Blockchain-Driven AI-Enhanced Post-Quantum Multivariate Identity-based Signature and Privacy-Preserving Data Aggregation Scheme for Fog-enabled Flying Ad-Hoc Networks
Wright State University（赖特州立大学）；University Of Cincinnati（辛辛那提大学）
本文提出一种基于区块链和AI的后量子多变量身份基签名方案，用于解决雾 enabled 飞行自组网中的安全与隐私问题，通过多项式加密和聚合签名实现高效安全的数据聚合。
2026-04-20 cs.CR
Blockchain and Fog Computing for Cyberphysical Systems: The Case of Smart Industry
区块链通过确保安全和可审计的点对点协调，彻底改变了交易的进行方式。这是由于权力下放的发展和促进同行之间的信任。区块链和雾计算目前正在被评估为软件和广泛应用的潜在支持，从银行业务和数字交易到网络物理系统。这些系统被设计用于在高度复杂的环境中工作，有时甚至是对抗性的环境，并在网络计算空间中同步异构机器和制造设施，并解决诸如计算复杂性、安全性、信任和数据管理等关键挑战。将区块链与雾计算技术相结合有可能识别和克服这些问题。因此，本文介绍了在服务质量、数据存储、计算和安全性方面改善网络物理系统所需的区块链和雾计算知识。
2020-09-12 cs.CR cs.NI
Blockchain Integrated Federated Learning in Edge-Fog-Cloud Systems for IoT based Healthcare Applications A Survey
本文综述了区块链与联邦学习在边缘-雾-云物联网系统中的集成架构、功能及其在医疗保健应用中的实现，以应对数据孤岛和隐私限制问题。
2024-06-08 cs.CR
Tamperproof IoT with Blockchain
我们研究了区块链的防篡改特性及其对物联网系统的有效性。特别是，我们实现了一个物联网测试平台，并在测试平台中构建了一个区块链。进行了一些防篡改实验并进行了分析，以证实区块链中的块验证过程。我们的分析和实验结果证明了区块链在确保物联网系统信任方面的防篡改能力。演示视频见[1]。
2022-08-10 cs.CR
IoTChain: A Three-Tier Blockchain-based IoT Security Architecture
IoTChain提出了一种基于区块链的物联网安全架构，旨在实现身份认证、访问控制、隐私保护等核心功能，并通过性能评估验证其在物联网部署中的实用性。
2026-01-07 cs.CR
Redactable Blockchain Solutions for IoT: A Review of Mechanisms and Applications
本文综述了面向物联网的可编辑区块链机制与应用，分析不可篡改性与数据保护法律之间的冲突，识别关键挑战与机遇，并梳理多种编辑机制及物联网应用案例。
2024-06-26 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
Authentication Devices in Fog-Mobile Edge Computing Environments Through a Wireless Grid Resource Sharing Protocol
物联网（IoT）、云计算、雾计算、移动边缘计算和无线网格的快速增长导致了相对不成熟的技术的广泛部署。这些技术将主要使用5G无线通信网络，因为它们可以在几乎没有基础设施的情况下快速部署，并适用于使用众多互联网连接设备（ICD）的环境，因此变得越来越受欢迎。由于这些技术受到安全问题的困扰，因此这些网络必须受到强大的安全体系结构的保护。智能ICD到物联网网络的身份验证是在这些新的信息系统平台上实现安全性的关键机制。本文确定了这些ICD所需的身份验证过程，这些ICD需要证明其身份，以便通过无线网格身份验证过程对物联网雾移动边缘计算（FMEC）云网络进行身份验证。本文的目的是假设在物联网架构中使用这些FMEC云的通用身份验证方法。被称为wg-IoT的拟议方法必须包括雾计算、无线网格和移动边缘计算云的集成，以创建这种新的物联网架构。首先，从无线网格的资源共享协议（RSP）开发的认证过程，并提出了ICD的认证。无线网格核心组件必须嵌入到物联网设备或传感器中，这取决于它们处理五个主要功能的能力：身份识别和存在管理、权限管理、数据可传输性、应用程序编程接口和安全性。
2022-07-05 cs.CR
Blockchain Technology: Introduction, Integration and Security Issues with IoT
