基于区块链高效安全的多部门铁路工程数据访问控制策略

文档摘要：针对铁路工程建设中各参建部门之间的数据资源,具有共享效率差、利用率低和安全程度不高的问题,提出一种基于区块链(Blockchain)铁路工程数据的共享及安全存储方案来弥补现有的铁路工程数据平台的不足.在工程建设平台中,引入了基于外包的属性加密技术(Outsourcing-AttributeBasedEncryptiontechnology,OABE)、区块链技术和星际文件系统(InterplanetaryFileSystem,IPFS)以及边缘节点(EdgeNodes,EN),并提出一种适用于铁路工程建设的多部门区块链与IPFS的协作网络.研究结果表明:当施工现场资源设备有限时,相比于较为传统基于云辅助的密文策略属性基加密技术(CiphertextPolicyAttributeBasedEncryption,CP-ABE),通过将铁路工程数据外包给边缘节点,可以更好地为资源受限设备提供大量的计算,减轻设备的计算负担,确保了数据的安全性并且提高了设备的计算效率.而且将铁路工程数据存储在星际文件系统上,避免集中式的服务器机制在故障时造成数据的丢失和泄露.此外,通过使用区块链网络可以提高参建单位之间的数据资源共享效率,增强了数据的利用率,利用区块链的共识性来实现每个参建单位之间数据的一致性,确保了不同参建单位间的信任度.经过安全性证明,采用基于双线性迪菲赫尔曼指数假设(Decisionq-BilinearDiffieHellmanExponentAssumption,q-BDHE)下具有不可区分性是安全的.实验结果表明,该策略在本地用户计算时间效率上与现有的带关键字搜索的外包属性基加密方案以及属性基加密的方案相比是最优的,可以很好地减轻现场设备的计算负担.

Abstract：Thedataresourcesamongvariousparticipatingdepartmentsinrailroadengineeringconstructionhavetheproblemsofpoorsharingefficiency,lowutilizationrate,andinadequatesecurity.Toovercomethedeficienciesoftheexistingrailroadengineeringdataplatform,thispaperproposedablockchain-based(Blockchain)railroadengineeringdatasharingandsecuritystoragescheme.Withintheengineeringconstructionplatform,Outsourcing-AttributeBasedEncryptiontechnology(OABE),BlockchaintechnologyInterplanetaryFileSystem(IPFS),andEdgeNodes(EN)wereintroduced.EdgeNodes(EN)proposedacollaborativenetworkofmulti-departmentalblockchainsandIPFSforrailroadengineeringconstruction.Theresearchresultsshowthatwhentheconstructionsiteresourcesandequipmentarelimited,ascomparedtothemoretraditionalcloud-assistedCiphertextPolicyAttributeBasedEncryption(CP-ABE).ThroughoutsourcingtherailroadengineeringdatatotheEdgeNodes,itcanbetterprovidealargenumberofcomputationsfortheresource-constrainedequipment,reducethecomputationalburdenoftheequipment,andensurethattheequipmentcanbeusedfortheconstructionoftherailroadengineering.Outsourcingtherailwayengineeringdatatotheedgenodescanbetterprovidealargeamountofcomputationfortheresource-limitedequipment,reducethecomputationburdenoftheequipment,ensuredatasecurity,andimprovethecomputationefficiencyoftheequipment.Moreover,storingrailroadengineeringdataontheinterstellarfilesystemavoidsdatalossandleakagecausedbycentralizedservermechanismsincaseoffailure.Inaddition,blockchainnetworkscanimprovetheefficiencyofdataresourcesharingbetweentheparticipatingunits,enhancethedatautilizationrate,andutilizetheblockchain'sconsensustorealizedataconsistencybetweeneachparticipatingunit.Thisensurestrustbetweendifferentparticipatingunits.Aftersecurityproof,itissafetoadopttheDecisionq-BilinearDiffieHellmanExponentAssumption(q-BDHE)withindistinguishabilityundertheBilinearDiffieHellmanExponentAssumption(q-BDHE).Experimentalresultsshowthatthisstrategyisoptimalintermsoflocalusercomputationtimeefficiencycomparedtoexistingoutsourcedattribute-basedencryptionschemeswithkeywordsearchandattribute-basedencryption,whicheffectivelyreducesthecomputationalburdenoffielddevices.

作者：郑云水  刘恒江  董昱Author：ZHENGYunshui  LIUHengjiang  DONGYu
作者单位：兰州交通大学自动化与电气工程学院,甘肃兰州730070
刊名：铁道科学与工程学报 ISTICPKU
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(6)
分类号：U285.8
关键词：铁路工程数据  区块链  关键字搜索  外包属性基加密  安全性  
Keywords：railwayconstructiondata  blockchain  keywordsearch  outsourcing-attributebasedencryption(OABE)  security  
机标分类号：TP393.08TN918.91TN407
在线出版日期：2024年7月16日
基金项目：中铁三局集团电务工程有限公司资助项目，中国铁路通信信号股份有限公司资助项目基于区块链高效安全的多部门铁路工程数据访问控制策略[
期刊论文]  铁道科学与工程学报--2024, 21(6)郑云水  刘恒江  董昱针对铁路工程建设中各参建部门之间的数据资源,具有共享效率差、利用率低和安全程度不高的问题,提出一种基于区块链(Blockchain)铁路工程数据的共享及安全存储方案来弥补现有的铁路工程数据平台的不足.在工程建设平台中,...参考文献和引证文献
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关键词：铁路工程数据,区块链,关键字搜索,外包属性基加密,安全性,

2024-10-4 00:46 上传 基于区块链高效安全的多部门铁路工程数据访问控制策略.pdf

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