《Top100summit内容中心网络的数据私密性技术——英特尔研究院张剑青.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Top100summit内容中心网络的数据私密性技术——英特尔研究院张剑青.pptx（36页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、内容中心网络的数据私密性技术 前沿网络与安全技术在物联网中的创新应用,张剑青 英特尔研究院/安全与私密性研究室 研究科学家,摘要,包含固定格式的内容（就是下面的各页标题，如“要分享什么”）,摘要,项目概述 物联网的机遇与挑战 可信任的个人“云” 内容为中心的网络技术: Content Centric Networking (CCN) 基于属性的数据加密技术: Attribute-based Encryption 示范部署：Pecan Street Project智能电网示范项目 总结与展望,内容中心网络的数据私密性技术 Content-centric Data Privacy for the
2、Internet of Things,英特尔研究院中长期研究项目 利用前沿网络和安全技术集成构建一个安全数据通信平台，用于支持以智能城市/楼宇/家居为核心的物联网应用 总结新技术尝试在预研类产品开发中的一些经验教训,英特尔研究院 - Intel Labs,投资规模,技术成熟度,英特尔研究院： 研究与新技术验证,业务部门： 产品开发与集成,From Research to Plan of Record via Joint Pathfinding 联合技术探索：从研究到产品商业计划,“死亡谷”,Plan of Record,急剧增长的智能移动设备和传感器 Cisco：2015年全球将预计拥有150
3、亿的网络互联设备 “海量”数据 美国4600万个智能电表每天生成11亿个读数 数据安全和用户隐私 物联网数据会泄露用户的身份、行为、地理位置、健康,物联网带来的挑战,用户隐私 vs. 家庭用电数据,电动汽车充电数据(kW),Time,kW,外出就餐？,外出一周？,夜间设备用电数据 (kW),时间,CPAP (治疗夜间呼吸障碍),娱乐家电用电 (kW),小朋友们在做什么？,kW,kW,全新(Clean Slate)的互联网络 新兴的基础架构：智能电网/家庭/楼宇/城市 新一代的网络技术 内容中心网络 Content Centric Networking 新型应用对安全技术的新要求 不确定对象的数
4、据共享 可扩展性 灵活的访问控制 更多,物联网带来的机遇,可信任的个人“云”(Trusted Personal Cloud),目标： 内容为中心的网络平台(Content Centric Network) 安全数据通信架构 类“社交网络”的自主信任域 数据可视化 ,内容为中心的网络技术: Content Centric Networking (CCN) 基于属性的数据加密技术: Attribute-based Encryption,核心技术,资源：CPU周期, 打印机, 存储磁带 点对点通信：telnet, ssh, ftp,互联网的最初目标：以主机为中心的资源共享,数据与服务：新闻, 视频,
5、 音乐, 购物, 社交网络 90%的互联网流量关注信息本身：What, rather than Where 内容为中心的，一对多/多对多的信息获取,互联网的现状：共享数据与服务,用户更加关注信息内容本身，而非信息的存储位置 多副本数据的分布式存储，扩散和分发 端到端的安全数据协议的局限性 异步数据分发 一对多/多对多的传输模式 数据接收方的多样性和不确定性,互联网的新特征,基于名称的数据路由 Name-based data routing 分布式的数据缓存 Distributed data caching 自主的数据安全 Self-contained data security,内容中心网络C
6、CN的特性,基于名称的数据路由/分布式数据缓存,基于基本数据单元的安全 创建数据的同时完成数字签名或者加密 数字签名和加密密文作为数据一部分一起存储和分发,自主的数据安全,基于内容：数据获取不受限于数据的存储位置: What, rather than Where. 有效性：数据请求者可同时从多个数据(缓存)源获得数据 高效性：获取最近的数据副本 或根据定制的路由规则获得满足不同要求的数据副本 独立、灵活的数据安全 数据安全不依赖于端对端的网络安全协议 灵活的数据存储和分发,内容中心网络CCN的优点,传统安全协议 vs. 异步的一对多、多对多的数据分发模式 不确定的数据接收方 共享组秘钥的可扩展
