【摘 要】
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随着因特网的普及,全球信息共享的成本越来越低,物联网技术日益发展,但安全与隐私问题也随之而来,访问控制是物联网安全与隐私的重要保障。传统的物联网访问控制模型需要将核心功能委托至可信第三方,其局限性在于（1）模型性能依赖于中央服务与（2）用户隐私信息被中心化管理。区块链技术能够在没有可信第三方的条件下有效解决信任问题,以及零知识证明技术能够在实现隐私保护的同时提升验证效率。因此,本文对基于区块链与零
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随着因特网的普及,全球信息共享的成本越来越低,物联网技术日益发展,但安全与隐私问题也随之而来,访问控制是物联网安全与隐私的重要保障。传统的物联网访问控制模型需要将核心功能委托至可信第三方,其局限性在于（1）模型性能依赖于中央服务与（2）用户隐私信息被中心化管理。区块链技术能够在没有可信第三方的条件下有效解决信任问题,以及零知识证明技术能够在实现隐私保护的同时提升验证效率。因此,本文对基于区块链与零知识证明的物联网访问控制进行了系统研究,本文的主要研究内容及成果如下:（1）提出了基于智能合约的物联网访问控制模型（Io TAC）。针对传统物联网访问控制模型需要将核心功能委托至可信第三方的问题,Io TAC基于以太坊平台实现了基于属性的访问控制范式,使用区块链智能合约技术实现访问控制逻辑以及属性、策略等信息的存储,凭借区块链网络的去中心化特性,Io TAC不再需要可信第三方的支持。Io TAC适用于访问者实体属性信息、资源实体属性信息及访问控制策略较为简易的应用场景,经实验,Io TAC的访问控制验证速率能够满足实际应用场景的要求。（2）提出了基于双层区块链架构的物联网访问控制模型（Io TAC-L2）。针对可扩展性受限问题,Io TAC-L2实现了链下存储、链上存证的双层区块链架构,将属性及策略信息以默克尔帕特里夏树的形式存储至链下,链上合约只存储默克尔帕特里夏树的根哈希值,通过默克尔证明保证链下数据的完整性。由于根哈希值的长度较小且固定,与链下数据的实际大小无关,所以Io TAC-L2能够释放链上资源,以实现高可扩展性,并且智能合约部署方便,模型灵活性较高,能够应用于复杂应用场景。经实验,Io TAC-L2的访问控制验证速率与可扩展性能够满足实际应用场景。（3）提出了基于区块链与简短非交互零知识证明的物联网访问控制模型（Io TAC-ZK）。针对隐私问题,Io TAC-ZK将访问者实体的身份验证划分为身份有效性检查与属性检查两个步骤,通过默克尔证明实现身份有效性检查,布隆过滤器实现属性检查,最终使用开源工具库Zo Krates实现上述步骤的简短非交互零知识证明。在Io TAC-ZK中,访问控制系统能够验证访问者实体身份的合法性,但无法获知关于访问者实体身份的任何信息。Io TAC-ZK适用于安全性要求较高的应用场景,经实验,Io TAC-ZK不仅能够满足实际应用场景,而且能够显著提高访问控制的验证速率。该论文有图41幅,表16个,参考文献89篇。
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