区块链主要用于与加密货币比特币的开采有关的安全交易。本文讨论了区块链技术及其组件的基本概念，如区块头，交易，智能合约等。区块链使用分布式数据库，因此本文还解释了分布式区块链相对于集中式数据库的优势。根据应用程序的不同，区块链大致分为两类：Permissionless和Permissioned。本文也对这两个范畴进行了阐述。此外，它还涵盖了共识机制及其工作，以及以太坊平台的概述。区块链技术已被证明是为物联网设备提供安全性的显着技术之一。已经给出了区块链如何对物联网设备有用的说明。还说明了一些应用程序，以解释区块链与物联网的工作。
2021-01-26 cs.CR
Optimizing Resource Allocation and Energy Efficiency in Federated Fog Computing for IoT
本研究提出一种多层机器学习集成框架，用于智能检测物联网中的ARP欺骗攻击，通过动态反馈和数据集平衡处理，实现高达97.5%的检测精度和低于2%的误报率，显著提升物联网安全性。
2025-06-22 cs.CR
A PLS blockchain for IoT applications: protocols and architecture
本文提出了一种用于本地物联网网络的许可区块链的架构和协议套件。该架构基于密封的定序器和运行（后量子）Guy Fawkes协议的雾服务器。区块链的区块与任何用户数据和有效性证明一起存储在联网的内容可寻址存储中。我们认为，尽管资源有限，但典型的物联网设备可以直接使用我们的区块链协议，而无需可信的中介。这包括发布和监控交易以及没有明确公钥的链下（后量子）紧急通信。关键词：区块链，Guy Fawkes协议，后量子，HORS-OTS，LoRa，并发传输
2020-08-14 cs.CR
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
Securing IoT Applications using Blockchain: A Survey
物联网（IoT）已成为自动化和智能计算背后的指导技术。物联网系统的主要问题之一是缺乏隐私和安全保护计划来控制访问和确保数据的安全性。大多数安全问题是由于物联网系统的集中式架构而出现的。另一个问题是缺乏适当的身份验证和访问控制方案来限制对物联网设备生成的信息的访问。因此，出现的问题是如何确保设备或通信节点的身份。在无信任环境中安全操作的答案将我们带到了区块链的分散解决方案。在物联网和区块链的融合领域一直在进行大量研究，并在解决物联网领域的一些重大问题方面取得了一些显着进展。这项工作回顾了物联网环境中的挑战和威胁，以及与区块链的集成如何解决其中的一些问题。
2020-06-05 cs.CR
A Survey on the Applications of Blockchains in Security of IoT Systems
物联网（IoT）已经通过将智能设备集成在一起，为客户提供高质量的服务，改变了我们的日常生活。这些设备集成在一起形成一个网络，通过这个网络可以产生、传输和共享大量数据。一个关键问题是这样一个复杂平台的安全性和完整性，以确保这些基于物联网的系统的可持续性和可靠性。区块链是一种新兴技术，它已经展示了其独特的功能和能力，适用于不同的问题和应用领域，包括基于物联网的系统。这份调查报告回顾了区块链在物联网环境中的适应性，以说明该技术如何能够解决连接到物联网系统的设备的集成和安全问题。这项调查的创新之处在于，我们提出了一项基于物联网数据的集成方法和安全问题的调查，并讨论了区块链在这些问题中的作用。
2021-12-17 cs.CR
Blockchain for IoT: A Critical Analysis Concerning Performance and Scalability
自从区块链技术作为一种新兴的加密货币比特币被首次引入以来，世界一直在经历着令人兴奋的扩张。目前，它已被视为几乎所有研究领域的普遍参考框架，从虚拟现金到农业，甚至供应链到物联网。具有合法不变性的自我管理寄存器的能力使得区块链对物联网（IoT）具有吸引力。随着数十亿物联网设备现在以分布式方式在线，在寻求迫切需要的解决方案时，需要解决巨大的挑战和问题。本文件的目的就是促进这种努力。这项工作的贡献是找出物联网生态系统通常会因为区块链技术的错误选择而遇到的权衡。与调查或评论不同，本文的关键发现旨在整理区块链物联网基础设施的特定安全挑战。贡献包括如何指导该领域的开发人员和研究人员挑选出区块链支持的物联网应用程序的完美组合。此外，本文还将对以太坊、Hyperledger区块链和IOTA技术进行深入分析，以展示它们在性能和可扩展性方面的局限性和前景。
2021-11-22 cs.CR
A Deployment-Aware Feasibility Framework for Machine Learning-Based IoT Intrusion Detection Across Edge, Fog, and Cloud Architectures
