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
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
Edge computing based incentivizing mechanism for mobile blockchain in IOT
在区块链中挖掘需要高计算能力来解决哈希难题，例如工作量证明难题。在物联网设备中，特别是在物联网移动设备中实现该问题的计算需要很高的成本。因此，它限制了区块链在移动环境中的应用。然而，边缘计算可以用来解决物联网中移动设备计算能力不足的问题。边缘服务器可以招募许多移动设备来共同贡献计算能力以进行挖掘，并与这些招募的移动设备共享挖掘的奖励。本文提出了一种基于边缘计算的移动区块链激励机制。我们设计了一个两阶段的Stackelberg游戏，以联合优化边缘服务器和招募的移动设备的奖励。作为领导者的边缘服务器为第一阶段招募的移动设备设定预期费用。作为跟随者的移动终端根据阶段中的预期费用提供其计算能力来挖矿。证明了在相同或不同的期望费用下，该博弈都能得到唯一的纳什均衡解。在模拟实验中，我们得到了边缘服务器的收益随边缘服务器计算能力与移动设备计算能力的不同比例而变化的结果曲线。此外，所提出的方案已被比较与MDG方案的边缘服务器的利润。实验结果表明，在相同的总计算能力下，所提出的方案比MDG方案的收益更高。
2020-07-01 cs.CR cs.GT
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
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
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
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
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
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, Fog and IoT Integrated Framework: Review, Architecture and Evaluation
在下一代计算中，云、互联网和智能设备的作用将是巨大的。如今，我们都熟悉“聪明”这个词。这个词在我们的日常生活中被多次使用。物联网（IoT）将从不同的资源中产生不同类型的信息。它可以在云中存储和处理大数据。雾作为云和物联网之间的接口。物联网节点也被称为雾节点，这些节点能够访问网络范围内的任何地方。区块链是一种以安全的顺序记录交易的新方法。在物联网架构中开发新的基于区块链的集成框架是解决物联网公共节点之间通信安全问题的新兴方法之一。这项研究探索了一种将区块链技术与雾和物联网网络集成的新方法，并为智能设备的互联网提供通信安全性。该框架在物联网网络中进行了测试和实现。结果呈阳性。
2020-06-05 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 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
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
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
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
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
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
Real-Time Monitoring and Transparency in Pizza Production Using IoT and Blockchain
本文提出一种结合物联网与区块链的披萨生产监控系统，通过树莓派实时采集温湿度数据并与智能合约交互，实现异常检测、防篡改记录和透明追溯，从而改善原料管理、减少浪费并提升厨房效率。
2025-07-03 cs.CR cs.ET
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
IoT Blockchain Solution for Air Quality Monitoring in SmartCities
物联网云支持的社会应用在最近的过去急剧增加，这是由于创新的推动，特别是通过启动计划，在农业，医疗保健，工业等各个领域。现有的物联网云解决方案导致从业者或研究人员陷入严重的安全隐患和性能低下的混乱局面。本文提出了一种基于区块链的物联网云实施方案，以解决智慧城市中存在的问题。它特别强调了SmartCities中空气质量监测系统链码的实施;使用实验说明了名为IoT启用的空气质量监测系统区块链（IB-AQMS）的拟议架构。文中给出了实验结果。
2020-03-29 cs.CR cs.NI
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
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
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
Rethinking IoT Security: A Protocol Based on Blockchain Smart Contracts for Secure and Automated IoT Deployments
物联网设备在社会中的扩散需要重新关注这些系统的使用和维护。基于物联网的系统将对社会产生巨大影响，因此这些系统必须具有保证的弹性。我们引入了基于密码的构建块，努力确保分布式物联网网络在其整个生命周期中保持健康状态。我们提出的解决方案利用以太坊区块链上的确定性和相互关联的智能合约，为强化的物联网设备实施安全管理和维护。调查的一个关键问题是用于保护物联网设备部署的协议开发以及与设备安全通信的方法。通过支持开放性、自动化和来源的价值观，我们可以引入新的手段来减少监视和盗窃的威胁，同时提高运营商对物联网技术的责任感和信任度。
2020-07-06 cs.CR cs.SE
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
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
