基于区块链技术的物联网安全研究

物联网作为信息产业领域的第三次发展浪潮,代表了未来计算与通信技术发展的方向。近年来,物联网领域也得到了显著的发展,但物联网的安全性、隐私性、可靠性等问题一直是物联网发展的主要限制因素。本文从物联网的三层体系结构和系统整体架构入手,逐一分析各层级中面临的主要安全问题。利用区块链去中心化、信任机制、数据加密、时间序列等特点解决物联网存在的数据安全、隐私泄露、中心化等问题。同时,对物联网相关领域存在安全问题基于区块链技术进行实例研究。     

区块链技术在物联网中的应用与前瞻

随着物联网系统的迅速发展,越来越多设备和参与方加入到系统中.但是,大多数现有系统采用中心化的管理方式,在可扩展性、数据安全与隐私性、多方协作、数据共享方面面临诸多挑战.区块链技术是一种结合数字加密、分布式计算的点对点分布式记账技术,具有去中心化、不可篡改、可验证、可追溯等特性,为物联网系统面临的安全、协作和信任问题提供了解决方案.论文阐述了物联网系统前存在的挑战,分析了区块链在这些应用场景下的优势特性,并对区块链在物联网领域的应用解决方案做了对比和归纳,对区块链+物联网应用具有一定的借鉴意义.     

面向时空数据的区块链研究综述

时空数据包括时间和空间2个维度,常被应用于物流、供应链等领域。传统的集中式存储方式虽然具有一定的便捷性,但不能充分满足时空数据存储及查询等要求,而区块链技术采用去中心化的分布式存储机制,并通过共识协议来保证数据的安全性。研究现有区块链1.0、2.0和以Block-DAG为代表的3.0体系架构及性能特点,分析三代区块链架构应用于时空数据时的性能支持度、优化方式以及局限性,并对区块链技术在时空数据领域的应用前景、存在的问题和未来的研究方向进行展望。     

区块链+物联网在农产品溯源中的应用研究

近年来,农产品安全问题日益严峻,传统的农产品追溯体系面临公信力缺失、监管困境和扩展性问题,农产品质量安全追溯迫在眉睫。随着区块链技术不断发展,其具有的分布式、去中心化、不可篡改、可追溯等特性在改善农产品溯源系统数据安全性、透明性等方面发挥着重要作用,并受到了各个行业的广泛关注。在简述可追溯性和追溯系统概念的基础上,介绍物联网和区块链技术,并探讨了当前国内外学者将区块链和物联网框架融合应用到农产品溯源中的一些相关研究,同时阐述了溯源系统在物联网与区块链结合下带来的安全、可靠、透明等好处及面临可扩展性、效率问题、资源浪费等挑战,最后对当前农产品溯源体系建设提出建议以及未来的研究方向。     

语义区块链研究综述

区块链因具有去中心化、不可窜改、可追溯、集体维护、可编程和安全可信等特点,已应用于金融、物联网、供应链与物流链管理、数字资源版权管理等行业,但因缺乏链间互操作、无法索引查询等问题,极大制约了它的深入应用.语义Web技术和区块链技术融合产生的语义区块链技术,有望解决这些相关问题.为方便研究者系统地了解语义区块链的研究现状和发展趋势,对语义区块链技术进行了综述.首先,分析了区块链对语义Web技术的需求、语义区块链的优点;然后,分析和总结了语义区块链的研究和应用现状,包括区块链本体的设计、区块链数据的语义描述、语义数据的存储、智能合约的语义化、语义区块链的相关应用;最后,对语义区块链的主要研究方向进行了展望.     

基于区块链的物联网接入控制方法研究

近年来,区块链技术在无线网络的访问控制、数据安全、隐私保护和去中心化等不同领域得到了研究人员和科学家的广泛关注。尽管区块链具有点对点技术、匿名性、容量大、安全性高等优点,但使其成为近年来各领域首选技术的主要原因是它的不可变结构,要想消除互连网中可靠的第三方作用,区块链是关键技术,因为它具有分布式特性。本文描述分析了现有的基于区块链的安全技术,如物联网接入控制、车载自组网、医疗保健和供应链。对基于区块链的物联网接入控制方法开展研究,将成为研究人员在各个领域使用区块链技术参考依据。     

区块链互操作性技术研究进展

区块链技术因其去中心化、高透明度等优良特性引领了新一代数据存储技术的发展，近年来广泛应用于社会治理、金融保险、数字版权等领域。然而，作为一个基于规范和协议的自封闭系统，区块链不同链间无法直接实现数据通信，难以满足跨领域应用的数据共享需求，区块链互操作性技术应运而生。目前，该技术的项目实例分析较少。基于区块链互操作性最新研究成果，系统性总结了近年来互操作技术的代表性方案，并归纳展望了发展前景。首先，按照通信各链的结构差异，将区块链互操作方法划分成同构扩容和异构互操作两种类型；其次，按照技术发展脉络和区块链分层架构，分别介绍两种类型的代表性方法，分析比较了各方法的实现原理和技术细节，归纳总结它们的优缺点；再次，介绍了目前已经实施的区块链互操作性项目研发进展，重点介绍其实现思路、运营模式和现状，并在吞吐量、安全性等多个指标上对比分析其性能；最后，展望了区块链互操作性技术各方向的发展趋势。     

面向端边云协同架构的区块链技术综述

近年随着边缘计算的兴起,边缘计算和云计算结合形成的终端边缘云(端边云)协同的层次型分布式架构尽管可在高计算能力服务、高存储能力服务和低延时服务等方面满足应用需求.但在数据安全和多方可信交互等方面仍面临很多挑战.作为一种去中心化的分布式账本技术,区块链具有数据不可篡改、不可伪造、可追溯和由多方共同维护的特点,将区块链融入到端边云架构中可以使多参与方之间进行互信的数据交互,确保数据完整和可用,但由于区块链在系统架构、隐私安全、对节点资源要求和多方共识方面的特点,其与端边云架构相融合时仍面临诸多挑战:区块链和端边云系统在架构上的不匹配使得二者难以融合;区块链账本数据透明,可能造成敏感数据泄露;区块链的全副本存储和共识过程会消耗更多端边云参与节点的资源;不同端边云场景所需的信任模型差异、终端和边缘节点资源受限和终端设备大规模接入等特点使得现有共识算法不能适应端边云的场景.针对以上问题,本文首先介绍端边云架构和区块链技术,接着讨论二者融合的可行性和优势,并整理归纳了相关研究进展;之后讨论端边云架构下区块链技术面临的技术问题;最后提出未来端边云架构下区块链技术的研究方向.     

区块链关键技术的研究进展

区块链是一种将时序数据以链式结构组合而成、以密码学机制保证交易数据不可篡改的分布式账本,是一种新型分布式计算模式与去中心化基础构架。区块链技术具有去中心化、建立信任关系、集体维护、交易公平和透明、不可篡改、可溯源等特征,已成为工业界和学术界的研究热点。介绍了区块链的组成元素,详细阐述了区块链的基本原理、智能合约、共识机制等关键技术,结合金融、物联网、供应链、医疗系统应用场景,讨论了其利用区块链技术的优化方向。总结了区块链技术在安全、效率、隐私保护等方面存在的不足,给出了相应的应对措施。提出了改进共识机制、匿名性和系统吞吐量的有效方法,为区块链技术的进一步发展和完善提供有益的借鉴和指导。     

基于区块链的智慧城市边缘设备可信管理方法研究

由于物联网设备的资源受限,当前智慧城市相关应用系统,在抵御以物联网设备为目标的恶意攻击时存在局限性,难以提供安全可靠的服务。本文设计了基于区块链的智慧城市边缘设备管理架构,将区块链技术引入智慧城市建设研究中,利用区块链分布式架构和去中心化的思想,实现感知数据的可信收集和存储,并基于该架构提出了一种新的基于信誉的PoW共识算法,为物联网设备提供信任机制,该算法极大的增加了由物联网设备端发起的恶意攻击的成本,有效的预防了设备的恶意攻击行为,实现了边缘设备行为的可信管理。基于所提方法实现的智慧城市应用案例验证了其可行性,有效防范了来自节点的恶意攻击,增强了系统的信息安全性。     

区块链在物联网中的应用态势分析

[目的]物联网是物体之间共享资源和交流信息的平台,其上的数据价值不断被挖掘显现,而区块链作为一种新型的数据存储管理模式,在体系去中心化、数据溯源和防篡改等方面拥有良好的效果.近来,不少研究都探索了区块链在物联网中的应用.[方法]利用文献计量工具CiteSpace,采用关键词共现分析等方法分析了关键词包含区块链和物联网的...     