Eastern Michigan University（东密歇根大学）
本文提出一个部署感知的可行性框架，通过定量评分模型评估机器学习入侵检测方法在边缘、雾和云架构中的适用性，为物联网安全设计提供实用指导。
2026-10-08 cs.CR
Security and Privacy Enhancing in Blockchain-based IoT Environments via Anonym Auditing
本文提出融合区块链去中心化特性、先进安全协议与匿名审计的物联网安全框架，通过密码匿名化保护用户隐私并维持交易完整性与透明性，且与现有模型比较。
2024-03-03 cs.CR
On the Activity Privacy of Blockchain for IoT
由于物联网设备的异构性和资源限制，安全性是物联网（IoT）的基本挑战之一。设备分类方法通过检测未注册的设备或流量模式来增强物联网的安全性。近年来，区块链作为一种分布式的无信任平台，以增强物联网的安全性，受到了极大的关注。传统的设备识别方法不能直接应用于基于区块链的物联网，因为网络层数据包没有存储在区块链中。此外，交易是广播的，因此没有目的地IP地址，包含公钥作为用户身份，并永久存储在区块链中，可以由网络中的任何实体读取。我们表明，区块链中的设备识别会带来隐私风险，因为恶意节点可以通过分析区块链中交易的时间模式来识别用户的活动模式。我们通过分析存储在区块链中的信息来研究对物联网设备进行分类的可能性，据我们所知，这是同类工作中的第一项。我们使用灵巧家庭作为代表性的物联网场景。首先，根据真实世界的灵巧家庭流量数据集填充区块链。然后，我们对存储在区块链中的数据应用机器学习算法来分析设备分类的成功率，对知情和盲目的攻击者进行建模。我们的结果表明，在分类设备的成功率超过90%。我们提出了三种时间戳混淆方法，即将多个数据包合并到单个事务中，合并多个设备的账本，以及随机延迟事务，以降低设备分类的成功率。所提出的时间戳混淆方法可以将分类成功率降低到20%。
2019-03-14 cs.CR
On the Suitability of Blockchain Platforms for IoT Applications: Architectures, Security, Privacy, and Performance
区块链和分布式账本技术在金融领域以外的各个领域都受到了极大的关注，在物联网（IoT）中有着深远的应用，为物联网应用程序创建真正可靠和安全的解决方案提供了手段。考虑到大多数物联网设备的安全防御能力较弱，针对物联网的基于区块链的解决方案不仅能够解决物联网面临的许多挑战，而且不会在性能方面引入其他缺陷，使其难以实现。本文旨在通过对可用的区块链解决方案进行全面和一致的审查来解决上述需求，以确定它们满足物联网需求和应对物联网挑战的能力，并使用灵巧家庭作为参考域。区块链解决方案的关键架构方面是在其抵御各种类型的常见物联网和区块链攻击的能力方面进行检查，提供增强的隐私功能，并在处理物联网环境中生成的大量交易时确保足够的性能水平。分析发现，区块链平台目前提供的防御不足以阻止所有针对区块链的突出攻击，区块链1.0和2.0平台容易受到其中大多数攻击。另一方面，隐私相关的机制正在不同程度上得到所有平台的支持;然而，它们中的每一个都只处理特定的隐私方面，从而使整体隐私评估成为一项具有挑战性的任务，需要在特定的基础上加以考虑。如果还考虑底层共识协议的性能和容错，那么只有少数平台符合我们参考物联网领域的要求。
2021-09-06 cs.CR
AI-Protected Blockchain-based IoT environments: Harnessing the Future of Network Security and Privacy
本研究探讨人工智能与区块链在物联网中的协同作用，通过AI分析数据检测威胁、区块链确保防篡改，以增强网络安全与隐私保护。
2024-05-22 cs.CR
On the Security of Permissioned Blockchain Solutions for IoT Applications
区块链已经在许多领域找到了许多应用，并有望显着提高其安全性。物联网（IoT）构成了区块链的一个重要应用领域，已经提出了许多架构，不仅用于提高安全性，还用于提高透明度和可扩展性等属性。然而，许多区块链解决方案都受到与所使用的共识协议相关的固有约束。这些限制主要由无许可设置继承，例如工作量证明中的计算能力，并成为资源受限的物联网环境中的严重障碍。此外，低吞吐量或高延迟的共识协议不适合生成大量数据的物联网网络。因此，在本文中，我们专注于许可的区块链平台，并研究所使用的共识协议，旨在评估其性能和容错作为（原则上高度不安全的）物联网生态系统的主要选择标准。论文的结果为各种共识协议的本质差异及其满足物联网需求的能力提供了新的见解。
2021-09-08 cs.CR
