15、基于轻量级区块链的物联网访问控制信任管理框架

基于轻量级区块链的物联网访问控制信任管理框架

1. 引言

本部分将介绍物联网、访问控制系统和区块链技术的背景信息，探讨在物联网环境中结合区块链与访问控制系统的现有局限性，并阐述相关贡献。

1.1 物联网概述

随着通信和网络技术的飞速发展，连接到互联网的设备数量日益增多，推动了物联网（IoT）的发展。物联网是一个将物理对象与数字世界相集成的系统，可通过互联网收集和共享数据。基于物联网框架的应用十分广泛，如智慧城市、智能交通、智能电网等。据Gartner报告，2022年将有204亿台物联网设备，到2025年，物联网行业的设备规模将增至700亿台。

物联网系统与传统系统不同，具有一些独特特征。物联网架构中的设备资源受限，包括内存、带宽和计算能力。此外，设备可随时连接或断开网络。因此，安全机制需根据物联网系统的特性，满足延迟时间、可扩展性和数据包开销等要求。

1.2 访问控制机制概述

访问控制是一种安全机制，可根据用户身份和需求，有选择地限制或授予其对特定资源的访问权限，确保认证和授权过程的顺利进行。在访问控制机制中，有一系列条件用于确定用户对资源的访问能力。如图1所示，访问控制模型可根据系统定义的条件保护对资源的每次访问，确保系统中资源的机密性、完整性和可用性。一个完整有效的访问控制机制必须包括认证、授权和问责。

大多数访问控制模型中都有一个属性权威机构（AA），用于存储网络中与设备相关的所有信息。这种方法存在一些挑战和局限性：一是可扩展性较差，大量物联网设备加入网络时，会给AA带来负担，影响其性能；二是可能导致单点故障，访问控制架构中的每个模块都是唯一且可替代的，一旦单个模块损坏，整个系统都会受到