Secured by Blockchain: Safeguarding Internet of Things Devices
区块链是一种颠覆性的技术，被认为是下一件大事，并已获得不同领域专家的广泛认可。在本文中，我们考虑了消费电子（CE）行业区块链的可能用例和应用及其与物联网的相互作用。我们没有讨论区块链如何彻底改变供应链，而是专注于如何利用它来增强联网CE设备的安全性。这项工作的动机是最近大量使用易于黑客攻击的设备作为武器的攻击。朝着这个方向，区块链解决方案的隐私和数据保护方面也被提出，并与监管框架规定相关联。还提供了有关现有区块链解决方案的信息。
2019-05-02 cs.CR
What is a Blockchain? A Definition to Clarify the Role of the Blockchain in the Internet of Things
区块链一词的使用被记录在不同的项目中，从加密货币到物联网（IoT）的应用等等。因此，区块链的概念似乎模糊不清，因为很难相信相同的技术可以为具有极其不同需求并表现出不同性能和安全性的应用程序提供支持。这份立场文件详细阐述了分布式系统的理论，以推进区块链的明确定义，使我们能够澄清其在物联网中的作用。这一定义将三个要素紧密地联系在一起，作为一个整体，为区块链提供了与其他分布式账本技术不同的独特功能：不变性、透明性和匿名性。然而，我们注意到，不变性是以消耗大量资源为代价的，透明性不要求保密性，匿名性阻止了用户的识别和注册。这与大多数物联网应用的要求形成鲜明对比，物联网应用由资源受限的设备组成，其数据需要保密，用户需要清楚地知道。在提出的定义的基础上，我们得出了根据应用需求和信任模型选择适当的分布式账本技术的新指南，确定了导致区块链应用不当的常见陷阱。最后，我们指出了区块链在物联网中的可行作用：大量的本地物联网交易可以在链下聚合，然后在需要时成功记录在外部区块链上，作为公共问责的一种手段。
2021-02-07 cs.CR cs.NI
Integration of Blockchain and Cloud of Things: Architecture, Applications and Challenges
区块链技术正在席卷世界。区块链以其去中心化、透明和安全的性质，已成为下一代众多工业应用的颠覆性技术。云计算和物联网结合赋能的物联云就是其中之一。在这种背景下，区块链提供了创新的解决方案，以解决物联网在去中心化、数据隐私和网络安全方面的挑战，而物联网提供了弹性和可扩展性功能，以提高区块链运营的效率。因此，一种新的区块链和物联网集成的范例，称为BCoT，被广泛认为是广泛应用场景的有前途的推动者。在本文中，我们提出了一个国家的最先进的审查BCoT集成提供一般读者的概述BCoT在各个方面，包括背景知识，动机和集成架构。特别是，我们还提供了BCoT在不同用例领域（如智能医疗，智能城市，智能交通和智能工业）的应用的深入调查。然后，我们回顾了最近BCoT的发展与新兴的区块链和云平台，服务和研究项目。最后，一些重要的研究挑战和未来的方向突出，以刺激在这个有前途的领域的进一步研究。
2020-08-28 cs.CR
An Intelligent Transaction Migration Scheme for RAFT-based Private Blockchain in Internet of Things Applications
多访问边缘计算（MEC）和RAFT共识的集成使得在可信的基站和网关上部署区块链成为可能，为物联网（IoT）应用提供高效和防篡改的边缘数据服务。然而，减少在区块链上存储数据的延迟仍然是一个挑战，特别是当某个区域的异常触发的数据流超过块生成速度时。这封信提出了一种物联网应用中基于RAFT的私有区块链智能交易迁移方案，将繁忙区域的交易智能迁移到空闲区域。仿真结果表明，该方案在高数据流情况下能明显降低延迟。
2021-05-21 cs.CR
Rethinking Collaborative Trust for Verifiably Decentralized Blockchain Systems
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
针对区块链系统实际去中心化不足的问题，提出基于用户协作多样性而非资源均匀性的去中心化度量框架，通过抗女巫攻击的不对称Shapley值奖励分配和扩展图理论激励跨联盟协作，可缓解各层中心化并扩展至可扩展性等应用。
2026-06-29 cs.CE cs.CR cs.DC
Blockchain Technologies for the Internet of Things: Research Issues and Challenges
本文对物联网（IoT）网络的现有区块链协议进行了全面调查。我们首先描述区块链，并总结现有的区块链技术调查。然后，我们概述了区块链技术在物联网中的应用领域，例如车联网，能源互联网，云互联网，雾计算等。此外，我们还提供了物联网网络中区块链协议考虑的威胁模型的分类，分为五大类，即基于身份的攻击，基于操纵的攻击，密码分析攻击，基于声誉的攻击，基于服务的攻击。此外，我们还提供了一个分类法，并对安全和隐私保护区块链技术的最新方法进行了并排比较，这些方法涉及区块链模型，特定的安全目标，性能，限制，计算复杂性和通信开销。根据目前的调查，我们强调了开放研究的挑战，并讨论了物联网区块链技术未来可能的研究方向。
2018-06-24 cs.CR
Integration of Blockchain and Edge Computing in Internet of Things: A Survey
作为保证数据安全性、一致性、可追溯性等的重要技术，区块链越来越多地用于物联网（IoT）应用。区块链和边缘计算的融合可以进一步提高网络，计算，存储和安全方面的资源利用率。本文旨在对区块链和边缘计算的集成进行调查。特别是，我们首先概述了区块链和边缘计算。然后，我们提出了一个集成区块链和边缘计算系统的通用架构。接下来，我们将研究如何利用区块链来使边缘计算受益，以及如何使用边缘计算来使区块链受益。并从资源管理、联合优化、数据管理、计算卸载、安全机制等角度探讨了区块链与边缘计算系统融合带来的问题及解决方案。最后，我们分析和总结了区块链与边缘计算系统融合所面临的挑战以及未来可能的解决方案。