Blockchain Networks: Data Structures of Bitcoin, Monero, Zcash, Ethereum, Ripple and Iota
区块链是一种新兴技术，它实现了许多应用，从加密货币到数字资产管理和供应链。由于这种流行的激增，分析存储在区块链上的数据对数据科学提出了新的关键挑战。为了帮助数据科学家完成区块链上的各种分析任务，在本教程中，我们对区块链网络模型的基本元素进行了系统而全面的概述。我们讨论了如何将区块链数据抽象为各种类型的网络，并进一步使用这种相关的网络抽象来获得有关区块链结构，组织和功能的重要见解。
2021-09-29 cs.CR
Secure IoT access at scale using blockchains and smart contracts
区块链和智能合约是一种新兴的、有前途的技术，受到了相当大的关注。我们使用区块链技术，特别是以太坊，来实现一个大规模的基于事件的物联网（IoT）控制系统。我们认为，“账本”的分布式特性，以及以太坊并行执行复制的“智能合约”的能力，提供了所追求的自动化、通用性、灵活性、弹性和高可用性。我们设计了一个现实的基于区块链的物联网架构，使用现有技术，同时考虑到物联网设备和应用程序的特点和局限性。此外，我们利用区块链的不变性和以太坊对自定义令牌的支持来构建一个强大而高效的基于令牌的访问控制机制。我们的评估表明，我们的解决方案是可行的，并提供了显着的安全性和可用性的优势。
2019-07-08 cs.CR
A Lightweight Blockchain and Fog-enabled Secure Remote Patient Monitoring System
物联网使智能远程医疗应用快速增长。这些基于物联网的远程医疗应用程序为有风险或患有慢性疾病的患者提供快速和预防性的医疗服务。然而，在医疗物联网设备之间交换敏感医疗数据的同时确保数据安全和患者隐私仍然是远程医疗保健应用中的一个重大问题。更改或损坏的医疗数据可能会导致错误的治疗，并为患者带来严重的健康问题。此外，需要解决和改进当前远程医疗应用的效率和响应时间。考虑到对安全高效的患者护理的需求，本文提出了一种轻量级的基于区块链和启用雾的远程患者监护系统，该系统提供了高级别的安全性和高效的响应时间。仿真结果和安全性分析表明，所提出的轻量级区块链架构能够很好地适应资源受限的物联网设备，并且具有较好的安全性。此外，雾计算的增强使远程患者监护系统的响应速度提高了40%。
2023-01-09 cs.CR cs.NI
Providing reliability and auditability to the IoT LwM2M protocol through Blockchain
区块链已经开始提供透明度，可靠性以及提高计算机系统的安全性，特别是在物联网（IoT）等分布式系统中。到目前为止，在这方面已经提出了一些集成;然而，这些解决方案中的大多数都没有特别关注物联网的互操作性，这是该领域最大的挑战之一。在本文中，区块链解决方案已被集成到OMA轻量级M2M（LwM 2 M）中，这是一种有前途的全球互操作性工业物联网协议。这种集成为LwM 2 M协议提供了可靠性和可扩展性，使物联网设备（LwM 2 M客户端）能够透明地与该协议进行交互。此外，还定义了一个缺失的可靠API，以允许用户和应用程序安全地与系统进行交互，以及一个接口，以存储关键信息，如异常情况，以确保可验证性。
2020-08-15 cs.CR
Blockchain Solutions for Forensic Evidence Preservation in IoT Environments
物联网（IoT）带来的技术发展伴随着新形式的网络攻击，这些攻击利用了物联网网络的复杂性和异构性，以及物联网设备中存在的许多漏洞。检测受损设备以及收集和保存有关物联网网络中涉嫌恶意行为的证据成为高度优先的领域。本文提出了一种基于区块链的解决方案，该解决方案专为灵巧家庭领域设计，用于收集和保存数字取证证据。该系统利用了一个私人的法医证据数据库，其中存储了捕获的证据，以及一个允许提供完整性，身份验证和不可否认性等安全服务的许可区块链，以便证据可以在法庭上使用。区块链存储证据的元数据，这对于提供上述服务至关重要，并通过智能合约与调查过程中涉及的不同实体进行交互，包括互联网服务提供商，执法机构和检察官。提出了基于区块链的解决方案的高级架构，该解决方案可以解决从物联网网络收集的取证证据的数字处理需求所带来的独特挑战。
2019-03-26 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
Enabling Opportunistic Users in Multi-Tenant IoT Systems using Decentralized Identifiers and Permissioned Blockchains
