FACOS: Ein neuer Ansatz für Datensicherheit

In der heutigen Welt werden jeden Tag riesige Mengen an Daten in Bereichen wie Finanzen, Regierung und Gesundheitswesen generiert. Diese Daten müssen sicher gespeichert, einfach geteilt und vorsichtig abgerufen werden, um Informationen zu schützen. Das Aufkommen der Blockchain-Technologie bietet eine Möglichkeit, diese Informationen sicher zu halten und gleichzeitig den Zugriff zu ermöglichen, wenn sie benötigt werden.

Blockchain ist eine spezielle Art von Technologie, die eine sichere und Dezentrale Speicherung von Daten ermöglicht. Sie verbindet Datensätze in einer Reihenfolge und stellt sicher, dass Daten nicht verändert oder manipuliert werden können. Allerdings gibt es trotz vieler Vorteile der Blockchain immer noch Herausforderungen, insbesondere in Bereichen wie Datenschutz und Zugriffskontrolle.

#Herausforderungen im Datenmanagement

Eine grosse Herausforderung bei traditionellen Blockchain-Systemen ist der Umgang mit sensiblen Daten. Öffentliche Blockchains – die für jeden zugänglich sind – sind nicht ideal für persönliche oder sensible Informationen. Oft fehlen ihnen die notwendigen Sicherheits- und Datenschutzfunktionen, um die Daten der Nutzer effektiv zu schützen.

Eine weitere Herausforderung ist die Verwaltung des Zugriffs auf Daten. Wenn viele Nutzer auf Daten zugreifen müssen, ist es wichtig sicherzustellen, dass nur die mit den richtigen Berechtigungen das tun können. Darüber hinaus muss der Prozess effizient sein, insbesondere da die Menge an Daten weiter wächst.

Viele bestehende Lösungen konzentrieren sich darauf, Daten ausserhalb der Blockchain zu speichern oder Smart Contracts für die Zugriffskontrolle zu nutzen. Diese Methoden garantieren jedoch oft nicht die Privatsphäre oder Sicherheit, insbesondere wenn es um sensible Informationen geht. Es besteht ein Bedarf an neuen Lösungen, die die Vorteile der Blockchain-Technologie mit effektiver Zugriffskontrolle kombinieren.

#Vorgeschlagene Lösungen

Um diese Probleme zu lösen, wird ein neues System vorgeschlagen, das Blockchain-Technologie nutzt, um eine sicherere und effizientere Verwaltung sensibler Daten zu bieten. Dieses System, genannt FACOS, zielt darauf ab, die Privatsphäre zu verbessern und eine feingranulare Zugriffskontrolle sowohl on-chain (innerhalb der Blockchain) als auch off-chain (ausserhalb der Blockchain) zu ermöglichen.

#Hauptmerkmale von FACOS

#Dezentrale Speicherung

FACOS verwendet ein dezentrales Netzwerk, um Daten sicher zu speichern. Statt auf einen einzigen Speicherort zu setzen, werden die Daten über mehrere Knoten verteilt. Diese Technik hilft, Datenverlust zu verhindern und macht es unbefugten Personen schwer, auf die Informationen zuzugreifen.

#Zugriffskontrollmethoden

FACOS beinhaltet drei Hauptzugriffskontrollmethoden:

1. Attributbasierte Verschlüsselung (ABE): Diese Methode erlaubt es den Datenbesitzern zu bestimmen, wer auf Daten zugreifen kann, basierend auf bestimmten Attributen der Nutzer, wie Rollen oder Berechtigungen.

2. Broadcast-Verschlüsselung (BE): Dieser Ansatz ermöglicht es einer Gruppe von Nutzern, auf bestimmte Informationen zuzugreifen, was effektiv ist, wenn mehrere Nutzer die gleichen Daten benötigen.

3. Schwellenwert-Verschlüsselung (TE): Diese Technik stellt sicher, dass auf Daten nur zugegriffen werden kann, wenn eine bestimmte Anzahl von Nutzern zusammenkommt. Das hilft, die Sicherheit zu erhöhen, indem mehrere Parteien zustimmen müssen, bevor Informationen abgerufen werden können.

Jede dieser Methoden kann an die spezifischen Bedürfnisse unterschiedlicher Nutzer angepasst werden, um sicherzustellen, dass die richtigen Personen den richtigen Zugriff haben.

#Vertrauenswürdige Ausführungsumgebung (TEE)

Eine vertrauenswürdige Ausführungsumgebung hilft dabei, die Identitäten der Nutzer zu überprüfen, die Zugriff auf Daten anfordern. Diese Sicherheitsschicht stellt sicher, dass nur autorisierte Kunden auf sensible Informationen zugreifen können, was die Privatsphäre weiter verbessert.

#Asynchrone byzantinische Fehlertoleranz (BFT)

FACOS verwendet ein fortgeschrittenes Fehlertoleranzprotokoll, das die Zuverlässigkeit des Off-Chain-Speichers garantiert. Selbst wenn einige Knoten ausfallen, kann das System weiterhin reibungslos arbeiten, ohne Datenverlust oder -korruption. Diese Technik ist wichtig, um die Integrität der Daten aufrechtzuerhalten.

