A High-throughput and Secure Coded Blockchain for IoT
提出一种面向IoT的高吞吐量安全编码区块链方案，通过奖励模型选交易、轻量共识和Raptor码，提升安全性、存储效率和吞吐量。
2025-01-21 cs.DC
On the Design of Co-operating Blockchains for IoT
将区块链技术应用于物联网可以帮助实现基于适当分布式共识的物联网系统，克服当今集中式基础设施的缺点，例如，高云服务器维护成本，支持时间关键型物联网应用的弱点，安全和信任问题。然而，满足物联网在区块链领域提出的要求并不是一件容易的事情。[1]提出混合物联网，作为在区块链技术的帮助下实现去中心化物联网的一步。混合物联网由多个PoW子区块链组成，以实现物联网设备之间的分布式共识，以及一个内部连接器框架，以执行子区块链之间的交易。在本文中，我们迈出了为物联网的多个区块链设计互连器的第一步，该互连器专门为混合物联网架构量身定制。我们还提供了详细的安全讨论，以识别威胁，并讨论如何应对威胁。
2020-05-01 cs.DB cs.DC
A Blockchain-based Approach for Assessing Compliance with SLA-guaranteed IoT Services
在基于云的物联网（IoT）应用程序中，通常云提供商采用服务水平协议（SLA）来确保其提供的服务的质量。与任何其他合同方法类似，SLA也不能免受违规行为的影响。理想情况下，SLA规定了当云提供商未能遵守SLA条款时对其施加的后果（例如处罚）。目前的做法假定信任服务提供商，以确认SLA违规事件并执行相关后果。最近，区块链范式引入了引人注目的功能，使我们能够更优雅地解决SLA的执行问题。本文提出并实现了一种基于区块链的方法，用于评估SLA合规性和执行后果。它采用了诊断精度的方法来验证所提出的解决方案的可靠性。本文还对Hyperledger Fabric进行了基准测试，以研究其作为底层区块链基础设施的可行性，包括延迟和交易成功/失败率。
2020-06-27 cs.DC
Pruning Blockchain Protocols for Efficient Access Control in IoT Systems
针对物联网系统集中式访问控制的缺陷及现有区块链访问控制方案性能不足的问题，提出含快捷机制与R&D-BAC方法的PBAC协议，可有效降低访问时间、提升访问控制效率。
2024-07-12 cs.DC
Blockchain of Things (BCoT): The Fusion of Blockchain and IoT Technologies
区块链和物联网（IoT）被认为是两种主要的颠覆性新兴技术。然而，两者都在一定程度上受到先天技术的限制。物联网需要加强其安全功能，而区块链由于其广泛使用加密机制而固有地拥有这些功能，而区块链则以相反的方式需要分布式节点对其P2P（对等）共识模型的贡献，而物联网基本上将其体现在其架构中。因此，本章尖锐地剖析了将区块链与物联网技术相结合的可行性以及未来的挑战，引入了物联网区块链（BCoT）的概念，以及这种整合可以提供的好处。
2019-10-04 cs.DC cs.NI
Secure Decentralized IoT Service Platform using Consortium Blockchain
在过去的十年中，区块链技术在物联网（IoT）系统的研究中越来越受欢迎。作为一种由强大的加密算法保护的分布式和不可变的分类账，区块链为保护物联网系统带来了新的视角。许多研究致力于将区块链集成到物联网设备管理、访问控制、数据完整性、安全性和隐私中。相比之下，区块链促进的物联网通信研究得更少。尽管如此，我们看到了区块链在分散和保护物联网通信方面的潜力。本文提出了一种由联盟区块链技术驱动的创新物联网服务平台。所提出的解决方案将机器对机器（M2M）和人对机器（H2M）通信抽象为物联网设备提供的服务。然后，它通过智能合约和区块链交易实现物联网网络的数据交换。此外，我们引入了辅助存储器层的建议平台，以解决各种数据存储的要求。我们的概念验证实施针对不同块配置下的各种工作负载和连接大小进行了测试，以评估平台的事务吞吐量、延迟和硬件利用率。实验结果表明，我们的解决方案可以在大多数测试场景下保持高性能，并为优化区块链配置以实现最佳性能提供了有价值的见解。
2022-09-25 cs.CR cs.DC
Investigating the Requirements for Building a Blockchain Simulator for IoT Applications
