A blockchain-based framework for enhancing security and privacy in IoT integration

Eghmazi, Ali (2024). A blockchain-based framework for enhancing security and privacy in IoT integration. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

The rapid spread of Internet of Things (IoT) technology, which is expected to include billions of devices in the future, need the development of a secure and scalable platform for the effective administration and preservation of information and data. As stakeholders work to realize the full potential of such large-scale deployment, it is becoming evident that present security and scalability solutions for IoT are insufficient.

Blockchain has shown its capacity to properly validate, store, and manage data. It appears as a possible solution for a variety of data-related difficulties because of its intrinsic qualities of decentralization, immutability, and transparency. With its natural security features, blockchain technology provides intriguing options to overcome these challenges.

This thesis attempts to address the current difficulties in MIoT data security and user privacy. To that aim, we provide a blockchain-based infrastructure designed to assure safe data storage while also improving user privacy. We propose a four-layered architecture in this thesis to overcome the issues related to Massive IoT. Our strategy makes use of both off-chain and onchain data storage. We use Hyperledger Fabric as a blockchain platform to securely store data, allowing us to verify data integrity. In addition, we incorporate decentralized storage to improve data availability.

We utilize Apache Kafka for real-time data streaming to ensure scalability and low latency. We prioritize data encryption throughout the process to ensure privacy and security. We have evaluated the performance and utilization of the developed parts using a wide range of platforms, including Hyperledger Calliper and Explorer, among others. These platforms have allowed us to thoroughly test and measure our system's resilience and capabilities under numerous scenarios, offering a full assessment of the platform's performance and durability under varied operating conditions.

This thesis covers the implementation and analysis of three unique case studies. The platform has been proven in practical environments to demonstrate its capacity to address issues related to the rising usage and complexity of IoT devices. The thesis adds to attempts to make the IoT ecosystem safer and more dependable by using the benefits of blockchain, eventually leading to better user trust and wider acceptance of IoT technologies.

Titre traduit

Un cadre basé sur la blockchain pour renforcer la sécurité et la confidentialité dans l'intégration de l'ido

Résumé traduit

La propagation rapide de la technologie de l'Internet des Objets (IoT), qui devrait inclure des milliards d'appareils à l'avenir, nécessite le développement d'une plateforme sécurisée et évolutive pour l'administration et la préservation efficaces des informations et des données. Alors que les acteurs s'efforcent de réaliser le plein potentiel d'un tel déploiement à grande échelle, il devient évident que les solutions actuelles de sécurité et d'évolutivité pour l'IoT sont insuffisantes.

La blockchain a démontré sa capacité à valider, stocker et gérer correctement les données. Elle apparaît comme une solution potentielle pour une variété de difficultés liées aux données en raison de ses qualités intrinsèques de décentralisation, d'immuabilité et de transparence. Avec ses caractéristiques de sécurité naturelles, la technologie blockchain offre des options intrigantes pour surmonter ces défis.

Cette thèse tente de répondre aux difficultés actuelles en matière de sécurité des données IoT et de confidentialité des utilisateurs. À cette fin, nous proposons une infrastructure basée sur la blockchain conçue pour assurer un stockage de données sécurisé tout en améliorant la confidentialité des utilisateurs. Nous proposons une architecture à quatre couches dans cette thèse pour surmonter les problèmes liés à l'IoT massif. Notre stratégie utilise à la fois un stockage de données hors chaîne et en chaîne. Nous utilisons Hyperledger Fabric comme plateforme blockchain pour stocker les données de manière sécurisée, ce qui nous permet de vérifier l'intégrité des données. De plus, nous intégrons un stockage décentralisé pour améliorer la disponibilité des données.

Nous utilisons Apache Kafka pour le streaming de données en temps réel afin de garantir l'évolutivité. Nous donnons la priorité au chiffrement des données tout au long du processus pour assurer la confidentialité et la sécurité. Nous avons évalué la performance et l'utilisation des composants développés en utilisant une large gamme de plateformes, y compris Hyperledger Caliper et Explorer, parmi d'autres. Ces plateformes nous ont permis de tester et de mesurer minutieusement la résilience et les capacités de notre système sous de nombreux scénarios, offrant une évaluation complète de la performance et de la durabilité de la plateforme sous diverses conditions opérationnelles.

Cette thèse couvre la mise en oeuvre et l'analyse de trois études de cas uniques. La plateforme a été testée dans des environnements pratiques pour démontrer sa capacité à répondre aux problèmes liés à l'utilisation croissante et à la complexité des appareils IoT. La thèse contribue aux efforts visant à rendre l'écosystème IoT plus sûr et plus fiable en utilisant les avantages de la blockchain, conduisant finalement à une meilleure confiance des utilisateurs et à une acceptation plus large des technologies IoT.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for a master’s degree with thesis in electrical engineering". Comprend des références bibliographiques (pages 125-132).
Mots-clés libres:	Blockchain, Hyperledger Fabric, Apache Kafka, Internet des objets, sécurité, confidentialité, gestion des données
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Landry, René Jr.
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt:	03 juin 2024 14:08
Dernière modification:	03 juin 2024 14:08
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3460

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