一种区块链驱动的生物启发式威胁检测方法

doi:10.19665/j.issn1001-2400.2020.05.010

摘要/Abstract

摘要：

生物启发式检测系统因其固有的自适应性、弹性部署和全局智能等特点而在5G、物联网等领域受到广泛关注,然而其自身缺乏安全机制,可能成为攻击目标而带来新的安全风险。基于对此类生物启发检测系统的架构组成和潜在安全风险的分析,针对传统分布式检测系统可能遭受中间人攻击和共谋攻击的问题,提出一种基于区块链的分布式数字蚂蚁安全检测方法。该方法使用聚合签名的方式来提高系统的隐私性,对检测数据进行加密,基于共识机制进行分布式威胁评估。基于区块链的分布式数字蚂蚁安全检测方法将数字蚂蚁威胁检测系统改造成一个区块链应用,利用区块链的结构优势有效地提高了威胁检测服务的鲁棒性。

关键词: 区块链, 共识机制, 生物启发安全, 分布式检测系统

Abstract:

The bio-inspired detection system has aroused wide attention in the fields of 5G and the Internet of things for the intrinsic features (e.g, inherent adaptivity, resiliency, and global intelligence). This paper first analyzes the architectural composition and potential security risks of such bio-inspired detection systems. Traditional distributed detection systems may suffer from man-in-the-middle attacks and collusion attacks. In this paper, a blockchain-based distributed security detection method, BDAF (Blockchain-based Digital Ants Framework), is proposed to address these problems. This method uses aggregate signatures to improve the privacy of the system, encrypt detection data, and conducts distributed threat assessment based on a consensus mechanism. The BDAF transforms the bio-inspired threat detection system into a blockchain application, which effectively improves the robustness by taking advantage of the structural benefits of the blockchain.

Key words: blockchain, consensus mechanism, bio-inspired security, distributed detection system

中图分类号:

TN915.08

谢奕希,吉立新. 一种区块链驱动的生物启发式威胁检测方法[J]. 西安电子科技大学学报, 2020, 47(5): 70-76.

XIE Yixi,JI Lixin. Blockchain-based bio-inspired distributed detection approach[J]. Journal of Xidian University, 2020, 47(5): 70-76.

图/表 6

图1

图2

表1

图3

图4

图5

参考文献 10

[1]	USMAN R. A Taxonomy of Bio-Inspired Cyber Security Approaches: Existing Techniques and Future Directions[J]. Arabian Journal for Science and Engineering, 2018,43(12):6693-6708.
[2]	FINK G A, HAACK J N, M CKINNON A D, et al. Defense on the Move: Ant-based Cyber Defense[J]. IEEE Security and Privacy, 2014,12(2):36-43.
[3]	ZEGHIDA D, MESLATI D, BOUNOUR N. Bio-IR-M: a Multi-Paradigm Modelling for Bio-Inspired Multi- Agent Systems[J]. Informatica, 2018,42(3):451-466.
[4]	KARL W, ARTHUR G. Do You Need A Blockchain? [C]//Proceedings of the 2018 Crypto Valley Conference on Blockchain Technology. Piscataway: IEEE, 2018: 45-54.
[5]	VALENTA M, SANDNER P. Comparison of Ethereum, Hyper Ledger Fabric and Corda [EB/OL]. [2020-04-20] . http://explore-ip.com/2017_Comparison-of-Ethereum-Hyperledger-Corda.pdf.
[6]	ZHANG Y, WEN J . The IoT Electric Business Model: Using Blockchain Technology for the Internet of Things[J]. Peer-to-Peer Networking and Applications, 2017,10(4):983-994.
[7]	TURKANOVIC M, HOLBL M, KOSIC K, et al. EduCTX: a Blockchain-based Higher Education Credit Platform[J]. IEEE Access, 2018,6:5112-5127.
[8]	MENGELKAMP E, GARTTNER J, ROCK K, et al. Designing Microgrid Energy Markets a Case Study: the Brooklyn Microgrid[J]. Applied Energy, 2018,210:870-880.
[9]	WANG J, LI M, HE Y, et al. A Blockchain based Privacy-Preserving Incentive Mechanism in Crowdsensing Applications[J]. IEEE Access, 2018,6:17545-17556.
[10]	CONG L W, HE Z. Blockchain Disruption and Smart Contracts[J]. The Review of Financial Studies, 2019,32(5):1754-1797.

数学符号	含义
ρ	信息素挥发性因子
α	信息素的相对权重
β	启发式因子的相对权重
τ_j(t)	时刻t节点j上的信息素浓度
η_ij(t)	传感器从节点i运动到节点j的原始期望
i_i	聚合签名中第i个输入
o_j	聚合签名中第j个输出
u_t	时刻t的威胁指标的检测结果
v_t	一段时间内威胁指标的平均值
d_t_-1	威胁判定阈值
w_j	不同威胁检测指标的权重

[1]	杨颜博,张嘉伟,马建峰. 一种使用区块链保护车联网数据隐私的方法[J]. 西安电子科技大学学报, 2021, 48(3): 21-30.
[2]	李金泽,王中豪,李孟恒,覃团发. 一种划分小区域的区块链频谱共享管理方法[J]. 西安电子科技大学学报, 2020, 47(6): 122-130.
[3]	翟社平,汪一景,陈思吉. 区块链技术在电子病历共享的应用研究[J]. 西安电子科技大学学报, 2020, 47(5): 103-112.
[4]	张颖浩,刘肖凡. 卫星广播网络环境下区块链协议的初步研究[J]. 西安电子科技大学学报, 2020, 47(5): 11-18.
[5]	李涵,张晨,黄荷姣,郭宇. 一种支持前向安全更新和验证的加密搜索算法[J]. 西安电子科技大学学报, 2020, 47(5): 48-56.
[6]	丁勇,相恒奎,罗得寸,邹秀清,梁海. 一种结合Fabric技术的电子存证方案[J]. 西安电子科技大学学报, 2020, 47(5): 113-121.
[7]	赵子军,应作斌,杨钊,刘西蒙,马建峰. 结合区块链和车辆社交网络的车队成员推荐[J]. 西安电子科技大学学报, 2020, 47(5): 122-129.
[8]	司成祥,高峰,祝烈煌,巩国鹏,张璨,陈卓,李锐光. 一种支持动态标签的区块链数据隐蔽传输机制[J]. 西安电子科技大学学报, 2020, 47(5): 94-102.
[9]	蓝怡琴,张方国,田海博. 利用门罗币实现隐蔽通信[J]. 西安电子科技大学学报, 2020, 47(5): 19-27.
[10]	王慧,王励成,柏雪,刘清华,沈晓鹰. 区块链隐私保护和扩容关键技术研究[J]. 西安电子科技大学学报, 2020, 47(5): 28-39.
[11]	王家恒,乐煜炜,张博文,郭瑞伟,高征,王子悦,凌昕彤. 区块链无线接入网:面向未来移动通信的新架构[J]. 西安电子科技大学学报, 2020, 47(5): 3-10.
[12]	刘乃安,陈智浩,刘国堃,李洋. 一种面向区块链验证节点的声誉证明共识机制[J]. 西安电子科技大学学报, 2020, 47(5): 57-62.
[13]	马诗洋,董学文,权义宁,佟威,杨凌霄. 区块链共识窗口下Web服务兼容性评价方法[J]. 西安电子科技大学学报, 2020, 47(5): 63-69.
[14]	陈思吉,翟社平,汪一景. 一种基于环签名的区块链隐私保护算法[J]. 西安电子科技大学学报, 2020, 47(5): 86-93.