基于区块链的信息物理系统流数据安全及隐私保护方法
发布时间：2021-11-03 16:30
信息物理系统（Cyber-physical systems,CPS）本质上是一种分布式控制系统,其利用传感器、执行器和其他物联网设备将信息网络世界和物理世界紧密结合在一起,通过人机交互接口实现和现实物理世界的交互,使用网络化空间以远程的、可靠的、实时的、安全的、协作的方式控制物理实体。随着信息物理系统的广泛使用,大量的信息物理系统设备和控制系统基于开放的互联网连接,安全和隐私保护问题也逐渐出现,特别是在动态、难控的信息物理系统流数据传输和存储过程中会面临新的安全威胁。在传输过程中,攻击者会试图截获系统功耗以及计时行为等属性,以分析正在传输的流数据获取敏感信息。在存储层收集了海量信息物理系统流数据并通过集中式服务器存储,但这些服务器可能受到外界攻击造成数据丢失损坏,以致整个信息物理系统崩溃宕机,严重影响信息物理系统的鲁棒性。第三方云服务器提供商的逐利性也是造成数据泄露或者篡改的原因之一。此外,信息物理系统作为一种分布式控制系统,攻击者可通过部署恶意节点获取网络拓扑关系以窃取信息物理系统参与方之间的关系。基于这些问题,以信息物理系统流数据为研究对象,基于区块链提出一种信息物理系统流数据在传...
【文章来源】：广西师范大学广西壮族自治区
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
工业4.0
有信息物理系统的功能都可以通过三层结构来区分。新提出的信息物理系统体系结构中，有一些功能是非分层的、描述不清晰的。目前，考虑到信息物理系统需解决的实际业务需求,例如：可靠性协调、服务组合、服务管理和对象抽象等，有研究人员已经提出三层以上的体系架构。考虑到需要对信息物理系统进行管理和控制,已经有五层架构的信息物理系统被开发使用，其中五层架构分别包括：业务层、应用程序层、处理层、传输层、感知层。尽管对层数有不同的假设,但信息物理系统基本上都是从感知层、传输层和应用层三层进行操作[7][33]。图2.2是一种典型的信息物理系统架构图。图2.2信息物理系统架构图
覆盖网络来实现的，该网络将每个节点的物理位置与其他参与者隐藏起来。常用的匿名通信网络技术包括I2P[40]、FreeNet[41]、洋葱网络[42]、JonDonym等。本文在区块链网络上增加了洋葱网络（Tor）的安全隐私保护机制，以增强流数据在区块链网络上传输的安全性，下面介绍洋葱网络的工作流程。通常，完整的洋葱网络由通信双方Alice和Bob，以及目录服务器Dave组成。目录服务器由中继节点RNode和通信电路circuit组成，其中circuit由保护节点GNode，中间节点MNode和出口节点ENode构成，三个中继节点的Tor示意图如图2.4所示。图2.4三个中继节点的Tor示意图NodeBobENodeMe4NodeG2KEGkeyG3KEMkeyM3KEMkeyM4KEEkeyE4KEEkeyE4KEEkeyE5DA\\\=Enc(Enc(Enc(DA,addBob)keyG,addE)keyM,addM)keyGAlice6DA\\=Enc(Enc(DA,addBob)keyG,addE)keyM7DA\=Enc(DA,addBob)keyG8SendDAtoBob5P5°55(|H|Tornetwork1Constructioncircuit1SelectNodeG1SelectNodeM1SelectNodeE
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于区块链技术的工业数据安全性保护方法[J]. 张金龙,赵德政,韩庆敏. 电子技术应用. 2019(07)
[2]区块链隐私保护技术[J]. 刘滋润,王点,王斌. 计算机工程与设计. 2019(06)
[3]区块链吞吐率提升研究[J]. 潘业达,陈恭亮,郭乃网. 通信技术. 2019(01)
[4]基于区块链的信息物理融合系统的信息安全保护框架[J]. 丁庆洋,王秀利,朱建明,宋彪. 计算机科学. 2018(02)
[5]区块链隐私保护研究综述[J]. 祝烈煌,高峰,沈蒙,李艳东,郑宝昆,毛洪亮,吴震. 计算机研究与发展. 2017(10)
[6]Review on Cyber-physical Systems[J]. Yang Liu,Yu Peng,Bailing Wang,Sirui Yao,Zihe Liu. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2017(01)
