【摘 要】
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近年来,随着物联网、云计算等技术快速发展,作为物联网的典型代表,智慧城市技术得到不断普及,智慧城市中流转的资源也与日俱增。然而智慧城市中的安全问题日益凸显,对数据的流转造成了极大的威胁。访问控制是保障信息安全的基石性技术,智慧城市数据共享系统采用访问控制技术能够抵抗许多安全攻击(例如越权访问、篡改、假冒等攻击),保证系统的安全与隐私。而在数据共享过程中,数据通常由第三方云管控,导致用户缺乏对数据的
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近年来,随着物联网、云计算等技术快速发展,作为物联网的典型代表,智慧城市技术得到不断普及,智慧城市中流转的资源也与日俱增。然而智慧城市中的安全问题日益凸显,对数据的流转造成了极大的威胁。访问控制是保障信息安全的基石性技术,智慧城市数据共享系统采用访问控制技术能够抵抗许多安全攻击(例如越权访问、篡改、假冒等攻击),保证系统的安全与隐私。而在数据共享过程中,数据通常由第三方云管控,导致用户缺乏对数据的控制权以及数据的安全性降低。实际系统中不仅存在恶意攻击者越权访问数据,还可能存在内部攻击者(如不可信第三方云)窃取甚至篡改用户数据,造成用户隐私泄露的问题。因此在数据共享过程中实现去中心化尤为重要。此外,智慧城市数据共享中的效率问题也是关注的重点。智能终端作为智慧城市中的用户节点,存在计算能力有限、存储能力低的缺陷。同时智慧城市节点的移动特点为系统带来了动态接入问题,加重了系统负担。因此需要提出动态轻量的数据安全共享方案,实现智慧城市中快速资源流转。针对智慧城市数据共享中的安全和效率问题,本文研究基于区块链的去中心化密文数据安全共享方法,并设计实现了微服务跨域安全共享系统,具体贡献如下:1)在深入分析现有智慧城市数据共享方案和访问控制方法的基础上,针对智慧城市数据共享过程中的数据安全问题,通过将区块链、密文策略属性基加密以及外包计算技术运用到数据共享方案中,设计了基于区块链的去中心化动态密文数据安全共享系统架构和方案,给出了具体的共享流程。通过安全性分析与实验测试,方案实现了数据的安全共享,在摆脱对可信第三方依赖的同时,满足了数据机密性、数据完整性、抵御用户属性假冒与篡改攻击、抵御共谋攻击等安全需求,有效保证数据安全流转。2)在分析现有动态密文数据安全共享方案的基础上,针对密文策略属性基加密开销较大的问题,设计了基于区块链的轻量级去中心化密文数据安全共享系统架构和方案,给出了具体的数据共享过程。经安全性分析和实验测试,方案实现了数据的高效共享,并增加了撤销阶段和优化了二次共享场景,在满足去中心化数据共享的安全性与隐私性的同时,有效提升了数据共享系统的效率,减轻开销。3)在去中心化动态密文数据安全共享方案和轻量级去中心化密文数据安全共享方案的基础上,结合实际智慧城市微服务管理场景,设计和实现了微服务跨域安全共享系统,并进行实验测试。运行结果表明该系统完成了用户管理、访问控制策略管理、区块链管理、微服务跨域共享等功能。满足智慧城市资源流转的基本安全和功能需求。在以上研究内容及系统实现的基础上,本文研究的内容对我国智慧城市数据共享的安全性和隐私性具有推动作用,为其标准制定和应用开发提供支撑。
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