【摘 要】
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在命名数据网络(Named Data Networking,NDN)中,安全基于数据内容本身,内容安全性与内容名称和内容生产者的身份相绑定。但在内容检索和内容验证过程中还存在以下内容安全性问题:1)由于命名机制的不透明,导致内容消费者可能无法获得所需可信数据;2)由于传统信任管理模型中以遍历证书链的方式对内容进行验证的时间开销大,导致内容消费者难以验证内容生产者的身份。针对以上2个问题,本文提出一
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在命名数据网络(Named Data Networking,NDN)中,安全基于数据内容本身,内容安全性与内容名称和内容生产者的身份相绑定。但在内容检索和内容验证过程中还存在以下内容安全性问题:1)由于命名机制的不透明,导致内容消费者可能无法获得所需可信数据;2)由于传统信任管理模型中以遍历证书链的方式对内容进行验证的时间开销大,导致内容消费者难以验证内容生产者的身份。针对以上2个问题,本文提出一种基于智能合约的NDN内容安全认证方案,建立可信赖的分布式NDN内容安全信息存储管理平台,在此基础上建立内容命名检索机制提升可信内容名称的透明公开性,并建立内容安全认证机制提升对内容真实性和完整性的验证效率。本文的工作包含以下两个方面:(1)针对以上2个问题,基于智能合约对本方案进行总体设计,并验证方案的安全性和所需成本是否合理。通过层次着色Petri网对本方案进行形式化建模并使用CPN Tools生成状态空间,状态空间报告结果证明了方案的正确性和安全性。通过Remix编译环境测试本方案中智能合约的Gas花费,并结合星际文件系统对Gas花费优化,与集中式认证基础设施所需成本相比,本方案使用智能合约构建分布式信任基础设施的费用更低廉,本方案引入智能合约带来的费用是可接受的。(2)通过搭建以太坊私有链对本方案进行实现,验证方案功能正确性,并对方案的性能进行实验分析。对本方案基于智能合约的NDN内容安全信息管理各项功能进行测试,结果表明本方案功能具有正确性。从多角度对本方案的内容安全认证机制的性能进行分析,针对交易规模不断增大的情况,将本方案与基于区块链的密钥管理方案进行链上信息检索时间开销的对比,实验结果表明在交易规模量达到约100以上时,本方案在链上信息检索方面性能更优,同时分析对比两方案在内容认证和内容生产者身份认证过程的时间开销,分析结果表明本方案的认证性能更优;针对证书链不断延长的情况,将本方案与NDN传统信任管理模型进行内容认证性能对比,实验结果表明证书链延长至1个节点以上时,本方案的内容认证时间开销更低,证书链不断延长时本方案表现出更高的内容认证效率。
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