<div>
	Усовершенствование контроля доступа на основе атрибутов с помощью технологий Ethereum и ZK-SNARK</div>

Маалла Махер Аднан, Беззатеев Сергей Валентинович

doi:10.17586/2226-1494-2024-24-5-797-805

2024 , ТОМ 24, НОМЕР 5 ( сентябрь-октябрь )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-5-797-805

УДК 004.056.55

Усовершенствование контроля доступа на основе атрибутов с помощью технологий Ethereum и ZK-SNARK

Маалла М.А., Беззатеев С.В.

Читать статью полностью

Язык статьи - английский

Ссылка для цитирования:

Маалла М., Беззатеев С.В. Усовершенствование контроля доступа на основе атрибутов с помощью технологий Ethereum и ZK-SNARK // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024. Т. 24, № 5. С. 797–805 (на англ. яз.). doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-5-797-805

Аннотация

Система разграничения доступа на основе атрибутов (Attribute-Based Access Control, ABAC) — одна из наиболее эффективных и широко используемых систем контроля доступа, обеспечивающая масштабируемость. Когда пользователи хотят получить доступ к информационному ресурсу, им необходимо предоставить свои атрибуты для процесса верификации, что может, в свою очередь, раскрыть их личные данные. Во многих исследовательских работах предлагается контроль доступа, основанный на атрибутах, использующий блокчейн, что обеспечивает защищенную от искажений (Zero-Knowledge, ZK) и прозрачную систему контроля доступа. Однако конфиденциальность системы может быть нарушена в зависимости от характера атрибутов. В работе предлагается использовать систему контроля доступа на основе Ethereum и доказательств без разглашения (ZK-ABAC). Система упрощает управление доступом к устройствам/объектам, обеспечивает эффективную и защищенную от искажений платформу, контролирующую все действия и управление доступом. При этом сохраняется конфиденциальность атрибутов. Предлагаемая модель контроля доступа на основе технологии ZK-ABAC использует смарт-контракты для управления доступом. Протокол ZK-SNARK обеспечивает конфиденциальность атрибутов пользователей. Система InterPlanetary File System применяется для создания распределенной системы хранения данных, а Chainlink для управления связью и данными между внутренними/ внешними блокчейн-системами. Для оценки работоспособности предложенной модели проведены эксперименты и тесты, включая использование ZK-SNARK с блокчейн-технологией Ethereum. Результаты экспериментов продемонстрировали проблемы масштабируемости на этапах настройки и проверки, а также повышение эффективности на этапе верификации при масштабировании для большего числа пользователей. Полученные результаты подтвердили практическую эффективность предложенной модели ZK-ABAC для безопасного управления доступом с сохранением конфиденциальности в децентрализованных средах.

Ключевые слова: контроль доступа, основанный на атрибутах (ABAC), ZK-SNARK, доказательство без разглашения, конфиденциальность, блокчейн

