基于区块链与物联网的智能交通及家居安全系统解析

### 基于区块链与物联网的智能交通及家居安全系统解析 #### 1. 基于区块链的智能交通系统安全框架 智能交通系统（ITS）在当今社会的重要性日益凸显，它涉及车辆与车辆（V2V）、车辆与基础设施（V2I）之间的大量数据交互。然而，这些数据的安全性面临着诸多威胁，如数据欺骗、数据操纵、数据盗窃和中继攻击等。为了解决这些问题，提出了一种基于区块链的安全框架。 ##### 1.1 系统配置与工作原理 该框架的详细系统配置展示了一个安全的 ITS 架构，其中智能车辆向智慧城市基础设施请求 V2V 和 V2I 服务。边缘云提供卸载功能，将数据持续传输到云端，本地控制器管理各自的云。区块链在每个由本地控制器控制的边缘云上实现，有助于 ITS 网络中无缝且安全的服务编排和供应。 在这个框架中，区块链与边缘云集成，其内部硬币系统将 ITS 中的智能车辆与边缘云中的资源连接起来。由于边缘云拥有比资源受限的物联网设备更多的资源，因此挖矿工作在边缘云进行。区块链拥有内部安全机制，物联网基础设施利用该机制来保障 ITS 的安全。安全判断基于设备的过去行为、大量资源消耗、持续请求资源或导致拒绝服务（DoS）等情况。如果设备涉及任何上述可疑用例，则被归类为恶意设备，并添加到黑名单中。所有活动都存储在区块链上，确保了 ITS 系统的持久安全。边缘云使用虚拟机（VM）来满足物联网设备的服务请求。 ##### 1.2 布隆过滤器的应用 布隆过滤器被用作 ITS 网络安全的第一道防线。在 SDN 物联网边缘区块链框架中，控制器监控数据平面交换机中的布隆过滤器。交换机将数据包插入布隆过滤器，控制器中的检查引擎分析这些数据包。如果数据包未改变，则没有攻击；如果数据包改变，则可能是来自对手的信息欺骗。 智能车辆向服务基础设施请求资源时，请求首先传递到区块链，区块链使用公钥机制验证边缘云中的数据完整性。数据认证完成后，验证结果返回给区块链，再转发到相应的基础设施或车辆。响应的生成方式相同，先到区块链，再传递到请求站。 ##### 1.3 流量处理流程 流量从智能车辆开始，到达 SDN 交换机。交换机在本地三元内容可寻址内存（TCAM）中查找流规则，如果规则不存在，则将数据包发送到控制器进行流规则安装。控制器将包含流规则的数据包返回给交换机，然后流量通过布隆过滤器检查是否为攻击数据包。布隆过滤操作后，区块链和节点初始化，区块链客户端开始在边缘云上操作。根据先前的黑名单检查传入数据包是否恶意，如果是则立即丢弃；否则分析其行为，正常则满足请求，异常则记录数据包信息并丢弃流量。 ```mermaid graph LR A[智能车辆] --> B[SDN 交换机] B --> C{TCAM 有规则?} C -- 是 --> D[按规则处理] C -- 否 --> E[发送到控制器] E --> F[控制器安装规则] F --> G[返回规则到交换机] G --> H[布隆过滤器检查] H --> I{是否恶意?} I -- 是 --> J[丢弃数 ```