2022-05-26 cs.CR eess.SP
Role of Cybersecurity and Blockchain in Battlefield of Things
物联网是生态系统发展的重要组成部分，可以为战场上的通信做出快速准确的判断。然而，由于各种原因，物联网战场（BoT）的使用受到一些限制。有可能发生重播、数据操纵、侵犯隐私和其他类似事件。作为一个直接的结果，实现一个安全机制来保护在BoT内发生的通信已经成为一个绝对的要求。为此，我们提出了一种基于区块链的解决方案，该解决方案既安全又私密，可用于BoT生态系统内的通信。此外，还研究了将区块链技术和网络安全集成到BoT应用程序实施中的好处。这项工作阐述了将网络安全和基于区块链的工具、技术和方法集成到BoT中的重要性。
2022-12-22 cs.CR
Anti-Tamper Protection for Internet of Things System Using Hyperledger Fabric Blockchain Technology
自动化和工业物联网（IoT）设备每天都在增加。随着物联网设备数量的增长，它们生成的数据量也将增长。在不久的将来，有效地管理这些快速扩展的物联网设备和大量数据，使其可供所有授权用户使用，而不影响其完整性将变得至关重要。另一方面，记录了许多信息安全事件，增加了对对策的要求。虽然到目前为止，针对敌对第三方的保护措施已经司空见惯，但运营商和各方对数据篡改检测和阻止的需求有所增加。区块链技术以其隐私性，不变性和分散性而闻名。单板计算机正变得越来越强大，同时作为物联网平台也变得越来越实惠。这些单板计算机在自动化行业中越来越受欢迎。这项研究的重点是物联网-区块链集成的范例，其中区块链节点在物联网平台本身上自主运行。它使系统能够在没有人干预的情况下进行机器对机器的交易，并对物联网设备进行直接存取控制。本文假设读者熟悉Hyperledger Fabric的基本操作，并专注于集成的实用方法。为区块链上的新手提供了一个基本的介绍。
2021-09-15 cs.CR cs.NI
Use of blockchain in the internet of things: a survey
本文通过创建关于BC的业务和技术的通用语言，提供了BC技术的全面和高层次的技术概述。然后概述了BC技术，其架构，分类，挑战等。最后，为研究人员提供了一些建议，这些建议在部署基于BC技术的下一代物联网应用之前必须解决。
2023-03-09 cs.CR
Toward Blockchain for Edge-of-Things: A New Paradigm, Opportunities, and Future Directions
区块链作为许多应用领域的一项有前途的技术正在获得发展势头，其中之一是通过边缘计算和物联网（IoT）的集成实现的边缘物联网（EoT）。特别是，区块链和EoT的融合导致了一种新的范式，称为区块链支持的EoT（BEoT），这对于实现未来的低延迟和高安全性服务和应用至关重要。本文设想了一种新的BEoT架构，用于在网络边缘支持区块链管理下的工业应用，适用于各种物联网用例，如灵巧家庭、智能医疗、智能电网和智能交通。最后探讨了BEoT在提供安全服务方面的潜力，包括访问认证、数据隐私保护、攻击检测和信任管理。最后，我们指出了一些关键的研究挑战和未来的发展方向，在这一新兴领域。
2021-04-27 cs.CR eess.SP
Faster Dual-Key Stealth Address for Blockchain-Based Internet of Things Systems
隐形地址防止区块链交易的输出与收件人的钱包地址的公开关联，并隐藏交易的实际目的地地址。虽然隐形地址为加密货币网络提供了一种有效的隐私增强技术，但它需要区块链节点主动监控所有交易并计算所谓的目的地地址，这限制了其在物联网（IoT）等资源受限环境中的应用。在本文中，我们提出了DKSAP-IoT，这是一种用于基于区块链的物联网系统的更快的双密钥隐形地址协议。DKSAP-IoT利用类似于TLS会话恢复的技术来提高性能，同时减少两个通信对等体之间的事务大小。我们的理论分析以及在嵌入式计算平台上的大量实验表明，与最先进的方案相比，DKSAP-IoT能够将计算开销减少至少50%，从而为其应用于基于区块链的物联网系统铺平了道路。
2018-06-04 cs.CR
SAI-BA-IoMT: Secure AI-Based Blockchain-Assisted Internet of Medical Things Tool to Moderate the Outbreak of COVID-19 Crisis
最近，中国武汉报告了一种传染病，即2019年冠状病毒病（COVID-19），随后在几个月内蔓延到全球。于二零二零年五月十六日，COVID-19疫情已影响全球多个国家。在本文中，我们将介绍区块链、加密技术、医疗物联网（IoMT）和人工智能（AI）技术的融合如何在COVID-19大流行的情况下解决这一问题。此外，我们提出了一个安全的基于AI的区块链辅助IoMT（SAI-BA-IoMT）模型，用于COVID-19危机中的医疗保健系统。本文还探讨了大流行后世界可能经历的后电晕危机。此外，我们展示了所提出的模型的潜在应用，以解决源于冠状病毒的困难。
2021-08-21 cs.CR
Blockchain-based Data Provenance for the Internet of Things
