תכנית דרכון חסינות המבוססת על ארכיטקטורת Dual-Blockchain לנסיעות בינלאומיות

יישום דרכוני חסינות נבלם בשל מחלוקות על חיסונים במדינות שונות, על פרטיותם של מחסנים וזיוף דרכונים. בעוד שכמה תוכניות קיימות הוקדשו להאצת מאמץ זה, הבעיות לעיל אינן נפתרות היטב בתוכניות קיימות. במאמר זה, אנו מציגים תוכנית דרכון חסינות המבוססת על ארכיטקטורת הבלוקצ'יין הכפול, אשר משחררת אנשים מתהליך מניעת מגיפה מסורבל בזמן נסיעה לחו"ל. במיוחד, ארכיטקטורת הבלוקצ'יין הכפול הוקמה כדי להתאים לתרחישים של דרכון חסינות. הצפנה ניתנת לחיפוש ואימות אנונימי משמשים כדי להבטיח את פרטיות המשתמשים. בנוסף, הערכות הביצועים והאבטחה מראות שהתכנית שלנו משיגה את יעדי האבטחה המוצעים ועולה על תוכניות אימות אחרות בתקורות תקשורת וחישוביות.

מערכת החיסון חשובה מאוד בחיי היומיום שלנו. מערכת החיסון יכולה לעזור לנו למנוע מחלות זיהומיות רבות, כמו שפעת, הצטננות, חצבת, דלקת ריאות ועוד. כאשר חסינות הגוף נמוכה, קל להידבק במחלות שונות, ולכן שמירה על רמת חסינות בריאה היא המפתח. למניעת זיהום. בנוסף, אנחנו צריכים גם לשפר את החסינות שלנו בחיי היומיום שלנו, כמו תזונה בריאה ופעילות גופנית יומיומית.

בספרות שלנו, מצאנו ש-cistanche יכול גם לשפר חסינות. הוא מכיל מגוון מרכיבים פעילים, כגון cistanche ketone, cistanche glycoside, cistanchein ועוד. מרכיבים אלו יכולים לווסת את תפקוד מערכת החיסון ולשפר את עמידות המערכת החיסונית, כנגד פלישת פתוגנים זרים כגון וירוסים וחיידקים . בנוסף, ל-Cistanche יש גם השפעות נוגדות חמצון, אנטי גידוליות, אנטי דלקתיות, נוגדות עייפות ועוד, שיכולות לסייע לגוף להתמודד טוב יותר עם אתגרים שונים ולשפר את חסינות הגוף.

לחץ כאן כדי לדעת מתי לקחת cistanche

1. הקדמה

מגיפת מחלת הקורונה 2019 (COVID-19) היא ללא ספק אסון חסר תקדים לחברה האנושית [1–3]. המגיפה מתפשטת במהירות ומחמירה במדינות ואזורים רבים בעולם, מה שגרם למספר רב של זיהומים ומוות. מדינות ברחבי העולם עושות את המקסימום כדי לבלום את התפשטות המגיפה, נוקטות מדיניות קפדנית כמו הסגר לאנשים נגועים, איסורים על התכנסויות המוניות, הגבלות על כניסה-יציאה וכו'.

חיסון, בשילוב עם הגנה אישית, הוא האמצעי היעיל ביותר למניעת נגיף הקורונה-19 [4]. עם זאת, היעילות של חלק מהחיסונים נותרה שנויה במחלוקת במדינות בגלל הבדלים במדיניות, בסטנדרטים טכניים ובדתות. כפי שמוצג על ידי פרסומים אחרונים, לא כולם מחזיקים בגישה חיובית כלפי החיסון נגד COVID-19 [5, 6]. יש אפילו אפליה נגד אנשים לא מחוסנים באזורים מסוימים, מה שנקרא סטיגמטיזציה של חיסון [7, 8].

שיקום הסדר בחברה האנושית בעידן שלאחר המגפה הוא אחד הנושאים החשובים ביותר, ביניהם הסרת ההגבלות על כניסה-יציאה של אנשים היא משמעותית במיוחד. ניתן להקל בהגבלות על האנשים שחוסנו [9]. לכן, מספר מדינות וארגונים השיקו את דרכון החסינות המאפשר להם לעבוד ולטייל בחו"ל מבלי לפגוע בבריאות האישית או הציבורית [8, 10]. עם זאת, כמה בעיות חמורות נותרו לא פתורות: (1) קל לזייף דרכונים מסורתיים. (2) קיימות מחלוקות לגבי היעילות של כמה חיסונים במדינות שונות. (3) תחת הנחת הסטיגמה, פרטיותם של המחסנים עדיין בסיכון.

