且不能直接连接互联网；蜂窝物联网终端的流量为定向流量且不能连接区块链节点；物联 网终端不支持区块链节点远程过程调用所使用的通信协议；物联网终端不支持区块链交易所要求的密码 算法等。 在物联网终端不能直接访问区块链节点服务时，可将上链数据发送至区块链网关，再由区块链网关 上链。

2具备组装区块链调用报文能力的终端

若物联网终端具备按照约定接口和协议，组装区块链智能合约调用报文或其他远程过程调用报文并 解析其响应的能力，但由于通信链路、通信协议等原因，物联网终端无法直接访问区块链节点服务，在 此情况下，可经由区块链网关转发上链，并应满足以下要求： 物联网终端与区块链网关应能建立双向通信连接 b 物联网终端组装区块链远程过程调用报文（包括必要时使用其区块链私钥进行签名），将报文 整体发送给区块链网关，网关在物联网终端与区块链节点之间做报文及其响应的转发。 若物联网终端不支持区块链节点远程过程调用接口的通信协议（通常为HTTP/HTTPS），但支持 区块链网关所支持的其他通信协议（例如MQTT），则区块链网关进行协议转换和转发。

7.3.2.3县备数字签名能力的终端

若物联网终端不具备组装区块链智能合约调用报文或其他远程过程调用报文的能力，但支持数字签 名，在此情况下，可经由区块链网关二次签名后上链，并应满足以下要求： a）物联网终端应支持数字签名密码算法并具有终端公私密钥对（不要求与区块链采用相同的密码 算法）。 b 区块链网关应具有区块链密钥对，且其安全性不低于对终端的要求。 物联网终端使用终端私钥对上链数据进行签名，并将上链数据、签名以及终端公钥（或可关联 终端公钥的其他信息）发送给区块链网关。区块链网关将这些数据构造为区块链远程过程调用 报文，并使用其自身的区块链私钥签名上链。 d）后续的数据验真过程中，应包含对终端签名的验证，

若物联网终端不具备组装区块链智能合约调用报文或其他远程过程调用报文的能力，但支持数字签

7.3.2.4备对称加密能力的终端

若物联网终端不具备数学签名能力，但具备对称密钥以及对称加密密码算法能力，在此情况下，可 经由区块链网关二次签名后上链，并应满足以下要求： 物联网终端应支持对称加密密码算法并具有已经过登记的对称密钥； b 区块链网关应具有区块链密钥对，且其安全性不低于对终端的要求 C 物联网终端使用对称加密对上链数据计算消息认证码（MAC），并将上链数据、消息认证码以 及可以关联终端对称密钥的信息（例如设备唯一标识）发送给区块链网关；区块链网关将这些 数据构造为区块链远程过程调用报文，并使用其自身的区块链私钥签名上链。 d）后续的数据验真过程中，应包含对终端消息认证码的验证。

7.3.2.5不具备可独立调用的数字签名和加密能力的终端

若物联网终端既不具备可独立调用的数字签名能力，也不具备可独立调用的对称加密能力，在此情 况下，物联网终端可将数据传送给区块链网关，由区块链网关签名后上链，并应满足如下要求： a）物联网终端应将上链数据以及设备唯一标识发送给区块链网关；区块链网关将这些数据构造为 区块链远程过程调用报文，并使用其自身的区块链私钥签名上链。

7.4区块链节点连接与容错功能要求

物联网终端至少需要直接或间接连接到一个区块链节点实现数据上链。 为获得更佳的容错性，终端宜具备以下能力 a）多节点连接能力：可以为终端配置多个区块链节点，并依据一定规则选择可用节点。 节点发现能力：终端通过约定的链上或云上服务，获得可用节点列表，并依据一定规则选用。 拜占庭容错能力：终端依据容错要求，与多个节点分别建立针对同一交易的远程过程调用，并 遵照容错算法聚合不同节点的调用结果，从而容忍一定数量的恶意或失效节点。

A.1物联网终端直接上链参考模型

图A.1物联网终端直接上链参考模型

物联网终端直接上链的参考模型见图A.1，其前置条件为： a）区块链上已经部署存储数据的智能合约； 物联网终端具备组装区块链合约调用交易报文的能力，并能连接区块链节点； c）物联网终端已经生成或注入区块链公私密钥对。 物联网终端数据直接上链及验真过程为： a 物联网终端采集或产生物联网数据，物联网数据中包含终端唯一标识（例如蜂窝设备的IMEI） 以及时间戳； b 物联网终端计算物联网数据的第一杂凑值； 物联网终端构造智能合约调用交易报文并以终端区块链私钥签名，将终端唯一标识、时间戳以 及第一杂凑值在交易中传递给智能合约： d) 智能合约保存终端唯一标识、时间戳以及第一杂凑值； e 物联网终端将物联网数据上传到云端物联网数据平台： f 物联网数据使用者从云端物联网数据平台取得物联网数据，并计算其第二杂凑值； 物联网数据使用者根据物联网数据中包含的终端唯一标识和时间戳信息，从区块链智能合约取 得对应的第一杂凑值； h 物联网数据使用者比较第一杂凑值与第二杂凑值是否相同，如果相同，表明该数据在物联网数 据平台存储期间未发生过篡改。

A.2具备数字签名的物联网终端间接上链参考模

图A.2物联网终端间接上链参考模型

物联网终端间接上链的参考模型见图A.2，其前置条件为： a）区块链上已经部署存储数据的智能合约： 物联网终端不具备组装区块链合约调用交易报文的能力，但具备数字签名能力； 物联网终端已经生成或注入终端公私密钥对（不要求与区块链采用相同的密码算法）； d）区块链网关已生成或注入网关区块链公私密钥对。 物联网终端数据间接上链及验真过程为： a）物联网终端采集或产生物联网数据，物联网数据中包含终端唯一标识以及时间戳； b）物联网终端计算数据的第一杂凑值； 物联网终端以终端私钥，对第一杂凑值进行签名，并将终端唯一标识、时间戳、终端签名以及 终端公钥传递给区块链网关； d 区块链网关构造智能合约调用交易报文并以网关区块链私钥签名SW/T 4-2015 植物提取物 槐米提取物，将终端唯一标识、时间戳、 终端签名以及终端公钥在交易中传递给智能合约： 智能合约保存终端唯一标识、时间戳、终端签名以及终端公钥： ）物联网终端将物联网数据上传到云端物联网数据平台： 物联网数据使用者从云端物联网数据平台取得物联网数据： 物联网数据使用者根据数据中包含的终端唯一标识和时间戳信息，从区块链智能合约取得对应 的终端签名和终端公钥； 物联网数据使用者根据物联网数据计算其第二杂凑值，并使用终端公钥和终端签名对第二杂凑 值进行验签。如果验签通过，表明该数据来自真实物联网终端，未发生过篡改。

附录B （资料性） 物联网终端上链应用场景

车辆将刘对车辆茂值具有車要急意文 征事敬谦键的车辆传感器信息脱数 上传至车企数据平台，同时将其杂凑值上传至区块链。在进行二手车交易时，根据车企数据平台上的信 息，并利用区块链对数据进行验真，使得二手车价格能够较为客观的反映车辆残值

B.3充电桩运营融资场景

充电桩每次充电产生的交易信息经脱敏加密后，上传到区块链保存。充电桩运营企业在进行融资时， 授权投资方查看链上的历史运营信息，使得投资方能够根据可信的运营状况，给予企业较为客观的估值 和投资。

GB/T 38310-2019 火灾烟气致死毒性的评估1】中国通信标准化协会《物联网+区块链”应用与发展白皮书（2019）