基于区块链技术的高效跨域认证方案

为解决现有公钥基础设施（PKI）跨域认证方案的效率问题,利用具有分布式多中心、集体维护和不易篡改优点的区块链技术,提出基于区块链技术的高效跨域认证方案,设计了区块链证书授权中心（BCCA）的信任模型和系统架构,给出了区块链证书格式,描述了用户跨域认证协议,并进行了安全性和效率分析。结果表明,在安全性方面,该方案具有双向实体认证等安全属性;在效率方面,与已有跨域认证方案相比,利用区块链不可篡改机制,使用哈希算法验证证书,能减少公钥算法签名与验证的次数、提升跨域认证效率。     

基于联盟链的跨域认证方案

针对传统跨域认证易单点失效、过度依赖第三方等安全问题,提出了一种结合基于身份的密码（IBC,identity-based cryptography）体制与联盟链的跨域认证方案。通过设计包括实体层、代理层、区块链层、存储层在内的分层跨域认证架构,在跨域认证场景中引入联盟链,从而能够使两者较好地融合,增加了联盟链在跨域认证场景中的适应性。在存储层,设计摘要数据格式,将其存储于链上,摘要数据对应的完整数据存储于链下的星际文件系统,从而形成一种安全可靠的链上链下分布式存储方案,解决引入区块链后存在的链上存储受到限制的问题。提出一种基于永久自主权身份和临时身份的身份管理方案,解决结合IBC体制后身份难以注销和匿名身份难以监管的问题。在此基础上,设计完整的跨域全认证、重认证以及密钥协商协议以实现跨域认证流程。在安全性方面,使用 SVO 逻辑对认证协议进行分析,证明了跨域认证协议的安全性。通过仿真对计算负载性能、通信负载以及联盟链性能进行了测试与分析。分析表明,与相关方案相比,协议在满足安全性的同时,在服务端和用户端均有较好的计算负载表现。在通信效率上,相较于其他方案有不错的表现。通过联盟链工具对链上读写时延进行了测试,结果表明所提方案有良好的可用性。     

一种新的信息服务实体跨域认证模型

为解决基于身份的信息服务多信任域认证系统不能实现身份即时撤销的问题,提出了一种可撤销的身份签名方案。在SM9(国产标识密码)签名算法的基础上,引进一个安全仲裁来保管实体的部分私钥,通过终止安全仲裁给实体发送签名信令来撤销实体的签名能力,从而实现 身份 的即时撤销。在该方案的基础上,利用基于证书的公钥基础设施(PKI)与基于身份的密码体制(IBC)的组合应用优点,提出了一种新的信息服务实体跨域认证模型。该模型不仅具有灵活高效的认证特点,而且适合构建大规模信息服务实体的应用环境。同时,设计了一种跨域认证协议,实现了跨信任域的双向实体认证和密钥协商。分析结果表明,该协议具有较高的安全性及较少的通信量和计算量。     

基于联盟区块链的V2G网络跨域认证技术研究

针对车辆到电网（Vehicle-to-Grid,V2G）网络所面临的安全威胁,分析了V2G多域网络架构,给出了一个适用于该架构的网络信任模型。基于联盟区块链提出一种V2G网络跨管理域认证方案,通过本域用户与外地域服务器以及外地域服务器与其域内用户的认证实现域间用户双向认证。该方案利用区块链所具有的不易篡改特性,在数字身份验证环节采用哈希算法减少方案中的签名与验证次数,提高了方案的效率和可扩展性。该认证方案中的签名采用基于身份的密码算法SM9,在适应性选择消息攻击下具有存在性不可伪造安全。     

基于教育区块链与无证书签名的身份认证方案

针对当前教育资源共享安全性低和身份认证困难的问题, 提出了一种区块链技术与无证书签名相结合的可跨域身份认证方案, 将无证书签名技术的高安全性、无密钥托管问题等优点应用到区块链的分布式网络中, 实现了身份认证过程中用户安全、跨域认证、恶意用户可追溯、注册信息不可篡改. 首先, 基于教育区块链与无证书签名的身份认证方案是建...     

基于多层区块链的跨域认证方案

针对现有集中式身份认证方式在物联网应用场景下管理成本高、异构信任域之间的证书管理困难以及跨域认证场景下多信任域难以互相信任的问题,提出了一种基于多层区块链的跨域认证方案.使用本地区块链来进行物联网应用场景下分布式的节点管理,使用公共区块链来进行区块链之间的跨链身份认证,设计了跨域认证协议.针对跨域访问时存在的多个管理域相互信任问题,提出了基于信任度评价的委托权益证明(DPOS)来评估节点的可信度.最后对跨域认证方案进行了安全和效率分析,分析表明该方案在保证较好安全性和有效性的基础上,提升了跨域认证的效率.     

