【摘 要】
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工业互联网作为数字“新基建”的领头羊,是工业实现数字化、网络化和智能化的重要抓手。随着工业互联网的发展,“封闭式”工业环境与“开放式”网络环境不断融合,暴露出来了许多安全问题。其中,工业互联网数据安全问题首当其冲。工业网络环境变得更为复杂,目前已有的数据安全方案已无法完全适应未来工业数据安全防护的要求。鉴于区块链技术防篡改、可追溯和去中心化等优势适合于数据的安全防护,本文考虑将区块链技术赋能工业互
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工业互联网作为数字“新基建”的领头羊,是工业实现数字化、网络化和智能化的重要抓手。随着工业互联网的发展,“封闭式”工业环境与“开放式”网络环境不断融合,暴露出来了许多安全问题。其中,工业互联网数据安全问题首当其冲。工业网络环境变得更为复杂,目前已有的数据安全方案已无法完全适应未来工业数据安全防护的要求。鉴于区块链技术防篡改、可追溯和去中心化等优势适合于数据的安全防护,本文考虑将区块链技术赋能工业互联网数据安全防护,解决工业互联网数据安全领域的痛点。针对工业互联网中数据采集、传输和存储过程中的问题,本文进行了相应研究,具体所述如下。1.针对工业互联网数据采集过程中溯源难的问题,本文设计了新的数据映射格式,提出利用区块链私钥数字签名的方式来对采集的数据本身进行标识,不仅方便数据溯源,还可以保障采集后数据的一致性。2.研究传统工业数据传输方案中存在的不足,针对中心化数据访问控制机制中决策判决集中且容易单点失效的问题,本文设计了一种通过区块链实现的动态角色更新访问控制策略,不仅可以保证每次合法访问请求得到网络中大部分节点共识,而且可以根据策略的变动,动态更新角色进而更新权限。3.研究数字签名机制和访问控制机制的实现方式,针对这两种机制的传统实现方式远离数据源的问题,本文通过在网关上编译区块链轻量级客户端,利用网关作为区块链节点的代理来集成数据签名机制和访问控制机制。同时,利用Quorum区块链公/私交易隔离机制,实现数据的隐私保护。通过实验分析得出,基于区块链的安全网关在吞吐量方面可以达到上百的TPS,满足实时性要求较低的工业场景。4.针对工业数据存储过程中,传统的数据完整性检验方法存在过度依赖第三方的问题,本文提出了一种基于区块链和盲化同态标签的数据完整性验证方案。不仅可以有效避免过渡依赖中心化的第三方,而且通过盲化同态标签可以解决更换验证者后重复计算标签的问题。相较于经典S-PDP方案,本文所提方案在单次验证的情况下,标签的计算效率提高了13%;在多次更换验证者的情况下,标签生成的时间复杂度从O（n）降至了O（1）,适用于不同审计机构对工业数据的多次验证。
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