CPS: Small: Collaborative Research: A Secure Communication Framework with Verifiable Authenticity for Immutable Services in Industrial IoT Systems

CPS:小型:协作研究:工业物联网系统中不可变服务的具有可验证真实性的安全通信框架

基本信息

  • 批准号:
    1932480
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 24.99万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-10-01 至 2024-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Industrial Internet of Things (IIoT) systems are used in a wide range of mission- and safety-critical applications, thus imposing stringent requirements on the security of the underlying communication infrastructure. An IIoT network consists of multiple communication parties and follows a two-way communication model, including delivering sensing data on the uplink and transmitting control messages on the downlink. Tampered sensing data or control messages by outside attackers will result in wrong decisions, potentially causing significant harm. The recent trend in industrial automation to connect interdependent industrial plants together to provide decentralized, verifiable and immutable services further exacerbates the problem. This project aims to design 1) efficient signature schemes to support verifiable authenticity, integrity, and uniformity for intra-plant two-way communications, and 2) hierarchical and scalable blockchain protocols to support inter-plant immutable services. The close collaboration of the research teams will lead to a publicly available IIoT-enabled advanced manufacturing testbed, effective dissemination of research results among practitioners, and initiation of technology transfer.To address existing limitations, the proposed secure communication framework aims to (i) ensure authenticity, integrity, and uniformity of sensing data in IIoT networks by designing novel signature schemes that are fast and efficient for both the signer and the verifier; (ii) enable public-key cryptography (PKC)-based fast control message authentication by extending the control border of IIoT networks to the cloud/Internet and solving the new security challenges; and (iii) provide inter-plant immutable services by developing a hierarchical blockchain structure and scalable lightweight consensus protocols. The proposed solutions will be implemented and deployed on a unique IIoT-enabled advanced manufacturing system testbed for thorough design validation and performance evaluation. Successful design, implementation and demonstration of the proposed security solutions should advance the adoption of IIoT network infrastructure, accelerate the transformation of legacy security architectures to PKC-based security architectures and lift the security protection of the industrial communication infrastructure to the next level.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
工业物联网(IIoT)系统用于广泛的任务和安全关键应用,因此对底层通信基础设施的安全性提出了严格的要求。工业物联网网络由多个通信方组成,遵循双向通信模型,包括上行链路上的传感数据传输和下行链路上的控制消息传输。外部攻击者篡改传感数据或控制信息将导致错误的决策,可能造成重大危害。最近的工业自动化趋势是将相互依赖的工业工厂连接在一起,以提供分散的、可验证的和不可变的服务,这进一步加剧了这个问题。该项目旨在设计1)有效的签名方案,以支持工厂内双向通信的可验证真实性、完整性和一致性,以及2)分层和可扩展的区块链协议,以支持工厂间的不可变服务。研究团队的密切合作将导致一个公开可用的工业物联网先进制造测试平台,在从业者之间有效传播研究成果,并启动技术转让。为了解决现有的限制,所提出的安全通信框架旨在(i)通过设计对签名者和验证者都快速有效的新型签名方案,确保工业物联网网络中传感数据的真实性、完整性和一致性;(ii)通过将工业物联网网络的控制边界扩展到云/互联网,解决新的安全挑战,实现基于公钥加密(PKC)的快速控制消息认证;(iii)通过开发分层区块链结构和可扩展的轻量级共识协议提供工厂间不可变服务。提出的解决方案将在一个独特的支持iiot的先进制造系统测试平台上实施和部署,以进行彻底的设计验证和性能评估。所提出的安全解决方案的成功设计、实施和演示将推动工业物联网网络基础设施的采用,加速传统安全架构向基于pkc的安全架构的转变,并将工业通信基础设施的安全保护提升到一个新的水平。该奖项反映了美国国家科学基金会的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
LOIS: Low-cost Packet Header Protection for IoT Devices
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Song Han其他文献

