基于Hyperledger Fabric的工业物联网隐私保护系统设计

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随着工业4.0概念的兴起,工业领域也正发生着智能化转型的热潮。在实际的工业场景中,借助于云计算和边缘计算技术可以提升工业物联网中生成数据的处理效率,但数据泄露造成的隐私问题也正在损害着人们的利益。针对该问题,众多学者利用基于密码学理论的数学加密方法进行了较多研究并取得了一定的研究成果。但本文方案不同于调研的数学加密等方法,而是从新的角度考虑该问题,利用区块链去中心化、防篡改以及可追溯的技术特性,通过链上数据隔离的方式来保护私有数据。因此本文方案对基于密码学理论的保护方法形成了补充,为工业数据隐私保护提供了新的思路。本文将工业物联网与区块链技术进行结合,针对所存在的数据管理、隐私泄露等问题,开发了基于Hyperledger Fabric的工业物联网隐私保护系统,以实现安全的数据传输与平台化管理。具体来讲,本文的主要贡献有:(1)针对工业数据的溯源管理问题,本文从实际的产业制造流程出发,将其分为原料供应、产品生产、产品销售三部分,提出了对应各环节的三链架构方案,针对单个流程环节分别建立区块链,并将三条链之间形成了交互,通过该三链架构可以实现工业数据的溯源并为隐私保护及安全防护工作奠定了基础。(2)针对链上数据在存储、交易时可能发生的数据泄露问题,分别考虑了单链及多链两种情况,提出了单条链上的边账本数据隐私保护方案以及多链分割方式的数据隐私保护方案。通过实验从隐私保护模块功能实现效果和数据处理复杂度两方面对本文方案进行了验证分析,结果表明,本文所采取的数据隔离方式能够以较低复杂度实现对链上数据隐私的保护。(3)针对平台面临的DDoS攻击问题,本文基于区块链并结合Iptables技术提出了一种攻击源信息链上共享方案,并基于所设计方案进一步开发了相应的攻击源信息上链智能合约,用于将攻击源信息广播到链上各节点。实验测试以云端服务器出入网流量为指标,验证了本文所设计DDoS防御方案对攻击流量过滤的有效性。全文共6章,图25幅,表格5个,参考文献52篇。
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