[7]基于无证书群签名方案的电子现金系统[J]. 梁艳,张筱,郑志明. 通信学报. 2016(05)
[8]“中国制造2025”深入推进的路径设计研究——基于德国工业4.0和美国工业互联网的启示[J]. 纪成君,陈迪. 当代经济管理. 2016(02)
[9]一种高效的群签名方案[J]. 张兴兰. 计算机应用研究. 2009(11)
本文编号：3474000
【文章来源】：广西师范大学广西壮族自治区
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
工业4.0
有信息物理系统的功能都可以通过三层结构来区分。新提出的信息物理系统体系结构中，有一些功能是非分层的、描述不清晰的。目前，考虑到信息物理系统需解决的实际业务需求,例如：可靠性协调、服务组合、服务管理和对象抽象等，有研究人员已经提出三层以上的体系架构。考虑到需要对信息物理系统进行管理和控制,已经有五层架构的信息物理系统被开发使用，其中五层架构分别包括：业务层、应用程序层、处理层、传输层、感知层。尽管对层数有不同的假设,但信息物理系统基本上都是从感知层、传输层和应用层三层进行操作[7][33]。图2.2是一种典型的信息物理系统架构图。图2.2信息物理系统架构图
覆盖网络来实现的，该网络将每个节点的物理位置与其他参与者隐藏起来。常用的匿名通信网络技术包括I2P[40]、FreeNet[41]、洋葱网络[42]、JonDonym等。本文在区块链网络上增加了洋葱网络（Tor）的安全隐私保护机制，以增强流数据在区块链网络上传输的安全性，下面介绍洋葱网络的工作流程。通常，完整的洋葱网络由通信双方Alice和Bob，以及目录服务器Dave组成。目录服务器由中继节点RNode和通信电路circuit组成，其中circuit由保护节点GNode，中间节点MNode和出口节点ENode构成，三个中继节点的Tor示意图如图2.4所示。图2.4三个中继节点的Tor示意图NodeBobENodeMe4NodeG2KEGkeyG3KEMkeyM3KEMkeyM4KEEkeyE4KEEkeyE4KEEkeyE5DA\\\=Enc(Enc(Enc(DA,addBob)keyG,addE)keyM,addM)keyGAlice6DA\\=Enc(Enc(DA,addBob)keyG,addE)keyM7DA\=Enc(DA,addBob)keyG8SendDAtoBob5P5°55(|H|Tornetwork1Constructioncircuit1SelectNodeG1SelectNodeM1SelectNodeE
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于区块链技术的工业数据安全性保护方法[J]. 张金龙,赵德政,韩庆敏. 电子技术应用. 2019(07)
[2]区块链隐私保护技术[J]. 刘滋润,王点,王斌. 计算机工程与设计. 2019(06)
[3]区块链吞吐率提升研究[J]. 潘业达,陈恭亮,郭乃网. 通信技术. 2019(01)
[4]基于区块链的信息物理融合系统的信息安全保护框架[J]. 丁庆洋,王秀利,朱建明,宋彪. 计算机科学. 2018(02)
[5]区块链隐私保护研究综述[J]. 祝烈煌,高峰,沈蒙,李艳东,郑宝昆,毛洪亮,吴震. 计算机研究与发展. 2017(10)
[6]Review on Cyber-physical Systems[J]. Yang Liu,Yu Peng,Bailing Wang,Sirui Yao,Zihe Liu. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2017(01)
[7]基于无证书群签名方案的电子现金系统[J]. 梁艳,张筱,郑志明. 通信学报. 2016(05)
[8]“中国制造2025”深入推进的路径设计研究——基于德国工业4.0和美国工业互联网的启示[J]. 纪成君,陈迪. 当代经济管理. 2016(02)
[9]一种高效的群签名方案[J]. 张兴兰. 计算机应用研究. 2009(11)
本文编号：3474000
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