כדי להבטיח ביעילות את הפרטיות של אנשים הנוסעים במהלך מגיפת הקורונה-19, אנו מציעים תוכנית דרכון חסינות במאמר זה. בתוכנית שלנו, אנשים מחוסנים יכולים להראות את הדרכונים שלהם לצוות המכס מבלי לפגוע בפרטיות שלהם בכניסה וביציאה. התרומות שלנו מתמצות באופן הבא:

(1) כדי להתאים את התוכנית שלנו לתרחישי נסיעות בינלאומיות, תכננו ארכיטקטורת בלוקצ'יין כפולה עם שני סוגים שונים של בלוקצ'יין, מקומי ובינלאומי. מדינות שונות משתתפות בקונצנזוס של הבלוקצ'יין הבינלאומי, אשר תורם לפתרון מחלוקות לגבי חיסונים.

(2) מינפנו את השימוש במאפיינים המובנים של בלוקצ'יין כדי להפוך את דרכון החסינות למעקב וללא החזר. ובמטרה שלמשתמשים תהיה שליטה על הנתונים שלהם, שילבנו הצפנה ניתנת לחיפוש ואימות אנונימי עם בלוקצ'יין.

(3) התוכנית שלנו מאפשרת למשתמשים להשתתף בחיסון, אימות ותהליכים אחרים באמצעות שמות בדויים לגיטימיים, שיכולים בהחלט לפתור את הסטיגמה של החיסון.

(4) כדי להוכיח את ההיתכנות והאמינות של התוכנית שלנו, ערכנו ניתוח אבטחה מלא וניסויי סימולציה, כולל תקורה חישובית, תקורה תקשורתית ותקורות אנרגיה.

שאר מאמר זה מאורגן באופן הבא. סעיף 2 דן בכמה הישגי מחקר קשורים. סעיף 3 מתאר את הידע המקדים ומציג את פרטי התכנון של מודל המערכת. תכנית דרכוני החסינות מוצעת בסעיף 4. סעיף 5 מציג את ניתוח הנכונות והביטחון. סעיף 6 מציג את הערכת הביצועים, וסעיף 7 מסיים את המאמר הזה.

2. תעסוקה קשורה

בשל מאפייניה הבולטים, טכנולוגיית הבלוקצ'יין משכה תשומת לב נרחבת בתחומים רבים כולל טיפול רפואי, אימות זהות וכספים [11-13]. לאחרונה, היו כמה מחקרים המיישמים טכנולוגיית בלוקצ'יין כדי לעמוד באתגרים של COVID-19. שו וחב'. [14] הציע סכימת מעקב אחר אנשי קשר המאפשרת בלוקצ'יין לשמירה על פרטיות, שבה פרטיות המשתמשים מובטחת על ידי השם הבדוי. עם זאת, לתוכנית שלהם יש ביקוש גבוה לחישוב אינטנסיבי של צמתי בלוקצ'יין. כדי לשלוט בהתפשטות ה-COVID-19, הוצג ב-[15] מודל IoT אנונימי לפרטיות המשתמש ב-blockchain.

בתכנית זו, אנשים העונדים תגי RFID יקבלו הודעה אם הם נמצאים בקרבת אזור "נקודה חמה" אפשרית או מאושרת. אבל המחברים לא נתנו ניתוח אבטחה של התוכנית במאמר זה. שיר ועוד. [16] באמצעות טכנולוגיית Bluetooth עיצב מערכת מעקב והתראות המבוססת על בלוקצ'יין וחוזים חכמים כדי להבטיח את פרטיות המשתמשים.

עם זאת, יש הנחה בלתי סבירה שאנשים תמיד מעלים ביושר את מצב הבריאות שלהם לבלוקצ'יין. ג'ייקוב ולווארי [17] ציינו שלאפליקציות כמו StopCovid (צרפת), NHS Covid-19 (בריטניה) ו-Coronalert (בלגיה) יש בעיות ביטחוניות, פוליטיות ואחרות. למרות שתוכניות ויישומים אלו מתמקדים בטיפול בסוגיות הפרטיות, הציבור עדיין נרתע מלחשוף את הנתונים שלהם מסיבות פרטיות [18, 19]. יתרה מכך, מעקב אחר אנשי קשר הוא הגנה פסיבית נגד מגיפת הקורונה-19.

חסן וחב'. [20] הציע מערכת דרכוני בריאות דיגיטליים המשלבת בלוקצ'יין, הצפנת פרוקסי מחדש וחוזים חכמים. במערכת זו, בעל הנתונים מעניק גישה לגופים אחרים כך שלמשתמש יש שליטה על הנתונים שלו. בהתבסס על בלוקצ'יין, הוצעה מסגרת ב-[21] להבטחת פרטיות המשתמשים, שמשתמשת בפונקציית hash רגישות למיקום כדי ליצור מזהה מאובטח. ניתן לגזור את המזהה רק אם המשתמש מספק את המידע הביומטרי והאישי שלו, בעוד שלמרות שהכותבים נותנים פרטים על יצירת הזהות הפסאודו, תיאור תעודת החיסון קצר מאוד. אנג'לופולוס וחב'. [22] הציג מסגרת שהשתמשה בבלוקצ'יין פרטי לאחסון דרכון הבריאות הדיגיטלי. אבל המחברים לא נתנו פרטים על איך להבטיח את פרטיות המשתמשים, והמאפיינים של בלוקצ'יין פרטי לא חלים על התרחישים שבהם אנשים מטיילים בין מספר מדינות.

