تصميم نظام أمني لتطبيقات إنترنت الأشياء باعتماد بلوكشين

الباحث

شذى عبدالمنعم بكر أحمد

المشرف

أحمد سامي نوري

الجامعة

جامعة الموصل

الكلية / القسم

كلية علوم الحاسوب والرياضيات / علوم الحاسوب

الشهادة

دكتوراه

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Internet of Things ; Blockchain ; Security System ; Authentication

إنترنت الأشياء (IOT) هو ثورة حولت الحياة التقليدية إلى أسلوب Me Ble التقنية. 7 هي تقنية تسمح لمجموعة كبيرة من الأجهزة بالاتصال ببعضها البعض والتقاط كمية كبيرة من البيانات. على الرغم من أن مزايا إنترنت الأشياء لا حدود لهاء إلا أنها تواجه nS Gad في توفير الأمن، وبالتالي أصبحت معايير حماية إنترنت الأشياء ذات أهمية قصوى. جذب الأمن في إنترنت الأشياء اهتمامًا متزايدًا من كلا القطاعين الأكاديمي والصناعي لمواجهة المخاطر المستقبلية ولتوفير خدمات فعالة وآمنة. تعد خوارزميات التشفير All دفاعية مهمة توفر حماية أمنية جيدة. في السنوات الأخيرة، تم تقديم خوارزميات تشفير خفيفة الوزن مختلفة لضمان أمان البيانات المنقولة عبر شبكة إنترنت الأشياء، وهذه الخوارزميات قادرة على da متطلبات أجهزة إنترنت الأشياء ذات الموارد المحدودة. تم اقتراح خوارزمية تشفير كتلة خفيفة الوزن RECTANGLE للنظام. واجريت تحسينات على الخوارزمية من خلال توسيعها باستخدام بنية التشفير ثلاثية الأبعاد وتعديل خوارزمية جدولة المفتاح. عزز التحسين انتشار الخوارزمية والارتباك دون زيادة أحجام الكتلة والمفاتيح. أظهرت التجارب تفوق الخوارزمية المقترحة على الإصدار الأصلي ، حيث بلغ معدل الخطأ في البتات (51/) لكل من التغييرات في النص العادي والمفتاح. من dal تقييم عشوائية الخوارزمية المقترحة، تم cla) تحليل العشوائية باستخدام مجموعة الاختبار الإحصائي NIST التي Geet 15 اختبارًا وتسع فئات من البيانات. تم اختبار 100 عينة لكل فئة من البيانات. أجريت اختبارات NIST تحت مستوى أهمية 1/. نتائج تحليل العشوائية للخوارزمية المقترحة اعطت نتائج أفضل بنسبة 127.48 من الخوارزمية الأصلية. بالإضافة للمخاوف الأمنية هناك العديد من التحديات الأخرى التي تواجه تنفيذ إنترنت celia] على مبيل المثال المركزية وقابلية التوسع والتي تحدث بسبب الأعداد الكبيرة من الاجهزة المتصلة بالشبكة. cA ظهرت الحاجة الملحة لتوفير بيئة لامركزية وآمنة وقابلة للتطوير لتحويل مسار إنترنت الأشياء إليه. أحد الأمثلة المعروفة للحلول اللامركزية هو -blockchain ريما تكون blockchain من بين أهم التقنيات التي ظهرت منذ بدايات الإنترنت. إنها التكنولوجيا الأساسية التي كانت وراء 8110011 والعملات المشفرة الأخرى التي Cubs باهتمام كبير في السنوات الأخيرة. في جوهرها ، blockchain عبارة عن سجل موزع يسمح للأطراف بإجراء معاملات دون الحاجة إلى سلطة مركزية. Blockchain هي تقنية متطورة تعمل على إضفاء اللامركزية على عمليات الإدارة والحوسبة، ويمكنها معالجة العديد من Gass إنترنت الأشياءء بما في ذلك الأمان. يعتمد على GLE) مفهوم العملء وتكون ALS صالحة بعد أن يثبت النظام أن المعدنين قد قاموا بجهد حوسبي كاف. يعمل عمال المناجم بشكل منفصل ويتنافسون مع بعضهم البعض لبناء نفس ALS نتيجة لذلك، تصبح جهود جميع المعدنين باستثناء المعدن الذي يجد الحل عديمة الفائدة لكل كتلة ، مما يؤدي إلى إهدار كميات هائلة من الطاقة. يقترح النظام خوارزمية إجماع من خلال توزيع عملية إثبات العمل بين المعدنين. AGES كل POW Li sate لجزءها الصغير من منطقة البحثء، مما Gags إلى عدم بذل اثنين من المعدنين نفس القدر من الجهد لحل كتلة واحدة. تم اختبار خوارزمية الإجماع باستخدام سيناريوهات مختلفة، مع اختلاف مستوى الصعوية وعدد المعدنين. توضح تقييمات النتائج أن الخوارزمية قد حسنت الوقت المطلوب لتعدين الكتل إلى (77.442/ ، 91.716/) عندما يكون axe المعدنين 610 20 على التوالي. علاوة على ذلكء يستخدم النظام منارة عشوائية لامركزية (RB) لاختيار العقد بشكل عشوائي للمشاركة في عملية توثيق الكتلة التي تقلل الوقت المطلوب لتأكيد الكتلة. قرار لجنة المناقشة نشهد أننا أعضاء لجنة المناقشة قد اطلعنا على الاطروحة الموسومة "الامن باعتماد المستويات لتطبيقات انترنت الاشياء" وناقشنا الطالبة "شذى عبدالمنعم بكر احمد" في محتوياتها Lady له علاقة بها بتاريخ / 2022/6 ونعتقد أنها جديرة بالقبول لنيل شهادة دكتوراه فلسفة في علوم الحاسوب. التوقيع: التوقيع: الاسم: د. ستار بدر سد خان الاسم: د. دجان بشير طه المرتبة العلمية: استاذ المرتبة العلمية: استاذ التاريخ: / 2022/6 التاريخ: / 2022/6 رئيس اللجنة عضو اللجنة التوقيع: التوقيع: الاسم: د. ضياء عيدان جبر الشمري الاسم: د. نجلاء بديع ابراهيم المرتبة العلمية: استاذ مساعد المرتبة العلمية: استاذ مساعد التاريخ: / 6 /2022 التاريخ: / 2022/6 عضو اللجنة عضو اللجنة التوقيع: التوقيع: الاسم: د. علي عثمان محمد الاسم: د. احمد سامي نوري المرتبة العلمية: استاذ مساعد المرتبة العلمية: استاذ مساعد التاريخ: / 2022/6 التاريخ: / 2022/6 عضو اللجنة عضو اللجنة (المشرف) سس بحبح قرار مجلس الكلية اجتمع مجلس كلية علوم الحاسوب والرياضيات بجلسته ) ( المنعقدة بتاريخ / /2022 وقرر منحها شهادة دكتوراه فلسفة في علوم الحاسوب. التوقيع: , التوقيع: , | الاسم: أ.م.د صفوان عمر حسون الاسم: أ,. د. ضحى بشير عبد الله مقرر مجلس كلية علوم الحاسوب والرياضيات عميد كلية علوم الحاسوب والرياضيات التاريخ: / /2022 التاريخ: / /2022

