CN110300102A - 一种基于区块链的物联网安全接入系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于区块链的物联网安全接入系统,包括代理服务端、证书与秘钥管理中心、区块链网络。本发明还提供了一种基于区块链的物联网安全接入方法,物联网智能设备在首次接入时通过代理服务端完成注册,代理服务端在注册成功后将物联网智能设备的注册信息发送区块链网络登记在设备链中;物联网智能设备在非首次接入时通过代理服务端完成身份验证,身份验证成功则物联网智能设备以代理服务端为通信中转接入至区块链网络中。本发明采用区块链的方式,结合证书与秘钥管理中心认证、代理服务端代理的方式,能有效实现物联网设备的安全接入、隐私保护、安全通信,同时便于实现用户身份认证、鉴权等。

Description

一种基于区块链的物联网安全接入系统及方法
技术领域
本发明涉及一种基于区块链的物联网安全接入系统及方法,属于物联网安全技术领域。
背景技术
随着物联网在智能家居、智能医疗、智能城市、环境监测等方面的应用,人们的生活已经与物联网密不可分。然而物联网给我们带来方便的同时,物联网的安全问题日益凸显,如何解决此问题已经迫在眉睫。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种基于区块链的物联网安全接入系统及方法,该基于区块链的物联网安全接入系统及方法采用区块链的方式,结合证书与秘钥管理中心认证、代理服务端代理的方式,能有效实现物联网设备的安全接入、隐私保护、安全通信。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种基于区块链的物联网安全接入系统,包括代理服务端、证书与秘钥管理中心、区块链网络,所述代理服务端和证书与秘钥管理中心作为特殊节点接至区块链网络,代理服务端提供物联网智能设备的证书、密钥和token的收发代理,证书与秘钥管理中心对物联网智能设备和用户应用端接入的证书、密钥和token进行认证管理。
所述物联网智能设备通过无线连接的方式接入代理服务端。
所述用户应用端通过互联网接入至证书与秘钥管理中心和区块链网络。
所述物联网智能设备是非手持式的嵌入式设备,或手持式的、以微控制器为核心处理器的嵌入式设备。
本发明提供的一种基于区块链的物联网安全接入方法,物联网智能设备在首次接入时通过代理服务端完成注册,代理服务端在注册成功后将物联网智能设备的注册信息发送区块链网络登记在设备链中;物联网智能设备在非首次接入时通过代理服务端完成身份验证,身份验证成功则物联网智能设备以代理服务端为通信中转接入至区块链网络中;用户应用端在首次接入时向证书与秘钥管理中心发送认证信息,由证书与秘钥管理中心完成认证后,用户应用端获取秘钥并保存;用户应用端在非首次接入时以秘钥作为身份验证信息接入至区块链网络中。
所述物联网智能设备在首次接入时,以如下步骤执行:
A1.物联网智能设备向代理服务端发送注册信息;
A2.代理服务端对注册信息进行验证,验证无效则返回失败信息;
A3.代理服务端根据注册信息生成设备编号和签名,将设备编号和签名发送至证书与秘钥管理中心;
A4.证书与秘钥管理中心对设备编号和签名进行认证,认证成功则生成密钥、证书和token,并将密钥、证书和token返回至代理服务端;
A5.代理服务端将密钥、证书和token分发至物联网智能设备保存,同时基于密钥、证书和token向区块链网络提交设备注册信息;
A6.区块链网络将设备注册信息加入至设备链。
所述物联网智能设备在非首次接入时,以如下步骤执行:
B1.物联网智能设备向代理服务端发送接入信息,接入信息包含证书和token;
B2.代理服务端对证书和token进行验证,验证无效则返回失败信息,验证有效则根据证书和token生成设备签名发送至区块链网络;
B3.区块链网络依次对证书、设备签名和设备注册信息进行验证;
B4.区块链网络将物联网智能设备的行为数据加入至行为链中,并形成事件通知返回至代理服务端;
B5.代理服务端将事件通知转发至物联网智能设备。
用户应用端在非首次接入后,区块链网络基于权限控制让用户应用端读取物联网智能设备的信息,或让用户应用端向物联网智能设备发送控制指令。
本发明的有益效果在于:采用区块链的方式,结合证书与秘钥管理中心认证、代理服务端代理的方式,能有效实现物联网设备的安全接入、隐私保护、安全通信,同时便于实现用户身份认证、鉴权等。
附图说明
图1是本发明的系统连接示意图;
图2是本发明中物联网智能设备接入的时序控制示意图;
图3是本发明中用户应用端接入的时序控制示意图;