物联网（IoT）的普及已经使大量智能设备的管理成为可能。然而，物联网是基于集中式模型的，这引入了许多问题，例如单点故障和安全风险。区块链可以为解决这些问题提供一个可行的选择。实际上，区块链和物联网都是复杂的技术，在评估应用程序性能方面带来了进一步的挑战。为基于区块链的物联网应用程序提供可靠的仿真环境将是开发和评估此类应用程序的主要帮助。我们的研究发现，目前还没有具有全面功能的模拟器，用于开发和评估基于区块链的物联网应用程序，这是我们工作的主要动机。本研究的目的是收集专家关于为基于物联网的区块链应用程序创建模拟环境的意见。为此，我们进行了两项独立的调查。首先，一个调查问卷的开发，以确保这种模拟软件的开发将是显着的使用。其次，对参与者进行访谈，以了解他们对基于区块链的物联网应用所面临的主要问题的看法。此外，访谈重点收集了参与者对区块链如何改善物联网以及如何识别区块链在物联网中的适用性的观点。我们的调查结果表明，参与者对区块链解决物联网问题充满信心。然而，他们缺乏评估这一概念的必要工具。这突出了他们对模拟器的需求，以分析区块链和物联网的集成。
2022-08-23 cs.CR cs.DC
Blockchain for IoT Access Control: Recent Trends and Future Research Directions
随着无线传感器网络、智能设备以及传统信息和通信技术的快速发展，物联网（IoT）应用和服务在我们的日常生活中的使用有着巨大的增长。物联网系统处理大量数据。这些数据可能特别敏感，因为它可能包括健康，财务，位置和其他高度个人化的信息。物联网中的细粒度安全管理需要有效的访问控制。一些提案讨论了物联网的访问控制，但是，对新兴的基于区块链的物联网访问控制解决方案的关注有限。在本文中，我们回顾了基于区块链的物联网访问控制解决方案的最新趋势和关键需求。我们确定了区块链的几个重要方面，包括分散控制，安全存储和以不信任的方式共享信息，用于物联网访问控制，包括其优点和局限性。最后，我们指出了一些未来的研究方向，如何有效地将区块链融合到物联网访问控制中。
2021-06-09 cs.CR cs.DC
Optimising Blockchain Scalability for Real-Time IoT Applications
School of Computing and Data Science, Xiamen University Malaysia（厦门大学马来西亚分校计算与数据科学学院）；School of Computing, Wrexham University（雷克瑟姆大学计算机学院）；Faculty of Computing, Engineering and Science, University of South Wales（南威尔士大学计算、工程与理科学院）；Faculty of Science and Information Technology, Daffodil International University（达福迪尔国际大学科学与信息技术学院）
本文综述了针对区块链赋能物联网的最新可扩展性解决方案，分析了层1增强、层2离线处理、基于分片的并行化、边缘和雾计算集成以及混合共识机制，探讨了性能、去中心化与安全性的权衡及实时服务质量影响。
2026-03-29 cs.DC
TrustMesh: A Blockchain-Enabled Trusted Distributed Computing Framework for Open Heterogeneous IoT Environments
本文提出TrustMesh，一种面向开放异构IoT环境的区块链可信分布式计算框架，通过三层架构结合许可链与多阶段PBFT协议，支持非确定性调度且保持拜占庭容错，在冷链监控实验中故障检测延迟低于150毫秒，有效平衡了安全性、性能与灵活性。
2025-01-17 cs.DC
When Internet of Things Meets Blockchain: Challenges in Distributed Consensus
区块链被认为是物联网（IoT）的一项有前途的技术，因为它为分散式网络提供了重要的解决方案，可以解决信任和安全问题，高维护成本问题等。区块链提供的分散化在很大程度上可以归因于共识机制的使用，它可以在没有任何第三方参与的情况下以分布式方式进行点对点交易。本文首先介绍了区块链的基本概念，并说明了为什么共识机制在区块链支持的物联网系统中起着不可或缺的作用。然后，我们讨论了两个著名的共识机制，包括工作量证明（PoW）和权益证明（PoS）的主要思想，并列出了它们在物联网中的局限性。接下来，两种主流的基于直接无环图（DAG）的共识机制，即，Tangle和Hashgraph，以说明为什么DAG共识比PoW和PoS更适合物联网系统。最后讨论了基于DAG的共识机制在未来需要解决的问题和挑战。
2019-05-15 cs.DC
Towards Efficient Integration of Blockchain for IoT Security: The Case Study of IoT Remote Access
蓬勃发展的物联网（IoT）市场引起了网络攻击者的极大兴趣。集中式基于云的物联网服务架构在安全性、可用性和可扩展性方面存在严重限制，并且容易受到单点故障（SPOF）的影响。最近，在区块链上提供物联网服务已经成为一种趋势，以提高安全性、隐私性和可靠性。然而，区块链的高成本，低吞吐量和长延迟的缺点使其不适合物联网应用。在本文中，我们回顾了现有的基于区块链的物联网解决方案，并提出了一个有效的区块链和物联网集成框架。根据该框架，我们设计了一种新型的区块链辅助的分散式物联网远程访问系统RS-IoT，该系统具有在不依赖任何可信第三方的情况下保护物联网设备免受零日攻击的优点。通过引入由智能合约执行的激励和惩罚措施，我们的工作实现了“经济方法”，以挫败大多数旨在获得金钱收益的攻击者。我们的工作提供了一个例子，说明如何使用区块链来确保去中心化环境中服务交易的公平性，并客观地惩罚不当行为。我们通过详细的安全分析来展示RS-IoT的安全性。最后，我们通过以太坊测试网区块链上的概念验证实现来展示其可扩展性，效率和可用性。