在这项工作中，我们利用去中心化标识符和许可区块链的进步来构建一个灵活的用户身份验证和授权机制，提供增强的隐私，实现快速撤销，并支持在相互不信任的实体中执行的分布式“策略决策点”。所提出的解决方案可以应用于多租户“物联网中心”，这些中心将不同的物联网孤岛互连并实现“访客”用户的授权，即，与系统没有信任关系的机会主义用户，系统以前没有遇到或知道他们。
2019-11-13 cs.CR
Blockchain Security by Design Framework for Trust and Adoption in IoT Environment
随着物联网（IoT）的最新进展，需要新的和更强大的安全框架来检测和减轻新形式的网络攻击，这些攻击利用复杂和异构的物联网网络，以及物联网设备中存在的许多漏洞。随着区块链技术的兴起，服务提供商非常重视更好地理解和采用区块链技术，以便为自己的组织及其客户提供更安全和可信的系统。本文通过物联网环境中信任和采用的设计原则，为组织中的高级官员和决策者以及区块链安全框架的技术经理介绍了一个高级指南。本文讨论了Cyber-Trust项目区块链技术开发，作为所提供安全框架的代表性案例研究。安全和隐私的设计方法被引入作为一个重要的考虑因素，在建立框架。
2021-09-20 cs.CR
Permissioned Blockchain-Based Security for SDN in IoT Cloud Networks
云网络的进步使传统网络元素和各行各业的新设备都能够连接，从而形成物联网（IoT）。在物联网环境中，改善和扩展网络组件以及降低成本对于维持指数增长至关重要。在这个领域中，软件定义网络（SDN）正在以一种新的范式革新网络基础设施。SDN将控制/路由逻辑与数据传输/转发分开。这种分裂导致SDN中的许多问题，例如DDoS攻击的漏洞。已经提出了许多解决方案（包括基于区块链的）来克服这些问题。在这项工作中，我们提供了一个基于区块链的解决方案，该解决方案在冗余SDN（负载平衡）中提供，以服务于数百万个物联网设备。区块链被认为是防篡改的，并且由于账本的复制和对账本的验证和添加的共识而不可能被破坏。因此，它非常适合物联网网络中的SDN。区块链技术为每个人提供了去中心化信任的工作证明。实验结果表明，增益和效率方面的准确性，更新过程中，和带宽利用率。
2020-02-02 cs.CR
A Blockchain-based Self-tallying Voting Scheme in Decentralized IoT
物联网（IoT）正在经历爆炸式增长，近年来得到了学术界和工业界的广泛关注。大多数现有的物联网基础设施都是集中式的，其中必须存在云服务器。然而，集中式框架存在不可扩展性和单点故障的问题。因此，通过利用区块链的新兴技术，已经提出了去中心化物联网。投票系统在物联网中被广泛采用，例如无线传感器网络中的领导者选举。自计票投票系统是去中心化物联网中传统集中式投票系统的替代方案，因为传统投票系统不适合这种情况。不幸的是，自计数投票系统固有地遭受公平性问题，例如由恶意投票者引起的自适应和流产问题。在本文中，我们介绍了一个基于区块链的去中心化物联网自结算系统的框架。我们提出了一个具体的结构，并证明了所提出的系统满足所有的安全要求，包括公平性，无争议性和最大的投票保密性。在手机上的实现验证了该系统的实用性。
2019-02-11 cs.CR
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
Designing a blockchain-based IoT infrastructure with Ethereum, Swarm and LoRa
如今，生活各个方面的物联网设备数量呈指数级增长。我们居住的城市变得越来越智能，并以上下文的方式告知我们周围的环境。然而，除了存储和挖掘这些数据以提供更高质量的物联网服务的问题之外，还存在部署、管理和收集这些设备数据的重大挑战。区块链技术，即使在今天的新生形式中，也包含了创建一个共同的，分布式的，不信任的和自主的基础设施系统的支柱。本文描述了一个标准化的物联网基础设施;其中数据存储在DDoS抗性，容错，分布式存储服务上，数据访问由分散的，不可信的区块链管理。该系统使用LoRa作为新兴的网络技术，Swarm作为分布式数据存储，以太坊作为区块链平台。这样的数据后端将确保高可用性和最小的安全风险，同时用单一的“智能合约”取代传统的后端系统。
2018-09-22 cs.CR
Secure and Efficiently Searchable IoT Communication Data Management Model: Using Blockchain as a new tool
随着物联网（IoT）的快速发展，越来越多的IoT设备连接并频繁通信。在此背景下，传统的物联网集中式安全架构将在数据存储空间、数据可靠性、可扩展性、运营成本和责任判断等方面受到限制。本文基于区块链技术和云存储生成的小型分布式数据库，提出了一种新的关键信息存储框架。具体来说，所有加密的密钥通信数据将被上传到公共云服务器以进行足够的存储，但这些数据的摘要（称为“通信日志”）将被记录在“物联网账本”（即，一种分布式数据库），由所有物联网设备按照区块链生成方式维护，可以解决数据的可靠性、可扩展性和可靠性判断问题。此外，为了有效地搜索通信日志，并且不泄露任何通信数据的敏感信息，我们为我们的“物联网账本”设计了安全搜索方案，该方案利用非对称标量积保持加密（ASPE）方法来保证数据安全，并利用为区块链数据库量身定制的2层索引来提高搜索效率。安全性分析和在合成数据集上的实验表明，我们的方案是安全和有效的。