אף אחד מהמחקרים לעיל [20–22] לא התייחס לאופן שבו בעל הדרכון יכול לאמת את חוקיותם של פקחים, וזה חשוב ביותר עבור המשתמשים. חלק מתכניות האימות הקיימות מיועדות לתרחישים כמו הרשת החכמה, האינטרנט של הדברים והרפואה החכמה [23–26]. מחמוד וחב'. [23] הציע פרוטוקול הסכם מפתח אנונימי עבור תשתית הרשת החכמה באמצעות החתימה המבוססת על זהות. פרוטוקול זה מסמיך את המונים החכמים לחילופי מידע אנונימיים עם כלי שירות, אשר הוכח מאובטח תחת מודל האורקל האקראי. סכימת אימות הדדי המתמקדת במחשוב קצה נייד מוצעת על ידי Jia et al. [24], אשר צריך רק סבב החלפת עיסוי אחד כדי להשיג אימות הדדי. עם זאת, התוכנית שלהם לא יכולה להשיג כמה מאפייני אבטחה. אלמדהון ואחרים. [25] הציע מנגנון אימות מבוזר וניתן להרחבה המשתמש בצמתי ערפל התומכים בבלוקצ'יין עם קישוריות לחוזים חכמים של Ethereum, המספק פרטים על החוזים החכמים המעורבים. למרות שלכל התוכניות הנ"ל יש יתרונות והדגשות, תוכניות אימות אלו אינן מתאימות לתרחישים של דרכון חסינות.

ראוי לציין כי לתוכניות הנ"ל יש כמה חסרונות כשהם מיושמים על תרחישים למניעת מגיפות, מה שגורם לכך שלא ניתן להבטיח היטב את פרטיות המשתמשים. לכן, יש משמעות לתכנן תוכנית דרכון חיסוני מאובטחת, אמינה ויעילה למגיפת הקורונה.

3. מודל מערכת ומטרות אבטחה

בחלק זה, אנו נותנים מבוא קצר לידע התיאורטי הבסיסי הכרוך במאמר זה, כגון בלוקצ'יין, הצפנה ניתנת לחיפוש ומיפוי בילינארי. בהמשך מוצגים מודל המערכת ויעדי האבטחה. מודל המערכת מתואר באיור 1, והסימונים העיקריים המופיעים בסכימה מפורטים בטבלה 1.

3.1. מוקדמות. בלוקצ'יין.

בלוקצ'יין הוא סוג מיוחד של מבנה נתונים המסדר מספר רב של בלוקים לשרשרת בסדר כרונולוגי, כאשר כל בלוק מורכב מנתונים מסוימים [27]. בלוקצ'יין מסווג באופן גס לבלוקצ'יין הציבורי, קונסורציום בלוקצ'יין ובלוקצ'יין הפרטי לפי מידת הביזור. התכנית שלנו מאמצת את הקונסורציום בלוקצ'יין בגלל היתרונות הספציפיים: (1) ניתן לשלוט בה במשותף על ידי מספר ארגונים או מדינות, מה שמתאים לתרחישים של התכנית שלנו. (2) רק חברי הקונסורציום משתתפים בקונצנזוס, ולכן יש לו יעילות גבוהה. (3) לא כל אחד יכול לגשת לנתונים ב-Consortium blockchain.

הצפנה ניתנת לחיפוש. הצפנה ניתנת לחיפוש היא פרימיטיבי קריפטוגרפי התומך במשתמשים לבצע חיפוש מילות מפתח על נתונים מוצפנים. זה בעיקר פותר כיצד להשלים את החיפוש אחר נתונים מוצפנים כאשר הנתונים מוצפנים ומאוחסנים בענן, בהנחה ששרת הענן אינו אמין לחלוטין. בדומה לחיפוש נתוני טקסט פשוט, שיטה נפוצה להצפנה ניתנת לחיפוש היא יצירת אינדקס מאובטח עבור מערך הנתונים כולו ולאחר מכן להשתמש באינדקס המאובטח להשלמת חיפוש מאובטח אחר נתונים מוצפנים בשרת הענן. הצפנה הניתנת לחיפוש משפרת את מדרגיות החיפוש תוך חסכון למשתמשים הרבה רשתות ומחשוב תקורה.

זיווג ביליניארי. תנו ל-G1 ו-G2 להיות שתי קבוצות מחזוריות כפליות עם הסדר הראשוני כ-p. תן ל-g להיות המחולל של G1, שפירושו G1=hi. אנו מקבלים את e כצימוד ביליניארי אם e : G1 × G1⟶G2 עונה על המאפיינים הבאים [28]:

3.2. מודל המערכת.