2019-11-30 cs.CR cs.DC cs.NI
Blockchain for the IoT: Opportunities and Challenges
区块链技术一直在改变金融行业，并在过去十年中创造了一种新的加密经济。去中心化信任和分布式账本等基本概念对于分布式和大规模物联网（IoT）应用程序来说是有希望的。然而，由于缺乏理解和固有的架构挑战，区块链在这个领域中的应用在加密货币之外的应用很少。在本文中，我们描述了物联网区块链应用的机会，并研究了构建基于区块链的物联网应用所面临的挑战。
2018-05-08 cs.CR cs.CY cs.DC
On the Convergence of Blockchain and Internet of Things (IoT) Technologies
物联网（IoT）技术将很快成为我们日常生活中不可或缺的一部分，以促进对过程和对象的控制和监控，并彻底改变人类与物理世界的交互方式。为了使物联网的所有功能在实践中发挥作用，需要克服一些障碍，并应对一些关键挑战。这些包括但不限于网络安全、数据隐私、能耗和可扩展性。区块链的去中心化性质及其多方面的程序提供了一种有用的机制来解决这些物联网挑战。然而，将区块链协议应用于物联网而不考虑其巨大的计算负载，延迟和带宽开销可能会导致一系列新的问题。该评论评估了我们在集成区块链和物联网技术时面临的一些主要挑战，并提供了见解和高级解决方案，这些解决方案可能会处理物联网和区块链技术的缺点和限制。
2019-03-11 cs.CR cs.DC
A Trust Architecture for Blockchain in IoT
区块链是在物联网网络中建立信任的一种有前途的技术，其中网络节点不一定相互信任。加密散列链接和分布式共识机制确保存储在不可变区块链上的数据不会被更改或删除。然而，区块链机制并不能保证原始数据的可信度。我们提出了一个分层架构，用于提高端到端的信任，可应用于各种基于区块链的物联网应用程序。我们的架构在数据层评估传感器观测的可信度，并通过建议的数据信任和网关信誉模块在区块链层调整块验证。我们提出了性能评估的数据信任模块使用模拟室内目标定位和网关信誉模块使用端到端的区块链实现，以及定性的安全分析的架构。
2019-06-27 cs.CR cs.DC
Blockchain for Internet of Things: A Survey
物联网（IoT）正在将现有产业重塑为以数据驱动决策为特征的智能产业。然而，物联网的固有特征导致了许多挑战，例如分散化，互操作性差，隐私和安全漏洞。区块链技术为应对物联网的挑战带来了机遇。在本文中，我们研究了区块链技术与物联网的集成。我们将这种区块链和物联网的综合称为物联网区块链（BCoT）。本文提出了一个深入的调查BCoT，并讨论了这种新的范式的见解。特别是，我们首先简要介绍物联网并讨论物联网的挑战。然后，我们对区块链技术进行了概述。接下来，我们将重点介绍区块链和物联网的融合，并提出BCoT架构的建议。我们进一步讨论了在物联网中使用区块链进行5G超越的问题以及BCoT的工业应用。最后，我们概述了开放的研究方向，在这个有前途的领域。
2020-02-07 cs.DC cs.NI cs.SE
Towards Secure and Decentralized Sharing of IoT Data
由于物联网设备和平台产生和交换的数据量巨大，物联网（IoT）面临着前所未有的安全性和可扩展性挑战。其中一些挑战目前正在通过将物联网应用程序与区块链相结合来解决。然而，目前区块链支持的物联网系统只是使用区块链来存储访问控制策略，从而没有充分利用区块链技术的力量。在本文中，我们提出了一个名为Sash的新框架，该框架将物联网平台与区块链相结合，与最先进的技术相比具有许多优势。在Sash中，区块链用于存储访问控制策略并做出访问控制决策。因此，对策略和访问请求的更改都是正确实施的，并且可以公开审计。此外，我们通过利用区块链处理金融交易的能力并向数据生产者提供“按设计”报酬来设计“数据市场”。最后，我们利用一个特殊的风味基于身份的加密，以满足密码强制访问控制，同时最大限度地减少开销分发解密密钥。我们通过使用FIWARE开源物联网平台和Hyperledger Fabric框架作为区块链后端来原型化Sash。我们还评估了我们的原型的性能，并表明它在现实的部署设置中产生了可容忍的开销。
2019-08-23 cs.CR cs.DC
Repeat-Authenticate Scheme for Multicasting of Blockchain Information in IoT Systems
