PUFchain：面向万物互联中设备与数据可持续协同安全的硬件辅助区块链

本文提出了迄今首个能够同时处理设备与数据安全的区块链，这对于新兴的万物互联（IoE）至关重要。本文提出了一种独特的区块链概念，其集成了称为物理不可克隆函数（PUFs）的硬件安全原语，以解决可扩展性、延迟和能耗挑战，称为 PUFchain。数据、设备与个人的数据管理与安全（及隐私）是 IoE 架构中亟待解决的一些问题。将区块链集成到 IoE 环境中有助于解决这些问题，并在数据存储与安全方面发挥作用。本文引入了一种称为 PUFchain 的新型区块链架构，并提出了一种称为“基于 PUF 的认证证明”（PoP）的新共识算法以部署于 PUFchain 中。所提出的 PoP 是将 PUF 集成到我们先前提出的认证证明（PoAh）共识算法中，可称为“硬件辅助认证证明（HA-PoAh）”。然而，PUF 集成在现有及新共识算法中均是可行的。PoP 利用 PUF 生成不可克隆的唯一密钥，从而提供最高级别的安全性。PUF 利用集成电路制造过程中引入的纳米电子制造变异来生成密钥。因此，一旦从 PUF 模块生成，密钥便无法被克隆或由任何其他模块生成。PUFchain 使用 PUF 与哈希模块执行必要的密码学功能。因此，挖矿过程被卸载到硬件模块，从而减少了处理时间。PoP 比成熟的工证明（PoW）快约 1000 倍，比认证证明（PoAh）快 5 倍。