KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제14권8호
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pp.3224-3242
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2020
Internet of Things (IoT) networks composed of a large number of sensors and actuators generate a huge volume of data and control commands, which should be enforced by strong data reliability. The end-to-end data reliability of IoT networks is an essential industrial enabler. Blockchain technology can provide strong data reliability and integrity within IoT networks. We designed a lightweight end-to-end blockchain network that applies to common IoT applications. Its enhanced modular architecture and lightweight consensus mechanism guarantee its practical applicability for general IoT applications. In addition, the proposed blockchain network is highly software compatible because it adopts the Hyperledger development environment. Directly embedding the proposed blockchain middleware platform in small computing devices proves its practicability.
International Journal of Advanced Culture Technology
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제11권1호
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pp.343-348
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2023
As the IoT market continues to grow, security threats to IoT devices with limited resources are also increasing. However, the application of security technology to the existing system to IoT devices with limited resources is impossible due to the inherent characteristics of IoT devices. Various methods for solving related problems have been studied in existing studies to solve this problem. Therefore, this study analyzes the characteristics of domestic IoT authentication standards and existing research to propose an algorithm that applies blockchain-based authentication and lightweight encryption algorithms to IoT equipment with limited resources. In this study, a key generation method was applied using a Lamport hash-chain and data integrity between IoT devices were provided using a Merkle Tree, and an LEA encryption algorithm was applied using confidentiality in data communication. In the experiment, it was verified that the efficiency is high when the LEA encryption algorithm, which is a lightweight encryption algorithm, is applied to IoT devices with limited resources.
IoT 네트워크 환경에서는 서버 등의 고성능 장치부터 각종 센서, 수동형 RFID 등 저사양 장치까지 다수의 여러 장치들이 연결되어 있다. 그렇기에 불법적인 공격에 노출되어 있으며 데이터를 암호화하여 통신을 수행하여야 한다. 암호화 알고리즘으로 대칭키, 공개키 암호화 및 해시 기법 등을 사용할 수 있으나 저성능 IoT 디바이스는 암호화 프로세스를 처리하기에는 적합하지 않는 하드웨어 성능을 가지고 있어 이러한 방법을 채택할 수 없는 경우가 발생한다. 본 논문에서는 블록체인 시스템과 연동한 경량 상호 인증 프로토콜을 적용하여 IoT 환경에서 저성능 단말장치의 안전한 통신을 보장하는 인증 기법을 제안한다.
기계학습을 이용한 자연어처리 기술이 발전하면서 SHNS (Smart Home Network Service)가 다시 주목받고 있다. 그러나 SHNS는 구성 기기의 다양성과 사용자의 가변성 등으로 인하여 표준화된 인증 시스템 적용이 어렵다. 블록체인은 분산 환경에서 데이터 인증을 위한 기술로 제안되고 있지만, 작업증명시스템 구현 시 요구되는 계산 오버헤드 때문에 SHNS에 적용하는데 한계가 있다. 본 논문에서는 경량화된 작업증명시스템을 제안하였다. 제안하는 경량화된 작업증명시스템은 기기의 작업 권한을 제어함으로써 블록 생성을 관리하도록 제안되었다. 또한 본 논문에서는 이를 기반으로 SHNS의 접근통제 방안을 제안한다.
양자 내성 암호와 블록체인을 결합한 것을 양자 내성 블록체인(Post-Quantum Blockchain)이라 부르며[1], 양자 컴퓨터를 대비한 양자 내성 블록체인에 대한 연구가 이루어지고 있다. 그러나 양자 내성 블록체인을 구현하기 위해 임의의 양자 내성 암호를 기존 블록체인에 그대로 도입하게 되면, 비대한 공개키, 서명 크기가 문제가 되거나, 서명 검증 시간이 길어지는 등의 문제가 발생한다. 본 논문은 비대한 공개키와 서명 크기를 가진 전자서명 알고리즘을 고정된 사이즈로 감소시켜 저장하는 방식을 제안한다. 양자 내성 암호를 블록체인에 도입하기 위한 새로운 트랜잭션 구조와 프로토콜을 제안하며, 제안 메커니즘을 적용하여 오픈소스 기반의 양자 내성 블록체인을 구현했다. 본 연구를 통하여 블록체인의 양자 내성 전자서명 호환성을 증대시키고, 전체적인 블록체인의 크기도 감소시킬 수 있다.