随着越来越多的应用程序和服务依赖于物联网（IoT）设备收集和提供的数据，重要的是这些数据可以被信任。数据来源解决方案与区块链技术一起是使数据更值得信赖的一种方法。然而，目前的解决方案并没有解决物联网应用及其数据的异构性。在这项工作中，我们确定了通用物联网数据来源框架的功能和非功能需求，并将框架概念化为分层架构。使用基于以太坊智能合约的概念验证实现，可以为各种物联网用例实现数据出处。通用框架的好处包括简化采用和更快速地实现物联网的数据来源。
2019-08-06 cs.CR
Blockchain for the Internet of Things: Present and Future
物联网成功的关键挑战之一是如何保护和匿名化每天数十亿的物联网交易和设备，尽管在过去几年中进行了大量的研究工作，但这个问题仍然存在。另一方面，基于区块链算法的技术正在颠覆当今的加密货币市场，并显示出巨大的潜力，因为它们提供了一种分布式交易分类账，无法被单个实体篡改或控制。尽管区块链可能是物联网安全和隐私挑战的灵丹妙药，但仍需要进行大量的研究工作，以使计算密集型区块链算法适应当今物联网设备严格的能源和处理限制。在本文中，我们概述了有关物联网区块链主题的现有文献，并提出了需要解决的研究挑战路线图，以使区块链技术在物联网中的使用成为可能。
2019-03-18 cs.CR
Trustworthy Digital Twins in the Industrial Internet of Things with Blockchain
提出基于区块链的IIoT框架，结合数字孪生技术解决数据管理与安全问题，实现可信的过程监控、故障诊断与优化控制。
2020-10-23 cs.CR
Blockchain-Enabled EHR Framework for Internet of Medical Things
医疗物联网（IoMT）提供了一个由智能医疗设备和医疗服务软件应用程序组成的基础设施。通过互联网，IoMT能够提供远程医疗诊断和及时的健康服务。患者可以使用他们的智能设备创建，存储和与包括医生和护士在内的各种医务人员共享他们的电子健康记录（EHR）。然而，除非IoMT中的底层组合是安全的，否则恶意用户可以拦截、修改甚至删除患者的敏感EHR数据。患者也失去了对EHR的完全控制，因为IoMT中的大多数健康服务都是在云外包的集中式平台下构建的。因此，设计一个分散的、可审计的、安全的EHR系统，在保证隐私和安全的同时，保证对患者的绝对访问控制是很有吸引力的。利用区块链的去中心化、可扩展性和不变性等特点，我们提出了一个主要由医疗中心维护的安全EHR框架。在这个框架中，患者的EHR数据被加密并存储在医疗机构的服务器中，而相应的哈希值则保存在区块链上。我们使用安全原语来提供EHR数据的身份验证，完整性和机密性，同时通过区块链技术保证访问控制和不变性。安全性分析和性能评估的建议框架证实了其有效性。
2020-11-11 cs.CR cs.NI
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
Interacting with the Internet of Things using Smart Contracts and Blockchain Technologies
尽管技术进步，物联网（IoT）中的大多数智能对象无法使用为与强大的互联网服务器交互而设计和开发的技术进行访问。物联网用例涉及的设备不仅资源有限，而且它们并不总是连接到互联网，并且在物理上容易受到篡改。在本文中，我们描述了一个基于智能合约的解决方案的设计、开发和评估，该解决方案允许最终用户安全地与智能设备进行交互。我们的方法可以在完全分散的环境中实现访问控制、Thing身份验证和支付，同时考虑到区块链技术和物联网范式所带来的限制和约束。我们的原型实现基于现有技术，即，以太坊智能合约，这使得它现实且从根本上安全。
2019-01-23 cs.CR
Is Blockchain for Internet of Medical Things a Panacea for COVID-19 Pandemic?
COVID-19疫情的爆发深刻影响了公众的生活方式和社会的医疗体系。作为应对新冠肺炎等传染病流行所带来的新挑战的一种有前途的方法，部署在医院、诊所和医疗中心的医疗物联网（IoMT）可以节省诊断时间，提高医疗资源的效率，尽管IoMT的隐私和安全问题阻碍了广泛采用。为了解决IoMT的隐私，安全和互操作性问题，我们通过将区块链引入现有的IoMT系统，提出了一个基于区块链的IoMT框架。在本文中，我们回顾了这种架构的好处，并说明了支持区块链的IoMT带来的机遇。我们还提供了基于区块链的IoMT在抗击COVID-19大流行方面的用例，包括预防传染病、位置共享和接触者追踪以及注射药物供应链。我们还概述了这一领域今后的工作。
2022-04-16 cs.CR cs.CY cs.DC
A Distributed Blockchain-based Access Control for the Internet of Things
针对传统集中式访问控制不适用于分布式物联网的问题，本文提出融合区块链与属性访问控制的DBC-ABAC模型，经Hyperledger平台实验验证，其在延迟和吞吐量上优于现有方案。
2025-03-22 cs.CR
Blockchain-Enabled Internet-of-Things Platform for End-to-End Industrial Hemp Supply Chain
在2018年美国农业法案将其合法化为农业商品后，工业大麻生产从有限的试点计划转移到受监管的农业生产系统，此后市场不断增长。然而，工业大麻供应链（IHSC）面临着几个关键挑战，包括高复杂性和可变性，数据篡改，以及缺乏不变的信息跟踪系统。在本文中，我们为IHSC开发了一个支持区块链的物联网（IoT）平台，以支持流程跟踪、可扩展性、互操作性和风险管理。基本上，我们创建了一个基于授权证明的智能合约的双层区块链，它可以利用地方当局与州/联邦监管机构的合作，以确保和加速质量控制验证和合规性。然后，我们开发了一个用户友好的移动应用程序，使每个参与者都可以使用智能手机实时收集并上传他们的数据到云端，并通过区块链网络进一步共享过程验证和跟踪信息。研究表明，该平台能够支持互操作性，提高质量控制验证的效率，并确保监管IHSC的安全性。
