论文题目：基于区块链及Signal的物联网安全通信技术研究
摘要：随着物联网在社会各个领域的飞速发展,社会生活已逐步进入万物互联的智能新时代,然而许多物联网设备应用在开放、共享的互联互通环境中,其安全通信越来越成为制约物联网发展的瓶颈,因此,保障通信过程中的安全可信成为研究物联网安全的首要问题。针对物联网环境中数据传输所面临的威胁,可以通过身份认证和会话密钥协商协议来保护物联网设备间的通信安全,然而大多数身份认证和密钥协商协议计算复杂度高,运行开销大,不适合实际的物联网环境。本文结合Signal协议和混沌映射,提出了一种适合物联网环境的安全通信技术,并对可能会出现的单点故障和恶意攻击等问题,结合区块链技术,实现了设备可信身份的快速认证。主要工作如下:（1）针对身份认证和密钥协商协议在物联网环境下的通信安全与计算效率不平衡问题,提出了一种基于Signal协议和混沌映射的身份认证和密钥协商技术,其在Signal协议的双棘轮算法基础上,结合混沌映射中的扩展切比雪夫多项式进行改进,实现了物联网环境下数据在通信过程中的前向安全和后向安全,并提高了运行效率。（2）针对通信环境中可能会遭受单点故障和恶意攻击（如中间人攻击和DDoS攻击）等问题,结合区块链分布式和不可篡改的特性,进一步提出了物联网设备在通信前身份信息的去中心化管理和分布式认证技术,保障了身份认证的安全与效率。（3）结合上述工作,设计并实现了基于实际物联网环境的安全通信系统,保障了物联网设备身份的真实性与通信数据的安全性。
关键词：物联网安全;Signal协议;区块链
学科专业：计算机技术（专业学位）
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 物联网身份认证技术研究现状
1.2.2 物联网密钥协商技术研究现状
1.3 研究内容
1.4 论文结构
第二章 基础理论
2.1 密码学基础
2.1.1 切比雪夫多项式
2.1.2 数学困难问题假设
2.2 物联网通信安全属性
2.3 身份认证技术概述
2.4 Signal密钥协商技术
2.4.1 X3DH算法
2.4.2 双棘轮算法
2.5 区块链技术概述
2.6 本章小节
第三章 基于Signal和混沌映射的安全通信技术研究
3.1 概述
3.2 具体步骤
3.2.1 初始化注册阶段
3.2.2 身份认证阶段
3.2.3 密钥协商与更新阶段
3.3 安全性分析
3.4 性能分析
3.5 本章小结
第四章 基于区块链的设备可信身份认证技术研究
4.1 概述
4.2 区块链选择
4.3 具体步骤
4.3.1 设备入网阶段
4.3.2 身份认证阶段
4.4 安全性分析
4.5 性能分析
4.6 本章小结
第五章 基于物联网的安全通信系统设计与实现
5.1 系统模型
5.2 系统架构
5.3 系统设计
5.4 系统实现
5.4.1 开发环境
5.4.2 硬件组成
5.4.3 Fabric环境搭建
5.4.4 系统展示
5.5 系统测试
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 研究展望
参考文献
致谢