重构图视角下超级账本在物联网的应用研究综述

在部署基于区块链的物联网应用中,出现了缺少细粒度隐私保护、事务处理效率低、高延迟、灵活性和动态性不足等方面的技术阻碍。为进一步推进区块链技术在物联网的普及和应用落地,致力于企业级标准的区块链技术的超级账本引起了研究界的广泛关注。然而在当前的研究中,缺少针对基于超级账本的物联网的客观综述。旨在以独特的视角回顾超级账本在物联网领域的研究。为展示更直观的差异和提供技术融合流程,提出了重构图的分析方法。重构是将文献中核心设计和原架构图融合,重新构造可以展示文献核心思想图的过程。这种方法旨在将文献的核心思想可视化。最后,从低功耗共识算法、智能交易验证、链上链下混合存储和自定义激励机制四个方向对超级账本在物联网的未来研究进行展望和总结。     

基于Hyperledger Fabric的食品溯源系统设计与实现

现有的传统食品安全溯源系统中存在共享数据较为匮乏和信息存储中心化、孤岛化等问题,利用区块链系统去中心化、防篡改、可信任等特性,提出了一种基于Hyperledger Fabric 区块链的食品溯源系统;然后对Hyperledger Fabric 区块链技术进行深入分析和研究,明确Hyperledger Fabric 区块...     

基于智能合约的物联网访问控制系统

在物联网环境下,传统访问控制方法采用集中式的决策实体进行访问控制授权,容易出现单点故障和数据篡改等问题,造成用户隐私数据的丢失及设备被他人非法占用.利用区块链的去中心化、不可篡改及可编程的特性,将区块链技术和访问控制技术相结合,提出一种新的物联网访问控制系统,并为该系统设计一个依托于超级账本的访问控制策略模型FACP....     

基于区块链的电力物联网接入认证技术研究

随着信息通信技术的发展和"云、大、物、移"战略的实施,电力物联网已为电网发输变配用电等环节提供重要支撑,然而目前集中式的接入认证方式给认证中心带来了巨大的计算和通信压力,特别是大规模并发接入和移动接入为系统认证效率带来严重影响。利用区块链技术去中心化、不可否认的特性,结合电力系统特点,提出了适用于电力物联网的分布式认证方案,方案结合Shamir门限秘密共享机制实现了一种PBFT共识机制,已经合法接入的终端组成认证组,发起对新入终端的分布式认证,并通过区块链分布式账本进行记录。实验表明,该方案可有效提高电力物联网终端并发接入效率。     

基于联盟链的物联网跨域认证

针对物联网场景下跨信任域的信息交换需求,结合区块链与边缘计算思想,构建了一种适应于物联网认证的架构.首先,基于联盟链技术设计了适应于物联网跨域认证的架构及流程,构建了安全的跨域信息交互环境;随后引入边缘网关,以屏蔽物联网的底层异构性,并设计了基于网关的跨域认证流程,增强了物联网认证中的隐私保护;最后,针对设计协议的安全...     

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.     

基于区块链技术的物联网设备身份认证方法

由于不同设备在同一区域内进行协作,会受到设备分布广和应用场景复杂等的影响,需要对其身份进行认证,研究基于区块链技术的物联网设备身份认证方法,将物联网设备的固有基因作为认证前提,按照不同的维度特征进行设备归类,定义物联网中不同设备的身份特征;基于区块链技术对特征进行处理,采用密钥对认证请求进行加密处理,分别在维度特征、搜索请求以及信息加密的步骤下,逐步完成物联网设备的身份认证,完成方法设计。实验结果表明,将四组不同的物联网设备作为测试对象,新方法能够实现快速的身份认证,且在具有攻击模式下同样可以完成快速的身份认证,具有应用价值。     

基于物联网区块链的轻量级共识算法研究

面对规模庞大的物联网数据,高效的共识算法是区块链技术与物联网应用相结合的关键。为解决大规模物联网区块链系统中传统共识算法通信开销大、扩展性低、共识机制复杂度高的问题,基于Hyperledger Fabric搭建一个物联网区块链框架,并设计基于投票和交易证明的轻量级共识算法PoVT。在链码验证交易后,根据节点之间发起和收到的交易,选择交易的源节点和目标节点作为代表参与共识。在共识阶段通过设计新的投票方式简化共识流程,仅需一次全节点广播即可生成新的区块。以优先收集到一定投票数的节点作为主节点进行投票广播,在所有节点收到足够多投票消息的同时进行上一轮交易区块确认。对安全性、出块时间和带宽需求进行分析,结果表明,PoVT算法在网络中存在拜占庭节点的情况下能够以较短的时间验证交易和区块,在每秒交易数量相同时,该算法生成区块的时间为PBFT算法的1/3,网络带宽占用也能减少30%,证明所提物联网区块链框架在不同应用场景中具有较高的可扩展性。     