2021-09-15 cs.CR
Blockchain Applicability for the Internet of Things: Performance and Scalability Challenges and Solutions
区块链最近已经能够在整个研究界引起更广泛的关注。自其出现以来，世界已经看到了这项新技术令人兴奋的扩张，这项技术最初是作为十多年前数字货币的棋子而开发的。一个自我管理的分类账，确保了点对点网络上广泛的数据不变性，这使得它对网络安全应用程序具有吸引力，例如称为物联网（IoT）的传感器系统。全新的挑战和问题现在需要解决方案，因为大型物联网设备现在以分布式方式在线，以缓解我们的日常生活。在受到这些挑战的激励之后，这里的工作已经找出了物联网基础设施可能因为区块链技术的错误选择而遭受的问题和观点。虽然它看起来像是一个典型的审查，但与此不同的是，本文的目标是通过关键发现和适用的用例来整理区块链-物联网生态系统的特定安全挑战。因此，贡献包括指导区块链架构师，设计师和研究人员在广泛的领域选择区块链驱动的物联网应用程序的完美组合。此外，本文还承诺深入了解最先进的区块链平台，即以太坊，超级账本和IOTA，以展示各自在性能和可扩展性方面的挑战，限制和前景。
2022-05-01 cs.CR
Blockchain-empowered Edge Intelligence for Internet of Medical Things Against COVID-19
我们目睹了新型冠状病毒病（COVID-19）引发的前所未有的公共卫生危机，严重影响了医疗机构、我们的日常生活和社会经济活动。这场危机也暴露出现有医疗服务的脆弱性，如医疗资源过度集中、医疗服务数字化滞后、医疗数据安全性和隐私保护薄弱等。医疗物联网（IoMT）和区块链的整合预计将成为COVID-19的灵丹妙药，这归因于IoMT的无处不在和感知以及区块链的增强安全性和不变性。然而，IoMT和区块链的协同作用也面临着隐私，延迟和上下文缺失的挑战。新兴的边缘智能技术为解决这些问题带来了机会。在本文中，我们为IoMT提供了一个区块链授权的边缘智能，以解决COVID-19危机。我们首先回顾了IoMT、边缘智能和区块链在应对COVID-19大流行中的作用。然后，在讨论了集成区块链和边缘智能的机会之后，我们提出了一个基于区块链的IoMT边缘智能架构。接下来，我们通过区块链赋能的边缘智能提供COVID-19解决方案，包括1）监测和追踪COVID-19大流行起源，2）可追溯的注射药物和COVID-19疫苗供应链，以及3）远程医疗和远程医疗服务。此外，我们还讨论了区块链边缘智能中的挑战和悬而未决的问题。
2021-08-04 cs.CR cs.CY
A Review on the Use of Blockchain for the Internet of Things
本文全面综述区块链适配物联网需求以开发BIoT应用的相关研究，介绍BIoT典型应用、当前挑战与优化方向，并给出未来研究与开发的指引建议。
2024-02-01 cs.CR
Blockchain-based Federated Learning with Secure Aggregation in Trusted Execution Environment for Internet-of-Things
针对工业物联网联邦学习中本地模型易被篡改的问题，提出结合区块链与 Intel SGX TEE 的安全聚合框架，通过可信执行、共识验证和分布式账本保障全局模型完整性，并以多组 CNN 与数据集实验评估性能。
2023-04-25 cs.AI cs.CR
BlockLoc: Secure Localization in the Internet-of-Things using Blockchain
一些物联网应用程序紧密依赖于设备的位置。然而，定位算法可以很容易地通过注入错误的位置而受到损害。在本文中，我们提出了一种基于区块链的物联网（IoT）安全定位算法。该算法使用一个公共账本（区块链），其中包含节点位置及其邻居节点列表。该分类账在IoT设备之间共享。一旦物联网设备被定位，其新位置和邻居节点列表就会被添加到区块链中。这些共享的本地化数据稍后将被其他物联网设备用于其本地化过程。为了避免恶意节点发送虚假位置的攻击，在将其添加到区块链之前，需要验证所声称位置的正确性。此外，节点（物联网设备）之间交换的数据经过签名，以保证其真实性和完整性。将这些安全机制集成到本地化过程中可以排除错误数据，从而减少本地化错误。仿真结果表明，在存在恶意节点的情况下，加入安全机制后，算法的定位精度得到了提高。
2019-04-30 cs.CR
Blockchain for Edge of Things: Applications, Opportunities, and Challenges
近年来，区块链网络在加密货币以外的许多研究领域引起了人们的极大关注，其中之一就是通过边缘计算和物联网（IoT）的结合实现的边缘物联网（EoT）。在这种情况下，具有去中心化、不变性和可追溯性等独特功能的区块链网络有可能以更高的安全级别重塑和改造传统的EoT系统。特别是，区块链和EoT的融合导致了一种新的范式，称为BEoT，被认为是未来服务和应用的有前途的推动者。在本文中，我们对BEoT技术的最新发展进行了最新的回顾，并发现其在许多应用领域中的巨大机遇。我们通过提供区块链和EoT的最新介绍以及它们的最新进展来开始我们的调查。随后，我们讨论了BEoT在智能交通、智能城市、智能医疗、灵巧家庭和智能电网等广泛工业应用中的应用。讨论和分析了BEoT范式中的安全挑战，以及访问认证、数据隐私保护、攻击检测和信任管理等关键服务。最后，一些关键的研究挑战和未来的方向也突出了煽动在这个有前途的领域进一步研究。
2021-10-11 cs.CR cs.DC