图4是本发明中用户应用端对物联网智能设备操作的时序控制示意图。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案,但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示的一种基于区块链的物联网安全接入系统,包括代理服务端、证书与秘钥管理中心、区块链网络,所述代理服务端和证书与秘钥管理中心作为特殊节点接至区块链网络,代理服务端提供物联网智能设备的证书、密钥和token的收发代理,证书与秘钥管理中心对物联网智能设备和用户应用端接入的证书、密钥和token进行认证管理。
所述物联网智能设备通过无线连接的方式接入代理服务端。
所述用户应用端通过互联网接入至证书与秘钥管理中心和区块链网络。
所述物联网智能设备是非手持式的嵌入式设备,或手持式的、以微控制器为核心处理器的嵌入式设备。
如图2、图3、图4所示的一种基于区块链的物联网安全接入方法,物联网智能设备在首次接入时通过代理服务端完成注册,代理服务端在注册成功后将物联网智能设备的注册信息发送区块链网络登记在设备链中;物联网智能设备在非首次接入时通过代理服务端完成身份验证,身份验证成功则物联网智能设备以代理服务端为通信中转接入至区块链网络中;用户应用端在首次接入时向证书与秘钥管理中心发送认证信息,由证书与秘钥管理中心完成认证后,用户应用端获取秘钥并保存;用户应用端在非首次接入时以秘钥作为身份验证信息接入至区块链网络中。
所述物联网智能设备在首次接入时,以如下步骤执行:
A1.物联网智能设备向代理服务端发送注册信息;
A2.代理服务端对注册信息进行验证,验证无效则返回失败信息;
A3.代理服务端根据注册信息生成设备编号和签名,将设备编号和签名发送至证书与秘钥管理中心;
A4.证书与秘钥管理中心对设备编号和签名进行认证,认证成功则生成密钥、证书和token,并将密钥、证书和token返回至代理服务端;
A5.代理服务端将密钥、证书和token分发至物联网智能设备保存,同时基于密钥、证书和token向区块链网络提交设备注册信息;
A6.区块链网络将设备注册信息加入至设备链。
所述物联网智能设备在非首次接入时,以如下步骤执行:
B1.物联网智能设备向代理服务端发送接入信息,接入信息包含证书和token;
B2.代理服务端对证书和token进行验证,验证无效则返回失败信息,验证有效则根据证书和token生成设备签名发送至区块链网络;
B3.区块链网络依次对证书、设备签名和设备注册信息进行验证;
B4.区块链网络将物联网智能设备的行为数据加入至行为链中,并形成事件通知返回至代理服务端;
B5.代理服务端将事件通知转发至物联网智能设备。
用户应用端在非首次接入后,区块链网络基于权限控制让用户应用端读取物联网智能设备的信息,或让用户应用端向物联网智能设备发送控制指令。
具体而言,在本发明中,物联网智能设备通过无线网络连接至代理服务端;代理服务端接受物联网智能设备的信息,代理物联网智能设备完成接入的安全认证、注册,由于物联网设备的计算能力有限,因此物联网设备与区块链网络交互信息的签名由代理服务端代理物联网设备完成;代理服务通过心跳包监测物联网智能设备的状态;证书、秘钥管理中心完成物联网设备与用户端的安全认证、秘钥管理;区块链网络由多组织多节点组成的联盟区块链网络,区块链网络中包括设备链、行为链、数据链,设备链记录通过认证注册到网络中的物联网智能设备,行为链记录物联网设备与用户的接入操作以及用户对设备的具体操作,数据链记录物联网设备感知到的信息;
物联网智能设备接入方法如下:
物联网智能设备首先进行注册,物联网设备发送注册信息到代理服务,代理服务验证物联网设备的指纹信息,若验证通过,生成物联网设备对应的伪设备编号,伪设备编号主要作用是保护物联网设备的隐私信息;之后代理服务将物联网指纹信息、伪设备编号进行签名,发送至认证中、秘钥管理中心进行认证,认证中心生成密钥对、证书、token。代理服务端分发证书、秘钥、token给物联网设备,同时提交注册信息到区块链网络中,区块链网络中的设备链记录注册的信息。
物联网设备注册完成之后,就可以依据注册信息进行接入;物联网设备发送接入信息到代理服务,代理服务首先验证token、证书,若验证通过将接入信息进行签名,提交至区块链网络;区块链网络首先验证代理服务与物联网设备身份证书,再验证代理服务的签名,若都有效,将数据提交至设备链;设备链依据智能合约验证物联网设备的指纹信息,若验证通过,通知行为链记录物联网设备的接入操作,同时事件通知代理服务,代理服务转发信息至物联网设备。
用户应用端安全接入方法如下:
用户扫码物联网设备,获取物联网设备指纹信息,将其组合成请求包发送至认证、秘钥管理中心进行认证;认证中心依据物联网设备指纹信息进行认证,再执行用户秘钥与指纹信息对应物联网设备的秘钥分发;