Список литературы

Goldwasser S., Micali S., Rackoff C. The knowledge complexity of interactive proof-systems // Providing Sound Foundations for Cryptography: On the Work of Shafi Goldwasser and Silvio Micali. 2019. P. 203–225. https://doi.org/10.1145/3335741.3335750
Chiesa A., Hu Y., Maller M., Mishra P., Vesely N., Ward N. Marlin: Preprocessing zkSNARKs with universal and updatable SRS // Lecture Notes in Computer Science. 2020. V. 12105. P. 738–768. https://doi.org/10.1007/978-3-030-45721-1_26
Campanelli M., Gailly N., Gennaro R., Jovanovic P., Mihali M., Thaler J. Linear time prover snarks with constant size proofs and square root size universal setup // Lecture Notes in Computer Science. 2023. V. 14168. P. 331–351. https://doi.org/10.1007/978-3-031-44469-2_17
Fuchsbauer G., Orrù M., Seurin Y. Aggregate cash systems: A cryptographic investigation of mimblewimble // Lecture Notes in Computer Science. 2019. V. 11476. P. 657–689. https://doi.org/10.1007/978-3-030-17653-2_22
Ozdemir A., Wahby R. Scaling verifiable computation using efficient set accumulators // Proc. of the 29^th USENIX Conference Security Symposium. 2020. P. 2075–2092.
Xie T., Zhang J., Cheng Z., Zhang F., Zhang Y., Jia Y., Boneh D., Song D. zkbridge: Trustless cross-chain bridges made practical // Proc. of the 2022 ACM SIGSAC Conference on Computer and Communications Security. 2022. P. 3003–3017. https://doi.org/10.1145/3548606.3560652
Parno B., Howell J., Gentry C., Raykova M. Pinocchio: Nearly practical verifiable computation // Communications of the ACM. 2016. V. 59. N 2. P. 103–112. https://doi.org/10.1145/2856449
Luong D.A., Park J.H. Privacy-preserving blockchain-based healthcare system for IoT devices using ZK-SNARK // IEEE Access. 2022. V. 10. P. 55739–55752. https://doi.org/10.1109/access.2022.3177211
Lin X., Zhang Y., Huang C., Xing B., Chen L., Hu D., Chen Y. An access control system based on blockchain with zero-knowledge rollups in high-traffic IoT environments // Sensors. 2023. V. 23. N 7. P. 3443. https://doi.org/10.3390/s23073443
Norvill R., Pontiveros B.B.F., State R., Cullen A. IPFS for reduction of chain size in Ethereum // Proc. of the IEEE International Conference on Internet of Things (iThings) and IEEE Green Computing and Communications (GreenCom) and IEEE Cyber, Physical and Social Computing (CPSCom) and IEEE Smart Data (SmartData). 2018. P. 1121–1128. https://doi.org/10.1109/cybermatics_2018.2018.00204
Breidenbach L., Cachin C., Chan B., Coventry A., Ellis S., Juels A., Koushanfar F., Miller A., Magauran B., Moroz D., Nazarov S., Topliceanu A., Tramer F., Zhang F. Chainlink 2.0: Next steps in the evolution of decentralized oracle networks. Chainlink Labs, 2021. 136 p.
Ouaddah A. A blockchain based access control framework for the security and privacy of IoT with strong anonymity unlinkability and intractability guarantees // Advances in Computers. 2019. V. 115. P. 211–258. https://doi.org/10.1016/bs.adcom.2018.11.001
Figueroa S., Anorga J., Arrizabalaga S., Irigoyen I., Monterde M. An attribute-based access control using chaincode in RFID systems // Proc. of the 10^th IFIP International Conference on New Technologies, Mobility and Security (NTMS). 2019. P. 1–5. https://doi.org/10.1109/ntms.2019.8763824
Cruz J.P., Kaji Y., Yanai N. RBAC-SC: Role-based access control using smart contract // IEEE Access. 2018. V. 6. P. 12240–12251. https://doi.org/10.1109/access.2018.2812844
Wang S., Zhang Y., Zhang Y. A blockchain-based framework for data sharing with fine-grained access control in decentralized storage systems // IEEE Access. 2018. V. 6. P. 38437–38450. https://doi.org/10.1109/access.2018.2851611
Khan F., Li H., Zhang L., Shen J. An expressive hidden access policy CP-ABE // Proc. of the IEEE Second International Conference on Data Science in Cyberspace (DSC). 2017. P. 178–186. https://doi.org/10.1109/dsc.2017.29
Xu R., Chen Y., Blasch E., Chen G. BlendCAC: A smart contract enabled decentralized capability-based access control mechanism for the IoT // Computers. 2018. V. 7. N 3. P. 39. https://doi.org/10.3390/computers7030039
Nishide T., Yoneyama K., Ohta K. Attribute-based encryption with partially hidden encryptor-specified access structures // Lecture Notes in Computer Science. 2008. V. 5037. P. 111–129. https://doi.org/10.1007/978-3-540-68914-0_7
Liu H., Han D., Li D. Fabric-IoT: A blockchain-based access control system in IoT // IEEE Access. 2020. V. 8. P. 18207–18218. https://doi.org/10.1109/access.2020.2968492
Ding S., Cao J., Li C., Fan K., Li H. A novel attribute-based access control scheme using blockchain for IoT // IEEE Access. 2019. V. 7. P. 38431–38441. https://doi.org/10.1109/access.2019.2905846
Zhou Z., Huang D., Wang Z. Efficient privacy-preserving ciphertext-policy attribute based-encryption and broadcast encryption // IEEE Transactions on Computers. 2015. V. 64. N 1. P. 126–138. https://doi.org/10.1109/tc.2013.200
Maalla M.A., Bezzateev S.V. An Ethereum based attribute-based access control for IoT // ТрудыИСАРАН. 2024. Т. 74. № 1. С. 29–34. https://doi.org/10.14357/20790279240104
Eberhardt J., Tai S. ZoKrates - scalable privacy-preserving off-chain computations // Proc. of the IEEE International Conference on Internet of Things (iThings) and IEEE Green Computing and Communications (GreenCom) and IEEE Cyber, Physical and Social Computing (CPSCom) and IEEE Smart Data (SmartData). 2018. P. 1084–1091. https://doi.org/10.1109/cybermatics_2018.2018.00199
Baghery K., Pindado Z., Ràfols C. Simulation extractable versions of Groth’s ZK-SNARK revisited // Lecture Notes in Computer Science. 2020. V. 12579. P. 453–461. https://doi.org/10.1007/978-3-030-65411-5_22
Baghery K., Kohlweiss M., Siim J., Volkhov M. Another look at extraction and randomization of Groth’s ZK-SNARK // Lecture Notes in Computer Science. 2021. P. 457–475. https://doi.org/10.1007/978-3-662-64322-8_22

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License