#Arbeitsablauf von FACOS

Die Funktionsweise von FACOS kann in zwei Hauptphasen unterteilt werden: die Schreibphase und die Lesephase.

#Schreibphase

1. Daten eingeben: Der Datenbesitzer gibt eine Nachricht (Daten) ein, die er sicher speichern möchte.

2. Zugriffskontrollmethode auswählen: Der Datenbesitzer wählt eine der drei Zugriffskontrollmethoden aus, die seinen Bedürfnissen entspricht.

3. Daten verschlüsseln: Die Nachricht wird unter Verwendung der gewählten Zugriffskontrollmethode verschlüsselt, sodass unbefugte Nutzer sie nicht lesen können.

4. Hash und Chiffretext speichern: Das System speichert den Hash (eine digitale Fingerabdruck der Daten) und die verschlüsselte Nachricht im Off-Chain-Speicher.

5. Konsens und Speicherung: Die Knoten im Speichersystem erzielen eine Einigung über die gespeicherten Daten und bestätigen, dass sie genau und sicher sind.

6. On-Chain-Speicherung: Sobald der Off-Chain-Speicher bestätigt ist, werden der Zugriffstyp und die relevanten verschlüsselten Daten in die Blockchain geschrieben, wodurch ein unveränderlicher Datensatz entsteht.

#Lesephase

1. Zugriff anfordern: Ein Datennutzer (Benutzer) sendet seine Anfrage, um auf die gespeicherten Daten zuzugreifen, einschliesslich seiner Zugangsberechtigungen.

2. Validierung: Der vertrauenswürdige Prüfer überprüft, ob der Anforderer die notwendigen Berechtigungen hat, um auf die Daten zuzugreifen.

3. Schlüssel erhalten: Wenn der Anforderer autorisiert ist, erhält er einen Schlüssel, der notwendig ist, um die Daten zu entschlüsseln.

4. Daten abrufen: Der Anforderer kann dann die verschlüsselten Daten aus dem Off-Chain-Speicher abrufen und sie entschlüsseln, um auf die ursprüngliche Nachricht zuzugreifen.

#Bewertung von FACOS

Um sicherzustellen, dass FACOS effizient und praktisch ist, wurden umfangreiche Bewertungen durchgeführt. Der Evaluierungsprozess umfasste die Bereitstellung des Systems auf Cloud-Plattformen und das Testen unter realen Bedingungen. Bewertet wurden Leistungskennzahlen wie Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und die Gesamteffektivität des Systems.

#Leistungskennzahlen

1. Latenz: Die Zeit, die Nutzer benötigten, um Daten hochzuladen und herunterzuladen, wurde erfasst. Im Durchschnitt dauerte das Hochladen etwa 2,79 Sekunden und das Herunterladen 0,96 Sekunden.

2. Skalierbarkeit: Das System zeigte eine hohe Skalierbarkeit, was bedeutet, dass es eine wachsende Anzahl von Nutzern ohne signifikanten Leistungsabfall bewältigen konnte.

3. Sicherheit: Die privaten und sensiblen Daten blieben während des gesamten Prozesses sicher und erfüllten die Datenschutzanforderungen.

4. Effizienz: Vergleiche mit bestehenden Systemen zeigten, dass FACOS eine bessere Leistung in Bezug auf die für Datenübertragungen benötigte Zeit bot.

#Anwendungsbereiche in der realen Welt

FACOS kann in mehreren Sektoren von Vorteil sein, einschliesslich:

• Finanzen: Sichere gemeinsame Nutzung von Finanzunterlagen und Transaktionen, während die Privatsphäre und die Einhaltung von Vorschriften gewahrt bleiben.

• Gesundheitswesen: Schutz von Patientendaten, während notwendiger Zugang für medizinisches Fachpersonal ermöglicht wird.

• Regierung: Schutz sensibler Informationen und Sicherstellung, dass nur autorisiertes Personal Zugriff auf wichtige Daten hat.

#Fazit

In der sich schnell entwickelnden digitalen Landschaft stellt das Management sensibler Daten erhebliche Herausforderungen dar. Das FACOS-System bietet eine leistungsstarke Lösung für diese Herausforderungen, indem es Blockchain-Technologie mit fortschrittlicher Zugriffskontrolle und sicheren Speichermethoden kombiniert.

Durch die Einführung von FACOS können Organisationen ihre Datenschutz- und Sicherheitsmassnahmen verbessern und gleichzeitig einen effizienten und reibungslosen Zugriff auf wichtige Informationen ermöglichen. Dieses System befähigt die Nutzer, die Kontrolle über ihre Daten zu behalten, ihre Privatsphäre zu schützen und sicherzustellen, dass nur die mit den richtigen Berechtigungen darauf zugreifen können.

Zusammenfassend stellt FACOS einen bedeutenden Fortschritt in der Technologie des Datenmanagements dar und bietet einen vielversprechenden Ansatz zur Sicherung sensibler Daten in verschiedenen Bereichen.