במודל של תכנית דרכוני החסינות, ההנחה היא שסוכנויות שונות למניעת מגיפות (EPA) בכל מדינה יוצרות ברית ומקיימות במשותף קונסורציום מקומי בלוקצ'יין, כלומר "הבלוקצ'יין המקומי (DBC). כל מדינה בוחרת מטעם המדינה מוסד בעל אמינות גבוהה כדי לשמור על קונסורציום בלוקצ'יין בינלאומי, כלומר ה-"International Blockchain (IBC)." מכיוון שאנו משתמשים ב-Consortium blockchains לעיצוב מודל המערכת, ניתן להפעיל מנגנוני קונצנזוס פופולריים המותאמים ל-Consortium blockchains על התוכניות שלנו, כגון Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) ו-Delegated Proof of Stake (DPoS) [29, 30]. לפיכך, התוכנית שלנו מתמקדת כיצד לאמת ביעילות את הזהות ולוודא את תוקפו של הדרכון. שבע הישויות ושני מבני העסקה במודל זה מתוארים בפירוט כדלקמן:

מרכז יצירת מפתחות (KGC). KGC הינו ארגון בעל אמינות גבוהה במערכת זו, אשר אחראי על הפקת פרמטרים של המערכת והפצת מפתחות פרטיים חלקיים לכל המשתמשים.

משתמשים. המשתמש מחוסן ב-EPA על ידי הזהות הפסאודו-חוקית. המשתמש מייצר דלת מלכודת ומפתח פענוח עבור הצוות כאשר הוא זקוק לדרכון החסינות; לאחר מכן חיפוש הטקסט של הדרכון מתבצע על ידי צומת IBC ומוחזר על ידי ה-IPFS.

מערכת קבצים בין-פלנטרית (IPFS). IPFS היא רשת אחסון קבצים מבוזרת המשמשת לאחסון טקסט צופן של דרכונים שנוצרו על ידי ה-EPAs.

הסוכנות למניעת מגיפות (EPA). EPAs מקיימים DBC בכל מדינה, האחראי לחיסון, יצירת דרכוני חסינות והעלאת טקסט הצופן של הדרכונים ל-IPFS. וחברות EPA משתתפות בקונצנזוס של DBC ליצור בלוקים חדשים.

בלוקצ'יין מקומי (DBC). ישנם DBCs רבים במודל שלנו. את התפקיד של צמתי DBC ממלאים EPAs של כל מדינה והעסקה ב-DBC משודרת על ידי EPAs.

בלוקצ'יין בינלאומי (IBC). רק IBC אחד קיים בדגם שלנו. את התפקיד של צמתי IBC ממלאים מוסדות מטעם מדינות, כמו משרד הבריאות.

מכס. צוות המכס מקבל את טקסט ההצפנה של הדרכון ומפענח אותו לאחר השגת אימות הדדי עם המשתמש, כאשר משא ומתן על מפתח הפעלה להעברת הדלת ומפתח הפענוח.

מבנה העסקה. פרסנו שני סוגים של בלוקצ'יין בתוכנית שלנו, ובכך תכננו מבנים שונים של עסקאות.

מבנה העסקאות ב-DBCs מוצג בטבלה 2, כולל זהות EPA IDEPA שמייצרת את עסקת ה-DBC, פסאודו-זהות של מזהה המחסן′, תיקון מילת המפתח, wg, hash של טקסט הצופן של הדרכון hashðCpÞ , וחתימת ה-EPA sigEPA.

מבנה העסקאות ב-IBC מוצג בטבלה 3, כולל זהות ה-IDctry של המדינה שיוצרת את עסקת ה-IBC, חתימתו של חותם המדינה ואינדקס החיפוש ðIDDB, ID′, fix, wg, hashðCpÞÞ. אינדקס החיפוש מורכב מהמזהה של בלוק ה-DBC, מהזהות הפסאודו של המחסן, מאינדקס מילות המפתח וה-hash של טקסט הצופן של הדרכון.

3.3. מטרות אבטחה.

הנחנו שכל צמתי הבלוקצ'יין וצוותי המכס הם כנים למחצה, ותוקפים יכולים לצותת להודעות בזמן שמשתמשים מתקשרים עם ישויות אחרות. בהתבסס על הנחה זו, אנו מציעים את יעדי האבטחה הבאים.

סודיות ופרטיות. התוכנית שלנו מבוססת על הבלוקצ'יין, והנתונים המאוחסנים בבלוקצ'יין משותפים ושקופים. התוכנית צריכה לספק את פרטיות המשתמשים ואת הסודיות של דרכוני חסינות.

אימות הדדי. בתוכנית המוצעת, משתמשים צריכים לתקשר עם צוות המכס. כדי להבטיח את הלגיטימיות של שני הצדדים, הם צריכים להשיג אימות הדדי לפני התקשורת.

מעקב ואי-הדחה. ה-EPA אחראי לבריאות המשתמשים לאחר החיסון. בהתאם לכך, יש להשיג את המטרות של עקיבות ואי-הדחה בתכנית שלנו.

התקפות אחרות. יתר על כן, התוכנית שלנו אמורה להיות מסוגלת גם להתנגד להתקפות אחרות, כגון התקפות התחזות והתקפות פנימיות.

4. התכנית המוצעת

כדי להקל על הקוראים להבין טוב יותר את תרחיש היישום, ערכנו סקירה קצרה של הסכימה לפני תיאור הפרטים. לנוחות המצגת, ההנחה היא שהתהליך כולו לוקח את המשתמש U1 כדוגמה, בהתייחס לתמונה 1.

