הקדמה: הצורך המתפתח ב-IoT

התפוצה המהירה של האינטרנט של הדברים (IoT) מכשירים בתעשיות – ממכשירים תעשייתיים ומבנים חכמים לבריאות וכלי רכב מחוברים – יצרה דרישה חסרת תקדים עבור זהות וניהול גישה (IAM) Embedded IoT לעתים קרובות מופרסים בסביבה קשה, בלתי מושכת עם זהויות מוגבלות, זיכרון, ותקציבי אנרגיה מסורתיים.

טכנולוגיית בלוקצ'יין מציעה שינוי פרדיגמטי על ידי מתן נתיבי ביקורת מבוזרים, טמפר-קלידנטים שיכולים לעגן זהויות מכשיר, לאכוף מדיניות גישה באמצעות חוזים חכמים, וליצור מסלולי ביקורת לא מאומתים - כולם ללא להסתמך על עוגן אמון של צד שלישי. מאמר זה חוקר כיצד IAM מבוסס blockchain יכול להתמודד עם האתגרים הייחודיים של רשתות IoT משובצות, הפרטים האדריכליים, לבחון שיקולים מעשיים, סקרים וחקירה אמיתיים.

הפגיעות הייחודיות של IAM במרכז Embedded IoT

אמנה IAM ב-IoT תלויה בדרך כלל בשרת מרכזי המאמת את אישורי המכשיר – לעתים קרובות X.509 תעודות שהנפיקו רשות תעודה (CA) – ולנהל רשימות בקרת גישה (ACLs) בעוד מודל זה עובד היטב עבור רשתות ארגוניות עם קישוריות אמינה ומשאבים מחשוב בשפע, הוא מוקרן בתרחישים IoT משובצים מסיבות רבות:

  • (FLT:0) נקודת מבט של אמון ואמפ; כישלון: איור: 1 A A פגום או לא זמין CA יכול להקיש את כל הרשת. בשנת 2016, הבוטנט ממיר ניצל כברירת מחדל וארכיטקטורה C2 מרכזית כדי להתפשר על מיליוני מכשירים של IoT; עיצוב IAM מבוזר היה מקטין רבים של פרצות אלה.
  • (FLT:0) מגבלות של יכולת:FLT:1 כפי שמכשירים ספירת גדל לעשרות מיליוני אנשים, הסמכות המרכזית הופכת לצוואר בקבוק עבור אימות תעודה, חידוש וביטול רשימות ייעוד (CRLs) ופרוטוקול תעודה מקוון (OCSP) הם קשים לשמצה לדחוף למכשירים מאומנים משאבים.
  • (FLT:0) ,Ltency and Offline Gaps:IRLT:1 ; רשתות IoT משובצות רבות פועלות לסירוגין או בסביבות קצה עם מוגבלות או ללא קישוריות בענן.האימות המרכזי נכשל כאשר מכשירים אינם יכולים להגיע לסמכות, מה שחייב מעצבים לסמוך על אישורים מסולקים.
  • (FLT:0)Lack of Transparency:FLT1 בסביבות בעלי עניין רב-לשוני - כגון בניין חכם שבו חיישנים, פועלים ומערכות גישה באים ממוכרים שונים - אין תיעוד משותף, ביקורתי של מי לגשת למשאב וכאשר סכסוכים קשים לפתור ללא מקור משותף של אמת.

בלוקצ'יין מתייחס לנקודות הכאב הללו על ידי הפצת אמון ברשת של צמתים, המאפשר אימות עמיתים לpeer של זהות וזכויות גישה ללא קשר לקישוריות המכשיר לשרת יחיד.

היתרונות העיקריים של Blockchain-מבוסס IAM Framework

אמון וחוסנות

במערכת IAM מבוססת blockchain, זהות המכשיר נרשמת על המוביל באמצעות מפתח הציבור שלה כמזהה ייחודי בעולם.אין ישות אחת יכולה ליצור באופן חד-צדדי, לשנות או לבטל זהויות ללא הסכמה של משתתפי הרשת.זה מבטל את ההשלכות הקטסטרופליות של פשרה סמכות מרכזית.גם אם כמה חתומות מותקפות, הרשת נשארת מבצעית, כל עוד quorum של לא קיימים.

אבטחה Cryptographic ו-Data Integrity

כל רישום הזהות, בקשות גישה ועדכוני מדיניות הם מוטבעים וחתמים באמצעות קריפטוגרפיה סימטרית.חוסר יכולתה של הבלוקצ'יין מבטיחה שברגע שהעסקה תאושר, לא ניתן לשנות אותה רטרואקטיבית. עבור מכשירים משובצים, פירוש הדבר שתוקף אשר מקבל גישה פיזית לא יכול להגיע ל-ge או לגלגל חזרה יומני ביקורת כדי לכסות את המסלולים שלהם.

