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基于区块链的网络安全技术

时间:2023-03-15 09:03:37 科技观察

一、发展背景区块链是一项革命性的技术,以其去中心化、透明化和安全性对当今世界产生了巨大的影响。它作为加密货币(比特币)[1]的第一个实现而受到关注。最初,区块链在外行人看来是一系列相互链接的数字区块,被称为开放式分布式账本。Present已经被用于货币和支付以外的应用。物联网(IoT)是数据交互通信的革命性发展。越来越受到社会各界的关注。它可以支持设备间持久的、直接的、自动的交互通信。2.区块链技术流程当区块链技术用于物联网领域交换和共享网络、验证、记录、安全服务数据时,需要讨论可能存在的问题,尤其是对于物联网Cyber??-physical领域系统安全需要关注物联网网络的完整性、互操作性和隐私问题。区块链是一种多域基础架构,包括以下六个重要元素:去中心化、透明、开源、自治、不变性和匿名性。根据用途和区分特点,区块链目前有以下区块链分类类型:图1.区块链类型区块链的主要功能流程如下:当新数据到达时,传输节点记录并传输到网络。接收节点根据接受数据的验证消息,如果验证消息是准确的,则将新数据保存到块中。网络中的所有接收节点都需要应用权益证明(PoS)或工作量证明(PoW)方法。按照程序执行后,这个新的区块就可以加入到链中,网络中的所有节点都接受这个区块,并以此为基础继续扩展链。区块链融合了数字签名、加密哈希、分布式共识方法等多种基础技术,可以将各种数据存储在不受信任的环境中。随着使用量的增加,人们越来越重视使用区块链技术来应对网络安全挑战和漏洞。结合物联网一起分析,可以发现区块链可以说是物联网的理想伴侣,可以为其提供更高的可操作性、安全性、隐私性和可靠性。物联网当前的发展趋势是提高运营效率和吞吐量,减少停机时间,提高产品质量。目前,物联网面临系统分散、设备和系统多样化、数据异构、网络复杂等问题。因此,如何将它们结合起来以提高效果是当前的研究趋势。3.基于区块链的研究概述SharmaPK等人。于2018年提出了一种基于区块链的支持SDN雾节点的分布式云架构[2]。SDN便于管理和网络编程。文章提供低成本、安全和按需接入物联网网络中最具竞争力的计算基础设施,将计算资源带到物联网网络的边缘,使核心网络中的流量安全和简化,并且可以在物联网设备和计算资源之间实现最小的端到端延迟。管理员无需在网络边缘手动审查和应用过多的建议和意见来解决实时数据传输、高可用性、安全性、可扩展性、低延迟和物联网弹性等问题。亚兹迪内贾德A等人。2020提出了一种带区块链的节能SDN控制器[3]。在提议的架构中,私有和公共区块链都用于物联网网络。在SDN控制器中使用专为IoT设备设计的路由协议,并从组合中删除POW。作者的方法在降低能耗和提高物联网设备之间通信的安全性方面取得了显著成果。该架构在吞吐量、性能和能源效率方面优于BCF方法,同时它提供了比EESCFD、AODV、AOMDV等更好的路由协议。对于物联网设备和SDN控制器之间的通信,部署了公共和私有区块链,创建资源受限物联网设备的理想区块链。由于高计算和存储负载,当今大多数物联网设备都不能成为区块链节点。因此,区块链通常部署在代理节点上,如边缘设备或云端设备,存在以下缺点:(1)当代理注解数量有限时,代理节点成为单点故障。(2)代理节点复制区块链数据可能导致隐私信息泄露。(3)代理节点容易受到分布式拒绝服务(DDoS)攻击。那么,如果将区块链的冗余降到最低,将物联网设备变成专用的区块链节点,是否可以解决这些缺陷呢?孙S.等人。2021年提出了基于区块链的访问控制技术[4],将基于属性的访问控制和基于身份的签名方法与HyperledgerFabric相结合,形成了一个轻量级、安全且功能强大的基于跨域区块链的物联网访问控制解决方案。具体来说,就是将物联网系统划分为不同的功能域,并为它们建立本地的区块链账本,让更多的物联网设备成为区块链节点。本地区块链账本记录IoT物联网域实体的属性、策略文件摘要、访问决策,同时利用HLF的通道技术实现跨域访问,并使用基于身份的签名方式对每个IoT进行合法访问域请求被过滤以防止分布式拒绝服务攻击。