物联网中基于信任管理的安全机制研究

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物联网的发展已经渗透到人类生活生产的方方面面,其安全性直接影响到国民经济和社会稳定。然而轻量级的访问控制和加密机制只能减少来自外部网络攻击的威胁,合法节点的异常行为以及管理员的错误配置都严重威胁物联网系统安全。为了抵御来自系统内部的威胁,本文围绕信任管理从异常检测、车载网安全以及区块链安全应用这三个方面的问题进行了以下研究:针对来自物联网系统的内部威胁,本文基于信任管理设计了一套从“信任评估”到“安全决策”的闭环模型。该模型考虑了信任,服务质量和社交关系三个维度的信任信息进行信任评估,评估得到的信任值经过模糊处理后辅助进行安全决策,在节点交互过程中检测到的任何异常行为都会重新触发信任评估。模拟真实的超市物联网环境的实验表明该模型具有极低的误报率,并且可以促进节点合作。从车载网的信任管理出发,本文针对传统车载网基于评价者的信任管理模型的不足,设计了基于客体的信任管理模型。该模型将信任信息存储在客体本地,从而提高了信任信息的利用效率,使得信息信息快速积累。为了保护信任信息不被篡改和删除,模型引入了 CA服务器,并使用公钥密码和哈希算法保护信任信息的完整性和不可抵赖性。在真实城市环境的模拟实验表明该模型与传统的基于评价者的信任管理模型相比具有较高的交互增长率和成功率。从保护信任信息的完整性出发,本文引入了新兴的区块链技术,设计了物联网中基于信任的共识协议PoT。该协议使得网络中每个节点都维护一个信任账本,账本记录了全网节点的交易评价,并通过共识协议保持一致。区块链中数据只能增加不能篡改的特性,使得信任信息的完整性和可靠性得到了保证。实验测试了协议的共识时间以及所占带宽,结果表明PoT协议适用于节点资源受限的物联网环境。综上所述,本文从异常检测、车载网、区块链三个方面对物联网中的信任管理机制进行了改进,扩展了信任管理的应用,保护了信任信息的完整性和可靠性,实现了针对内部攻击的物联网安全防护。
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