随着计算机技术与应用的发展,公众对系统与文件的完整性、机密性、可用性更加重视,访问控制作为一种安全防护技术,已被应用到各大领域。通过访问控制可以有效地防止非法用户对资源的无授权访问。传统的访问控制存在灵活性差、效率低等缺点,而之后提出的基于角色的访问控制以及基于属性的访问控制都依赖于一个中心化实体做访问控制决策,这也带来了潜在的单点故障问题。区块链作为一个具有一定存储与计算能力的平台,由于自身的分布式特性,可以很好地抵御单点故障问题,基于区块链的访问控制便受到了研究人员的关注。之前的研究人员大都基于已有的访问控制模型,将其在区块链上实现,或使用智能合约存储主体与资源所有者共识后的访问策略,通过查询该策略判断请求有效性。但后者只支持单对单访问,在物联网设备数量多时,设备之间的频繁交互更会增加系统的复杂性。本文在区块链之上,基于多级认证设计支持多对多访问、设备之间交互频次低、轻量级的访问控制方案,并设计区块链环境下适用的认证方案,具体内容如下:1.基于多级认证的访问控制策略。为支持多对多访问,减少主体与资源所有者之间的交互,本文使用智能合约实现基于多级认证的访问策略。其中域管理者设置安全等级以及各等级对应的认证方法,访问请求者通过对应等级的安全认证后才能访问该等级下的资源。方案在区块链上部署后,多对主体与资源所有者之间不需要交互,只需和智能合约进行低频次交互完成认证或注册资源。同时为了防止恶意用户频繁多次请求,方案设计了合理的攻击检测以及恶意请求惩罚模块。2.区块链下适用的认证方案。针对区块链环境下,部署的智能合约源码以及调用合约函数的交易内容都是公开可查看的情况,本文首先使用签名验签的方式优化基于口令的认证。其次将角色作为属性,使用基于角色的认证支持跨域访问操作。最后,本文使用基于非交互零知识证明的认证做到认证信息的零泄露,并对零知识证明中的认证函数做了优化与限制。3.本文使用智能合约实现了以上认证方法以及访问控制方案,并在笔记本电脑以及树莓派上做了实验,验证了方案的可行性,统计了具体操作的花费开销以及各操作的响应时间。实验结果表明,除了第一次访问请求响应速度与之前论文相当,后续访问请求响应速度比其它使用树莓派部署的方案快3倍左右。