2018-12-20 cs.CR
Towards a secured smart IoT using light weight blockchain: An aim to secure Pharmacy Products
区块链已被证明是一种非常发达和安全的技术。它确保了与真实连接节点的数据完整性。如今，区块链与物联网是安全和智能端到端产品交付的绝佳组合。这一观察促使研究人员开发一个概念模型，通过开发与轻量级区块链集成的物联网来提供安全的药品交付。不发达国家和大多数发展中国家都面临着诸如药品假冒、短缺、鸦片制剂等问题，由于透明度较低，追踪这些问题变得困难。此外，对自然敏感的药物需要在受控温度下储存，称为冷链运输。在最近的软件中，这些信息的存储是在集中式数据库中完成的，这很容易受到数据操纵和黑客攻击。由于产量减少，需要进口药物，并依法维持药物供应链的规定。本文提出了一种基于物联网的制药行业轻量级区块链模型。这种模式以一种非常简单的方式确保了药物的可追溯性，与现有的方法相比，这种方法不那么复杂。
2022-06-07 cs.CR
Challenges in Blockchain as a Solution for IoT Ecosystem Threats and Access Control: A Survey
本文综述了物联网生态系统中的安全威胁与访问控制问题，探讨了基于区块链的解决方案及其集成挑战，列举了公共区块链攻击实例，并提出了未来研究方向。
2023-11-26 cs.CR
Vericom: A Verification and Communication Architecture for IoT-based Blockchain
区块链作为物联网（IoT）的安全，分布式和匿名框架受到了极大的关注。作为一个分布式系统，区块链权衡了分布式的可扩展性，这限制了该技术对物联网等大规模网络的适应性。所有交易和区块必须由所有参与者广播和验证，这限制了可扩展性并导致计算和通信开销。到目前为止，现有的扩展区块链的解决方案导致了部分重新集中，限制了该技术的原始吸引力。在本文中，我们介绍了一种分布式但可扩展的区块链验证和通信架构，称为Vericom。Vericom同时实现了高度的可扩展性和分布式，使用哈希函数输出将区块链从广播通信转移到多播通信。与所有节点都必须验证新交易/区块的传统区块链不同，Vericom使用物联网流量的散列来随机选择一组节点来验证交易/区块，这反过来又减少了处理开销。Vericom包含两层：i）传输层，其中随机多播方法与骨干网一起被引入以路由业务，即，交易和区块，从源到目的地，以及ii）验证层，其中分配一组随机选择的节点以验证每个交易或区块。性能评估表明，与传统区块链相比，Vericom减少了数据包和处理开销。在最坏的情况下，Vericom中的数据包开销与节点数量呈线性关系，而处理开销保持与规模无关。
2021-05-26 cs.CR
Efficient ECC-based authentication scheme for fog-based IoT environment
针对雾计算物联网中私钥易泄露及设备资源受限问题，提出基于ECDSA的认证签名方案，利用ECDLP实现短签名，并显著降低计算时间与能耗。
2024-08-05 cs.CR
DistB-SDoIndustry: Enhancing Security in Industry 4.0 Services based on Distributed Blockchain through Software Defined Networking-IoT Enabled Architecture
工业4.0是一个新兴的研究热点。然而，它在控制数据方面面临着许多挑战，可以通过物联网（IoT），大数据，人工智能（AI），软件定义网络（SDN）和区块链（BC）等各种技术来解决，以安全地管理数据。此外，传感器、电器、连接到互联网的传感器网络和工业4.0模型的复杂性，为设计能够持续分析所产生数据的系统、基础设施和智能应用程序带来了挑战。关于这些，作者提出了一个分布式的基于区块链的安全性，以工业4.0应用与SDN-IoT启用的环境。区块链能够为我们所需的系统带来强大，隐私和保密性。此外，SDN-IoT融合了工业4.0的不同服务，具有更高的安全性和灵活性。此外，作者还提供了物联网、SDN和区块链等技术的完美组合，以适当提高工业4.0服务的安全性和隐私性。最后，作者评估性能和安全性的各种方式在所提出的架构。
2020-12-18 cs.CR
Impact of consensus on appendable-block blockchain for IoT