שקיפות ואי-ביקורת

כל ניסיון אימות, שינוי מדיניות, העברת המכשיר נרשמת ב-Moderger משותף.בניגוד ללוגים מסורתיים המאוחסנים בשרת יחיד, הבלוקצ'יין משוכפלת במספר משתתפים, מה שהופך אותו כמעט בלתי אפשרי לטבול עם רשומות היסטוריות.שקיפות זו אינה ראויה לציות רגולטוריות במגזרים כמו בריאות (HIP) ובקרת תעשייתית (NERC CIP), ומאפשר ניתוח אבטחה לאחר תקריות אבטחה.

זהות עצמית ואישיות הדדית

מזהה מבוזר (DIDs) ואישורים (VCs) בנוי על blockchain לאפשר מכשירים משלהם זהויות שלהם ולהציג הוכחה של תכונות ללא שאילתה של רישום מרכזי.מודל זה תומך באופן טבעי מכונה-מכונה למכונה (M2M) אמון במערכות אקולוגיות מרובות-דור blockchain. לדוגמה, חיישן טמפרטורה מיצרן אחד יכול לאמת את בקר HVAC אחר על ידי מוצג על ידי מכשיר מוגן על ידי אותו מכשיר משותף, אשר דורש חתימה על ידי התקן משותף, ללא רישיון משותף, ללא רישיון משותף, ללא רישיון משותף, ללא רישיון, ללא רישיון משותף.

אדריכלות של מערכת IAM מבוססת blockchain עבור Embedded IoT

יישום בלוקצ'יין IAM ברשת מאומנת משאבים דורש חלוקה זהירה של רכיבי On-chain ומחוץ לשרשרת.השכבות האדריכליות הבאות הן אופייניות:

1. Identity הרשמה ואנקזינג

כל מכשיר IoT מקבל Identifier ייחודי (DID) ומודול ציבורי / פרטי בזוג מפתח מתאים במהלך הייצור או מתן. מסמך DID - המכיל את המפתח הציבורי, נקודות קצה שירות, וגישה metadata - נשמר על הבלוקצ'יין (או התייחסות באמצעות אחסון בפרופיל תוכן כמו IPFS).

בקרת גישה מבוססת חוזים חכמים

מדיניות בקרת גישה מקודמת בחוזים חכמים, אשר מבצעים באופן מכריע על כל צומת מלא ברשת blockchain.כאשר מכשיר רוצה לקרוא חיישן או להפעיל שסתום, זה שולח בקשה גישה חתומה המכילה את DID שלה, את משאב היעד ואת הפעולה הרצויה.החוזה החכם מאמת את החתימה, בודק את התפקיד של המכשיר ואת התכונות נגד המדיניות המאוחסנים, מחזיר גישה ל (אונקזבת ישירות לבלוקצ'וסטס היא צמצום תרחישים של סודיות).

משקל אור: Light Weight Consensus Mechanism

blockchains הוכחה מסורתית של עבודה (PoW) הם הרבה יותר מדי משאבים עבור מכשירים משובצים. במקום זאת, blockchain ידידותי IoT להשתמש במודלים קונצנזוס אלטרנטיבי:

  • (FLT:0)Proof of Authority (PoA): A set of מהימן אימותים (למשל, חברי קונסורציום) לוקח לידי ביטוי בלוקים.נמוכים יותר ויותר גבוה; מתאים לרשתות פרטיות או הרשאה IoT.
  • (FLT:0) ,Practical ביזנטית Fault Tolerance (PBFT) וגרסאותיה (IBFT): FLT:1 tolerates up to fachey nodes בקרב 3f+1 משתתפים בקונסוריום סגור. Common in Hyperledger fabric and Besu.
  • (FLT:0) בהובלת Acyclic Graph (DAG) המבוססת על הוביל:ראהFLT:1 , IOTA Tangle ו- Hedera האשגרף להשתמש במבנים DAG כדי לאפשר מיקרו-אקטיביסטים 0-fee עם מקבילות גבוהה, אידיאלי עבור זרמי חיישן ו microPayPals.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

עבור רוב המקרים של שימוש ב-IoT מוטבע, blockchain מורשה או מוביל מבוסס DAG עם עלויות עסקה נמוכות מומלץ.

