结合区块链的物联网数据安全共享机制

随着物联网技术的发展,物联网呈现出分布式、动态性的特点,设备间的数据交换愈发频繁.传统的数据共享机制往往需要可信第三方实体,但这种方案存在单点故障隐患,对数据提交者不透明,数据可能遭到泄露、篡改.如何保证设备间的安全的数据共享变成一个巨大的挑战.本文提出了一种基于区块链的物联网数据安全共享机制.该机制管理设备间的访问权限和通信.利用区块链不可篡改、去中心化的特性,将设备的权限管理规则和通信管理信息存入区块中,以防恶意用户未经授权访问设备,滥用通信资源.最后,通过在本地搭建测试区块链网络,测试了在调用函数的成本消耗和在不同网络规模下的时间消耗,结果表明该机制实现对设备细粒度的访问控制,实现了安全的数据通信,通过性能测试证明了该方法的可行性.     

基于区块链的细粒度物联网访问控制模型

基于已有的区块链和访问控制相结合相关的研究存在难管理访问权限、低效率、难支持轻量级物联网设备的缺点,提出一种基于属性的物联网访问控制模型.通过引入属性的概念,支持细粒度的访问控制;将访问控制策略以智能合约部署在区块链上,降低物联网设备的计算压力,使该策略可以应用于轻量级设备;引入token概念,通过访问主体提前申请访问...     

物联网下的区块链访问控制综述

随着物联网的不断发展,物联网的隐私保护问题引起了人们的重视,而访问控制技术是保护隐私的重要方法之一.物联网访问控制模型多基于中央可信实体的概念构建.去中心化的区块链技术解决了中心化模型带来的安全隐患.从物联网自身环境特点出发,提出物联网终端节点设备轻量级、物联网海量终端节点和物联网动态性这3个物联网下访问控制必须要解决的问题.然后,以这3个问题为核心,分析、总结了现有物联网中主流访问控制模型以及使用区块链后的访问控制模型分别是怎么解决这些问题的.最后总结出两类区块链访问控制模型以及将区块链用于物联网访问控制中的优势,并对基于区块链的物联网访问控制在未来需要解决的问题进行了展望.     

公共卫生事件中医疗数据访问控制与安全共享研究

随着新冠疫情的持续发展,许多国家和地区都对确诊患者及密接者的个人信息数据和位置数据进行了严密的监管。与此同时,如何在共享患者必要信息的同时,确保患者及密接者的个人隐私不被泄露,访问过程透明化、可溯源、数据不被篡改,已成为当今亟需解决的关键问题。基于此,本文提出了一种可追责的医疗属性通行证(AMAP)访问控制方案,方案首先将区块链与基于属性的访问控制模型相结合,在引入区块链对访问过程进行溯源的同时,将访问控制策略和访问时系统中的关键步骤以智能合约的形式部署到区块链上,使整个系统既能保障用户对数据的安全访问,又能够对整个访问过程进行溯源。特别地,方案引入了医疗属性通行证模块,用户以通行证的方式申请访问,避免了传统访问控制模型中主体属性与访问控制策略的多次匹配,在实现医疗数据细粒度访问控制的同时,一定程度上提高了访问效率。最后,通过安全性分析表明本方案可以抵抗拒绝服务攻击、恶意篡改攻击、单点失效攻击、主体伪装攻击、重放攻击等。实验及性能分析表明本方案与其他方案相比,在相同访问控制策略的情况下访问次数越多,本方案的优势越明显;在相同访问次数情况下访问控制策略个数越多,本方案的优势越明显。     

基于区块链的电子病历访问控制方法研究

电子病历等医疗数据是宝贵资源，其共享和使用为开展科研和制定决策提供支持，但在这过程中可能会侵犯患者隐私权。为了共享电子病历和保护患者隐私，利用区块链技术研究了电子病历的访问控制方法。分析了区块链的基本结构，设计了电子病历访问控制模型，采用区块链和密码技术，防止电子病历数据被篡改和泄露。实验结果表明，本访问控制方法能够抵抗身份伪装攻击，防止隐私泄露，实现医疗数据的安全共享和高效访问。     