The Internet of Things (IoT) is a revolution that has transformed traditional living into a high-tech lifestyle. The IoT is a technology that allows a huge range of devices to be connected with each other and capture a big amount of data. Although the benefits of IoT are limitless, it faces a great challenge in providing security. Therefore, the criteria for IoT protection have become paramount. Security in IoT has drawn growing interest from both academic and industrial sectors to counter future risks and to provide effective and safe services. Cryptographic algorithms are important defense mechanism that provides good security protection. In the recent years, various encryption lightweight algorithms have been presented to ensure the security of data transmitted via the IoT network. These algorithms are able to meet the requirements of IoT devices that have limited resources. A RECTANGLE lightweight block cipher algorithm has been proposed for system. Improvements were made to the algorithm by extending it using the 3D cipher architecture and modifying the algorithm for the key schedule. The improvement enhanced the algorithm’s diffusion and confusion without growing block and key sizes. The experiments demonstrated that the proposed algorithm outperforms the original version, with a bit error rate of (51%) for both changes of plaintext and key. To assess the randomness of proposed algorithm, randomness analysis was done by using the NIST statistical test suite include 15 tests and nine categories of data. 100 samples for each category of data was tested. NIST tests carried out under 1% significance level. The proposed algorithm's randomness analysis gave )27.48%( better results than the original algorithm. In addition to security concerns, there are many other challenges to implementing IoT, for example centralization and scalability, which occur due to large numbers of networked objects. Therefore, there is an urgent need to provide a decentralized, secure and scalable environment to transform the path of IoT into it. One of the well-known example of the decentralized solutions is blockchain. The blockchain is perhaps among the most significant technologies to emerge since the beginnings of the internet. It is the basic technology that behind Bitcoin and other crypto-currencies that have gotten a lot of attention in recent years. At its core, a blockchain is a distributed ledger which permits parties to conduct transactions with no need for a centralized authority. Blockchain is a sophisticated technology that decentralizes management and computing processes. It can address a many of IoT challenges, including security. It relies on a Proof of Work (PoW) concept, and a block is valid after the system has proof that miners have performed sufficient computing effort. Miners work separately and compete with one another to build the same block. As a consequence, all miners’ efforts except the miner who find the solution becomes useless for each block, resulting in huge amounts of energy wasted. The system proposes a consensus algorithm by distribute the PoW process among miners. Each node only finds a PoW for their little fraction of the searching area, resulting in no two miners putting in the same amount of effort to solve a single block. The consensus algorithm tested by using different scenarios, with different the level of difficulty and number of miners. Results evaluations demonstrate the algorithm has improved the time required to mine blocks to (77.442%, 91.716%) when the number of miners are 10, 20 respectively. Furthermore, the system employs a decentralized Random Beacon (RB) to randomly select nodes to take part in the block notarization process that reducing the time required for block confirmation.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب