基于区块链的工业互联网数据访问控制机制研究与实现

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工业互联网是新型网络、人工智能、大数据等新一代信息通信技术在工业中的深度融合和创新应用。在工业互联网中,数据是工业领域各类信息的核心载体,通过数据共享可以实现工业互联网供应链中各类信息资源互联互通,进而进行智能化的管理和控制决策,实现企业间的高效协同。然而,工业数据通常具有机密性,数据共享时需要对内容进行受控访问。为此,本论文从工业互联网供应链中的数据共享场景出发,设计基于区块链的工业互联网数据访问控制框架,以保证供应链各环节中企业间数据的受控共享。工业数据通常存储在企业本地以保证安全性,此时进行数据共享需要借助集中式的第三方平台完成访问控制决策。然而,第三方平台仍存在被攻击的风险,导致错误的访问控制结果,从而威胁数据安全性。除此之外,供应链等工业互联网应用通常以工作流的形式执行,其数据访问任务之间存在依赖关系,但现阶段针对复杂流程的访问控制机制的研究还比较少,缺乏适用于工业互联网供应链环境下的访问控制应用。为此,本文针对工业互联网供应链场景下数据共享的访问控制需求,利用区块链提供可信存储、智能合约提供可信计算、工作流模型提供多方协同能力,实现了基于区块链的工业互联网数据访问控制原型系统。主要包括以下方面:(1)针对企业间数据共享中的分布式访问控制问题,本文设计了基于区块链的工业互联网数据访问控制机制。利用区块链平台为访问控制属性和策略等信息提供可信存储,利用智能合约技术保证访问控制判决的可信计算。(2)针对供应链数据共享中的复杂流程访问控制问题,本文设计了面向工业互联网工作流的访问控制机制。利用工作流建模多方之间的数据共享流程,并借助工作流任务状态信息辅助此时的访问控制判决。(3)设计并实现了基于区块链的工业互联网数据访问控制原型系统,具体实现了两个模块,其中数据管理模块以数据统一接口的方式对工业互联网数据进行管理,区块链模块基于Hyper Ledger Fabric框架实现,负责在数据共享时提供访问控制服务。综上,本论文对工业互联网供应链场景下保证数据受控共享的访问控制机制进行了探索,并在此基础上设计与实现了基于区块链的工业互联网数据访问控制原型系统。本研究将有助于构建面向工业互联网供应链的数据共享系统,可进一步应用于工业互联网其它领域。
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