International Journal of Computer Science & Network Security
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제22권12호
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pp.37-50
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2022
Modern supply chains include multiple activities from collecting raw materials to transferring final products. These activities involve many parties who share a huge amount of valuable data, which makes managing supply chain systems a challenging task. Current supply chain management (SCM) systems adopt digital technologies such as the Internet of Things (IoT) and blockchain for optimization purposes. Although these technologies can significantly enhance SCM systems, they have their own limitations that directly affect SCM systems. Security, performance, and scalability are essential components of SCM systems. Yet, confidentiality and scalability are one of blockchain's main limitations. Moreover, IoT devices are lightweight and have limited power and storage. These limitations should be considered when developing blockchain-based IoT-SCM systems. In this paper, the requirements of efficient supply chain systems are analyzed and the role of both IoT and blockchain technologies in providing each requirement are discussed. The limitations of blockchain and the challenges of IoT integration are investigated. The limitations of current literature in the same field are identified, and a secure and scalable blockchain-based IoT-SCM system is proposed. The proposed solution employs a Hyperledger fabric blockchain platform and tackles confidentiality by implementing private data collection to achieve confidentiality without decreasing performance. Moreover, the proposed framework integrates IoT data to stream live data without consuming its limited resources and implements a dualstorge model to support supply chain scalability. The proposed framework is evaluated in terms of security, throughput, and latency. The results demonstrate that the proposed framework maintains confidentiality, integrity, and availability of on-chain and off-chain supply chain data. It achieved better performance through 31.2% and 18% increases in read operation throughput and write operation throughput, respectively. Furthermore, it decreased the write operation latency by 83.3%.
In the IoT(Internet of Things) environment, various devices are utilized and applied for different sites. But attackers can access easy to IoT systems, and try to operate DDoS(Distributed Denial-of-Service) attacks. In this paper, Sensor nodes, Cluster heads, and Gateways operates lightweight mutual authentication each others. Since authenticated sensor nodes and cluster heads only send transactions to Gateways, proposed techniques prevent DDoS attacks. In addition, the blockchain system contains secure keys to decrypt data from sensor nodes. Therefore, attackers can not decrypt the data even if the data is eavesdropped.
Hidar, Tarik;Abou el kalam, Anas;Benhadou, Siham;Kherchttou, Yassine
International Journal of Computer Science & Network Security
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제22권9호
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pp.15-22
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2022
The Tactile Internet technology is considered as the evolution of the internet of things. It will enable real time applications in all fields like remote surgery. It requires extra low latency which must not exceed 1ms, high availability, reliability and strong security system. Since it appearance in 2014, tremendous efforts have been made to ensure authentication between sensors, actuators and servers to secure many applications such as remote surgery. This human to machine relationship is very critical due to its dependence of the human live, the communication between the surgeon who performs the remote surgery and the robot arms, as a tactile internet actor, should be fully and end to end protected during the surgery. Thus, a secure mutual user authentication framework has to be implemented in order to ensure security without influencing latency. The existing methods of authentication require server to stock and exchange data between the tactile internet entities, which does not only make the proposed systems vulnerables to the SPOF (Single Point of Failure), but also impact negatively on the latency time. To address these issues, we propose a lightweight authentication protocol for remote surgery in a Tactile Internet environment, which is composed of a decentralized blockchain and physically unclonable functions. Finally, performances evaluation illustrate that our proposed solution ensures security, latency and reliability.
Recently, various convergence technologies are attracting attention due to the block chain innovation technology in the M2M environment. Although the block-chain-based technology is known to be secure in its own right, there are various problems such as security and weight reduction in various M2M environments connected with this. In this paper, we propose a new lightweight method for the hash tree generation of block chains to solve the lightweight problem. It is designed considering extensibility without affecting the existing block chain. Performance analysis shows that the computation performance increases with decreasing the existing hash length.
최근 스마트 시티 등과 같은 이유로 IoT에 대한 관심이 증가하며 이에 대한 보안 솔루션 또한 주목받게 되었다. 이때 블록체인이 보안 솔루션으로써 많은 관심을 받고있지만 확장성에 한계에 의하여 IoT와의 융합에 제한을 받고있는 상황이다. 따라서 이러한 확장성 문제를 해결하기 위한 다양한 기법들이 존재한다. 본 논문에서는 확장성의 한계를 해결하기 위해 블록체인 경량화 기법의 연구 사례에 대하여 알아본다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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