移动物联网环境下基于区块链的跨域认证技术研究

With the continuous development of IoT technology and the popularity of IoT devices, existing cross-domain authentication mechanisms cannot meet the requirements for fast cross-domain authentication under the Internet of Things environment, and require large storage and computational overhead. This proposal is aimed at the fast cross-domain authentication for IoT mobile devices. Based on the IoT distributed and heterogeneous characteristics, it studies the cross-domain authentication theories and methods based on blockchain, and improves the performance of cross-domain authentication from reliability and authentication efficiency. This proposal is planned to carry out the following three aspects of research: (1) Hierarchical cross-domain alliance authentication model, study hierarchical delegation and hierarchical management, to adapt to IoT distributed environment and improve system scalability; (2) Blockchain-based cross-domain authentication scheme, study the generation of credential with blockchains, and establish cross-domain trust relationships to achieve effective cross-domain authentication for IoT mobile devices; (3) Fast cross-domain authentication mechanisms idependent of a third-party, studies blockchain-based trust algorithm, optimizes the establishment of trust relationships, enables fast and reliable cross-domain authentication, and further enhances the scalability of cross-domain authentication models. The research results of this proposal will enrich and improve the basic theories and methods of cross-domain certification, and at the same time lay the foundation for cross-domain authorized access and resource sharing in the Internet of Things, and further promote the development and application of the Internet of Things.

随着物联网技术的不断发展和物联网设备的普及，现有的跨域认证机制无法满足物联网环境下的快速跨域认证需求，并且需要较大的存储与计算开销。本项目面向物联网移动设备的快速跨域认证，基于物联网分布式、异构性等特点，研究基于区块链的跨域认证理论和方法，从可靠性和认证效率两方面提高跨域认证的性能。本项目拟开展以下三方面的研究：（1）层次化的跨域联盟认证模型，研究分层授权和分层管理，以适应物联网分布式环境，提高系统的可扩展性；（2）基于区块链的可靠跨域认证方案，研究使用区块链构建信任凭证，进而建立跨域信任关系，实现有效的物联网移动设备跨域认证；（3）不依赖于第三方的快速跨域认证机制，研究基于区块链的信任算法，优化信任关系的建立方式，实现快速可靠的跨域认证，进一步提高跨域认证模型的可扩展性。本项目的研究成果将丰富和完善跨域认证的基础理论和方法，同时为物联网跨域授权访问和资源共享奠定基础，进一步推动物联网的发展与应用。

本项目面向分布式物联网移动设备的快速跨域认证及相关问题，根据物联网分布式、异构性等特点，开展基于区块链的跨域认证相关理论和方法研究。重点研究了分布式物联网环境下基于区块链的安全架构、带隐私保护的快速认证方案、数据细粒度的访问控制与安全存储方案、分布式物联网数据高效安全访问与共享方案、以及基于区块链的追踪审计方法。具体包括：1）在分布式物联网快速认证方面，针对物联网面临的分散认证、认证过程繁琐、隐私泄露、恶意跟踪等多方面严重的安全问题，我们提出了基于区块链与可信硬件的物联网快速认证安全架构；该架构利用区块链的去中心化特性为物联网网络中的身份认证提供了高效的带隐私保护双向认证方法，并且通过后台服务器与区块链的合作管理，进一步实现用户追踪、用户撤销及审计等目标；2）在分布式物联网数据安全存储方面，提出了一种隐藏策略的安全存储方案，利用布尔等价思想实现了快速加密、隐私保护及细粒度访问控制三大安全目标。通过构造匿名访问策略，提供k-匿名隐私保护强度，有效地阻止服务器推断出数据用户的敏感属性，解决数据存储在半诚实的第三方、多次数据请求导致用户隐私泄露的安全问题；3）在分布式物联网数据安全共享方面，针对现有数据共享方法存在的用户（数据所有者）隐私泄露、数据完整性脆弱、及不易扩展等挑战，我们提出了基于区块链与边缘辅助的物联网数据共享安全架构，通过应用边缘计算－分布式范式；该框架使计算资源和数据处理更接近物联网设备（用户），并采用区块链来管理边缘资源的分配，有效地阻止服务器推断出数据用户的敏感属性，解决了数据存储在半诚实的第三方、多次数据请求导致用户隐私泄露的安全问题，达到物联网数据安全共享的目的。.本项目的研究成果进一步丰富和完善了分布式快速认证与安全数据共享的基础理论和方法，同时为物联网跨域授权访问和资源共享奠定基础，进一步推动物联网的发展，促进区块链技术的推广与应用。