基于共有区块链的物联网分布式身份验证方法

袁 刚，温圣军，唐 琦，马宇飞，丰 苏,3+

(1.北京邮电大学 软件学院，北京 100876；2.国家市场监督管理总局 信息中心，北京 100820；3.火箭军工程大学 理学院，陕西 西安 710025)

0 引 言

区块链技术具有良好的发挥前景，有望满足物联网(internet of things，IoT)中的安全要求[1-4]。区块链的功能是为了解决加密货币的双重支付问题而开发[5]，其验证机制有多种，如工作量证明(proof of work，PoW)、权益证明(proof of stake，PoS)和委托权益证明(delegated proof of stake，DPoS)等[6]。

目前很多研究关注区块链与IoT系统的集成，但分析区块链在满足IoT安全要求中的作用较少。如Seyoung等[7]提出了将区块链集成到IoT的方法，但该研究未给出用例详情，且考虑了对象的完全匿名性，即允许任何用户使用系统。Thomas等[8]提出了链锚方法，将IoT设备集成到云系统中。但其目标是参与设备的完全匿名性，不适用于需要身份验证的大量IoT设备的情况。Ge等[9]提出了一种基于区块链技术的轻量级物联网信息共享安全框架。以分布式的方式存储IoT设备活动，但该研究需要考虑存储需求。借助区块链与风险理论，Ren等[10]提出一种适用于分布式物联网的信任管理方法。Ouaddah等[11]提出了IoT中基于区块链的访问控制框架，其工作方式与基于角色的访问控制[12](role-based access control，RBAC)相同，但其仅考虑了基于策略的兼容系统和用例，不适用于大规模IoT环境。

为此，本文提出了高效的去中心化身份验证机制。该机制在共有区块链以太坊上实施，旨在建立可供设备安全通信的安全虚拟区。实验验证提出的方法能够满足IoT的安全要求，对组成IoT系统的不同类型设备的影响及其实施成本方面具有优势。……