7、性问题 分布式的访问控制策略的制定与执行 信息发布者和订阅者(Publisher/Subscriber)的隐私 更多,CCN数据安全机制在物联网下面临的挑战,在CCN中植入Pub-sub层 支持基于属性的细粒度数据描述 描述Interest 定义数据访问控制策略 自主的访问控制策略 访问控制策略嵌入于密钥或者密文中,解决方法：内容为中心的数据私密技术 Content-Centric Privacy,通过自定义的访问控制策略，或者数据的属性生成加密密钥并加密原文 通过接收方的属性或者获得批准的访问授权生成解密密钥 解密成功 iff 属性满足访问控制策略,基于属性的数据加密技术 Attribute
8、 Based Encryption (ABE),接收方向密钥中心提交自己的属性信息，并根据属性申请获得解密密钥 发送方制定访问控制策略，并根据策略生成一个加密密钥(访问树)。访问策略“嵌入”在密文里。 当接收方的解密密钥所对应的属性满足密文对应的策略时：Bingo！,基于属性的数据加密 -密文策略 Cypher-Policy Attribute Based Encryption (CP-ABE),接收方向密钥中心提交数据访问申请。密钥中心做出授权决策，并根据接收方的访问授权颁发解密密钥。访问策略“嵌入”在密钥里。 发送方定义数据的若干属，并将这些属性作为加密算法的参数生成密文。 当接收方的解密
9、密钥所对应的访问权限满足密文对应的数据属性时：Bingo！,基于属性的数据加密 -密钥策略 Key-Policy Attribute Based Encryption (KP-ABE),发送方与接收方的松耦合 不共享群组密钥 可以互不认识 策略执行无需第三方介入 CP-ABE: 密钥中心核实接收方属性 KP-ABE: 密钥中心完成策略决策 良好的系统扩展性 无需为新接收者加入，给所有成员重新生成/分发解密密钥 基于属性的细粒度访问控制,基于属性的数据加密技术(ABE)的优点,测试两种主要的算法: CP-ABE & KP-ABE 属性数量 主要操作：密钥生成, 加密, 解密 测试平台 Andro
10、id智能手机 vs. 笔记本电脑 Intel vs. Non-Intel 测试内容 执行时间 CPU与内存使用 能量损耗 数据和网络开销,ABE性能测试 方法,基于Pairing-based密码算法 由Pairing-based密码算法的三个参数的长度决定 Field size q Prime order r Embedding degree k (= 2 with Type A),ABE性能测试 安全强度,测试结果 执行时间(笔记本电脑),80位安全强度,112位安全强度,128位安全强度,测试结果 执行时间(Android智能手机),80位安全强度,112位安全强度,128位安全强度,测试
11、结果 CPU使用,Android,PC,vs.,28.5% (Avg.),执行时间主要取决于: 属性数目 算法参数的选取(安全强度) 可接受的延时 ( 10 的属性,ABE性能的评估小结,AES的高效性 使用AES加密数据内容 使用ABE加密/解密AES密钥 重用AES密钥以避免频繁的ABE加密/解密过程，从而提升用户体验,解决方法：AES密钥重用,目的：取消接收方的访问权限 CP-ABE: 接收方属性变化 KP-ABE: 访问控制策略的改变 难点： ABE解密密钥是基于接收方的属性或者访问授权产生的 发送方无法控制某个特定接收方的访问权限 密钥中心无法单独取消一个特定接收方的访问能力 初步解
12、决方案 密钥中心定期更新所有发送方和接收方的密码参数 接收方重新验证属性获取解密密钥(CP-ABE)，或者重新申请访问授权(KP-ABE) 优点：实现代价小 缺点：可扩展性降低,ABE密钥注销,UT, NREL和EDF合作开发的一个综合示范项目 测试集成化用于智能家庭的清洁能源项目 1100个拥有太阳能电池板, 智能家电, 传感器和电动汽车(部分)的家庭 University of Texas Advanced Computing Center (TACC) 提供数据服务/计算服务和可视化 英特尔于2009年参与并担任Industry Advisory Board成员,示范部署：Pecan S
13、treet Project智能电网示范项目,jABE: 基于Java的ABE软件工具包,用户应用,数据生成,jABE软件工具包,通信中间件,策略和属性管理,数据共享,智能家庭/楼宇/城市, 传感器网络 .,KP-ABE & CP-ABE 加密/解密, 密钥中心服务及安全密钥分发, 密钥重用/注销 .,ICN, CoAP, PADRES, MQTT, etc.,网络层,电动汽车充电案例,参与方 各类设备 家庭 社区电力调度 供电所,社区电力调度,供电所,电动汽车 电动汽车充电装置,家庭A,访问策略：电动车向本家庭和社区调度中心共享细粒度数据；与供电所共享粗粒度数据；不向其他家庭共享任何数据,家庭B,What info can I get?,移动设备,CCN + ABE,尚待解决的技术难点 如何验证接受方的属性 特定密钥/属性的注销 与访问控制语言的结合 更广泛的应用平台 传感器 微控制器 (micro-controller),未来的工作,