我们研究了通过无线基站（BS）将经过认证的区块链信息从区块链节点（服务器）有效传播到物联网（IoT）设备的问题。在现有的区块链协议中，在生成新区块时，每个IoT设备接收由一个或多个可信服务器经由数字签名认证的区块报头的副本。由于它依赖于单播传输，所需的通信资源随着物联网设备的数量线性增长。我们提出了一个更有效的方案，其中每个块头的单个副本是多播的，连同服务器的签名。此外，如果物联网设备容忍延迟，我们利用区块链结构在每个区块周期中只传输一个签名子集，从而及时摊销身份验证。最后，BS通过重复码发送冗余信息，以处理不可靠的无线信道，目的是减少物联网设备所需的反馈量。我们的分析表明，块的及时认证和通信的可靠性之间的权衡，这取决于信道提供的丢包率。数值结果表明，该方案的性能优势使其成为设计新的区块链轻量级协议的可行起点。
2019-12-10 cs.DC cs.NI
Trusted Wireless Monitoring based on Blockchain over NB-IoT Connectivity
从物联网（IoT）设备收集的各种排放或污染的数据，对利益相关者来说具有重要的经济价值。这使得它容易被滥用或篡改，并提出了将物联网与分布式账本技术（DLT）集成以收集，存储和保护物联网数据的需求。然而，DLT给节俭的物联网连接带来了额外的开销，并使物联网流量对称化，从而改变了物联网面向上行链路的通常假设。我们已经实现了一个平台，将DLT与基于窄带物联网（NB-IoT）的监控系统集成在一起。我们在两个用例中评估性能并讨论权衡：数据授权和实时监控。
2021-01-01 cs.CR cs.DC
Delay and Communication Tradeoffs for Blockchain Systems with Lightweight IoT Clients
新兴的区块链协议提供了一种适合支持物联网（IoT）交互的去中心化架构。然而，对于低功耗和内存受限的设备来说，保留区块链账本的本地副本是不可行的。出于这个原因，它们配备了轻量级软件实现，这些软件实现仅在更新时从区块链网络下载有用的数据结构，例如账户状态。在本文中，我们考虑并分析了一种由区块链网络的节点实现的新方案，该方案在定期更新中聚合区块链数据，并进一步降低了连接的物联网设备的通信成本。我们表明，聚合周期应选择的基础上的信道质量，提供的速率，和有用的数据结构的更新的统计。针对以太坊协议获得的结果说明了聚合方案在降低设备占空比方面的益处，特别是对于低信噪比，以及在下行链路中传输的信息量的总体减少（例如，从无线基站到IoT设备）。该方案的一个潜在应用是让物联网设备请求比实际需要更多的信息，从而提高其隐私性，同时保持通信成本不变。总之，我们的工作是第一个为设计具有无线连接的轻量级区块链协议提供严格指导的工作。
2018-10-17 cs.DC cs.NI
Securing Blockchain-based IoT Systems with Physical Unclonable Functions and Zero-Knowledge Proofs
该研究提出在Hyperledger Fabric环境中集成PUFs与ZKPs的安全框架，用于区块链物联网系统的设备识别、隐私认证与交易处理，验证了其可行性、性能与抗攻击能力，提供了综合安全解决方案。
2024-05-20 cs.CR cs.DC cs.NI
Facing to Latency of Hyperledger Fabric for Blockchain-enabled IoT: Modeling and Analysis
Hyperledger Fabric（HLF）是最受欢迎的私有区块链之一，最近因支持区块链的物联网（IoT）而受到关注。然而，对于处理时间敏感数据的物联网应用程序来说，HLF中的处理延迟已经成为一个新的挑战。因此，在本文中，我们为支持HLF的物联网建立了一个实用的HLF延迟模型。我们首先讨论支持HLF的物联网的结构和事务流程。在实现真正的HLF之后，我们捕获每个事务经历的延迟，并表明HLF的总延迟可以建模为Gamma分布，这通过进行拟合优度测试（即，Kolmogorov-Smirnov（KS）检验）。我们还提供了各种HLF环境的建模延迟分布的参数值。此外，我们探讨了三个重要的HLF参数，包括事务生成速率，块大小和块生成超时的HLF延迟的影响。因此，本文提供了关于最大限度地减少支持HLF的物联网延迟的设计见解。
2022-02-07 cs.DC cs.PF
AI-enabled Blockchain: An Outlier-aware Consensus Protocol for Blockchain-based IoT Networks
University of Central Florida（中佛罗里达大学）
提出了一种使用机器学习在基于区块链的物联网网络中实现安全和鲁棒共识的新框架。Hyperledger fabric是作为Hyperledger项目的一部分开发的区块链平台，虽然看起来非常适合物联网应用程序，但在不可信的环境中对恶意活动的容忍度相对较低。为此，我们提出了具有两步共识协议的AI启用区块链（AIBC），该协议使用离群值检测算法在超级账本结构平台上实现的物联网网络中达成共识。异常感知共识协议利用监督机器学习算法，该算法在第一步中通过学习的检测器检测异常活动。然后，数据通过超级账本结构中固有的实用拜占庭容错（PBFT）共识协议进行账本更新。我们衡量和报告我们的框架在各种延迟组件方面的表现。结果表明，我们实现的AIBC网络（两步共识协议）通过略微降低延迟性能，提高了超级账本结构在容错方面的性能。