A lightweight blockchain-based access control scheme for integrated edge computing in the internet of things
针对物联网的安全问题，考虑将边缘计算和区块链更好地与物联网相结合，以属性为切入点，将基于属性的加密（ABE）和基于属性的访问控制（ABAC）模型相结合，提出了一种基于属性的加密和访问控制方案（ABE-ACS）。面向边缘物联网，这是一个由大多数资源有限的物联网设备和一些具有更高计算能力的节点组成的异构网络。针对现有区块链平台资源消耗高、部署困难等问题，设计了一种改进工作量证明共识的轻量级区块链（LBC）。对于访问控制策略，使用阈值树和LSSS进行转换和分配，存储在区块链中以保护策略的隐私。对于设备和数据，设计了六个智能合约来实现ABAC和惩罚机制，ABE被外包给边缘节点以保护隐私和完整性。因此，我们的方案实现边缘物联网隐私保护，数据和设备控制访问。安全性分析表明，该方案是安全的，实验结果表明，该方案具有较高的吞吐量和较低的资源消耗，加密和解密的代价也是令人满意的。
2021-11-17 cs.CR cs.CY
Attract More Miners to Join in Blochchain Construction for Internet of Things
改变世界的区块链技术提供了一种新的方法来建立一个安全，可信和分散的系统，以解决工业物联网（IIoT）应用中的安全和个人隐私问题。区块链中的挖矿过程需要矿工解决工作量证明难题，这需要很高的计算能力。然而，由于功率和计算资源的限制，轻量级IIoT设备无法直接参与挖掘过程。边缘计算服务使IIoT应用程序可以构建区块链网络，其中IIoT设备从边缘服务器购买计算资源，从而可以卸载其计算任务。IIoT设备购买的计算资源量取决于它们在挖矿过程中能获得多少利润，并将直接影响区块链网络的安全性。在本文中，我们研究了区块链平台的激励机制，以吸引IIoT设备从边缘服务器购买更多的计算能力来参与挖掘过程，从而构建更安全的区块链网络。我们将区块链平台与IIoT设备之间的交互建模为两阶段Stackelberg游戏，其中区块链平台充当领导者，IIoT设备充当追随者。我们分析了Stackelberg平衡点的存在性和唯一性，并提出了一个有效的算法来计算Stackelberg平衡点。此外，我们通过大量的模拟评估我们的算法的性能，并分析在不同情况下的区块链平台和IIoT设备的策略。
2020-04-02 cs.CR
On coexistence of decentralized system (blockchain) and central management in Internet-of-Things
网络由逻辑节点和用于通信的边组成。连接到网络的事物的原子组件是一个内存芯片。因此，内存芯片和逻辑节点的唯一链接可以有望解决物联网上的信任根问题。为此，我们提出了一个使用内存芯片的挑战-响应协议。对于中央管理，中央节点控制具有内存芯片的电子设备进入网络，并排除伪节点（例如，欺骗实体）从中心节点管理的网络中。对于分散式通信，Merkle的树由逻辑节点分别唯一链接的内存芯片组成。Merkle的根源原来是存储数据交易最新记录的内存芯片。我们可以通过满足共识证明的要求将该内存芯片注册为新的块。在块被链接之后，即使是中心节点也更难操纵内存芯片之间的事务记录。通过这种方式，分散式系统（例如，区块链）和中央管理可以共存。并简要讨论了安全状态的新概念。
2022-12-10 cs.CR cs.DC cs.NI
A Blockchain-based Decentralised and Dynamic Authorisation Scheme for the Internet of Things
授权已被公认为防止未经授权访问物联网（IoT）网络中的关键资源（如设备和数据）的重要安全措施。物联网网络的现有授权方法基于传统的访问控制模型，其具有若干缺点，包括架构集中化、策略篡改、访问权验证、恶意第三方策略分配和控制以及网络相关开销。将区块链技术与物联网网络相结合的趋势越来越明显，这表明了区块链技术在解决传统物联网网络授权机制缺陷方面的重要性和潜力。本文基于存储在分布式不可变分类账上的基于属性的访问控制（ABAC）细粒度策略，为物联网网络提出了一种分散、安全、动态和灵活的授权方案。我们设计了一个基于区块链的ABAC策略管理框架，分为属性管理权限（AMA）和策略管理权限（PMA）框架，使用智能合约功能来初始化，存储和管理区块链上的属性和策略。为了在授权过程中实现灵活性和动态性，我们结合ABAC模型的主体和客体属性来捕获和利用与环境相关的属性来定义策略。此外，我们设计了基于区块链的访问管理框架（AMF）来管理用户访问物联网设备的请求，同时维护用户请求和分配策略的隐私性和可验证性。我们实现了我们提出的方案的原型，并在本地以太坊区块链上执行。最后，我们证明了我们提出的方案的适用性和灵活性，基于物联网的灵巧家庭的情况下，考虑到部署，执行和财务成本。
2022-08-15 cs.CR
Blockchain in the Internet of Things: Architectures and Implementation
世界每天都在变得更加相互关联。随着高科技的发展和它在我们社会中的部署越来越多，基于物联网（IoT）的场景现在可以被认为是现实。然而，在一些预测成为现实之前（预计未来几年将有大约750亿台设备互连），必须在可扩展性和安全性方面做出许多努力。在这项研究中，我们提出并评估了一种基于将区块链纳入当前物联网场景的新方法。本研究的主要贡献如下：i）深入分析了区块链融入物联网场景的不同可能性，重点关注大多数物联网设备有限的处理能力和存储空间，以及当前区块链技术的经济成本和性能; ii）基于名为BIoT网关的新型模块的新方法，该模块允许在真实场景中与IoT设备进行单向和双向通信，允许交换任何类型的数据; iii）所提出的方法已经在两个不同的现实生活物联网场景中得到了充分的实施和验证，在经济成本和执行时间方面提取了非常有趣的发现。我们实现的源代码在以太坊测试网中公开。