4.1. הגדרת מערכת ורישום משתמש.

בשלב זה, KGC מייצרת פרמטרים של מערכת ואת צמד המפתחות הציבורי-פרטי שלה. המשתמש משיג זהות פסאודו חוקית ומייצר את זוג המפתחות הציבורי-פרטי המלא שלו דרך המפתח החלקי-פרטי שנוצר על ידי KGC (כמתואר באיור 2).

4.2. יצירת דרכונים ואחסון.

בשלב זה, ה-EPA מחסן את המשתמש ומייצר דרכון חסינות לאחר אימות הזהות הפסבדו של המשתמש, ולאחר מכן מאחסן את טקסט הצופן של הדרכון ב-IPFS. לאחר מכן, סוגים שונים של עסקאות יועלו ל-IBC ול-DBC.

לאחר סיום שלב זה, טקסט הצופן של הדרכון של המשתמש מאוחסן ב-IPFS, ואינדקס מילות המפתח המתאימים ואינדקס החיפוש מועלים גם הם לבלוקצ'יין כמידע עסקה.

4.3. אימות זהות והסכם מפתח.

בשלב זה, המשתמש וצוות המכס מבצעים אימות זהות כדי לוודא ששניהם לגיטימיים, ומפתח הפעלה מאובטח מתנהל להעברת נתונים לאחר מכן, כפי שמתואר באיור 3.

5.2. ניתוח אבטחה.

סודיות ופרטיות. בתוכנית שלנו, המשתמש מקיים אינטראקציה עם ישויות אחרות על ידי זהות פסאודו חוקית. התוקף לא יכול להסיק את זהותו האמיתית של המשתמש דרך ה-ID′ אלא אם כן הוא מפצח את המפתח הסודי של המשתמש xi או את המספר האקראי μ שנבחר על ידי ה-KGC. התוקף גם לא יכול להשיג נתונים יעילים גם אם ה-IPFS נפרץ, מכיוון שה-IPFS מאחסן את טקסט ההצפנה של הדרכון. בשלב של "חיפוש דרכון", רק המשתמש יכול ליצור דלת חלון ולשלוח אותה לצוות לחיפוש, ולאחר מכן, IPFS מחזיר את ה-Cp המתאים לצוות. לפיכך, למשתמשים יש שליטה מלאה על הנתונים שלהם.

אימות הדדי. בשלב של "אימות ומשא ומתן", המשתמש חותם על פרטי הזהות שלו עם המפתח הפרטי=ðxi, di Þ כדי לקבל sigi ðUi, Vi Þ, כאשר Vi=ghixi plus hiui · di . צוות המכס מאמת את Vi עם המפתח הציבורי של המשתמש PKI=ðRi, Xi Þ. הנכונות של שלב זה ניתנה לעיל. לכן, התוכנית משיגה את המטרה של אימות הדדי.

מעקב ואי-הדחה. בתכנית שלנו, המידע על החיסון של כל משתמש מועלה ל-DBC ול-IBC. כל עסקה מכילה את זהות היצרן, המכונה IDEPA או IDctry. ברגע שלמשתמש יש בעיה בריאותית עקב החיסון, ניתן לאתר אותה למדינה המתאימה או ל-EPA, וה-sigEPA והקנאות המתאימים יכולים למנוע דחיית יצרן.

מתקפת התחזות. תוקף לא יכול להתחזות למשתמש לגיטימי אלא אם כן הוא מפצח את המפתח הפרטי של המשתמש, והתוקף לא יכול להתחזות גם לצוות. בהנחה שתוקף רוצה להתחזות לישות לגיטימית, עליו להיכנס עם המפתח הפרטי של המשתמש בשלב "אימות ומשא ומתן", וזה קשה כי רק המשתמש יודע את הערך הסודי xi.

מתקפת פנים. KGC אינה יכולה לחשוף את המפתח הפרטי של המשתמשים מכיוון שהיא אחראית רק להפקת מפתחות פרטיים חלקיים בשלב של "רישום משתמש". בנוסף, כל רשומות החיסונים יועלו לבלוקצ'יין, ומאפייני העקיבות והאי-דחייה מבטיחים שצמתי בלוקצ'יין לא יעלו מידע מזויף.

6. הערכת ביצועים

בסעיף זה, אנו עורכים השוואה של מאפיינים פונקציונליים בין התכנית המוצעת לבין תוכניות דרכוני החסינות הקיימות [20–22]. לאחר מכן, התכנית המוצעת מושווה עם סכימות האימות הקיימות [23, 24] במונחים של תקורה חישובית, תקורה תקשורתית ותקורות אנרגיה.

6.1. השוואה פונקציונלית.