2019-08-09 cs.DC cs.LG cs.NI
Blockchain enabled fog structure to provide data security in IoT applications
物联网通过将智能设备连接到互联网，并利用所述设备生成的数据来为个人和企业提供增值服务。在这种情况下，如果数据被暴露、篡改或丢失，服务将无法正常运行。在本文中，我们从五个方面讨论物联网应用中的数据安全性：机密性、完整性、真实性、不可否认性和可用性。我们讨论了如何使用分布式账本技术来克服这些问题，并建议使用雾计算架构作为分散的计算支持来部署账本。
2019-01-15 cs.CR cs.DC
EdgeChain: An Edge-IoT Framework and Prototype Based on Blockchain and Smart Contracts
新兴的物联网（IoT）面临着重大的可扩展性和安全挑战。一方面，物联网设备是“弱”的，需要外部的帮助。边缘计算提供了一个有前途的方向，解决了集中式云计算在扩展大量设备方面的不足。另一方面，物联网设备由于资源限制，面对恶意黑客也相对“脆弱”。新兴的区块链和智能合约技术为物联网和边缘计算带来了一系列新的安全功能。在本文中，为了应对这些挑战，我们设计并原型化了一个基于区块链和智能合约的边缘物联网框架“EdgeChain”。其核心思想是集成一个许可的区块链和内部货币或“硬币”系统，将边缘云资源池与每个物联网设备的帐户和资源使用以及物联网设备的行为联系起来。EdgeChain使用基于信用的资源管理系统来控制物联网设备可以从边缘服务器获得多少资源，基于预先定义的优先级，应用程序类型和过去行为的规则。智能合约用于执行规则和策略，以不可否认和自动化的方式规范物联网设备行为。所有的物联网活动和交易都被记录到区块链中，以进行安全的数据记录和审计。我们实现了一个EdgeChain原型，并进行了大量的实验来评估这些想法。结果表明，在获得区块链和智能合约的安全性优势的同时，将它们集成到EdgeChain的成本在合理和可接受的范围内。
2018-06-16 cs.CR cs.DC cs.NI
BLOFF: A Blockchain based Forensic Model in IoT
在这个技术爆炸式增长的时代，当我们考虑灵巧家庭和城市、智能能源、安全和监控以及医疗保健等技术时，物联网（IoT）已成为游戏规则的改变者。物联网提供的众多好处已成为对用户和网络犯罪分子有吸引力的技术。今天的网络犯罪分子拥有部署数百万次复杂攻击的工具和技术。这些攻击需要调查;这就是数字取证发挥作用的地方。然而，由于物联网环境的异构性，在物联网系统中进行取证调查并不容易。此外，法医调查人员大多依赖于服务提供商提供的证据，这种情况可能导致证据污染。为了解决这个问题，作者提出了一种基于区块链的物联网取证模型，该模型可以防止篡改日志成为证据。
2021-03-15 cs.CR cs.DC
Collaborative Access Control for IoT -- A Blockchain Approach
针对物联网集中式访问控制的问题，提出基于区块链的BEAC框架，包含新型P2P基础设施、通用区块链机制及捷径方法，实验显示访问时间减少约43%。
2024-05-24 cs.CR cs.DC
Digital Twins and Blockchain for IoT Management
针对物联网管理中的安全与隐私问题，提出集成数字孪生与区块链的方法，通过智能合约管理对数字孪生的访问，实现多租户数据流定制并防止访问漏洞。
2023-09-03 cs.CR cs.DC
A Trust and Reputation System for IoT Exploiting Distributed Ledger Technology
比特币的出现，以及随之而来的区块链，开启了一个去中心化的新时代。区块链使相互不信任的实体能够协同工作以实现共同目标。然而，目前的区块链技术缺乏可扩展性，这限制了它们在物联网（IoT）应用中的使用。互联网上的许多设备都具有计算和通信能力，以促进决策。这些设备将很快成为一个500亿节点的网络。此外，传感器即服务（SaaS）等新的物联网业务模式需要强大的信任和信誉系统（TRS）。在本文中，我们介绍了一种结合Tangle和区块链作为物联网TRS框架的创新分布式账本。Tangle和区块链的结合提供了前者的可维护性和后者的可扩展性。拟议的分类账可以处理大量的物联网设备交易，并促进低功耗节点的加入和贡献。采用分布式账本可以减轻许多威胁，例如粉饰攻击。结合支付和评级协议，所提出的方法为上层信誉算法提供了更干净的数据。
2021-11-26 cs.CR cs.DC
Real time Smart Contracts for IoT using Blockchain and Collaborative Intelligence based Dynamic Pricing for the next generation Smart Toll Application