2020-04-13 cs.CR cs.CY
A Trustworthy and Consistent Blockchain Oracle Scheme for Industrial Internet of Things
本文针对工业物联网中区块链预言机服务质量低且安全性与服务质量难以平衡的问题，提出基于VRF与信誉机制的节点选择算法和滑动窗口数据过滤算法，实现高质量链下数据获取。
2023-10-08 cs.CR cs.DC
Device Identification in Blockchain-Based Internet of Things
近年来，区块链技术受到了极大的关注。区块链用户通过一个可改变的公钥（PK）来识别，该公钥引入了一定程度的匿名性，然而，研究表明，匿名交易可以链接到用户。现有的大多数关于用户去匿名化的研究都集中在货币应用上，然而，区块链在物联网等非货币应用中得到了广泛的关注。在本文中，我们研究了去匿名化对基于物联网的区块链的影响。我们用灵巧家庭设备的数据填充区块链，然后应用机器学习算法，试图将交易分类到特定的设备，这反过来又会危及用户的隐私。定义了两种类型的攻击模型：（i）知情攻击：其中攻击者知道安装在灵巧家庭中的设备的类型，以及（ii）盲目攻击：其中攻击者没有此信息。我们表明，机器学习算法可以成功地对交易进行分类，准确率达到90%。为了提高用户的匿名性，我们引入了多种混淆方法，包括将多个数据包合并到一个交易中，合并多个设备的账本，以及延迟交易。实验结果表明，这些模糊处理方法可以将攻击成功率降低到20%~ 30%，从而增强用户隐私保护。
2022-02-19 cs.CR cs.DC
Distributed Detection over Blockchain-aided Internet of Things in the Presence of Attacks
本文研究区块链辅助物联网在攻击下的分布式检测，提出松弛方法将非凸优化转为凸优化并求解，开发坐标下降算法，提供检测性能保证。
2023-05-08 cs.CR
Smart Blockchain-Based Access Control for the Internet of Things
University of Houston（休斯顿大学）
针对物联网大规模部署中访问控制的安全与延迟权衡问题，提出一种风险自适应的Hyperledger Fabric增强层，结合离线LSTM风险预言机与链上确定性检查，通过分级背书策略在不修改排序服务的前提下提升高风险请求验证强度，同时保持低延迟。
2026-06-15 cs.CR
AutoBotCatcher: Blockchain-based P2P Botnet Detection for the Internet of Things
一般来说，僵尸网络是一个受感染的互联网计算机的集合，由攻击者出于恶意目的控制。为了增加攻击的成功机会和抵御防御机制的弹性，现代僵尸网络通常具有分散的P2P结构。在这里，物联网设备正在发挥关键作用，成为恶意方执行攻击的主要工具之一。值得注意的例子是对Krebs on Security和DYN的DDoS攻击，这些攻击是由僵尸网络的物联网设备执行的。我们迈出了在物联网中检测P2P僵尸网络的第一步，提出了AutoBotCatcher，其设计是基于同一僵尸网络的机器人经常相互通信并形成社区的考虑。因此，AutoBotCatcher的目的是动态分析根据其网络流量形成的物联网设备社区，以检测僵尸网络。AutoBotCatcher利用许可的拜占庭容错（BFT）区块链作为状态转换机，允许一组预先识别的各方在没有信任的情况下进行协作，以便通过收集和审计物联网设备的网络流量作为区块链交易来执行协作和动态僵尸网络检测。在本文中，我们重点介绍了AutoBotCatcher的设计，首先定义了AutoBotCatcher底层的区块链结构，然后讨论了其组件。
2018-09-27 cs.CR
Interledger Smart Contracts for Decentralized Authorization to Constrained Things
我们提出了利用智能合约和interledger机制为受约束的物联网设备提供去中心化授权的模型。这些模型涉及成本、延迟、复杂性和隐私方面的不同权衡，同时利用智能合约和与interledger机制通信的多个区块链的关键优势。其中包括在智能合约中不可变地记录授权信息和策略的哈希值，通过在所有区块链节点上执行智能合约代码来实现弹性，以及使用哈希和时间锁机制加密链接不同区块链上记录的交易和物联网事件。在公共以太坊测试网Rinkeby和Ropsten上评估了所提出的模型，包括执行成本（gas），延迟和需要发送到受限物联网设备的数据减少。
2019-05-05 cs.CR cs.NI
Blockchain Aided Privacy-Preserving Outsourcing Algorithms of Bilinear Pairings for Internet of Things Devices
双线性对是广泛用于密码算法（例如，基于身份的加密算法）来保护物联网应用。尽管如此，双线性配对的时间复杂度是$O(n^3)$，这使得它成为一个非常耗时的操作，特别是对于资源受限的物联网设备。近年来已经研究了双线性对的安全外包，以使计算能力弱的设备能够将双线性对安全地外包给不可信的云服务器。然而，现有的算法往往需要预先计算和存储一些值，这导致了设备的存储负担。在物联网中，设备通常具有非常有限的存储容量。因此，现有的算法并不适合物联网。本文提出了一种不需要预先计算的双线性对安全外包算法。在所提出的算法中，外包方的效率显着提高相比，执行原始的双线性对运算。同时，保证了输入和输出的隐私性。此外，我们在外包算法中应用以太坊区块链来实现公平支付，这确保了云服务器只有在正确完成外包工作时才能获得报酬。理论分析和实验结果表明，该算法是有效和安全的.