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
A Blockchain-Based Audit Mechanism for Trust and Integrity in IoT-Fog Environments
本文提出一种基于区块链的物联网-雾计算审计机制，通过简化认证与货币化、服务审计验证完整性以及激励惩罚机制，保障去中心化环境中雾节点的可信与诚实。
2024-05-01 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
An IoT Blockchain Architecture Using Oracles and Smart Contracts: the Use-Case of a Food Supply Chain
区块链是一种分布式技术，允许在相互交互和执行交易的不可靠用户之间建立信任。虽然区块链技术主要用于加密货币，但它已成为在物联网（IoT）领域建立信任的一种使能技术。然而，物联网区块链的天真使用导致了高延迟和广泛的计算能力。在本文中，我们提出了一种专用于供应链的区块链架构，该供应链包括不同的分布式物联网实体。我们为这种架构提出了一个轻量级的共识，称为LC4IoT。通过广泛的模拟评估的共识。结果表明，所提出的共识使用低的计算能力，存储能力和延迟。
2022-01-27 cs.CR cs.NI
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
A Survey on Consensus Protocols in Blockchain for IoT Networks
区块链作为加密货币基础技术的成功也为其在其他应用领域的使用开辟了可能性。区块链在其他领域的潜在应用的主要优势是其固有的安全机制和对不同攻击的免疫力。区块链依赖于共识方法来同意任何新数据。目前用于不同加密货币区块链的大多数共识方法都需要很高的计算能力，因此不适合资源受限的系统。在本文中，我们讨论并调查了适用于资源受限的物联网设备和网络的各种基于区块链的共识方法。典型的物联网网络由几个计算和通信能力有限的设备组成。大多数情况下，这些设备无法执行密集型计算，并且急需带宽。因此，我们讨论了可以采取的措施，以减少底层共识方法的计算能力和收敛时间。我们还讨论了公共区块链的一些替代方案，如私有区块链和tangle，以及它们在物联网网络中的潜在应用。此外，我们回顾了现有的共识方法，并探讨了利用它们来实现基于区块链的物联网网络的可能性。一些开放的研究挑战也提出了。
2019-06-19 cs.CR cs.NI
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
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
Towards a secure behavior modeling for IoT networks using Blockchain
物联网（IoT）占据了我们日常生活的重要方面。由智能设备组成的物联网网络，这些设备在没有人类物理干预的情况下通信和传输信息。由于物联网系统的这种扩散和自主性，使得这些设备受到威胁，并且容易受到严重的威胁。在本文中，我们介绍了区块链支持的智能物联网系统中的行为捕获和验证过程，这些系统可以向外部网络显示信任级别的置信度。我们定义了一个自定义的\emph{Behavior Monitor}，并在选定的节点上实现，该节点可以提取每个设备的活动，并使用深度机器学习策略分析行为。此外，我们还部署了可信执行技术（TEE），可用于为区块链上的敏感应用程序代码和数据提供安全的执行环境（飞地）。最后，在评估阶段，我们分析了受Mirai攻击感染的各种物联网设备数据。评估结果表明，我们提出的方法的强度在检测所需的准确性和时间。
2020-01-06 cs.CR
OAuth 2.0 meets Blockchain for Authorization in Constrained IoT Environments
我们提出了利用区块链和智能合约技术的模型，以及广泛使用的OAuth 2.0开放授权框架，为受约束的物联网设备提供委托授权。这些模型涉及隐私、延迟和成本方面的不同权衡，同时利用区块链和智能合约的关键优势。这些措施包括将支付与授权授予联系起来，在智能合约中不可更改地记录授权信息和策略，并通过在所有区块链节点上执行智能合约代码来提供弹性。
2019-05-05 cs.CR cs.NI
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
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
Dynamic Pricing for Non-fungible Resources: Designing Multidimensional Blockchain Fee Markets
公共区块链实现了一种收费机制，以在竞争交易中分配稀缺的计算资源。大多数现有的费用市场设计利用联合的、可替代的记账单位（例如，以太坊中的gas）通过硬编码它们的相对价格来定价其他不可替代的资源，如带宽，计算和存储。以这种方式固定每个资源的相对价格会抑制粒度价格发现，限制可伸缩性并打开拒绝服务攻击的可能性。因此，许多著名的网络，如以太坊和索拉纳，都提出了多维收费市场。在本文中，我们提供了一个原则性的方法来设计费用市场，有效地定价多种不可替代的资源。从网络设计者指定的损失函数开始，我们展示了如何计算动态价格，使网络的激励（最小化损失）与用户和矿工的激励（最大化他们的福利）保持一致，即使对这些资源的需求发生变化。我们的定价机制遵循自然分解的网络设计师的问题，通过资源价格相互关联的两个部分。这些结果可以用来有效地设置费用，以提高网络性能。
2022-11-03 cs.CR cs.GT math.OC
Secure Blockchain Platform for Industrial IoT with Trusted Computing Hardware
作为一种起源于加密货币的颠覆性技术，区块链提供了一个可信的平台来促进工业物联网（IIoT）应用。然而，由于严格的部署条件，在IIoT场景中实施区块链平台面临各种安全挑战。为此，我们提出了一种基于可信计算硬件的安全区块链的新设计，用于IIoT应用。具体来说，我们采用可信执行环境（TEE）模块和定制的安全芯片来保护区块链免受不同的攻击载体。此外，我们在基于ARM的嵌入式设备上实现了所提出的安全IIoT区块链，并构建了一个小规模的IIoT网络来评估其性能。我们的实验结果表明，安全的区块链平台实现了高吞吐量（150 TPS）和低交易确认延迟（低于66 ms），证明了其在实际IIoT场景中的可行性。最后，我们概述了开放的挑战和未来的研究方向。
2021-10-28 cs.CR cs.NI
