[發(fā)明專利]基于以太坊IoT實(shí)體輕量級(jí)認(rèn)證方法、系統(tǒng)、智能終端

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911385265.7
• 申請(qǐng)日: 2019-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111147228B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李暉;張秀娟;曹進(jìn);羅玙榕;趙興文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L9/06
• 分類號(hào): H04L9/06;H04L9/08;H04L9/30;H04L9/32;H04L9/40;G06F16/27
• 代理公司: 西安長(zhǎng)和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 何畏

本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)安全通信技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種基于以太坊IoT實(shí)體輕量級(jí)認(rèn)證方法、系統(tǒng)、智能終端，基于以太坊的IoT實(shí)體分層架構(gòu)部署階段；智能設(shè)備注冊(cè)階段；發(fā)送認(rèn)證請(qǐng)求信息；針對(duì)變色龍哈希函數(shù)驗(yàn)證請(qǐng)求信息并發(fā)送認(rèn)證信息和應(yīng)答信息；發(fā)送認(rèn)證確認(rèn)消息；IoT實(shí)體間交互信息。本發(fā)明應(yīng)用于所有物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景；大大減少了區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)達(dá)成共識(shí)的時(shí)間，也解決了因智能設(shè)備處理能力的局限造成的困擾；將設(shè)備的關(guān)鍵信息的哈希值在區(qū)塊鏈中進(jìn)行全網(wǎng)備份，保證了終端設(shè)備身份的安全性；利用變色龍哈希函數(shù)的特性實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)體間的相互認(rèn)證，提高了認(rèn)證效率，并能夠抵抗目前已知的所有攻擊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)安全通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于以太坊IoT實(shí)體輕量級(jí)認(rèn)證方法、系統(tǒng)、智能終端。

背景技術(shù)

目前，最接近的現(xiàn)有技術(shù)：隨著物聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量急劇增加，從智能鎖到智能車輛，從智能可穿戴設(shè)備到智能家居，物聯(lián)網(wǎng)涉及到人們生活的各個(gè)方面。人們利用這些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備生成、處理和交換大量敏感的隱私信息，也誘發(fā)了許多的網(wǎng)絡(luò)攻擊。因此解決好終端認(rèn)證和訪問(wèn)控制對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中的安全和隱私問(wèn)題非常重要。然而由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備具有資源受限、設(shè)備資源的異質(zhì)性、分散性強(qiáng)和規(guī)模宏大的特點(diǎn)，經(jīng)典的認(rèn)證和訪問(wèn)控制方案例如基于屬性的訪問(wèn)控制(ABAC)和基于角色的訪問(wèn)控制(RBAC)被證明是不靈活、不可擴(kuò)展且難以升級(jí)的。為了解決這些問(wèn)題，研究者已提出了多種方案。比如設(shè)計(jì)輕量級(jí)認(rèn)證方案和物聯(lián)網(wǎng)安全架構(gòu)，利用密碼算法或區(qū)塊鏈技術(shù)。特別地，區(qū)塊鏈技術(shù)憑借主體對(duì)等、去中心化、公開(kāi)透明、難以篡改和多方共識(shí)的特性成為解決物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)問(wèn)題的熱點(diǎn)研究方向。區(qū)塊鏈像一個(gè)分布式的數(shù)據(jù)庫(kù)賬本，記載所有的交易記錄，去除了對(duì)可信第三方認(rèn)證的依賴；區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)通過(guò)共識(shí)算法保證存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的一致性，只要誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)共同控制的哈希值超過(guò)任何合作的攻擊節(jié)點(diǎn)組，系統(tǒng)就是安全的，并且存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是不可更改的。其中，以太坊輕客戶端協(xié)議可以在具有低處理能力和內(nèi)存的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上運(yùn)行，對(duì)于在資源受限的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中必不可少；并且未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)本發(fā)明更希望物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備更具有一定的智能性，當(dāng)滿足一定的條件自動(dòng)產(chǎn)生某種行為，例如智能水表檢測(cè)到?jīng)]有水費(fèi)時(shí)可以自動(dòng)購(gòu)買水等交互的實(shí)現(xiàn)，在以太坊上部署智能合約可以很好地解決這樣的需求。由于區(qū)塊鏈技術(shù)的以上特征，在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用區(qū)塊鏈?zhǔn)沟眉惺骄W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得分散或多中心化，可以大大提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性；身份權(quán)限管理和多方共識(shí)有助于阻止惡意節(jié)點(diǎn)的接入，保障身份來(lái)源的安全性；信息加密、安全通信的特質(zhì)有助于保障數(shù)據(jù)的隱私性。

迄今為止，很多基于區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)安全和信任管理的架構(gòu)已經(jīng)被提出，然而其大多數(shù)方案并沒(méi)有充分考慮物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源受限、分散性強(qiáng)和規(guī)模宏大的特，結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)認(rèn)證時(shí)架構(gòu)復(fù)雜，認(rèn)證流程繁瑣，交易確認(rèn)時(shí)延長(zhǎng)；也沒(méi)有詳細(xì)提出一種基于以太坊的IoT實(shí)體認(rèn)證協(xié)議。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題是：現(xiàn)有基于區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)安全和信任管理的架構(gòu)沒(méi)有充分考慮物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源的局限性和應(yīng)用場(chǎng)景的特點(diǎn)，導(dǎo)致計(jì)算密集型的加密操作難以實(shí)現(xiàn)，認(rèn)證方案不可擴(kuò)展且難以升級(jí)，使得POW機(jī)制實(shí)施困難。系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜，認(rèn)證協(xié)議流程繁瑣致使區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)共識(shí)時(shí)間和請(qǐng)求響應(yīng)時(shí)延過(guò)長(zhǎng)，不利于在時(shí)延敏感的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中廣泛應(yīng)用。

解決上述技術(shù)問(wèn)題的難度：在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中采用區(qū)塊鏈技術(shù)并不簡(jiǎn)單，并且面臨幾個(gè)重大的挑戰(zhàn)，例如IoT實(shí)體普遍存在計(jì)算能力低，電池續(xù)航短等問(wèn)題，需解決POW的高資源需求；認(rèn)證協(xié)議復(fù)雜，共識(shí)確認(rèn)交易時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)時(shí)延敏感的物聯(lián)網(wǎng)存在性能瓶頸；廣播交易到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中造成的低可擴(kuò)展性。

解決上述技術(shù)問(wèn)題的意義：針對(duì)上述面臨的挑戰(zhàn)，優(yōu)化基于區(qū)塊鏈的物聯(lián)網(wǎng)IoT實(shí)體認(rèn)證的系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)一步減少區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)共識(shí)的時(shí)間和交易確認(rèn)的時(shí)間，優(yōu)化的輕量級(jí)認(rèn)證協(xié)議方法在保證IoT實(shí)體間相互認(rèn)證的同時(shí)不僅適合資源受限的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境又可以大大提高認(rèn)證效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于以太坊IoT實(shí)體輕量級(jí)認(rèn)證方法、系統(tǒng)、智能終端。