基于主侧链合作的区块链访问控制策略

传统区块链技术处理交易能力弱、吞吐量低,不仅难以处理工业环境下的海量数据,而且其访问控制策略权限管理效率低,安全性不足。针对上述问题,提出一种基于主侧链合作的工业物联网访问控制策略。通过Plasma Cash框架构建高性能DPOS侧链,并根据合约将侧链与主链双向锚定,实现区块链的主侧链扩容。根据工业物联网的节点特点和主侧链区块链的运行环境,设计适用于主侧链环境的访问控制模型,访问控制模型内的主客体信息收集点阻隔外部实体直接访问,信息处理点实现访问控制策略执行与存储分离。将模型编写成图灵完备智能合约后放至侧链上,侧链负责合约的执行并通过稀疏默克尔树算法与主链进行数据的批量同步验证。实验结果表明,该策略可对基于工业物联网的区块链传输速度和稳定性进行有效优化,提高了控制策略的管理效率和安全性,可满足工业物联网中的使用需求。     

基于区块链的访问控制技术研究进展

区块链技术有着去中心化、可信度高、难以篡改的特点,能够解决传统访问控制技术中存在的信任难题.通过总结现有的基于区块链的访问控制机制,分别从基于交易事务和基于智能合约两种实现方式分析了将区块链技术应用于访问控制领域的独有优势.根据区块链应用中的关键问题,从动态访问控制、链上空间优化、隐私数据保护3个关键技术总结了现有的研...     

基于区块链的策略隐藏大数据访问控制方法

针对大数据应用中用户共享数据的访问控制由半可信云服务商实施所带来的隐私泄露、策略和访问日志易被篡改等问题,提出一种基于区块链的策略隐藏大数据访问控制方法 (A policy-hidden big data access control method based on blockchain, PHAC).该方法采用区块链技术实施访问控制以减少对服务商的信任依赖,引入属性基加密(Attribute-based encryption, ABE)以及双线性映射技术,实现在不泄露访问控制策略的前提下,通过智能合约正确执行访问控制策略.同时,解耦访问控制策略,简化用户策略的发布、更新和执行.并应用链上和链下存储相结合方式,解决智能合约和访问控制策略占用区块链节点资源不断增大的问题.最后,对该方法进行了理论分析和HyperLedger Fabric环境下的实验评估,结果表明该方法能在策略隐藏情况下有效实现访问控制,但不会给数据拥有者、区块链节点增加过多额外计算和存储开销.     

基于区块链的能源数据访问控制方法

针对能源互联网跨企业、跨部门的数据共享过程中存在的能源数据易篡改、泄密、数据所有权争议的问题,结合区块链可追溯、难以篡改等特点,提出一种基于区块链多链架构的能源数据访问控制方法,在保护用户隐私的同时实现了能源数据跨企业、跨部门的访问控制。该方法中采用监管链与多数据链相结合的方式保护了数据的隐私,提高了可扩展性;使用链上存储数据摘要、链下存储原始数据的方式缓解了区块链的存储压力;通过支持外包的多授权属性加密技术实现了对能源数据的细粒度访问控制。实验仿真结果表明,所提方法的区块链网络具有可用性而且该方法中支持外包的多授权属性加密技术在功能性及计算花销方面具有优势,因此所提方法可以在保护用户隐私的同时实现能源数据的细粒度访问控制。     

基于联盟链的电子病历访问控制系统

针对当前电子病历大多采用中心化访问控制机制,权限管理存在效率低,灵活性差,扩展性不足等问题,本文提出基础联盟链的电子病历的访问控制系统。利用联盟链中的超级账本,将电子病历以及访问控制策略存储于链上,防止数据被篡改;通过密码学在适配层对电子病历数据进行加密和解密,避免数据在区块链上处于完全公开;通过超级账本的智能合约,实现了基于开放式系统的访问控制模型,结合公钥推导的地址算法,实现电子病历数据访问权限可以由用户指定,保证访问策略安全、透明、自动化,达到与联盟链结合的电子病历系统是安全、开放、可行、可控。     

基于以太坊的改进物联网设备访问控制机制研究

当前物联网设备节点动态性强且计算能力弱,导致物联网中的传统访问控制机制存在策略判决与策略权限管理效率较低、安全性不足等问题.提出基于以太坊区块链的物联网设备访问控制机制,结合基于角色的访问控制(RBAC)模型设计智能合约.对以太坊相关特性进行分析,建立结合用户组的改进RBAC模型.设计基于以太坊区块链技术的物联网设备访...     