物联网（IoT）正在以前所未有的规模将我们的物理世界转变为一个复杂而动态的连接设备系统。连接日常物理对象正在创建新的业务模式，改进流程并降低成本和风险。最近，区块链技术作为克服物联网安全问题的可能解决方案受到了社区的广泛关注。然而，传统的区块链（例如比特币和以太坊中使用的区块链）并不适合物联网设备的资源受限性质，也不适合典型物联网部署中预计会生成的大量信息。为了克服这些问题，一些研究人员提出了为物联网量身定制的轻量级区块链实例。例如，提出基于具有解耦和可追加数据的块的新颖数据结构。然而，这些研究人员没有讨论共识算法将如何影响他们的解决方案，即，关于哪种共识算法更适合的决定仍是一个悬而未决的问题。本文通过模块化设计，改进了一个可添加区块的区块链框架，使其能够支持不同的共识算法。我们在不同的模拟场景中评估了此改进版本的性能，并研究了不同设备和事务数量以及采用不同共识算法的影响。即使采用不同的共识算法，结果表明添加新区块的延迟小于161 ms（在更苛刻的场景中），处理新交易的延迟小于7 ms，这表明我们改进版本的可添加区块区块链是高效和可扩展的，因此非常适合物联网场景。
2019-12-23 cs.CR
Blockchain-based Trust Information Storage in Crowdsourced IoT Services
我们提出了一种新的分布式完整性保护框架，用于在众包物联网环境中存储信任信息。信任信息的完整性和可用性对于确保准确的信任评估至关重要。我们提出的框架利用区块链为信任相关信息构建分布式存储介质，以确保其完整性。我们提出了一个地理范围的方法，确保信任相关的信息只在需要的地方，从而实现快速访问和存储空间的保护。我们使用真实数据集进行了几次实验，以突出我们的框架的有效性。
2021-07-15 cs.CR
Toward a Blockchain-based Platform to Manage Cybersecurity Certification of IoT devices
本文的目标是提出一个基于区块链的平台，以提高网络安全认证信息的透明度和可追溯性，其动机是最近通过的欧盟网络安全法案。拟议的平台是通用的，旨在支持任何电子产品、服务或流程的网络安全认证信息的可信交换。然而，出于本文的目的，我们将重点放在物联网设备的网络安全认证案例研究上，最近通过的《网络安全法》明确提到物联网设备是强调需要提高信任水平的主要领域之一。
2019-09-16 cs.CR
Security Implications of Fog Computing on the Internet of Things
最近，物联网设备和传感器的使用迅速增加，这也导致数据生成（信息和日志），带宽使用和相关现象增加。据我们所知，雾计算与物联网集成的标准定义正在形成。这种整合将为研究人员带来许多机会，特别是在构建网络安全相关解决方案时。在这项研究中，我们调查了雾计算与物联网的集成及其影响。我们的目标是找出并强调问题，特别是物联网使用雾计算时出现的安全相关问题。根据我们的研究结果，虽然这种整合似乎是不平凡的和复杂的，它有更多的好处比的影响。
2018-09-27 cs.CR cs.NI
Public Key Reinforced Blockchain Platform for Fog-IoT Network System Administration
在过去的十年中，连接到无线网络的嵌入式设备的数量一直在增长。这种交互创建了一个物联网（IoT）设备网络，其中数据不断传输。随着设备的增加以及网络通过雾计算扩展的需求，我们拥有了基于雾的物联网网络。然而，随着更多端点的引入，网络变得对恶意攻击者开放。这项工作试图通过创建一个平台来保护基于雾的物联网网络，该平台通过公钥加密来保护端点。允许服务器屏蔽网络内共享的数据包。为了能够跟踪所有的加密过程，我们使用了许可区块链。该技术通过提供不可变和自动化的数据结构来完成安全层，以充当网络的超级分类账。每个数据事务都使用一对公钥来合并握手机制。这种设计保证了只有通过密钥具有适当访问权限的设备才能使用网络。因此，管理变得方便和安全。该平台的实现是通过无线服务器-客户端架构来模拟设备之间的数据交易。进行的定性测试提供了对网络安全级别的深入可行性调查。结果表明，该设计的有效性，作为一种手段，加强对端点攻击的网络。
2021-08-11 cs.CR cs.NI
ESIA: An Efficient and Stable Identity Authentication for Internet of Vehicles
本文提出 ESIA 方案，通过分层区块链与车载雾计算结合，以自下而上的 B2UHChain 共识机制实现车联网中高效、稳定且安全的身份认证，显著提升可扩展性并降低开销。
2023-05-27 cs.CR cs.NI
Federated Learning and Blockchain-enabled Fog-IoT Platform for Wearables in Predictive Healthcare