物联网（IoT），区块链（BC）和人工智能（AI）的融合是实现机器经济的关键加速器。为了为未来的业务做好准备，这些技术需要通过将物联网功能扩展到物联网（EoT）功能来进行调整。在本文中，我们专注于这样一个实施经验的智能收费交易应用领域的移动性。我们的论文展示了一种可能的解决方案，即利用支持AI的多智能体系统在设备层面利用谈判、决策、分布式学习功能，以及使用区块链在汽车和收费之间建立实时智能合约。该解决方案还展示了来自作为车辆和基础设施一部分的各种物联网设备的实时的数据的货币化。虽然区块链保护了参与者的隐私，但它也充当了区块链中设备之间的经济交易层和治理层。
2020-02-28 cs.DC cs.MA cs.SE
BlendCAC: A BLockchain-ENabled Decentralized Capability-based Access Control for IoTs
物联网（IoT）的普及允许异构嵌入式智能设备在有或没有人工干预的情况下协作地提供智能服务。在利用大规模基于物联网的应用（如智能电网或智能城市）的同时，物联网也引发了对隐私和安全的更多关注。在物联网面临的最大安全挑战中，访问授权对于资源共享和信息保护至关重要。当今访问控制（AC）的一个弱点是集中式授权服务器，它可能是性能瓶颈或单点故障。在本文中，BlendCAC，一个基于区块链的分散能力的AC被提出用于物联网的安全性。BlendCAC旨在对大规模物联网系统中的设备、服务和信息进行有效的访问控制。基于区块链网络，提出了一种用于访问权限传播的能力委托机制.提出了一种基于身份的能力令牌管理策略，该策略利用智能合约进行访问授权的注册、传播和撤销。在提出的BlendCAC方案中，物联网设备是自己的主人，可以控制自己的资源，而不是由集中式机构进行监督。在Raspberry Pi设备和本地私有区块链网络上实施和测试，我们的实验结果证明了所提出的BlendCAC方法的可行性，可以为物联网系统提供分散，可扩展，轻量级和细粒度的AC解决方案。
2018-04-24 cs.CR cs.DC cs.NI
Blockchain as an IoT intermediary
区块链技术提供了一种私有、安全、透明的分散式数据交换。而且，区块链并不局限于某个特定领域，而是有着广泛的应用，可以集成到各种互联网交互系统中。例如，物联网（IoT）、供应链跟踪、电子健康记录（EHR）、数字取证、身份管理、无信任支付和其他关键业务要素都将从其实施中受益。以太坊2.0、Polkadot、Cardano和其他Web 3.0技术等下一层解决方案为开发人员提供了多功能性。此外，这些平台在开发过程中使用了类似于标准传统软件的智能合约，但为最终用户提供了关键实用程序，如在线钱包、具有透明规则的安全数据。区块链在教育技术（EduTech）领域受到了广泛关注，因为它旨在实现一个更加透明和多用途的教育系统。除了定义如何注册、收集和处理数据的智能合约技术之外，区块链还可以用作移动使用的物联网中介。因此，我们实施了一个由区块链技术驱动的教育学习平台，以研究在工业和学术环境中的可行性。本质上，这是一个适合移动平台的Web应用程序，并连接到区块链进行关键数据交换。在本文中，我们想强调区块链技术在多个领域的潜力，以及真正理解传统集中式软件解决方案的可破坏性的基本原则的必要性。
2021-12-15 cs.CR cs.DC
PoAh: A Novel Consensus Algorithm for Fast Scalable Private Blockchain for Large-scale IoT Frameworks
在当今的互联世界中，资源受限的设备被部署用于传感和决策应用，从智能城市到环境监测。这些资源受限的设备被连接起来，以创建通常被称为物联网（IoT）、雾计算和边缘计算的实时分布式网络。区块链在这些领域中获得了很大的兴趣，通过忽略集中式依赖来保护系统，其中工作量证明（PoW）在使整个安全解决方案分散化方面发挥着至关重要的作用。由于设备的资源限制，PoW不适合基于区块链的安全解决方案。本文提出了一种新的共识算法，称为认证证明（PoAh），它引入了一种加密认证机制，以取代PoW资源受限的设备，并使区块链应用程序特定。因此，PoAh既适合私有区块链，也适合许可区块链。此外，PoAh不仅保护了系统，还保持了系统的可持续性和可扩展性。所提出的共识算法的理论评估在仿真场景中，并在实时硬件测试床，以验证其性能。最后，讨论了PoAh及其在物联网和边缘计算场景中与区块链的集成。所提出的PoAh虽然在有限的计算机资源（例如像Raspberry Pi这样的单板计算设备）中运行，但延迟大约为3秒。
2020-01-21 cs.CR cs.DC
ChainSplitter: Towards Blockchain-based Industrial IoT Architecture for Supporting Hierarchical Storage