基于动态角色服务权限控制的物联网平台设计

针对现有基于身份的访问控制系统无法满足用户定制的各种软件组合服务的需求,提出了一种基于动态角色服务权限控制的物联网平台;首先,在物联网平台设计中,通过了解设备的整个生产周期,整合物联网平台的功能模块;然后以动态角色为中心,展开逻辑设计;之后根据RBAC(基于角色访问控制)模型组织用户的权限和组,划分访问Web服务的用户的角色;最后在基于角色的操作级别上对Web服务部分功能提供更细粒度的访问控制;实验表明:基于动态角色服务权限控制后,角色权限细粒度可精确到操作级别,并可实现动态化定义,优于传统的访问控制系统;该方法实现了简单、灵活地对角色权限进行管理,在实际工程应用中具有重要的指导意义。     

基于DICE的证明存储方案

信息技术的不断发展和智能终端设备的普及导致全球数据存储总量持续增长,数据面临的威胁挑战也随着其重要性的凸显而日益增加,但目前部分计算设备和存储设备仍存在缺乏数据保护模块或数据保护能力较弱的问题.现有数据安全存储技术一般通过加密的方式实现对数据的保护,但是数据的加解密操作即数据保护过程通常都在应用设备上执行,导致应用设备遭受各类攻击时会对存储数据的安全造成威胁.针对以上问题,本文提出了一种基于DICE的物联网设备证明存储方案,利用基于轻量级信任根DICE构建的可信物联网设备为通用计算设备(统称为主机)提供安全存储服务,将数据的加解密操作移至可信物联网设备上执行,消除因主机遭受内存攻击等风险对存储数据造成的威胁.本文工作主要包括以下3方面:(1)利用信任根DICE构建可信物联网设备,为提供可信服务提供安全前提.(2)建立基于信任根DICE的远程证明机制和访问控制机制实现安全认证和安全通信信道的建立.(3)最终利用可信物联网设备为合法主机用户提供可信的安全存储服务,在实现数据安全存储的同时,兼顾隔离性和使用过程的灵活性.实验结果表明,本方案提供的安全存储服务具有较高的文件传输速率,并具备较高...     

A Lightweight Approach (BL-DAC) to Secure Storage Sharing in Cloud-IoT Environments

The growing advent of the Internet of Things (IoT) users is driving the adoption of cloud computing technologies. The integration of IoT in the cloud enables storage and computational capabilities for IoT users. However, security has been one of the main concerns of cloud-integrated IoT. Existing work attempts to address the security concerns of cloud-integrated IoT through authentication, access control, and blockchain-based methods. However, existing frameworks are somewhat limited by scalability, privacy, and centralized structures. To mitigate the existing problems, we propose a blockchain-based distributed access control method for secure storage in the IoT cloud (BL-DAC). Initially, the BL-DAC performs decentralized authentication using the Quantum Neural Network Cryptography (QNNC) algorithm. IoT users and edge nodes are authenticated in the blockchain deployed by distributed Trusted Authorities (TAs) using multiple credentials. The user data is classified into sensitive and non-sensitive categories using the Enhanced Seagull Optimization (ESO) algorithm. Also, the authentication to access this data is performed by a decentralized access control method using smart contract policy. Sensitive user data is encrypted using the QNNC algorithm and stored in the private cloud. In contrast, non-sensitive data is stored in the public cloud, and IPFS is used to store data in a decentralized manner with high reliability. In addition, data security is improved by using a hierarchical blockchain which improves scalability by managing the multiple blockchains hierarchically and is lightweight using Proof of Authentication Consensus (PoAH). The BL-DAC is simulated and validated using the Network Simulator-3.26 simulation tool and validated. This work shows better results than the compared ones in terms of validation metrics such as throughput (26%), encryption time (19%), decryption time (16%), response time (15%), block validation time (31%), attack detection rate (16%), access control precision (13%), and scalability (28%).     

DECENT: Secure and fine-grained data access control with policy updating for constrained IoT devices

The Internet of Things (IoT) is a novel paradigm where many of the objects that surround us can be connected to the internet. Since IoT is always related to user’s personal information, it raises lot of data security and privacy issues. In this paper, we present a secure and fine-grained data access control scheme for constrained IoT devices and cloud computing based on hierarchical attribute-based encryption, which reduces the key management by introducing hierarchical attribute authorities. In order to relieve local computation burden, we propose an outsourced encryption and decryption construction by delegating most of laborious operations to gateway and cloud server. Further, our scheme achieves efficient policy updating, which allows the sender device to update access policies without retrieving and re-encrypting the data. The security and performance analysis results show that our scheme is secure and efficient.     