2021-01-07 cs.CR
Blockchained Federated Learning for Internet of Things: A Comprehensive Survey
University of Technology Sydney（悉尼科技大学）；Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）；Data61, CSIRO（联邦科学与工业研究组织数据61研究所）；Xidian University（西安电子科技大学）
本综述系统比较了区块链联邦学习（BlockFL）在个人、工业、车辆和健康物联网四类场景中的表现，分析其安全、隐私、信任、效率及数据异构性优势与挑战，并梳理可受益的现有技术，为应用选型提供决策参考。
2023-05-08 cs.CR cs.LG
Blockchain in internet of things: Challenges and Solutions
物联网物联网正在经历研究和工业的指数增长，但它仍然受到隐私和安全漏洞的影响。传统的安全和隐私方法往往不适用于物联网，主要是由于其分散的拓扑结构和大多数设备的资源限制。支撑加密货币比特币的BlockChain BC最近被用于在具有类似于物联网拓扑结构的点对点网络中提供安全性和隐私性。然而，BC在计算上是昂贵的，并且涉及高带宽开销和延迟，这不适合于IoT设备。这份立场文件提出了一种新的安全、私有和轻量级的物联网架构，该架构基于BC技术，消除了BC的开销，同时保持了其大部分安全和隐私优势。所描述的方法进行了调查的灵巧家庭应用程序作为一个代表性的案例研究，更广泛的物联网应用。所提出的架构是分层的，由灵巧家庭、覆盖网络和云存储组成，与BC协调数据交易以提供隐私和安全性。我们的设计使用不同类型的BC，这取决于交易在网络层次结构中发生的位置，并使用分布式信任方法来确保分散的拓扑结构。在常见威胁模型下对该架构进行的定性评估突出了其在为物联网应用提供安全性和隐私方面的有效性。
2016-08-18 cs.CR cs.CY
zk-IoT: Securing the Internet of Things with Zero-Knowledge Proofs on Blockchain Platforms
本文提出 zk-IoT 框架，通过在区块链上结合零知识证明技术，确保受损 IoT 设备的固件执行与数据处理完整性，实现设备间安全通信，实验验证了其可行性与高效性。
2024-02-19 cs.CR
BC-IoDT: Blockchain-based Framework for Authentication in Internet of Drone Things
我们利用区块链技术在无人机物联网（IoDT）中进行无人机节点认证。在认证过程期间，检查无人机节点的凭证以从系统中移除恶意节点。在IoDT中，无人机负责收集数据并将其传输到簇头（CH）进行进一步处理。CH收集和组织数据。由于计算负荷，它们的能量水平迅速耗尽。为了克服这个问题，我们提出了一个低能量的自适应聚类层次（R2 D）协议的基础上的距离，度，和剩余能量。R2 D用于基于最大剩余能量、度和到BS的最短距离用正常节点替换CH。在区块链上保存大量数据的成本很高。我们采用星际文件系统（IPFS）来解决这个问题。此外，IPFS使用行业标准加密技术AES-128保护用户数据。该标准与其他当前加密方法相比非常好。使用基于工作量证明的共识机制需要大量的计算资源来进行交易验证。建议的方法利用称为权威证明（PoA）的共识机制来解决这个问题。仿真结果表明，该系统模型的功能有效，高效。进行正式的安全分析，以评估智能合约对攻击的抵抗力。
2022-10-21 cs.CR cs.DC
An Optimized Privacy-Utility Trade-off Framework for Differentially Private Data Sharing in Blockchain-based Internet of Things
差分私有（DP）查询和响应机制已经在基于物联网（IoT）的各种应用中被广泛采用，以通过数据分析来利用各种益处。敏感信息的保护是通过向查询响应中添加噪声来实现的，该噪声隐藏了数据集中的各个记录。然而，噪声添加对准确性产生负面影响，从而引起隐私-效用权衡。此外，DP预算或成本$ε$通常是固定的，并且由于限制查询数量的顺序组合而累积。因此，在本文中，我们提出了一个称为优化的隐私效用权衡框架的数据共享在物联网（OPU-TF-IoT）。首先，OPU-TF-IoT使用自适应方法通过考虑人口或数据集大小的新度量以及查询来利用DP预算$ε$。其次，我们提出的启发式搜索算法，减少DP预算，同时满足数据所有者和数据用户。第三，为了使DP预算的使用对数据所有者透明，还提出了基于区块链的验证机制。最后，使用真实世界的数据集进行评估，并与传统的DP模型和其他相关的国家的最先进的作品相比，所提出的框架。结果证实，我们提出的框架不仅利用DP预算$ε$有效，但它也优化了查询的数量。此外，数据所有者可以有效地确保他们的数据通过我们基于区块链的验证机制被共享，该机制鼓励他们将数据共享到物联网系统中。
2022-12-08 cs.CR
IoT Analytics and Blockchain
物联网（IoT）正在通过将日常使用的设备（Things）互连并使其智能化的想法来彻底改变人类生活。通过在设备之间建立通信网络，物联网系统有助于自动化任务，并使其高效和强大。通过网络连接的传感器和物理世界涉及大量数据。数据汇集和共享具有通过网络被窃取和操纵的严重威胁。物联网系统中这些不充分的数据安全和隐私问题引发了人们对维护物联网数据身份验证的担忧。区块链是一种抗诱惑的分类账，已成为提供安全功能的可行替代方案。具有分散结构的区块链技术可以帮助解决物联网结构问题，并防止单点故障。在提供强大的安全功能的同时，区块链还面临着物联网环境中的各种关键挑战。本文介绍了一项关于最先进的区块链技术的调查，重点关注物联网应用。通过区块链协议和数据结构，概述了物联网应用程序以及可能的改进和修改。
2021-12-26 cs.CR
A Reliable Data-transmission Mechanism using Blockchain in Edge Computing Scenarios
College of Computer Science and Technology, China University of Petroleum (East China)（中国石油大学（华东）计算机科学与技术学院）；Department of Computer Science and Engineering, Thapar Institute of Engineering and Technology（Thapar工程技术学院计算机科学与工程系）；King Abdul Aziz University（阿卜杜勒阿齐兹国王大学）；School of Computing, Newcastle University（纽卡斯尔大学计算学院）；Jiangsu Key Laboratory of Wireless Communications, Nanjing University of Posts and Telecommunications（南京邮电大学江苏省无线通信重点实验室）
