Підхід до безпеки та організації мереж ІОТ з використанням блокчейн технології

Abstract

The rapid development of the Internet of Things (IoT) lacks a universal security mechanism for devices due to their diversity and hardware limitations. However, employing distributed networks, additional encryption, limiting unused data transmission channels, implementing collective device certification, using digital signatures, and filtering data packets can secure devices against classical attack scenarios. The paper examines the challenges and potential attacks on the security of IoT devices. For optimal security control in traditional networks, the use of software-controlled networks is recommended. Usage of fog computing reduces the risks associated with a central node, but other security risks remain. More comprehensive solution involves integrating blockchain with IoT devices. The paper reviews several existing systems that offer more comprehensive security but still have certain shortcomings, which the authors attempt to address in the proposed model. The proposed IoT network model using blockchain consists of multiple layers - a sensor and low-power device layer and a local blockchain network layer, which are combined into a cluster. Communication between layers is ensured by symmetric and asymmetric encryption, and the network operation rules can be regulated by smart contracts. Additionally, there is interaction between clusters, making the system scalable, decentralized, and secure.В стрімкому розвитку інтернету речей (IoT) немає універсального механізму безпеки пристроїв через їхню різноманітність і апаратну обмеженість, проте використання розподіленої мережі, додаткового шифрування, обмеження невикористовуваних каналів передачі даних, ввід колективної атестації пристроїв, використання цифрових підписів, фільтрування пакетів даних дозволяють убезпечити пристрої від атак в класичному варіанті реалізації. Розглянуто виклики та можливі атаки на безпеку пристроїв інтернету речей: для найкращого контролю безпеки в класичних мережах є використання програмно керованих мереж. Використання туманних обчислень знищує ризики центрального вузла, проте залишаються інші безпекові ризики. Альтернативою та комплексним рішенням є поєднання блокчейну з пристроями інтернету речей. Розглянуто декілька наявних систем, які дозволяють комплексно організувати безпеку, проте навіть вони мають певні недоліки, які автори спробували виправити в запропонованому варіанті побудови мережі інтернету речей. Запропонований варіант побудови мережі інтернету речей з використанням блокчейн складається з декількох шарів: шару сенсорів та малопотужних пристроїв та шару локальної блокчейн-мережі, які об’єднуються в кластер. Комунікація між шарами забезпечена симетричним та асиметричним шифруванням, а правила роботи мережі можуть регулюватись смарт-контрактами. До того ж, існує взаємодія між кластерами, через що система є масштабованою, децентралізованою та безпечною.