Securing distributed data storage with a smart contract based authentication and access control framework

Abstract

Die zunehmende Verbreitung verteilter Datenspeicher wie dem InterPlanetary File System erfordert robuste Sicherheitsmechanismen, um den Schutz sensibler Daten in dezentralen Umgebungen zu gewährleisten. Diese Masterarbeit präsentiert ein auf Smart Contracts basierendes Authentifizierungs- und Zugangskontrollsystem, das den Ethereum Attestation Service nutzt, um Rollen und Berechtigungen als nicht übertragbare Attestierungen zu verwalten. Durch die Integration von IPFS und clientseitiger Verschlüsselung wird ein hybrides Modell entwickelt, das öffentliche Datenspeicher durch granular definierte Zugriffskontrollbedingungen absichert. Die Arbeit evaluiert das System in einem praxisnahen Anwendungsfall einer Decentralized Autonomous Organization und demonstriert die Skalierbarkeit durch die Nutzung von Layer-2-Blockchains wie Scroll. Die Analyse der Kosteneffizienz von Smart Contract-Interaktionen zeigt, dass das Framework eine dezentrale, interoperable Verwaltung von Zugriffsrechten ermöglicht und dabei Transaktionskosten durch die Nutzung von Layer-2-Netzwerken signifikant reduziert. Zudem wird die Machbarkeit einer rollenbasierten Zugriffskontrolle ohne zentrale Instanz nachgewiesen, die gleichzeitig die Integrität und Verfügbarkeit der Daten gewährleistet. Die Arbeit leistet einen Beitrag zur Erforschung blockchainbasierter Sicherheitslösungen und bietet eine Blaupause für Organisationen, die dezentrale Speicherlösungen in offenen Ökosystemen einsetzen. Zukünftige Arbeiten könnten die Integration weiterer dezentraler Identitätsmodelle oder die Erweiterung um attributbasierte Zugriffskontrollmechanismen untersuchen, um die Privatsphäre und Flexibilität des Systems weiter zu optimieren.