טבלה 4 מציגה את ההשוואה של המאפיינים הפונקציונליים של התכנית שלנו עם תוכניות אחרות של דרכוני חסינות. מטבלה 4, אנו יכולים לראות שכל ארבע הסכימות משיגות בקרת גישה לנתוני משתמש. הסכימה של Hasan וחב' [20] אינה יכולה לספק אנונימיות, למרות שבסכימה שלהם נעשה שימוש בבלוקצ'יין. הסכמות ב[21, 22] לא התייחסו לסוגיית התיאום בין מחלקות שונות במספר מדינות בתרחישים של דרכון חסינות. יתרה מכך, תוכניות ב-[20–22] אינן יכולות לספק אימות הדדי בין המשתמש לבודק הדרכונים. התוכנית שלנו משיגה את הפונקציות הללו היטב.

6.2. השוואת תקורה.

השוואת המורכבות החישובית של הסכימה והסכמות שלנו [23, 24] בשלב האימות מוצגת בטבלה 5. ביניהם, Th, Tm, Te, Ta ו-Tp, בהתאמה, מייצגים את הזמן של פונקציית ה-hash, הכפלת נקודות , אקספוננציה מודולרית, הוספת נקודות ומיפויים בילינאריים.

לצורך השוואת התקורות החישוביות, ערכנו סימולציות על מחשב עם מעבד Intel Core i{{0}}HQ CPU במהירות 2.50 GHz ו-8 GB RAM, המריץ את Windows 1{{1{{12 }}}} בית (64-bit). סימולציות מראות שזמן הפעולה של Th, Tm, Te, Ta ו-Tp, הוא בערך 0.0018 ms, 0.0012 ms, 0.0021 ms, 0.0127 ms ו-2.7737 ms, בהתאמה. ההשוואה התקורה החישובית של המשתמש, התקנים אחרים והסך הכל מוצגים באיורים 4, 5 ו-6.

באשר לחישוב המשתמשים, משתמש בסכימה שלנו דורש לחשב fUi ′, hi ′, Vi′, kj, hj, eðVj, gÞ, Kg, כלומר 4 Th ועוד 3Tm ועוד 3Te פלוס Tp (2.7908 אלפיות השנייה). באופן דומה, הסכימה של Mahmood וחב' [23] דורשת 3Th ועוד 2Tm פלוס 1Te פלוס Tp (2.7838 אלפיות השנייה), והסכמה של Jia וחב' [24] דורשת 5Th פלוס 4Tm פלוס 1Te פלוס Tp (2.7908 אלפיות השנייה). איור 4 מראה שהסכמה שלנו דומה לתוכניות אחרות מבחינת התקורות החישוביות של המשתמשים. השוואת התקורות החישוביות של מכשירים אחרים, הסכימה שלנו דורשת חישוב של fki, hi ′,e ðVi ′, gÞ, Uj, hj, Vj, K, Confirg, כלומר 4Th פלוס 3Tm פלוס 3Te פלוס Tp (2.7908 אלפיות השנייה). באופן דומה, סכימה [23] דורשת 4Th פלוס 2Tm פלוס 1 Te פלוס 2Tp (5.5591 אלפיות השנייה), ותוכנית [24] דורשת 5Th פלוס 5Tm פלוס 3Ta פלוס Tp (22.8268 אלפיות השנייה). כפי שניתן לראות מאיור 5, הסכימה והסכימה שלנו [24] טובים משמעותית מהסכימה [23], מכיוון שמספר פעולת המיפויים הבילינאריים מצטמצם, וזה גוזל זמן. יתר על כן, ניתן לראות שהתקורות החישוביות של התוכנית שלנו שוות בין המשתמשים למכשירים אחרים. באשר לסך התקורות החישוביות, הסכימה שלנו מתפקדת באופן דומה לתכנית [24], עם הפחתה של 33.10 אחוז בהשוואה לתכנית [23], שניתן לראות באיור 6.

כלומר 1280 סיביות. באופן דומה, סכמה [23] צריכה לשדר 1312 סיביות במהלך האימות; סכמה [24] צריכה לשדר 1472 סיביות. אנו יכולים לראות מאיור 7 שהביצועים של התקורה התקשורתית של התכנית שלנו מעט שונים מהתכנית [23]. עם זאת, התכנית שלנו דורשת רק שני סבבים של החלפת עיסוי, בעוד שתכנית [23] דורשת שלושה סבבים. והתכנית שלנו הפחיתה 13.04 אחוז בהשוואה לתכנית [24] מכיוון שהעברת מידע מיותר מצטמצמת בתכנית שלנו, כמו חותמות זמן.

תקורה של אנרגיה היא גם אינדיקטור חשוב להערכה. אנו משתמשים במתח ובזרם של המחשב המשמש בסימולציות להשוואת תקורה של אנרגיה, שהם 1:2 וולט ו-54:2 A, בהתאמה. פונקציית Hash צורכת 1:2 V ∗ 54:2 A ∗ 0:0018 ms {{10}}:1171 mj, כפל נקודה צורכת 1:2 V ∗ 54:2 A ∗ 0:0012 ms=0:0780 mj, האקספונציה מודולרית צורכת 1:2 V ∗ 54:2 A ∗ 0:0021 ms = 0:1366 mj, a תוספת נקודה צורכת 1:2 V ∗ 54:2 A ∗ 0:0127 ms=0:8260 mj, ומיפוי ביליניארי צורך 1:2 V ∗ 54:2 A ∗ 2:7737 ms {{42} :4014 מ"ג. ניתן לראות את ההשוואה הכוללת של תקורה אנרגטית באיור 8, שמראה שתקורות האנרגיה של הסכימה שלנו כמעט שוות לזו של הסכמה [24] ועדיין טובה יותר מזו של הסכמה [23].

