[論文レビュー] Smart Contract-Based Access Control for the Internet of Things

Yuanyu Zhang, Shoji Kasahara+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 13, 2018

Access Control and Trust参考文献 2被引用数 63

ひとこと要約

この論文は、Ethereumスマートコントラクト上に構築された分散型で信頼性のあるIoTアクセス制御フレームワークを提案しており、複数のアクセス制御コントラクト（ACCs）、1つの judge contract（JC）、および1つの register contract（RC）、 plus a case study with Ethereum implementation.

ABSTRACT

This paper investigates a critical access control issue in the Internet of Things (IoT). In particular, we propose a smart contract-based framework, which consists of multiple access control contracts (ACCs), one judge contract (JC) and one register contract (RC), to achieve distributed and trustworthy access control for IoT systems. Each ACC provides one access control method for a subject-object pair, and implements both static access right validation based on predefined policies and dynamic access right validation by checking the behavior of the subject. The JC implements a misbehavior-judging method to facilitate the dynamic validation of the ACCs by receiving misbehavior reports from the ACCs, judging the misbehavior and returning the corresponding penalty. The RC registers the information of the access control and misbehavior-judging methods as well as their smart contracts, and also provides functions (e.g., register, update and delete) to manage these methods. To demonstrate the application of the framework, we provide a case study in an IoT system with one desktop computer, one laptop and two Raspberry Pi single-board computers, where the ACCs, JC and RC are implemented based on the Ethereum smart contract platform to achieve the access control.

研究の動機と目的

• IoTにおけるアクセス制御のセキュリティ課題に対して、中央集権型から分散型で信頼性のある機構へ移行する。
• IoTにおけるsubject-objectペアの静的および動的なアクセス検証を可能にするスマートコントラクトベースのフレームワークを設計する。
• アクセス制御手法とmisbehavior judgingプロセスを登録、更新、管理する機構を提供する。
• 一般的なIoTハードウェアでのEthereumベースのケーススタディを用いてフレームワークの実現可能性を示す。

提案手法

• subject-objectペアのための複数のACCとmisbehavior judgement用のJC、手法登録・管理のためのRCを備えたフレームワークを導入する。
• 各ACCは静的ポリシー検証と、対象者の挙動を監視して動的検証を実装する。
• JCはmisbehaviorの記録を保持し、misbehavior historyに基づいてACCにペナルティを返す。
• RCは手法（ACCとJC）のメタデータを保持し、登録・更新・削除のための管理ABIを提供する。
• geth、Remix for Solidity、web3.jsを用いてプライベートEthereumネットワーク上にフレームワークを実装する。
• デスクトップ、ノートパソコン、2台のRaspberry Piを用いたケーススタディを提供し、デプロイと運用を illustrating する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ブロックチェーンベースのスマートコントラクトはIoTシステムで分散型かつ信頼性のあるアクセス制御をどのように可能にするか？
• RQ2 ACC-JC-RCフレームワークはIoT環境で静的ポリシーと動的挙動検証を効果的に適用できるか？
• RQ3 資源制約のあるIoTゲートウェイ上でACCを展開しmisbehavior判断を管理する実用的なEthereumベースのアーキテクチャは何か？

主な発見

• ACCはリクエスト挙動を監視しJCと連携することで、静的ポリシー検証と動的検証の両方を実行できる。
• JCはmisbehaviorの中央決定者として機能し、記録を保持し罰則を決定する。
• RCはACCとJCのための管理ABIを提供するメタデータを格納するレジストリとして機能する。
• ケーススタディはIoTゲートウェイがローカルデバイスのエージェントとして機能するプライベートEthereumネットワーク上でのACC、JC、RCのデプロイを示す。
• フレームワークはネットワーク全体でアクセス制御操作をマイナーが検証することでブロックチェーンのコンセンサスを通じた信頼を実現する。