基于改进PBFT算法的PKI跨域认证方案

为解决现有公钥基础设施跨域认证方案的效率问题,利用具有分布式和不易被篡改优点的区块链技术,提出基于联盟区块链的跨域认证方案。一方面,该方案对联盟链在传统实用拜占庭共识算法(PBFT)的基础上加入了节点动态增减功能;改进了主节点选举方式;将三阶段广播缩减为两阶段广播,减少了通信开销。另一方面,该方案设计了联盟链跨域认证协议,给出了区块链证书格式,描述了跨域认证协议,并进行了安全和效率分析。分析表明,在安全方面,该方案具有抵抗分布式攻击等安全属性;在效率方面,与已有跨域认证方案相比,该方案在计算开销上、通信开销上都有优势。     

基于区块链和动态累加器的跨域认证方案

基于区块链的跨域认证利用区块链代替传统的CA机构颁发区块链证书,借助区块链的去中心化和透明性,实现了信任的去中心化;针对现有基于区块链的跨域认证存在着跨域认证效率不高,没有完整的证书管理功能、区块链存储证书开销大的问题,提出了基于区块链和动态累加器的跨域认证方案,设计了区块链证书格式,描述了跨域认证协议,将区块链证书信息映射为累加值,提升了验证效率,通过在智能合约中构建动态累加器,实现证书的注册,撤销和查询功能;实验结果表明,该方案能够有效降低区块链证书存储成本,提升跨域认证效率.     

边缘计算环境下基于区块链的跨域认证与密钥协商协议

身份认证与密钥协商是接入物联网首先要考虑的安全问题。传统的物联网身份认证是基于“云中心-终端设备”的认证架构。而随着边缘计算技术的引入,认证架构转变为“边缘设备-终端设备”的架构,传统的认证方式不再适用。此外,物联网中存在多个通信域,不同域中的设备之间需要进行跨域间认证与密钥协商。针对以上问题,本文设计了边缘计算环境下基于区块链的跨域认证与密钥协商协议。将终端设备的证书Hash值存储在区块链上,避免了复杂的证书验证过程。基于联盟链的跨域属性使得不同域间的设备可以顺利完成认证和密钥协商。与已有的跨域认证与密钥协商协议相比,本文所提出的协议具有较高的效率,更适用于低性能的物联网设备。     

基于区块链技术的生物特征和口令双因子跨域认证方案

为解决传统跨域认证方式不多且方案复杂的问题,提出了基于区块链技术的生物特征和口令双因子跨域认证方案。首先,使用模糊提取技术提取生物特征的随机密钥参与认证,解决了生物特征泄露导致永久不可用的问题;其次,利用不易篡改的区块链存储生物特征公开信息,解决了模糊提取技术易受主动攻击威胁的问题;最后,基于区块链的分布式存储功能与联盟链架构,实现了用户在本地和异地环境下的双因子跨域认证。安全性分析和效率分析的结果表明,在安全性方面,所提方案具有抗中间人攻击、抗重放攻击等安全属性;在效率与可用性方面,该方案效率适中,用户无需携带智能卡,系统的可扩展性强。     

云环境下基于混合密码体系的跨域控制方案

针对当前云环境下用户跨域控制方案不能满足不同密码体系之间的相互跨域访问的需求,借鉴PKI（public key infrastructure）认证体系的思想构造了一种基于混合密码体系的跨域控制方案。该方案以PKI认证体系为不同密码体系安全域的管理框架,以CA（certificate authority）为不同安全域用户的公共跨域认证中心,对不同安全域的用户进行认证,并根据验证结果为其分配公共跨域身份和身份控制标签。它不仅实现了对不同密码体系之间的相互访问,并且根据签发的身份控制标签完成用户的实时控制,一旦发现恶意用户便撤销用户公共跨域身份,并对恶意用户的实名身份进行标注。分析结果表明,新方案在满足正确性、不可伪造性、高安全性的同时可以抵抗重放攻击、替换攻击和中间人攻击,并且降低了计算开销。     

主从区块链容错异构跨域身份认证方案

异构跨域身份认证是对不同体制信任域内的节点进行身份确认和安全信息交互的技术,现有的认证方案主要存在单点攻击风险和认证复杂等问题。为此,设计了主从区块链身份认证模型和匹配使用的分层拜占庭容错算法,通过主从链分步、分阶段共识,减少了共识参与节点数量,并将PKI体制与CL-PKC体制的特有功能节点与主从链节点相对应,在不改变原有信任域节点功能的前提下,使用区块链证书的哈希值高效传递信任,优化了认证流程,实现了双向异构跨域身份认证。最后通过仿真实验验证以及安全性和性能分析,表明该方案与相关方案对比,在实现安全通信的同时,提高了共识效率和容错性,降低了认证过程的通信开销。     

基于智能合约的身份管理及认证模型

由于传统公钥基础设施(public key infrastructure,PKI)技术中心化的存储管理方式以及证书颁发、撤销不透明的特点存在着安全性问题,且多个CA机构之间互不可信,实现交叉认证具有一定难度,提出一种基于智能合约的去中心化身份管理及认证模型。通过基于区块链的智能合约实现用户多类型身份数据的发布、认证以及撤销,达到管理用户身份数据及在不同场景中根据不同的认证需求进行身份认证的目的。对模型的安全性进行了分析。     

Fabric中的匿名身份认证技术研究

解决联盟链上用户的隐私问题成为加速区块链实际应用落地的关键。基于联盟链的典型代表Hyperledger Fabric平台设计了一套基于公钥基础设施的匿名身份认证方案。通过将私钥d分解为两部分，由不同的角色使用各自私钥对匿名证书生成联合签名的方式实现证书生成过程中的权限分离，并解决匿名证书追踪过程中的单点攻击问题。分析表明，改进后的方案能够以更低的计算和存储开销，实现比原有方案更高的安全性。