用户进行认证之后,就可以访问区块链网络;用户获取物联网设备指纹信息并将其组合成请求包访问区块链网络;区块链网络验证用户请求的身份、签名,若都有效,将其提交至设备链;设备链依据智能合约进行设备指纹信息的验证,若有效,通知行为链;行为链记录用户接入操作,并以事件方式通知用户。
用户应用端操作物联网设备方法如下:
物联网设备将感知到的信息经过加密发送至代理服务;代理服务验证token、证书,之后将信息签名发送至区块链网络;区块链网络验证代理服务的身份、签名,若有效,将其发送至行为链;行为链中的智能合约验证该设备是否接入,如果该设备已经接入,将其提交的数据发送至数据链,数据链记录物联网设备感知到的信息。
用户操作物联网设备,首先发送请求命令至区块链网络;区块链网络首先验证该用户的身份、签名,验证通过之后将其提交至行为链进行验证;行为链中的智能合约验证该用户是否接入,如果该用户已经接入,则进行权限的控制;权限控制主要依据用户掌握物联网设备指纹信息的多少来进行;如果该用户拥有读权限,则将该用户提交的数据发送至数据链,数据链智能合约依据用户的请求返回其需要的数据,该用户依据物联网设备对应的秘钥解密该数据;如果该用户拥有操作权限,则将该用户提交的请求操作发送至行为链,行为链记录该用户的此次操作,并将操作请求发送至代理服务,代理服务转发物联网设备控制信息至特定的物联网设备,物联网设备接收到指令之后执行相应的控制指令。
代理服务可以动态的增加、删除物联网设备;区块链网络可以动态的增加、删除用户。

Claims (8)

1.一种基于区块链的物联网安全接入系统,其特征在于:包括代理服务端、证书与秘钥管理中心、区块链网络,所述代理服务端和证书与秘钥管理中心作为特殊节点接至区块链网络,代理服务端提供物联网智能设备的证书、密钥和token的收发代理,证书与秘钥管理中心对物联网智能设备和用户应用端接入的证书、密钥和token进行认证管理。
2.如权利要求1所述的基于区块链的物联网安全接入系统,其特征在于:所述物联网智能设备通过无线连接的方式接入代理服务端。
3.如权利要求1所述的基于区块链的物联网安全接入系统,其特征在于:所述用户应用端通过互联网接入至证书与秘钥管理中心和区块链网络。
4.如权利要求1所述的基于区块链的物联网安全接入系统,其特征在于:所述物联网智能设备是非手持式的嵌入式设备,或手持式的、以微控制器为核心处理器的嵌入式设备。
5.一种基于区块链的物联网安全接入方法,其特征在于:物联网智能设备在首次接入时通过代理服务端完成注册,代理服务端在注册成功后将物联网智能设备的注册信息发送区块链网络登记在设备链中;物联网智能设备在非首次接入时通过代理服务端完成身份验证,身份验证成功则物联网智能设备以代理服务端为通信中转接入至区块链网络中;用户应用端在首次接入时向证书与秘钥管理中心发送认证信息,由证书与秘钥管理中心完成认证后,用户应用端获取秘钥并保存;用户应用端在非首次接入时以秘钥作为身份验证信息接入至区块链网络中。
6.如权利要求5所述的基于区块链的物联网安全接入方法,其特征在于:所述物联网智能设备在首次接入时,以如下步骤执行:
A1.物联网智能设备向代理服务端发送注册信息;
A2.代理服务端对注册信息进行验证,验证无效则返回失败信息;
A3.代理服务端根据注册信息生成设备编号和签名,将设备编号和签名发送至证书与秘钥管理中心;
A4.证书与秘钥管理中心对设备编号和签名进行认证,认证成功则生成密钥、证书和token,并将密钥、证书和token返回至代理服务端;
A5.代理服务端将密钥、证书和token分发至物联网智能设备保存,同时基于密钥、证书和token向区块链网络提交设备注册信息;
A6.区块链网络将设备注册信息加入至设备链。
7.如权利要求5所述的基于区块链的物联网安全接入方法,其特征在于:所述物联网智能设备在非首次接入时,以如下步骤执行:
B1.物联网智能设备向代理服务端发送接入信息,接入信息包含证书和token;
B2.代理服务端对证书和token进行验证,验证无效则返回失败信息,验证有效则根据证书和token生成设备签名发送至区块链网络;
B3.区块链网络依次对证书、设备签名和设备注册信息进行验证;
B4.区块链网络将物联网智能设备的行为数据加入至行为链中,并形成事件通知返回至代理服务端;
B5.代理服务端将事件通知转发至物联网智能设备。
8.如权利要求5所述的基于区块链的物联网安全接入方法,其特征在于:用户应用端在非首次接入后,区块链网络基于权限控制让用户应用端读取物联网智能设备的信息,或让用户应用端向物联网智能设备发送控制指令。
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