4. Authentication and Authorization Flow

אינטראקציה טיפוסית מתקדמת כדלקמן:

  1. התקן A בונה עסקה עם DID, URI משאבים (למשל, FLT:0) והמבצע הרצוי.
  2. התקן משדר את העסקה לרשת הבלוקצ'יין.
  3. צומת תוקף או החוזה החכם הקשור למשאב מאמת את החתימה ומסתכל על מסמך DID של המכשיר מ-A.
  4. החוזה החכם בודק את רשימת בקרת הגישה המתאימה למשאב / לשיתוף פעולה / שכפול - אם מותר, הוא פולט אירוע אישור.
  5. באופן אופציונלי, ממסר מחוץ לשרשרת (שער חדשני) מקשיב לאירוע וממריץ את המתיחה הפיזית או מספק אסיקן קצר מועד למכשיר לתקשורת ישירה עם המשאב.

זרימה זו מבטיחה שכל החלטה גישה רשמה באופן שקוף וניתן לאמת על ידי כל משתתף ברשת.

אתגרים מרכזיים ואסטרטגיות מייגציה

המונחים: Embedded Devices

רוב המיקרובקרים של IoT יש פלאש מוגבל (256KB-2MB) ו- RAM (16KB-512KB) הפעלת לקוח blockchain מלא הוא בלתי אפשרי. Mitigations כוללים באמצעות לקוחות קלים (SPV nodes) שרק מחסנים ו-Silshchishing nodes forclusive Proofs, או פריסת ארכיטקטורת משימות שבה השערים פועלים כ- blockchain Proxies, בנוסף, קריפטוגרפיים פרימיים חייבים להיות עם קודים עם חתימה קטנה ו-Rics, כולל על ידי DRAXClocked, כולל RMK4K, כולל , כולל RMKD.com, כולל חתכים מהירים יותר, כולל חתכים מהירים יותר, כולל חתכים מהירים יותר, כולל חתומיים על ידי DRADK1, כולל טביעות על ידי DRADK1, כולל טביעות רגלים מהירים יותר, כולל חתומיים על ידי DRAD.

סקלאלה ועסקאות באמצעותput

פריסת IoT גדולה עם מיליוני מכשירים שיוצרים נתונים תכופים או בקשות גישה יכולה להציף בלוקצ'יין ציבורי.

  • (FLT:0) ערוצים (ערוצי מדינה / צדפות): אירועי גישה מרובים מצטברים ונקבעו על שרשרת מעת לעת.
  • (FLT:0) הובילו ההיררכיה: FIRLT:1 , שערי אשכול מקומיים שומרים על תת-ממסדיים כי מעת לעת לעגן את שורשם לבלוקצ'יין קונסורציום גלובלי בלבד.
  • (FLT:0) עסקאות בונדלינג: 1FLT:1 ניסיונות גישה מרובים מאותו מכשיר ניתן לשלב לתוך ערכת יחיד על שרשרת באמצעות הוכחה אפס ידע (ZK-rolls) כדי דחיסת אימות.

חוסר יכולת לשליטה בזמן אמת

Blockchain קונצנזוס מציג חוסר יכולת (בדרך כלל שניות עד דקות) עבור לולאות בקרה בזמן אמת (למשל, גירוד בכלי רכב מחובר), אימות ישיר מבוסס blockchain הוא איטי מדי.הפתרון הוא להשתמש בלוקצ'יין כמו זהות ושורש מדיניות של אמון תוך מתן אישור מהיר מחוץ לקו באמצעות אישורים מקובעים עם תוקף מוגבל.

ניהול מפתח וביטול

מפתחות פרטיים המאוחסנים במכשירי IoT פגיעים למיצוי פיזי.

  • שילוב של אלמנט מאובטח חומרה (SE) או TPM שיוצר ומאחסן מפתחות על שבב ולעולם לא חושף אותם.
  • באמצעות פרוטוקולים של עדות מרחוק (למשל, DICE, TCG מעיד) כדי להוכיח את שלמות קושחה לפני קבלת אישורי זהות.
  • מודלים של ייעוד שמוסיפים את ה- DID של המכשיר לרשימת ייעוד בבלוקצ'יין; חוזים חכמים בודקים את הרשימה לפני שכותבים גישה כלשהי.הרשימה עצמה אינה ניתנת למניעה, מניעת תגמולים סוררים.

