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Instituição de Ensino Superior: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
Programa: Engenharia Elétrica e Telecomunicações (31003010054P7)
Título: DESENVOLVIMENTO DE UM MECANISMO DE CONSENSO BASEADO EM CONFIANÇA PARA CADEIAS DE BLOCOS PRIVADAS PERMISSIONADAS
Autor: MARCELA TULER DE OLIVEIRA
Tipo de Trabalho de Conclusão: DISSERTAÇÃO
Data Defesa: 30/11/2018
Resumo:
Cadeia de blocos é a principal tendência para aplicações distribuídas sem uso de uma terceira entidade confiável e atribuindo requisitos de segurança como integridade, autenticidade, não repúdio e auditoria distribuída sobre os dados armazenados. Mesmo em rede de desconfiança mútua entre os pares, os mecanismos de consenso permitem que os nós concordem sobre a visão global da rede, dispensando intermediários na comunicação. A aplicação da tecnologia de cadeia de blocos para o armazenamento de prontuários médicos eletrônicos possibilitaria a descentralização da administração dos dados para um controle centrado no paciente. O trabalho avalia o desempenho de duas plataformas de cadeias de blocos privadas que utilizam Prova de Autoridade como mecanismo de consenso. As plataformas apresentaram fragilidade no consenso, pois concentram o controle da rede em um subgrupo de nós, o que ameaça os requisitos de segurança da cadeia. Para retomar os requisitos de segurança consequentes do consenso distribuído, esta dissertação propõe um modelo de confiança para o consenso, que oferece controle de acesso à rede, monitoramento de nós mineradores e exclusão de nós maliciosos. Para verificar se o mecanismo é escalável e resiliente às ações maliciosas, foram realizadas simulações em diversos cenários de rede e diferentes proporções de ações maliciosas. Por fim, foi proposta uma abordagem híbrida baseada em cadeias de blocos em conjunto a uma infraestrutura de chave pública, para proteger e armazenar registros médicos eletrônicos (Electronic Medical Records, EMR), descentralizando a administração dos dados, para um controle de acesso centrado no paciente com requisitos de privacidade respeitados. Na proposta, os EMRs são criptografados e o paciente compartilha a chave de decodificação somente com profissionais de saúde nos quais confia. A escalabilidade da abordagem é investigada e os resultados mostram que oferece disponibilização dos EMRs em tempo real e que a rede possui escalabilidade, pois, ao aumentar o número de nós, há aumento linear no tamanho da cadeia.

Palavras-Chave: Cadeia de Blocos, Cadeias de Blocos Privadas Permissionadas, Mecanismo de Consenso Baseado em Confiança, Prontuário Médico Eletrônico

Abstract: the use of a trusted third party. The blockchain technology assures security requirements such as integrity, authenticity, non-repudiation, and distributed audit of stored data. Even in a network of mutual mistrust between peers, consensus mechanisms allow nodes to agree on the global view of the network, without the need for intermediaries in communication. The application of blockchain technology for the storage of electronic medical records would enable the decentralization of data administration to a patient-centered control. This work evaluates the performance of two platforms of private blockchain that use Proof of Authority as a consensus mechanism. The platforms presented fragility in the consensus, because they concentrate the control of the network in subgroups of nodes, which hampers the security requirements of the blockchain. In order to achieve security requirements resulting from the distributed consensus, this work proposes a consensus trust-based mechanism, which provides access control, monitoring of miners, and expulsion of malicious nodes. To verify if the mechanism is scalable and resilient to malicious actions, simulations were performed for various network scenarios and for different rates of malicious actions. Finally, a Hybrid blockchain and Public Key Infrastructure approach was proposed to protect and store electronic medical records (EMR), decentralizing data management to patient-centered access control with respected privacy requirements. In the proposal, the EMRs are encrypted and the patient shares the decryption key only with the healthcare professionals they trust. The scalability of the approach is investigated and the results show that it offers real-time availability of the EMRs and that the network scales, since, by increasing the number of nodes, there is a linear increase in the size of the blockchain.

Keyword:
Blockchain, Private Permissioned Blockchain, Trust Based Consensus Mechanism, EMR blockchain.

Volume: 1
Páginas: 96
Idioma: PORTUGUES
Biblioteca Depositária: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
Autorização de divulgação: O trabalho não possui divulgação autorizada
Área de Concentração: SISTEMAS DE TELECOMUNICAÇÕES
Linha de Pesquisa: COMUNICAÇÃO DE DADOS MULTIMÍDIA
Projeto de Pesquisa: SEC-IOT: SEGURANÇA DE REDES VIRTUALIZADAS PARA INTERNET DAS COISAS

 

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