7. מסקנה

במאמר זה, אנו מציעים תוכנית דרכון חסינות כדי להפחית את ההשפעה של נגיף הקורונה-19. תוכנית זו מסייעת לאנשים לנסוע בין מדינות שונות מבלי לעבור הליכי מניעת מגיפה מייגעים בעידן זה של פוסט מגיפה. גולת הכותרת של תכנית זו היא שהיא משלבת הצפנה ואימות הניתנים לחיפוש עם בלוקצ'יין, מה שמבטיח את פרטיות המשתמשים ומאפשר להם שליטה על הנתונים שלהם. על פי ניתוח האבטחה, התוכנית שלנו יכולה לעמוד בדרישות האבטחה של תרחישי דרכון החסינות. יתר על כן, תוצאות ההערכה מראות שבהשוואה לתוכניות אחרות, לתכנית שלנו יש ביצועי תקשורת ומחשוב טובים יותר תוך השגת מאפיינים פונקציונליים. בשלב הבא, עיצוב מנגנון קונצנזוס יעיל וחוזים חכמים מפורטים עבור תכנית זו הוא כיוון המחקר העתידי שלנו.

זמינות נתונים

לא נעשה שימוש בנתונים כדי לתמוך במחקר זה.

ניגוד עניינים

המחברים מצהירים כי אין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים או קשרים אישיים ידועים שהיו עשויים להשפיע על העבודה המדווחת במאמר זה.

תרומות מחברים

האנצ'נג גאו והאויו ג'י הם המחברים הראשונים.

תודות

עבודה זו נתמכת על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מספרי המענק 62072252 ו-61872194).

הפניות

[1] OE Awosusi ו-E. Shaib, "COVID-19 גרמו לשינויים בחינוך ופעילויות סוציו-אקונומיות באורחות חיים במדינות מערב אפריקה: אסטרטגיות התאוששות לעידן פוסט-מגפה", International Journal of World Policy and Development Studies, vol. . 6, לא. 64, עמ' 38–43, 2020.

[2] TP Velavan ו-CG Meyer, "The COVID-19 epidemic," Tropical Medicine & International Health, vol. 25, לא. 3, עמ' 278–280, 2020.

[3] R. Pradhan ו-KP Prabheesh, "The Economics of COVID-19 pandemic: a survey," Economic Analysis and Policy, vol. 70, עמ' 220–237, 2021.

[4] JS Tregoning, KE Flight, SL Higham, Z. Wang ו-BF Pierce, "התקדמות מאמץ החיסון נגד COVID-19: וירוסים, חיסונים וגרסאות מול יעילות, יעילות ובריחה," Nature Reviews Immunology , כרך . 21, לא. 10, עמ' 626–636, 2021.

[5] JV Lazarus, SC Ratzan, A. Palayew, et al., "סקר עולמי של קבלה פוטנציאלית של חיסון COVID-19," Nature Medicine, vol. 27, לא. 2, עמ' 225–228, 2021.

[6] M. Sallam, "היסוס חיסון נגד COVID-19 ברחבי העולם: סקירה שיטתית תמציתית של שיעורי קבלת החיסון," Vaccines, vol. 9, לא. 2, עמ'. 160, 2021.

[7] M. Ansari, A. Mohammad Aghaei, Y. Rezaie, and Y. Rostam Abadi, "אפליה בתכניות חיסון נגד COVID-19 - סיכון אפשרי לבריאות הנפש," Asian Journal of Psychiatry, vol. 63, מאמר 102758, 2021.

[8] C. Dye and MC Mills, "COVID-19 vaccination passports," Science, vol. 371, מס'. 6535, עמ'. 1184, 2021.

[9] I. de Miguel Beriain ו-J. Rueda, "דרכוני חסינות, זכויות יסוד וסכנות לבריאות הציבור: תשובה ל-Brown et al.," Journal of Medical Ethics, vol. 46, לא. 10, עמ' 660-661, 2020.

[10] J. Pang, Y. Huang, Z. Xie, J. Li, and Z. Cai, "תאום עיר דיגיטלית משותפת למגיפת COVID-19: פתרון למידה מאוחד", Tsinghua Science and Technology, כרך 26, לא. 5, עמ' 759–771, 2021.

[11] Z. Zheng, S. Xie, H.-N. Dai, X. Chen, and H. Wang, "אתגרים והזדמנויות בלוקצ'יין: סקר", International Journal of Web and Grid Services, כרך 2. 14, לא. 4, עמ' 352–375, 2018.