Wiring Bacterial Electron Flow for Sensitive Whole-Cell Amperometric Detection of Riboflavin
连接细菌电子流以进行核黄素的灵敏全细胞安培检测
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.6b03538
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Rong-Wei Si;Yuan Yang;Yang-Yang Yu;Song Han;Chun-Lian Zhang;De-Zhen Sun;Dan-Dan Zhai;Xiang Liu;Yang-Chun Yong
  • 通讯作者:
    Yang-Chun Yong
Pollutant template method synthesis of oxygen vacancy and template cavity riched TB-TiO2@MFA towards selective photodegradation of ciprofloxacin
污染物模板法合成氧空位和模板空腔富集的TB-TiO2@MFA选择性光降解环丙沙星
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2021.151027
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Ziyang Lu;Yangrui Xu;Yewei Ren;Guosheng Zhou;Huan Yan;Minshan Song;Panpan Wang;Changchang Ma;Song Han;Xinlin Liu
  • 通讯作者:
    Xinlin Liu
Throughput Maximization in Wireless Communication Systems Powered by Hybrid Energy Harvesting
混合能量收集驱动的无线通信系统吞吐量最大化
Hydroisomerization of n-hexane over gallium-promoted sulfated zirconia
镓促进的硫酸化氧化锆上正己烷的加氢异构化
  • DOI:
    10.1016/j.catcom.2003.08.003
  • 发表时间:
    2003
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    C. Cao;Song Han;Changlin Chen;N. Xu;Chunye Mou
  • 通讯作者:
    Chunye Mou
Improved predictive functional control for ethylene cracking furnace
乙烯裂解炉改进的预测功能控制
  • DOI:
    10.1177/0020294019842602
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Song Han;Su Cheng-li;Shi Hui-yuan;Li Ping;Cao Jiang-tao
  • 通讯作者:
    Cao Jiang-tao

Song Han的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Song Han', 18)}}的其他基金

Collaborative Research: SHF: Medium: Heterogeneous Architecture for Collaborative Machine Learning
协作研究:SHF:媒介:协作机器学习的异构架构
  • 批准号:
    2106711
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 24.99万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: PPoSS: LARGE: Principles and Infrastructure of Extreme Scale Edge Learning for Computational Screening and Surveillance for Health Care
合作研究:PPoSS:大型:用于医疗保健计算筛查和监视的超大规模边缘学习的原理和基础设施
  • 批准号:
    2119340
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 24.99万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: PPoSS: Planning: S3-IoT: Design and Deployment of Scalable, Secure, and Smart Mission-Critical IoT Systems
协作研究:PPoSS:规划:S3-IoT:可扩展、安全和智能的关键任务物联网系统的设计和部署
  • 批准号:
    2028875
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 24.99万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: PPoSS: Planning: Principles for Edge Sensing and Computing for Personalized, Precision Healthcare at National Scale
合作研究:PPoSS:规划:全国范围内个性化精准医疗的边缘传感和计算原则
  • 批准号:
    2028888
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 24.99万
  • 项目类别:
    Standard Grant
RAPID: Preventing the Spread of Coronavirus with Efficient Deep Learning
RAPID:通过高效的深度学习防止冠状病毒的传播
  • 批准号:
    2027266
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 24.99万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CNS Core: Small: Dynamic and Composite Resource Management in Large-scale Industrial IoT Systems
CNS 核心:小型:大型工业物联网系统中的动态复合资源管理
  • 批准号:
    2008463
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 24.99万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Efficient Algorithms and Hardware for Accelerated Machine Learning
职业:用于加速机器学习的高效算法和硬件
  • 批准号:
    1943349
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 24.99万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
PFI-TT: Developing a Configurable Real-time High-speed Wireless Communication Platform for Large-scale Industrial Control Systems
PFI-TT:为大型工业控制系统开发可配置的实时高速无线通信平台
  • 批准号:
    1919229
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 24.99万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CCRI: Planning: Collaborative Research: A Software-defined Wireless Communications Network Research Infrastructure for the Industrial Internet of Things(IIoT)Research Community
CCRI:规划:协作研究:工业物联网(IIoT)研究社区的软件定义无线通信网络研究基础设施
  • 批准号:
    1925706
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 24.99万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