快速发展的工业物联网（IIoT）技术为构建大规模系统将众多异构设备连接到互联网提供了一个充满希望的机会。大多数现有的IIoT基础设施都是基于集中式架构，这更容易管理，但无法有效支持多方之间不可变和可验证的服务。区块链技术为大规模IIoT基础设施提供了许多所需的功能，例如去中心化、可信赖性、可跟踪性和不可变性。本文提出了一种基于区块链的IIoT架构，以支持不可变和可验证的服务。然而，当将区块链技术应用于IIoT基础设施时，所需的存储空间对资源受限的IIoT基础设施提出了挑战。为了解决存储问题，本文提出了一种分层的区块链存储结构，\textit{ChainSplitter}。特别是，所提出的架构具有分层存储结构，其中大部分区块链存储在云中，而最新的区块存储在各个IIoT网络的覆盖网络中。所提出的架构通过两个连接器（\textit{blockchain connector}和\textit{cloud connector}）将本地IIoT网络、区块链覆盖网络和云基础设施无缝绑定在一起，以构建分层区块链存储。覆盖网络中的区块链连接器从IIoT网络中生成的数据构建区块链中的区块，云连接器解决覆盖网络和云之间的区块链同步问题。我们还提供了一个案例研究，以展示在实际工业物联网案例中提出的分层区块链存储的效率。
2019-10-02 cs.CR cs.DC
SCALHEALTH: Scalable Blockchain Integration for Secure IoT Healthcare Systems
本研究提出SCALHEALTH，一种基于Hyperledger Fabric的区块链方案，结合认证、IPFS和NFT，通过双区块链（健康与金融）实现安全、去中心化的物联网医疗系统，模拟显示性能优于常规方案。
2024-03-12 cs.CR cs.DC
LiFeChain: Lightweight Blockchain for Secure and Efficient Federated Lifelong Learning in IoT
The University of Hong Kong（香港大学）；Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）
LiFeChain通过轻量区块链技术，结合PoMC共识与Seg-ZA仲裁，有效提升物联网中联邦终身学习的安全性与效率，减少延迟和存储开销。
2026-03-30 cs.CR cs.DC
A Hierarchical and Location-aware Consensus Protocol for IoT-Blockchain Applications
本文提出分层位置感知共识协议 LH-Raft，通过节点声誉与距离形成候选组并选举子层领导者，结合门限签名实现全局共识，实验表明其可扩展并显著降低通信成本、共识延迟和一致时间。
2023-05-28 cs.CR cs.DC cs.NI
Lightweight Collaborative Anomaly Detection for the IoT using Blockchain
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；Ben-Gurion University（本-古里安大学）
由于其快速增长和部署，物联网（IoT）已成为我们日常生活的一个重要方面。不幸的是，物联网设备往往有许多漏洞可以被攻击者利用。诸如异常检测之类的无监督技术可以用于以即插即保护的方式保护这些设备。然而，异常检测模型必须经过长时间的训练才能捕获所有良性行为。此外，异常检测模型容易受到对抗攻击的攻击，因为在训练阶段，所有观察都被假设为良性的。在本文中，我们提出了（1）一种新的异常检测方法和（2）一个轻量级框架，该框架利用区块链在分布式环境中集成异常检测模型。区块链框架通过物联网设备之间的自我证明和共识来增量地更新可信的异常检测模型。我们在一个分布式物联网仿真平台上评估了我们的方法，该平台由48个Raspberry Pis组成。仿真演示了该方法如何增强每个设备的安全性和整个网络的安全性。
2020-06-18 cs.CR cs.DC cs.LG
Modeling and Analysis of Data Trading on Blockchain-based Market in IoT Networks
带有用于数据汇集和环境感知的嵌入式传感器的移动设备为数据交易的成本效益方法奠定了基础。例如，这些数据可能与污染和气体排放有关，可用于检查是否符合国家和国际法规。目前的物联网数据交易方法依赖于集中的第三方实体在数据消费者和数据提供者之间进行协商，这在大规模上是低效和不安全的。相比之下，基于分布式账本技术（DLT）的去中心化方法可以实现数据交易，同时确保信任，安全和隐私。然而，由于对卖家和买家之间的通信效率缺乏了解，在物联网环境中对数据交易协议进行基准测试方面仍然存在很大的差距。受这种知识差距的激励，我们引入了一种基于DLT的物联网数据交易模型，该模型通过窄带物联网（NB-IoT）系统来支持大规模环境感知。我们通过NB-IoT连接，在延迟和能耗方面表征了三种基于DLT的基本IoT数据交易协议的通信效率。这些协议的模型和分析为物联网数据交易应用提供了基准。
2020-12-20 cs.DC cs.NI
Privacy-Preserving Transactive Energy Management for IoT-aided Smart Homes via Blockchain
