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
DAXiot: A Decentralized Authentication and Authorization Scheme for Dynamic IoT Networks
本文提出DAXiot，一种基于去中心化标识符与可验证凭证的挑战-响应式认证授权方案，支持动态参与者的去中心化权限管理和认证加密，并在MQTT 5.0中验证其安全、隐私与性能。
2023-07-15 cs.CR cs.NI
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
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
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
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
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 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
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
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
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
L2AI: lightweight three-factor authentication and authorization in IOMT blockchain-based environment
针对医疗物联网中不安全信道带来的安全挑战，提出L2AI轻量级三因素认证方案，利用伪身份和动态索引增强匿名性，并通过ROR模型和Proverif工具验证安全性，支持高效注册与可扩展性。
2024-07-16 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
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
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
ZK-ACE: Identity-Centric Zero-Knowledge Authorization for Post-Quantum Blockchain Systems
Yeah LLC（Yeah有限责任公司）
提出ZK-ACE协议，通过将交易签名替换为基于身份的零知识证明，实现后量子区块链上授权数据量减少一个数量级，并提供安全性证明与两种实现后端。
2026-05-28 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
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
How BlockChain Can Help Enhance The Security And Privacy in Edge Computing?
为了解决集中式云服务的安全和隐私问题，引入了边缘计算网络，将计算和存储资源分布到网络边缘。然而，原生边缘计算受制于边缘设备性能的限制，这在数据授权、数据加密、用户隐私等领域带来了挑战。区块链是目前分布式网络最热门的技术。它解决了分布式数据的一致性问题，并用于许多领域，如加密货币，智能电网和物联网。我们的工作讨论了边缘计算网络的安全和隐私挑战。从数据授权、加密、用户隐私等角度，分析区块链技术为边缘计算网络带来的解决方案。在这项工作中，我们深入展示了边缘计算网络与区块链技术融合的好处，有效控制了边缘网络的数据授权和数据加密，在确保安全和隐私的前提下增强了架构的可扩展性。最后，我们调查的存储，工作负载和延迟在这一领域的未来研究的挑战。
2021-10-31 cs.CR cs.NI
Blockchain Empowered Trustworthy Agent Networks: Foundations, Taxonomy, and Future Directions
School of Cyberspace Science and Technology, Beijing Institute of Technology（北京理工大学网络空间安全学院）
本文综述从经典多智能体系统到开放智能体网络的演化，构建五维信任分类，明确区块链作为共享信任层为可信智能体网络提供多类支撑机制。
2026-08-06 cs.CR
Application of Blockchain Frameworks for Decentralized Identity and Access Management of IoT Devices
本研究提出一种基于 Hyperledger Fabric 和 DIDs 的物联网去中心化身份与访问管理框架，通过 Node-RED 模拟验证了其在提升数据完整性、透明度及减少中心化依赖方面的有效性。
2025-10-31 cs.CR
Trade-offs in the Design of Blockchain of Finite-Lifetime Blocks for Edge-IoT Applications
与无限期存储的比特币加密货币交易不同，物联网等某些应用程序的数据具有有限的生命周期。在这种情况下，最近的一项研究工作提出了LiTiChain -一种用于有限寿命块的区块链的新架构，并应用于边缘物联网。LiTiChain的新颖之处在于，即使在过期的区块从链中删除后，也能确保链的连通性。为了提供与传统区块链相同的安全性，在LiTiChain中，一些区块的存储时间长于其生命周期，这会产生额外的存储成本。本文提出了两种新的区块链架构，即p-LiTiChain和s-LiTiChain，它们是LiTiChain的变体。所提出的架构在存储成本、安全性和计算成本之间的权衡方面为有限寿命区块的区块链设计提供了一定程度的自由度。通过大量的模拟和分析，证明了所提出的架构有可能将LiTiChain产生的额外存储成本降低到零，并以计算成本为代价提高安全性。
2020-05-04 cs.CR
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
FL-DABE-BC: A Privacy-Enhanced, Decentralized Authentication, and Secure Communication for Federated Learning Framework with Decentralized Attribute-Based Encryption and Blockchain for IoT Scenarios
提出融合DABE、HE、SMPC与区块链的FL-DABE-BC框架，在物联网设备端实现去中心化认证加密，并通过雾层安全聚合与差分隐私保护模型训练。
2024-10-26 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-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
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
Towards Secure IoT Communication with Smart Contracts in a Blockchain Infrastructure
物联网（IoT）正在IT行业中快速增长，但由于其规模庞大，分散的拓扑结构和资源受限的设备，它仍然与一些安全和隐私问题相关。区块链（BC）是一种用于加密货币的分布式账本技术，在物联网安全和隐私领域引起了极大的关注。然而，在大多数情况下，采用BC到IoT并不简单，这是由于BC操作造成的开销和延迟。在本文中，我们将称为Hyperledgder Fabric的BC技术应用于物联网网络。该技术为事务引入了执行顺序技术，将事务执行与共识分离，从而提高了效率。我们证明了我们提出的IoT BC架构在基本安全目标方面是足够安全的，即，机密性、完整性和可用性。最后，强调了模拟结果，表明与我们的方法相关的性能开销与Hyperledger Fabric框架相关的性能开销一样小，并且在安全性和隐私方面可以忽略不计。
2020-01-06 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
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
DatChain -- Blockchain implementation in Data transfer for IoT Devices
针对物联网设备数据传输中的安全与完整性问题，提出基于区块链的应用DatChain，通过加密存储与区块链网络交换，确保数据在高流量环境下安全高效传输。
2022-11-04 cs.CR
Implementation of Ethereum Accounts and Transactions on Embedded IoT Devices
人们对物联网（IoT）和工业物联网（IIoT）的兴趣日益增长，这带来了一个挑战，即为嵌入式设备产生和收集的数据的认证和公证寻找强大的解决方案。区块链和分布式账本技术代表了解决这些问题的一个很有前途的解决方案，但也引发了其他问题，例如它们的实际可行性。事实上，物联网设备的资源有限，因此可能无法轻松执行参与区块链所需的所有操作。在本文中，我们提出了一种最小架构，允许物联网设备在以太坊区块链上执行数据认证和公证。我们开发了一个硬件-软件平台，通过该平台，IoT传感器）持有秘密密钥和相关联的公共地址，产生签名的交易，然后将其提交给区块链网络。这保证了数据的完整性和真实性，另一方面，最大限度地减少了轻量级设备的计算负担。为了展示所提出的方法的实用性，我们报告并讨论了在ARM Cortex-M4硬件架构上执行的基准测试的结果，通过Ropsten测试网发送事务。我们的研究结果表明，所有必要的操作都可以以很小的延迟执行，从而证明物联网设备可以直接与区块链交互，而没有明显的瓶颈。
2022-06-29 cs.CR
