基于区块链的物联网属性访问控制模型研究

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传统的物联网访问控制模型大多是基于集中式的可信实体构建,存在决策过程不透明、动态扩展性差、设备拥有者自主性差等问题,无法满足轻量级、海量异构、动态性接入的物联网复杂计算环境。随着区块链技术的发展,因其具有去中心化、防篡改、可追溯等特性,为物联网访问控制实现安全、高效的数据交互和访问决策提供了新的解决方案。因此,云南财经大学的余厚辉以ABAC模型为基础,提出一种基于区块链的物联网属性访问控制模型。通过将区块链技术和物联网的访问控制相结合,实现去中心化的细粒度访问,解决传统物联网访问控制系统存在的中心化决策、信任缺失以及审计、监督问题。通过仿真实验表明,作者余厚辉提出的控制模型、决策机制以及合约升级方案适用于复杂物联网系统中的访问控制需求。具体的研究内容主要有以下几点: (1)提出一种基于区块链的物联网访问控制模型,将ABAC模型中各功能执行点改造为对应的智能合约,并提出一种非合约类事务的数据结构,解决属性或策略无法更新的问题。通过将布隆过滤器结合到智能合约中,提高属性的查询效率;最后进行对比实验表明基于布隆过滤器的智能合约查询效率更高。 (2)采用ABAC框架中的下一代访问控制标准NGAC,提出一种基于NGAC规范下的IOT访问控制决策机制。以物联网典型应用智慧农业场景为案例,构建NGAC多策略图;结合图的深度优先遍历算法,给出NGAC多策略图的决策算法;针对两种常见的访问请求,结合索引表和布隆过滤器给出高效的查找算法。对两类访问请求的查找给出时间复杂度并和其他文献对比分析,最后通过实验对其验证。 (3)针对ABAC模型改造的智能合约出现业务升级的情况,提出一种基于查找表的智能合约链上升级方案USC-LT,将原合约划分成代理合约、数据合约、逻辑合约三个合约模块,解决了合约部署后不能升级的问题。首先给出合约类事务的数据结构,并以智慧农业场景中注册合约为例,给出合约模块的具体算法;最后通过实验给出原合约部署成本,合约模块部署产生的额外成本,以及升级合约节约的成本,实验表明采用USC-LT模型升级合约,有效降低了合约的部署成本。

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