随着智能电网的蓬勃发展，无处不在的智能电表构成了能源物联网。本文为物联网辅助智能家居开发了一种新型的基于区块链的交互式能源管理系统。我们考虑了智能家居参与交互式能源的一整套选择。智能家居可以与电网交互以执行垂直事务，例如，将额外的太阳能馈送到电网，并提供需求响应服务以减轻电网负荷。智能家居还可以与对等用户交互以执行水平事务，例如，点对点能源交易然而，传统的交互式能量管理方法存在效率低、隐私泄露和单点失效的缺点。为了应对这些挑战，我们开发了一种保护隐私的分布式算法，使用户能够通过区块链上的智能合约并行地优化管理他们的能源使用。此外，我们还为物联网设备设计了一个高效的区块链系统，并开发了智能合约来支持整体的交易能源管理系统。最后，我们通过大量的模拟和实验来评估基于区块链的交互式能源管理系统的可行性和性能。结果表明，基于区块链的交互式能源管理系统在实际物联网设备上是可行的，并将整体成本降低了25%。
2021-03-10 cs.CR cs.DC cs.SY
A Location-based and Hierarchical Framework for Fast Consensus in Blockchain Networks
本文提出一种面向物联网区块链的基于位置的分层共识协议，利用节点声誉与距离信息选举子层领导者，并结合门限签名实现全局共识，相比 Raft 在通信成本、网络延迟和一致时间上均降低超过 50%。
2023-05-26 cs.CR cs.DC
Trustworthy Pre-Processing of Sensor Data in Data On-chaining Workflows for Blockchain-based IoT Applications
在将传感器数据提供给智能合约之前，通常需要在中间链下节点上对数据进行预处理。当这样做时，最初构建的加密签名不再能够在链上验证。这暴露了未被检测到的操纵的机会，并为物联网中的应用程序提出了一个问题，其中需要在链上提供可信的传感器数据。在本文中，我们提出了值得信赖的预处理，使端到端的传感器数据完整性的数据链工作流。我们定义了可信的预处理的要求，提出了一个模型和通用的工作流程，数据链上，选择链下计算利用零知识证明（ZKP）和可信执行环境（TEE）作为有前途的解决方案方法，并讨论了我们的概念验证实现和初步的实验，比较评估结果。介绍了可信的预处理和原理解决方案的重要性，解决了基于区块链的物联网应用中端到端传感器数据完整性的主要问题。
2021-10-29 cs.CR cs.DC
CIoTA: Collaborative IoT Anomaly Detection via Blockchain
Ben-Gurion University of the Negev（内盖夫本-古里安大学）
由于其快速增长和部署，物联网（IoT）设备已成为我们日常生活的一个重要方面。然而，它们往往具有许多可被攻击者利用的漏洞。无监督技术，如异常检测，可以帮助我们保护物联网设备。然而，异常检测模型必须经过长时间的训练，才能捕获所有良性行为。这种方法容易受到对抗攻击的攻击，因为在训练异常检测模型时，所有观察都被假设为良性的。在本文中，我们提出了CIoTA，这是一个轻量级框架，利用区块链概念为资源有限的设备执行分布式和协作异常检测。CIoTA使用区块链通过物联网设备之间的自我证明和共识来增量更新可信的异常检测模型。我们在我们自己的分布式物联网仿真平台上评估了CIoTA，该平台由48个Raspberry PI组成，以展示CIoTA增强每个设备安全性和整个网络安全性的能力。
2018-04-09 cs.CR cs.CY cs.DC
Efficient Byzantine Consensus MechanismBased on Reputation in IoT Blockchain
针对物联网区块链中现有共识算法节点可靠性差、TPS低、可扩展性不足等问题，提出基于声誉的高效拜占庭共识机制EBRC，优化节点评估与活跃节点管理，在延迟、吞吐量、安全性与验证成本上表现更优，为相关场景提供参考。
2025-08-03 cs.CR cs.DB cs.DC
Multiple-stopping time Sequential Detection for Energy Efficient Mining in Blockchain-Enabled IoT
本文针对低功耗区块链物联网设备的挖矿时机问题，构建多停时贝叶斯序贯检测/POMDP模型，利用单调性与阈值结构提出可由策略梯度优化的线性挖矿策略，并在合成与真实Bitcoin数据上验证其节能效果。
2023-08-17 cs.CR cs.DC cs.SY
IoT Monitoring with Blockchain: Generating Smart Contracts from Service Level Agreements
针对物联网服务监控中SLA违规证据易被篡改的信任问题，本研究开发了一个Java库，能根据给定SLA自动生成智能合约，结合区块链技术实现无可辩驳的违规监控，并在远程患者监控模拟场景中达到100%的捕获成功率。
2024-08-23 cs.CR cs.DC cs.ET