基于区块链技术的电力物联网终端安全认证系统应用研究

电网状态全感知的目标意味着物联网技术在电网的广泛应用,大量物联网终端通过传感技术、通信技术和计算机技术接入网络。电力物联网终端分布呈现数量大、地域广、采集数据复杂的特点,容易被攻击者突破和入侵,而且传统的中心化认证存在单点失败、性能瓶颈等问题。本文基于区块链技术,研发并应用了基于终端标识符的DID数字身份、区块链多源适配的DID解析器、基于终端凭证信息的零知识证明、基于机器学习算法的设备管理等技术,设计出了一种基于区块链的电力物联网终端安全认证系统。该系统在电网内成功应用,实现了物联网设备接入认证的去中心化,降低了设备接入的网络安全风险,减少了中心化基础设施建设和维护的成本,提高了运维人员的工作效率。     

基于区块链的电网可信分布式身份认证系统

基于区块链的身份认证系统大多基于公有区块链平台,本质上仍是传统的中心式身份管理和验证方式,难以满足微电网中可信接入、细粒度访问控制等需求.因此,基于FISCO BCOS联盟区块链技术,设计了一个支持多中心的分布式身份认证系统,提出了基于DID的身份管理协议,实现了用户身份的自主控制;研究了微网中终端节点的分布式可信接入...     

基于区块链的分布式激励机制研究

激励机制广泛应用于群智感知、P2P视频点播、机会网络等场景中,是提升信息网络服务质量与效率的关键。现有的激励机制通常依赖于类似银行的可信中心,但可信中心因其管控不透明、易受攻击等特征而存在系统信任缺失和隐私泄露问题。基于区块链的激励机制可作为上述问题的解决方案,区块链具有去中心化、开放性、不可窜改、匿名性等特征,可在互不了解的多方间建立可靠的信任关系,而且基于区块链的密码货币获得现实世界广泛的关注和认可。介绍区块链技术及密码货币差异;然后总结基于区块链的激励机制研究现状,包括激励机制交易形式、激励机制分类和激励机制评价标准;最后对现有激励机制进行总结和展望。     

基于区块链的物联网可伸缩管理机制

为了解决大规模物联网（IoT）设备集中式管理的安全性和可伸缩性问题,提出一种基于区块链技术的轻量级物联网设备可伸缩管理框架。该框架采用区块链网络,在网络中部署智能合约为设备管理提供操作接口,利用设备管理器将轻量级物联网设备独立于区块链网络之外,并改进了区块链中拜占庭容错算法（PBFT）的一致性协议,增加了动态选举机制。仿真实验分别对改进共识算法的性能和机制的可伸缩性进行验证,结果表明,该机制具有良好的伸缩性,设备管理器每秒能响应约1 000次的请求。与传统PBFT算法相比,改进算法提高了交易吞吐量,缩短了交易延时,并减少了通信开销。     

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...     

基于区块链的身份认证机制的效率优化方法研究

基于区块链的去中心化PKI使用区块链替代传统的CA,借助区块链的权威性和公开性,实现了认证的去中心化。目前的研究大多使用遍历区块链的方法查询身份—公钥对,从而验证某公钥是否属于通信对方,效率较低。提出了一种基于密码累加器的身份认证方式,将链上身份和公钥信息映射为累加值,实现认证功能的同时提高了身份—公钥对的验证效率,同时解决了区块链体积不断增长的情况下轻节点存储空间不够的问题,并通过实验验证了该方法的可行性和有效性。     

基于CFL认证体制的区块链系统认证机制研究

针对现有区块链系统认证机制存在的单点失效、弱身份认证等问题,研究了基于CFL认证体制的区块链系统认证机制。在分析CFL体制基本原理的基础上,提出基于CFL的区块链系统认证技术;综合应用π演算理论,建立基于CFL认证体制的区块链系统认证模型CFL-BCAM。实验与分析结果表明,本方法能够为区块链系统提供正确的、安全的认证服务。     

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。     

基于区块链的无人机网络跨域身份认证研究

传统的无人机跨域身份认证的方案大多依赖公钥基础设施 （public key infrastructure,PKI）。该模型高度依赖可信第三方,易造成单点故障且认证效率低下。据此,提出基于区块链的无人机网络跨域身份认证协议方案,该方案不但可以有效实现无人机的跨域认证,且可以改善传统基于PKI模型面临的诸多安全问题。同时,为了实现无人机网络跨域认证的隐私保护,提出了可实现无人机跨域身份认证身份标识的匿名化的方法。安全性分析与仿真实验的结果表明,该方案不但可抵御常见网络攻击,在认证效率和时间开销上有明显提升。     

基于联盟链的分布式高效身份认证

为了解决传统身份认证中用户认证流程繁琐、身份信息不安全、认证系统易受攻击等问题,提出了一种基于联盟链的分布式身份认证方法,利用区块链的去中心化、不易篡改的特性和非对称加密等方法,提高用户身份认证系统的安全性和稳定性.在此基础上设计了分布式认证方案,包括身份注册和认证流程,并对其中的核心共识算法PBFT进行了优化,以提高...