We propose Black-Box IoT (BBox-IoT), a new ultra-lightweight black-box system for authenticating and storing IoT data. BBox-IoT is tailored for deployment on IoT devices (including low-Size Weight and Power sensors) which are extremely constrained in terms of computation, storage, and power. By utilizing core Blockchain principles, we ensure that the collected data is immutable and tamper-proof while preserving data provenance and non-repudiation. To realize BBox-IoT, we designed and implemented a novel chain-based hash signature scheme which only requires hashing operations and removes all synchronicity dependencies between signer and verifier. Our approach enables low-SWaP devices to authenticate removing reliance on clock synchronization. Our evaluation results show that BBox-IoT is practical in Industrial Internet of Things (IIoT) environments: even devices equipped with 16MHz micro-controllers and 2KB memory can broadcast their collected data without requiring heavy cryptographic operations or synchronicity assumptions. Finally, when compared to industry standard ECDSA, our approach is two and three orders of magnitude faster for signing and verification operations respectively. Thus, we are able to increase the total number of signing operations by more than 5000% for the same amount of power.


翻译:我们建议使用黑比重 IOT (BBox-IoT), 用于认证和存储 IOT 数据。 BBox- IoT 是针对在计算、存储和动力方面极为有限的 IoT 设备(包括低Size Weight 和 Power 传感器) 部署的, 用于安装在计算、 存储和电源方面极为有限的 IOT 设备。 我们利用核心链条原则, 确保在保存数据源出处和不校正的同时, 收集的数据是不可移动的, 防伪的。 为了实现 BBBBox- IoT, 我们设计并实施了一个新的基于链的散装签名计划, 它只需要集装操作, 并消除所有签名者和校验者之间的同步性依赖性。 我们的方法使得低SWAP 设备能够认证对取消对时钟同步性的依赖。 我们的评估结果表明, BBox- IOT 在工业互联网( IIOT) 环境中是实用的: 甚至设备配备了 16MHz 微控制器和2KB 内存可以播放它们收集的数据, 而不需要重加密操作或同步的同步假设。 最后, 我们的系统比 更快速的操作要更快地签署更快速的操作。

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在科学,计算和工程学中,黑盒是一种设备,系统或对象,可以根据其输入和输出(或传输特性)对其进行查看,而无需对其内部工作有任何了解。 它的实现是“不透明的”(黑色)。 几乎任何事物都可以被称为黑盒:晶体管,引擎,算法,人脑,机构或政府。为了使用典型的“黑匣子方法”来分析建模为开放系统的事物,仅考虑刺激/响应的行为,以推断(未知)盒子。 该黑匣子系统的通常表示形式是在该方框中居中的数据流程图。黑盒的对立面是一个内部组件或逻辑可用于检查的系统,通常将其称为白盒(有时也称为“透明盒”或“玻璃盒”)。
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