[12] CC Agbo, QH Mahmoud ו-JM Eklund, "טכנולוגיית בלוקצ'יין בבריאות: סקירה שיטתית", Healthcare, vol. 7, לא. 2, עמ'. 56, 2019.

[13] S. Xu, X. Chen ו-Y. He, "EVchain: מערכת אנונימית מבוססת בלוקצ'יין לטעינת רכבים חשמליים המחוברים לטעינה," Tsinghua Science and Technology, vol. 26, לא. 6, עמ' 845–856, 2021.

[14] H. Xu, L. Zhang, O. Onireti, Y. Fang, WJ Buchanan, ו-MA Imran, "BeepTrace: מעקב אחר פרטיות משמר בלוקצ'יין עבור מגיפת COVID-19 ומעבר לכך," IEEE כתב העת האינטרנט של הדברים, כרך. 8, לא. 5, עמ' 3915–3929, 2021.

[15] L. Garg, E. Chukwu, N. Nasser, C. Chakraborty, and G. Garg, "Anonymity preserving IoT-based COVID-19 and other disease infectious contact model tracing", IEEE Access, vol. 8, עמ' 159402–159414, 2020.

[16] J. Song, T. Gu, X. Feng, Y. Ge, ו-P. Mohapatra, "Blockchain meets COVID-19: a framework for sharing information contact and risk notification system," 2020, http: //arxiv.org/abs/ 2007.10529.

[17] S. Jacob and J. Lawarée, "האימוץ של יישומי מעקב אחר מגע של COVID-19 על ידי ממשלות אירופה," Policy Design and Practice, vol. 4, עמ' 1–15, 2020. [18] S. Muhammad, OF Khabour, and KH Alzoubi, "COVID-19 contact-tracing technology: acceptability and ethical issues of use," Patient Preference and Adherence, vol. . כרך 14, עמ' 1639–1647, 2020.

[19] . 9, לא. 2, מאמר e25245, 2021.

[20] HR Hasan, K. Salah, R. Jayaraman, et al., "פתרון מבוסס בלוקצ'יין עבור דרכונים רפואיים דיגיטליים ואישורי חסינות COVID-19", IEEE Access, vol. 8, עמ' 222093–222108, 2020.

[21] S. Chaudhari, M. Clear, P. Bradish, and H. Tewari, "Framework for a DLT-based COVID-19 passport," Intelligent Computing, עמ' 108–123, 2021. [22] CM Angelopoulos, A. Damianou ו-V. Katos, "מסגרת DHP: דרכוני בריאות דיגיטליים באמצעות בלוקצ'יין - מקרה שימוש בתיירות בינלאומית במהלך מגיפת COVID-19", 2020, http://arxiv.org/abs/ 2005.08922.

[23] K. Mahmood, X. Li, SA Chaudhry, et al., "פרוטוקול הסכם מפתח אנונימי ומאובטח מבוסס צימוד לתשתית מחשוב קצה רשת חכמה," Future Generation Computer Systems, vol. 88, עמ' 491–500, 2018.

[24] X. Jia, D. He, N. Kumar, ו-K.-KR Choo, "תכנית אימות אנונימית מבוססת זהות מאובטחת ויעילה עבור מחשוב קצה נייד," IEEE Systems Journal, vol. 14, לא. 1, עמ' 560–571, ​​2020.

[25] R. Almadhoun, M. Kadadha, M. Alhemeiri, M. Alshehhi, and K. Salah, "תכנית אימות משתמש של התקני IoT המשתמשים בצמתי ערפל התומכים בבלוקצ'יין", בשנת 2018 IEEE/ACS 15th International Conference on Computer מערכות ויישומים (AICCSA), עמ' 1 –8, עקבה, ירדן, 2018.

[26] A. Yazdinejad, G. Srivastava, RM Parizi, A. Dehghantanha, KKR Choo, and M. Aledhari, "אימות מבוזר של חולים מבוזרים ברשתות בתי חולים באמצעות בלוקצ'יין", IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics, vol. 24, לא. 8, עמ' 2146 -2156, 2020.

[27] מ. פילקינגטון, "טכנולוגיית בלוקצ'יין: עקרונות ויישומים", ב- Research Handbook on Digital Transformations, עמ' 225 –253, Edward Elgar Publishing, 2016. [28] F. Zhang, R. Safavi-Naini, ו-W Susilo, "סכימת חתימה יעילה מהזיווגים בילינאריים ויישומיה", סדנה בינלאומית בנושא קריפטוגרפיה של מפתחות ציבוריים, כרך. 2947, עמ' 277 –290, 2004.

[29] SMH Bamakan, A. Motavali, ו-AB Bondarti, "סקר של קריטריונים להערכת ביצועי אלגוריתמי קונצנזוס בלוקצ'יין," Expert Systems with Applications, vol. 154, עמ'. 113385, 2020.

[30] Y. Xiao, N. Zhang, W. Lou ו- YT Hou, "סקר של פרוטוקולי קונצנזוס מבוזרים עבור רשתות בלוקצ'יין," IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 22, לא. 2, עמ' 1432 -1465, 2020.

For more information:1950477648nn@gmail.com