University of Guelph（圭尔夫大学）；University of Toronto（多伦多大学）
多年来，可穿戴物联网（IoT）设备在多种医疗保健服务中的普及和使用正在增加。受益于这些设备的使用的服务之一是预测分析，这可以改善电子保健的早期诊断。然而，由于可穿戴物联网设备的局限性，数据隐私，服务完整性和网络结构适应性方面的挑战出现了。为了解决这些问题，我们提出了一个在雾物联网网络中使用联邦学习和私有区块链技术的平台。这些技术具有隐私保护功能，可以保护网络内的数据。我们利用雾物联网网络的分布式结构为可穿戴物联网设备创建自适应网络。我们设计了一个测试平台，以检查所提出的平台的能力，以保持分类器的完整性。根据实验结果，所介绍的实现可以有效地保护病人的隐私和预测服务的完整性。我们进一步研究了其他技术对物联网网络安全性和适应性的贡献。总的来说，我们通过分析、模拟和实验证明了我们的平台在解决可穿戴物联网设备在预测性医疗保健中的重大安全和隐私挑战方面的可行性。
2023-01-11 cs.CR cs.LG 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
Trust and Reputation Management for Blockchain-enabled IoT
近年来，人们越来越有兴趣将区块链纳入物联网（IoT），以解决IoT的固有问题，例如单点故障和数据孤岛。然而，区块链本身无法确定来自物联网设备的数据的真实性和准确性。区块链的仅附加性质加剧了这个问题，因为一旦记录在链上，就不可能更改数据。信任和声誉管理（TRM）是解决上述信任问题的有效方法。然而，为支持区块链的物联网应用程序设计TRM框架是一项重要的任务，因为每个应用程序都有其独特的信任挑战，具有独特的功能和要求。在本文中，我们介绍了我们在为各种支持区块链的物联网应用设计TRM框架方面的经验，以提供见解并突出未来机遇的开放研究挑战。
2022-12-09 cs.CR cs.NI
Towards a Scalable and Trustworthy Blockchain: IoT Use Case
最近，区块链作为一种新技术获得了发展势头，产生了大量新的分散式应用程序（例如，物联网（IoT）。然而，它与物联网的整合仍然面临着几个问题（例如，可伸缩性、灵活性）。配置资源以支持大量连接的物联网设备意味着拥有可扩展和灵活的区块链。为了解决这些问题，我们提出了一种适用于物联网的可扩展和可信赖的区块链（STB）架构;该架构使用区块链分片和Oracle以完全分布式和可信赖的方式在不可靠的物联网设备之间建立信任。特别是，我们设计了一个点对点的甲骨文网络，确保数据的可靠性，可扩展性，灵活性和可信度。此外，我们引入了一种新的轻量级共识算法，该算法可以显着扩展区块链，同时确保区块链参与者之间的互操作性。结果表明，我们提出的机顶盒架构实现了灵活性，效率和可扩展性，使其成为一个有前途的解决方案，适用于物联网环境。
2022-01-27 cs.CR cs.NI
Blockchain-based Lightweight Authentication Mechanism for Vehicular Fog Infrastructure
随着先进通信技术的不断发展，汽车变得越来越智能和互联。由于各种车辆应用的巨大增长，通过先进的车载设备产生了大量的数据，这些数据被认为对提高驾驶安全和增强车辆服务至关重要。然而，基于云的模型在延迟和移动性至关重要的应用中往往不足。为了充分发挥车载网络的潜力，需要解决高效通信和计算的挑战。在这个方向上，出现了车辆雾计算（VFC），它将雾计算的概念扩展到传统的车辆网络。它是一种地理上分布式的范例，有可能通过在终端车辆附近推送智能（即计算资源，存储和应用服务）来执行时间关键和数据密集型任务。然而，安全和可靠的传输是非常重要的，在高度移动的车辆网络，以确保最佳的服务质量（QoS）。在这个方向上，已经提出了一些认证机制在文献中，但他们中的大多数被发现不适合由于缺乏分散性，匿名性和信任特性。因此，本文提出了一种有效的跨数据中心认证和密钥交换方案，基于区块链和椭圆曲线密码（ECC）。在这里，区块链的分布式账本用于维护网络信息，而高度安全的ECC用于车辆和路边单元（RSU）之间的相互认证。此外，所提出的方案是轻量级的，可扩展的考虑VFC设置。针对现有技术水平的性能评估结果表明，该方案实现了增强的安全功能。
2019-04-02 cs.CR cs.NI
An Efficient Lightweight Blockchain for Decentralized IoT
针对物联网中心化及传统区块链共识算法资源消耗大的问题，提出基于虚拟化、聚类和权重选择共识算法的高效轻量级区块链，仿真结果表明其能耗更低、响应更快且吞吐量更高。
2025-08-26 cs.CR cs.SE
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
