基于多层区块链的跨域认证方案.pdfVIP

第３８卷第６期计算机应用研究Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．６

２０２１年６月ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒｓＪｕｎ．２０２１

基于多层区块链的跨域认证方案

１，２３，４

张亚兵，邢镔

（１．重庆大学计算机学院，重庆４０００４４；２．信息物理社会可信服务计算教育部重点实验室，重庆４０００４４；３．重

庆工业大数据创新中心有限公司，重庆４００７０７；４．工业大数据应用技术国家工程实验室，重庆４００７０７）

摘要：针对现有集中式身份认证方式在物联网应用场景下管理成本高、异构信任域之间的证书管理困难以及

跨域认证场景下多信任域难以互相信任的问题，提出了一种基于多层区块链的跨域认证方案。使用本地区块链

来进行物联网应用场景下分布式的节点管理，使用公共区块链来进行区块链之间的跨链身份认证，设计了跨域

认证协议。针对跨域访问时存在的多个管理域相互信任问题，提出了基于信任度评价的委托权益证明（ＤＰＯＳ）

来评估节点的可信度。最后对跨域认证方案进行了安全和效率分析，分析表明该方案在保证较好安全性和有效

性的基础上，提升了跨域认证的效率。

关键词：跨域身份认证；区块链；物联网；共识算法；智能合约

中图分类号：ＴＰ３０９；ＴＰ３９１文献标志码：Ａ文章编号：１００１３６９５（２０２１）０６００６１６３７０５

ｄｏｉ：１０．１９７３４／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１３６９５．２０２０．０９．０２１５

Ｃｒｏｓｓｄｏｍａｉｎａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｂｌｏｃｋｃｈａｉｎ

１，２３，４

ＺｈａｎｇＹａｂｉｎｇ，ＸｉｎｇＢｉｎ

（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４４，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＤｅｐｅｎｄａｂｌｅＳｅｒｖｉｃｅＣｏｍｐｕｔｉｎｇｉｎＣｙ

ｂｅｒＰｈｙｓｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４４，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＢｉｇＤａｔａＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４００７０７，Ｃｈｉｎａ；

４．ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＢｉｇＤａｔａＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４００７０７，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｈｉｇｈｍａｎａｇｅｍｅｎｔｃｏｓｔｏｆｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄｉｄｅｎｔｉｔｙａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｃｅ

ｎａｒｉｏｏｆＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ（ＩｏＴ），ａｎｄｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｍｕｔｕａｌｔｒｕｓｔａｎｄｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｂｅｔｗｅｅｎｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ

ｔｒｕｓｔｄｏｍａｉｎｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｄａｃｒｏｓｓｄｏｍａｉｎａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｂｌｏｃｋｃｈａｉｎ．Ｔｈｉｓｓｃｈｅｍｅｕｓｅｄ

ｌｏｃａｌｂｌｏｃｋｃｈａｉｎｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｎｏｄｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｉｎＩｏＴａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｃｅｎａｒｉｏｓ，ａｎｄｕｓｅｄｐｕｂｌｉｃｂｌｏｃｋｃｈａｉｎｆｏｒｃｒｏｓｓｃｈａｉｎ

ｉｄｅｎｔｉｔｙａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｂｌｏｃｋｃｈａｉｎｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｅｄａｐｒｏｔｏｃｏｌｆｏｒｃｒｏｓｓｄｏｍａｉｎａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ．Ｉｎ