除上述之外,还可以通过设计的策略决策点选择算法选择多个物联网设备,实现实时分布式策略决策(链外)。MedhaneDV等人也在2020年提出了基于边缘云和SDN的区块链分布式安全系统[5]。通过结合区块链、边缘云和SDN的概念,该方案可以高效解决数据处理问题。保密问题。HosenAS等人。在2020年提出了基于区块链的交易验证协议[6],包括上下文感知的TX验证技术,其中TX由具有服务优先级的矿工验证。他们使用支持SDN的网关作为区块链和物联网网络之间的中间环节,确保大规模控制操作和网络安全。RahmanA[7]等人在2021年提出了一种优化的区块链SDN资源管理框架。这种SDN-loT架构提供了有效的簇头选择和安全的网络通信,可以有效降低能源消耗,同时减少端到端延迟。除了物联网,对于区块链在其他领域的应用价值也有很多研究。例如,FanK等人。研究了基于区块链的安全和可验证数据共享[8]。通过结合密文策略、基于属性的加密和区块链,可以实现更好的车载社交网络安全性。AliyaI等人针对车联网方向研究了基于区块链和SDN的入侵检测系统[9]。通过将模型的哈希值保留在区块链上,可以降低对手影响模型的风险,防止单点故障,并通过SDN支持数据包的动态路由和模型交换功能.小L等。研究了无线传感器网络中使用区块链的安全数据共享框架[10],面向无限体域网方向,通过在节点之间添加身份验证和盲签名方法,使无线网络中的数据传输安全可靠。刘G等人。在无线自组网方向研究了基于区块链的安全数据采集技术[11]。这个概念为每个节点提供激励,消除分叉,并使用PoS转发累积收益以保持效率和真正的去中心化。4.总结最近的研究工作大大提高了区块链技术的适用性和安全性,区块链技术本身提供了去中心化的安全和隐私,但是目前的区块链技术仍然存在计算开销和延迟问题,并且会消耗大量的能量,这是实际上不利于资源受限的物联网系统。未来,将对这个问题进行尽可能多的研究。在本次调查中,可以看出物联网是多项分析中使用的主要网络,可见其重要性。未来我们一定会进一步研究区块链的优缺点,增强其适用性和可扩展性,进一步降低消耗。参考文献[1]BhuttaMN、KhwajaAA、NadeemA、AhmadHF、KhanMK、HanifMA、SongH、AlshamariM、CaoY。区块链技术调查:演进、架构和安全。IEEE访问。9,61048-73,2021.[2]夏尔马PK,陈我,公园JH。用于物联网的基于软件定义的雾节点的分布式区块链云架构。IEEE访问。6,115-24,2017.[3]YazdinejadA、PariziRM、DehghantanhaA.等人。具有基于区块链安全性的物联网网络的节能SDN控制器架构。IEEET服务计算。13(4),625-38,2020.[4]SunS等人,基于区块链的物联网访问控制系统:走向安全、轻量级和跨域。IEEE访问。9,36868-78,2021.[5]MedhaneDV、SangaiahAK、HossainMS.等人。区块链为下一代物联网启用分布式安全框架:边缘云和软件定义网络集成方法。IEEEIoTJ.7(7),6143-9,2020[6]HosenAS,SinghS,SharmaPK.,etal.块c用于安全分布式IoT网络的基于hains的事务验证协议。IEEE访问。8,117266-77,2020.[7]RahmanA、IslamMJ、MontieriA.等人。SmartBlock-SDN:用于物联网资源管理的优化区块链-SDN框架。IEEE访问。9,28361-76,2021.[8]范克等人。一种基于区块链的车载社交网络安全可验证数据共享方案。IEEETVeh技术。69(6),5826-35,2020.[9]AliyuI、FelicianoMC、VanEngelenburgS.等人。基于区块链的联邦森林,用于支持SDN的车载网络入侵检测系统。IEEE访问。9,102593-608,2021.[10]XiaoL,HanD,MengX.,等。基于私有区块链的WBAN中数据共享的安全框架。IEEE访问。8,153956-68,2020.[11]LiuG等人,B4SDC:用于MANET中安全数据收集的区块链系统。IEEET大数据。2020.