基于有向无环图的区块链技术综述

区块链技术已广泛应用于金融、公共服务、物联网、网络安全、供应链等多个领域,但传统单链结构的区块链在吞吐量、交易确认速度和可扩展性方面存在不足,导致其在一些短时高并发量数据场景中难以落地应用。基于有向无环图（DAG）的区块链技术因其具有交易并发确认功能、吞吐量高、可扩展性强等优势受到研究者广泛关注。通过分析研究现有DAG区块链的发展和演化过程、评估方法、优化方向以及应用场景,探索DAG区块链在落地应用中的可行性。阐述主流DAG区块链的研究现状,比较传统区块链与DAG区块链的优势与不足,并分析现有区块链属性评估方法,总结DAG区块链评估结果。在此基础上,从交易确认速度、系统吞吐量、系统安全性、存储结构等方面对比现有DAG区块链的优化方法,介绍DAG区块链在数据管理、基于边缘计算和联邦学习的数据共享以及面向访问控制和隐私保护的数据安全等场景中的应用情况,并指出当前研究中存在的主要问题和挑战,对未来的研究方向进行展望。     

轻量级区块链技术综述

传统的区块链技术为了保证交易账本的全网共识和不可篡改性,要求矿工节点具有强大的计算能力和足够的存储空间,这就限制了资源受限的设备加入区块链.近几年,区块链技术已经拓展到金融经济、医疗健康、物联网、供应链等多个领域,但是这些应用场景存在大量算力弱、存储容量低的设备,这给区块链的应用带来了巨大挑战.为此轻量级的区块链技术应运而生.从轻量级计算和轻量级存储两方面出发,总结当前轻量级区块链的研究现状,对比分析各个方案的优缺点.最后展望未来轻量级区块链的发展.     

基于区块链的物联网认证机制综述

随着物联网(Internet of Things, IoT)技术的高速发展,各类智能设备数量激增,身份认证成为保障IoT安全的首要需求.区块链作为一种分布式账本技术,提供了去信任的协作环境和安全的数据管理平台,使用区块链技术驱动IoT认证成为学术界和工业界关注的热点.基于云计算和云边协同两种架构分析IoT身份认证机制设计的主要需求,总结区块链技术应用于IoT场景面临的挑战;梳理现有IoT身份认证机制的工作,并将其归结为基于密钥的认证、基于证书的认证和基于身份的认证;分析应用区块链技术的IoT认证工作,并根据认证对象和附加属性对相关文献进行归纳和总结.从形式化和非形式化两个方向总结基于区块链的IoT认证机制的安全性分析方法.最后展望了未来研究方向.     

区块链技术及其在信息安全领域的研究进展

区块链是一种源于数字加密货币比特币的分布式总账技术,其发展引起了产业界与学术界的广泛关注.区块链具有去中心化、去信任、匿名、数据不可篡改等优势,突破了传统基于中心式技术的局限,具有广阔的发展前景.介绍了区块链技术在信息安全领域的研究现状和进展.首先,从区块链的基础框架、关键技术、技术特点、应用模式、应用领域这5个方面介绍了区块链的基本理论与模型;然后,从区块链在当前信息安全领域研究现状的角度出发,综述了区块链应用于认证技术、访问控制技术、数据保护技术的研究进展,并对比了各类研究的特点;最后,分析了区块链技术的应用挑战,对区块链在信息安全领域的发展进行了总结与展望,希望对未来进一步的研究工作有一定的参考价值.     

分布式账本技术的发展历程研究综述

物联网、人工智能、大数据等众多领域缺乏量身定制的安全隐私技术保障,基于分布式账本技术(DLT)的系统作为一种分散的数据管理方法可以很好地满足其安全需求,因此基于分布式账本技术的系统层出不穷。为了帮助后续的研究者更全面快速地了解分布式账本技术,梳理了近年来基于分布式账本的研究成果,分别从数据结构、技术原理、共识机制和性能等多个角度对区块链进行深入分析,并且基于当前研究现状详细比较分析了分布式账本技术的一些最新进展,如哈希图(Hashgraph)、全链(Holochain)和初链(Truechain)等。最后总结了该领域未来的发展前景。     

协同入侵检测研究现状与展望

协同入侵检测技术(collaborative intrusion detection system, CIDS)能够检测分布式协同攻击,应对大规模网络入侵,拥有传统入侵检测系统所不具备的优势,而如何在提高检测性能的同时实现去中心化是一个重要的研究课题。通过对近年来CIDS研究成果的梳理,阐述了在检测方法、数据聚合、隐私保护和信任管理方面的研究进展和问题,分析了在去中心化方面面临的挑战,探讨了基于区块链技术的CIDS未来发展方向,最后展望了CIDS在云计算、物联网等新兴领域的应用前景。     

基于区块链的联邦学习研究进展

联邦学习（FL）是一种能够实现用户数据不出本地的新型隐私保护学习范式。随着相关研究工作的不断深入,FL的单点故障及可信性缺乏等不足之处逐渐受到重视。近年来,起源于比特币的区块链技术取得迅速发展,它开创性地构建了去中心化的信任,为FL的发展提供了一种新的可能。对现有基于区块链的FL框架进行对比分析,深入讨论区块链与FL相结合所解决的FL重要问题,并阐述了基于区块链的FL技术在物联网（IoT）、工业物联网（IIoT）、车联网（IoV）、医疗服务等多个领域的应用前景。