昼夜节律性small RNA在血斑形成时间推断中的法医学应用研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
tRNA-derived small RNA上调YBX1/CCL5通路参与硼替佐米诱导慢性疼痛的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Small RNA调控I-F型CRISPR-Cas适应性免疫性的应答及分子机制
  • 批准号:
    32000033
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Small RNAs调控解淀粉芽胞杆菌FZB42生防功能的机制研究
  • 批准号:
    31972324
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
变异链球菌small RNAs连接LuxS密度感应与生物膜形成的机制研究
  • 批准号:
    81900988
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
肠道细菌关键small RNAs在克罗恩病发生发展中的功能和作用机制
  • 批准号:
    31870821
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    56.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于small RNA 测序技术解析鸽分泌鸽乳的分子机制
  • 批准号:
    31802058
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Small RNA介导的DNA甲基化调控的水稻草矮病毒致病机制
  • 批准号:
    31772128
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于small RNA-seq的针灸治疗桥本甲状腺炎的免疫调控机制研究
  • 批准号:
    81704176
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
水稻OsSGS3与OsHEN1调控small RNAs合成及其对抗病性的调节
  • 批准号:
    91640114
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    85.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划

相似海外基金

Collaborative Research: CPS: Small: Risk-Aware Planning and Control for Safety-Critical Human-CPS
合作研究:CPS:小型:安全关键型人类 CPS 的风险意识规划和控制
  • 批准号:
    2423130
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 24.99万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CPS: Small: Risk-Aware Planning and Control for Safety-Critical Human-CPS
合作研究:CPS:小型:安全关键型人类 CPS 的风险意识规划和控制
  • 批准号:
    2218760
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 24.99万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CPS: Small: An Integrated Reactive and Proactive Adversarial Learning for Cyber-Physical-Human Systems
协作研究:CPS:小型:网络-物理-人类系统的集成反应式和主动式对抗学习
  • 批准号:
    2227153
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 24.99万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CPS: Small: Risk-Aware Planning and Control for Safety-Critical Human-CPS
合作研究:CPS:小型:安全关键型人类 CPS 的风险意识规划和控制
  • 批准号:
    2218759
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 24.99万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CPS: Small: An Integrated Reactive and Proactive Adversarial Learning for Cyber-Physical-Human Systems
协作研究:CPS:小型:网络-物理-人类系统的集成反应式和主动式对抗学习
  • 批准号:
    2227185
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 24.99万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CPS: Small: Co-Design of Prediction and Control across Data Boundaries: Efficiency, Privacy, and Markets
协作研究:CPS:小型:跨数据边界的预测和控制的协同设计:效率、隐私和市场
  • 批准号:
    2133403
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 24.99万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CPS: Small: Co-Design of Prediction and Control Across Data Boundaries: Efficiency, Privacy, and Markets
协作研究:CPS:小型:跨数据边界的预测和控制的协同设计:效率、隐私和市场
  • 批准号:
    2133481
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 24.99万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CPS: Small: Collaborative Research: RUI: Towards Efficient and Secure Agricultural Information Collection Using a Multi-Robot System
CPS:小型:协作研究:RUI:使用多机器人系统实现高效、安全的农业信息收集
  • 批准号:
    1932300
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 24.99万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CPS: Small: Collaborative Research: RUI: Towards Efficient and Secure Agricultural Information Collection Using a Multi-Robot System
CPS:小型:协作研究:RUI:使用多机器人系统实现高效、安全的农业信息收集
  • 批准号:
    1931767
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 24.99万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CPS: Small: Collaborative Research: Information Design and Price Mechanisms in Platforms for Cyber-Physical Systems with Learning Agents
CPS:小型:协作研究:具有学习代理的网络物理系统平台中的信息设计和价格机制
  • 批准号:
    1931696
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 24.99万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了