| Resumen: | O número de dispositivos conectados a Internet tem aumentado de forma significativa nos últimos anos. Estes devices não estão apenas limitados a computadores tradicionais, mas também se apresenta na forma de dispositivos com hardware limitado, tais como, TVs, câmeras IP, relógios inteligente, capazes de executar processamento de dados e interagir através de uma rede. Devido ao crescimento do uso destes dispositivos através da Internet (IoT), eles passaram a ser um alvo atrativo para usuários maliciosos. O número de ataques executados nos dispositivos IoT apresentam um crescimento significativo nos últimos anos, portanto, é fundamental melhorar a segurança nos dispositivos com hardware limitado. Desse modo, uma nova tecnologia que garanta a integridade dos dados, resiliência através de uma arquitetura descentralizada foi investigada, a fim de apresentar soluções de segurança no ambiente de IoT. Essa tecnologia é chamada blockchain. Apesar dos benefícios que a blockchain traz, ele ainda apresenta algumas desvantagens, como alta demanda de armazenamento, poder de processamento e alta latência, o que poderia restringir sua adoção em ambientes de IoT.Com base nisso, a tese atual propõe uma blockchain leve capaz de rodar em hardware limitado comum usado na IoT. A solução proposta é chamada SpeedyChain. Para que a solução proposta seja considerada leve, é proposto um novo modelo de dados, e através dessa mudança a blockchain é capaz de adicionar uma ou mais transações ao mesmo tempo em diferentes blocks e ainda desacoplar a as trasações dos blocks da blockchain. Para demonstrar a viabilidade da solução proposta, ela foi avaliada em três experimentos: Casa Inteligente, Cidade Inteligente e IoT Industrial. Os resultados alcançados são promissores, o tempo para gerenciar transações não excede a casa de milissegundos. Além disso, o modelo de dados da SpeedyChain é capaz de garantir as propriedades de integridade dos dados e não-repúdio com a intrudução mínima de processamento extra. Esta tese também discute os principais ataques a blockchains e como a solução proposta pode evitar esses ataques.
The number of connected devices increased significantly in the last years. These devices are not limited to traditional computers, but nowadays it is also common to find hardware-constrained devices, e.g., TVs, IP cameras, smart watches, able to handle information and interact through a computer network. Due to the growing on the use of these devices in the Internet of Things (IoT), they become an attractive target for malicious users. The number of attacks performed in IoT devices increased in the last years, hence it is paramount to improve security on the hardware constrained devices. Therefore, a new technology that guarantees data integrity, resilience and a decentralized architecture has been investigated in order to bring solutions in the IoT environment. This technology is called blockchain. Despite the benefits a blockchain brings, it still presents some drawbacks, such as, high storage demand, processing power demand and high latency, which could restrain its adoption in IoT environments. Based on that, the current thesis proposes a lightweight blockchain able to run in common constrained hardware used in IoT. The proposed solution is called SpeedyChain. To achieve the lightweight solution, a new data model is proposed, and this change makes the blockchain able to add one or more transactions at the same time and still decouple the payload from the blockchain.In order to show the viability of the proposed solution, it was applied to three experiments: Smart Home, Smart City, and Industrial IoT. The achieved results are promising, keeping the time to handle transactions in milliseconds. Furthermore, SpeedyChain data model is able to ensure data integrity as well as non-repudiation security properties, with a minimum processing overhead. This thesis also discusses main attacks on blockchains and how the proposed solution avoids these attacks. |