פעולות יישום מעשי עבור Blockchain IAM

  1. (FLT:0Select פלטפורמה blockchain:FLT:1 עבור רשתות קונסורציום, מרק היפרדמיר או Besu הן אפשרויות בוגר. עבור הרשאות ציבוריות, לשקול IOTA עבור התחושות שלה DAG. , עמלות העסקה , זמן סופיות, ויכולות חוזים חכמות.
  2. (FLT:0) עיצוב זהות schema:FLT:1 השתמש תקן W3C DID עם מסמך JSON פשוט המכיל את המפתח הציבורי, סוג (למשל חיישן, פועל, שער), ורשימה של תפקידים מורשים.אחסן את מסמך DID יש על-שרשרת.
  3. (FLT:0)Provision מפתח ומכשירי הרשמה:FLT:1 במהלך ייצור או עוקץ, ליצור זוג מפתח בתוך SE, לכתוב את מסמך DID, ולמסור את העסקה לרישום.
  4. (FLT:0) גישה גישה לניהול חוזים חכמים:FIRLT:1) , הנפקת משאב חוזים למדיניות (אפשר /deny בהתבסס על תכונות DID) השתמש בבקרת גישה מבוססת-בסיס (RBAC) או בדפוסי בקרת גישה מבוססת-אטטריאולי (ABAC).מבחן ביסודיות לעקביות והזרקת פרצות.
  5. (FLT:0) integrate with Edge Gateways:IRLT:1 Gateways לרוץ צומת מלא או אור בלוקצ'יין, מדיניות cache, ולטפל במשלחת אימות ממכשירים מאומנים.הם גם לאכוף אסימונים המבוססים על זמן לתקשורת למכשירים מחוץ לשרשרת.
  6. (FLT:0) ניטור ופיקוח: FLT:1 חוקרי בלוקצ'יין או לוחות מחוונים מותאמים אישית כדי לדמיין רישומים זהים, ניסיונות גישה ושינויי מדיניות.קבע התראות עבור אנומליות (למשל, מכשיר המבקש לפתע משאבים שהוא מעולם לא נכנס אליהם קודם לכן).

מקרים אמיתיים לשימוש

שרשרת אספקה בטוחה

בלוגיסטיקה של שרשרת קר, חיישנים לפקח על טמפרטורה, לחות ומיקום GPS.כל שידור נתונים חתום ורשום על blockchain מורשה. חוזים חכמים לאמת כי רק מכשירים מורשים (למשל, חיישנים של הספינה, לא אלה מזויפים) יכולים לכתוב לסכסוכים המובילים.

בקרת גישה חכמה

מצלמות IP, מנעולים דלתיים וחיישנים דיקור יכולים להשתמש בלוקצ'יין משותף כדי לשתף מדיניות זהות וגישה.כאשר מכשיר של עובד תחזוקה מבקש גישה לחדר השרת, החוזה החכם מאמת את מדיניות הגישה של העובד נגד מדיניות הגישה של הבניין ומעניק מפתח דיגיטלי זמני.

מערכת הרכב המחוברת

כלי רכב ותשתיות כביש (V2X) יכולים להשתמש בלוקצ'יין כדי לאמת הודעות.לדוגמה, אור תנועה יכול לוודא כי ייעוץ מהיר הגיע מרכב לגיטימי לפני הפעלתו. Revocation of rogue כלי רכב מטופל על ידי הוספת DID שלהם לחוזה הביטול.

כיוונים עתידיים ומחקר

התחום מתפתח במהירות.חוקרים מפתחים אלגוריתמים של קונצנזוס קל משקל שיכולים לרוץ חלקית על פניות קצה, אדריכלות היברידית המשלבת blockchain עם סביבות הוצאה מהימן (TEEs), ומסגרות זהות חדשות המותאמות למכשירים אולטרה-נמוכים כוחניים. Standardization על ידי IETF (התמתקני Icentralized Identrated Work Group) וקרן הנאמנות על מנת להפוך את IOmated Iopated IOpered על פני מערכת ההפעלה של 5AM באופן דינמי יותר, כדי לאפשר לתבניות למידה של iDIDIDICERDICERDIOLIVE CRMIOLICERDICERDICERDICERDICERDICERDITM כדי להתאים את התקני אבטחה יותר ל-Fi באופן בלעדיות יותר ל-Fi באופן בלעדיות יותר ל-ITM כדי לאפשר ל-Fi באופן בלעדיות יותר ל-Fi באופן בלעדיות ל-Fi באופן בלעדיות יותר ל-Fi באופן בלעדי ל-ID blockchain.

לסיכום, זהות וניהול גישה blockchain מציע פתרון משכנע לביטחון, דרוגיות, ואתגרי שקיפות אנדמי לרשתות IoT משובצות, בעוד יישום דורש שיקול זהיר של מגבלות משאבים, תקציבי שקיפות, וקונצנזוס, פלטפורמות קיימות וכליים התבגרו עד לנקודה שבה פריסות ברמת הייצור הן ארגוניות סבירות.

(ב) ◄ .

  • (FLT:0)NIST IR 8228 - שיקולים לניהול אבטחת סייבר וסיכון הפרטיות של IoT
  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) ,Hyperledger CNC - פלטפורמת בלוקצ'יין מתאימה לרשתות IoT של קונסורציום (Conventortium IoTsFLT:1).
  • (ב) .0.(צילום: Blockchain- מבוסס Blockchain ניהול זהות עבור IoT תעשייתי