随着物联网（IoT）时代的到来，越来越多的设备连接到IoT。在传统的云物联集中管理模式下，海量数据的传输面临诸多困难，数据的可靠性难以得到保障。作为新兴技术，区块链技术和边缘计算（EC）技术在提高物联网技术的可靠性、隐私性和不变性方面引起了学术界的关注。本文结合电子商务和区块链的特点，保证物联网中数据传输的可靠性。首先，我们提出了一种基于区块链的数据传输机制，该机制利用区块链的分布式架构来保证数据不被篡改;其次，我们依次介绍了架构中的三层结构;最后，我们介绍了该机制的四个工作步骤，这四个步骤与区块链的工作机制相似。仿真结果表明，该方案能在很大程度上保证物联网数据传输的可靠性。
2022-02-07 cs.AI cs.CR
IoT-based Smart Home Device Monitor Using Private Blockchain Technology and Localization
基于物联网（IoT）的灵巧家庭应用正在普及。然而，这种趋势吸引了恶意活动，这导致对具有成本效益的安全性的需求很高。本文提出了一种低端设计，加强了家庭网络的安全性。它使用私有区块链技术，并通过基于RSSI的三边测量进行本地化。我们研究了私有区块链相对于公共区块链的优势，并通过测试不同的无线技术来提高定位算法的精度。结果得出结论，使用私有区块链和基于WiFi的通信系统可以产生最有效的设计迭代。
2021-03-29 cs.CR cs.NI
EntrapNet: a Blockchain-Based Verification Protocol for Trustless Computing
在本文中，我们提出了一种基于区块链的计算验证协议，称为EntrapNet，用于分布式共享计算网络，这是许多物联网（IoT）应用的新兴底层网络。EntrapNet借鉴了刑法中诱捕的做法，以减少从提供计算资源的不可信服务提供商那里收到不正确计算结果的可能性。此外，我们在数学上优化了EntrapNet，以处理网络的基本权衡：安全性和效率。我们提出了一个渐进的最优解，这个优化。可以看出，EntrapNet可以作为任何需要外包计算的无信任网络上的独立和低成本层来执行，从而使安全计算变得负担得起和实用。
2021-05-01 cs.CR cs.IT math.IT
Blockchain Systems, Technologies and Applications: A Methodology Perspective
在过去的十年中，区块链已经展示了一个充满希望的愿景，即在没有任何强大的第三方的情况下，以安全，分散和可销售的方式建立信任。然而，由于从加密货币到物联网的广泛应用和未来发展，区块链是一个极其复杂的系统，可以集成数学，金融，计算机科学，通信和网络工程等，因此，工程师，专家和研究人员从上到下系统地全面了解区块链过程是一个挑战。首先，本文介绍了区块链的工作原理、研究活动和挑战，并通过典型的区块链用例和主题说明了涉及经典方法的路线图。其次，在区块链系统中，详细讨论了如何采用随机过程、博弈论、最优化、机器学习和密码学等研究区块链运行过程和设计区块链协议/算法。此外，还总结了这些方法的优点和局限性，为今后的工作提供指导，以进一步考虑。最后，从技术、商业和政治角度讨论了一些遗留问题，作为开放问题。本文的主要研究成果将从方法论的角度对区块链基础知识理解的理论模型研究、基于区块链的机制和算法的网络服务设计以及区块链在物联网中的应用等方面进行概述。
2021-05-08 cs.CR cs.DC
HNMblock: Blockchain technology powered Healthcare Network Model for epidemiological monitoring, medical systems security, and wellness
本文提出基于区块链技术的HNMblock模型，利用其透明性和不可篡改性实现流行病学数据实时防篡改追踪，并通过高级加密与智能合约强化医疗系统安全，旨在变革数据管理、流行病学监测与健康促进。
2024-02-10 cs.CR cs.NI
Combining IOTA and Attribute-Based Encryption for Access Control in the Internet of Things
未经授权的资源访问代表了物联网（IoT）中的典型安全威胁，而分布式账本技术（例如，区块链和IOTA）为解决这一威胁带来了巨大的希望。虽然基于区块链的物联网访问控制方案一直是最受欢迎的方案，但它们受到几个重大限制，例如高货币成本和处理访问请求的低吞吐量。为了克服这些局限性，本文提出了一种新的物联网访问控制方案，该方案结合了无费用IOTA技术和基于属性的密文策略加密（CP-ABE）技术。为了控制对资源的访问，记录对该资源的访问权限的令牌由CP-ABE技术加密并上传到IOTA Tangle（即，IOTA的底层数据库）。任何用户都可以从Tangle获取加密的令牌，而只有那些可以解密此令牌的用户才有权访问资源。通过这种方式，所提出的方案不仅可以通过IOTA实现分布式、无费用和可扩展的访问控制，还可以通过CP-ABE实现细粒度的基于属性的访问控制。我们通过实现一个概念验证的原型系统，并评估其性能的访问请求处理吞吐量的可行性，我们的计划。
2021-03-06 cs.CR cs.IT math.IT
Blockchain based Privacy-Preserving Software Updates with Proof-of-Delivery for Internet of Things
大量物联网设备通过互联网连接。然而，这些物联网设备中的大多数通常在设计上并不完美，甚至存在安全弱点或漏洞。因此，必须安全地更新这些物联网设备，修补其漏洞并保护相关用户的安全。现有的研究基于作为传输网络的区块链网络提供安全可靠的更新。然而，这些方法可能会在更新物联网设备时损害用户隐私。在本文中，我们提出了一种新的基于区块链的隐私保护软件更新协议，该协议通过激励机制提供安全可靠的更新，并保护相关用户的隐私。供应商提供更新，并通过使用智能合约向物联网设备提供更新的传输节点提供财务激励来做出承诺。传输节点通过提供递送证明来获得经济激励。传输节点使用双重认证防止签名（DAPS）进行公平交换，以获得交付证明。具体地，发送节点通过使用DAPS从IoT设备交换基于属性的签名。然后，它使用基于属性的签名作为交付证明来接收财务激励。通常，IoT设备必须对基于属性的签名（ABS）执行复杂的计算。这对于资源有限的设备来说是不可容忍的。我们提出了一个具体的外包的基于属性的签名（OABS）方案来抵抗的弱点。然后，我们证明了建议的OABS和协议的安全性。最后，我们在Solidity中实现了智能合约，以证明所提出的协议的有效性。
2019-02-11 cs.CR
Fusion of Machine Learning and Blockchain-based Privacy-Preserving Approach for Health Care Data in the Internet of Things
Department of Computer Engineering, Kerman Branch, Islamic Azad University, Kerman, Iran（伊斯兰阿扎德大学克尔曼分校计算机工程系）
本文提出一种融合机器学习与区块链的隐私保护方法，用于提升物联网医疗系统中的数据安全性和检测精度。
2025-12-30 cs.CR