物联网应用中访问控制智能合约的形式化验证

蓝牙、WiFi等网络技术的进步推动物联网（IoT）的发展,然而IoT在方便了人们生活的同时也存在严重的安全隐患。若无安全的访问控制,非法接入IoT的访问可能给用户带来各方面的损失。传统的访问控制方法需要一个可信任的中心节点,不适合节点分散的IoT环境。区块链及智能合约的出现为IoT应用的访问控制提供了更有效的解决方案,但用一般测试方法难以保证实现IoT应用的访问控制智能合约的正确性。针对这个问题,提出一种利用模型检测工具Verds对访问控制智能合约进行形式化验证从而保障合约正确性的方法。该方法利用状态迁移系统定义Solidity智能合约的语义,应用计算树逻辑（CTL）公式描述所要验证的性质,并对智能合约交互及用户行为进行建模,从而形成Verds的输入模型及所要验证性质,然后利用Verds验证待测性质的正确性。方法核心是Solidity合约子集到Verds输入模型的转换。对两个IoT资源访问控制智能合约的实验结果表明,该方法可以对访问控制合约的典型场景及期望性质进行验证,提升了智能合约的可靠性。     

基于区块链的物联网访问控制系统

随着5G技术广泛应用和物联网技术飞速发展,可以预见的是物联网设备的数量和连接规模会进一步扩大。物联网可以有效地利用现有网络基础设施将物理世界和互联网世界联系在一起,从而实现设备之间的数据共享,然而,其网络结构的大规模性和复杂性给物联网系统带来了潜在的安全风险。访问控制技术可以用来保护设备以及设备上数据的安全,传统访问控制模型及实现比较复杂且中心化的,由此,本文期望构建一种新型的基于区块链的物联网访问控制系统——基于RBAC模型和ABAC模型构建DARBAC模型,同时结合区块链技术构建访问控制系统以克服集中式实体的单点故障问题,具备可伸缩性、轻量级和细粒度等特性。实验测试结果表明,该系统具有良好的并发性能,可在物联网系统中有效地部署实施并能达到预期效果。     

面向动态资源的物联网应用层协议

目标监测及其数据获取是物联网系统中最广泛的应用之一.监测网络中移动型目标会导致能够采集到目标资源的物联网节点不断改变,即资源的访问位置不断变化.因此,随着设备移动性的日益增长,动态资源的链接和数据访问方法已经成为影响物联网应用性能的一项关键技术.针对资源动态性导致的访问延时增加、响应率降低等问题提出了一种面向动态资源的物联网应用层协议Sealink.协议采用RESTful设计风格,使用URI描述动态资源,利用LSTM算法对动态资源的可访问位置进行预测建模,以此降低访问延时并提高请求响应率.实验结果表明,该协议能够降低访问动态资源的请求在物联网节点间的转发次数,与HTTP协议相比,平均能够减少75.5%的访问延时.     

雾计算中支持计算外包的访问控制方案

在雾计算中,基于密文策略属性加密（Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption,CP-ABE）技术被广泛用于解决数据的细粒度访问控制问题,然而其中的加解密计算给资源有限的物联网设备带来沉重的负担。提出一种改进的支持计算外包的多授权CP-ABE访问控制方案,将部分加解密计算从物联网设备外包给临近的雾节点,在实现数据细粒度访问控制的同时减少物联网设备的计算开销,适用于实际的物联网应用场景。从理论和实验两方面对所提方案的效率与功能进行分析,分析结果表明所提方案具有较高的系统效率和实用价值。     

Secure Encrypted Steganography Graphical Password scheme for Near Field Communication smartphone access control system

The revolutionary development of smartphone which offers compelling computing and storage capabilities has radically changed the digital lifestyles of users. The integration of Near Field Communication (NFC) into smartphone has further opened up opportunities for new applications and business models such as in industry for payment, electronic ticketing and access control systems. NFC and graphical password scheme are two imperative technologies that can be used to achieve secure and convenient access control system. One of the potential uses of such technologies is the integration of steganography graphical password scheme into NFC-enabled smartphone to transcend conventional digital key/tokens access control systems into a more secure and convenient environment. Smartphone users would have more freedom in customizing the security level and how they interact with the access control system. As such, this paper presents a secure two-factor authentication NFC smartphone access control system using digital key and the proposed Encrypted Steganography Graphical Password (ESGP). This paper also validates the user perception and behavioral intention to use NFC ESGP smartphone access control system through an experiment and user evaluation survey. Results indicated that users weigh security as a dominant attribute for their behavioral intention to use NFC ESGP smartphone access control system. Our findings offer a new insight for security scholars, mobile device service providers and expert systems to leverage on the two-factor authentication with the use of NFC-enabled smartphone.