論文の概要: Decentralized Firmware Integrity Verification for Cyber-Physical Systems Using Ethereum Blockchain
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.08091v1
- Date: Tue, 13 Jan 2026 00:19:20 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-14 18:27:18.987893
- Title: Decentralized Firmware Integrity Verification for Cyber-Physical Systems Using Ethereum Blockchain
- Title（参考訳）: Ethereumブロックチェーンを用いたサイバー物理システムのための分散ファームウェア統合検証
- Authors: S M Mostaq Hossain, Amani Altarawneh,
- Abstract要約: ブロックチェーン上に構築された分散型のファームウェア整合性検証フレームワークを提案する。
本システムは,セポリアテストネット上にデプロイされたスマートコントラクト内に,ファームウェアバイナリのSHA-256ハッシュを格納する。
Pythonベースのクライアントツールはファームウェアハッシュを計算し、ブロックチェーンと通信してファームウェアの認証を登録し検証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.42970700836450487
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Firmware integrity is a foundational requirement for securing Cyber-Physical Systems (CPS), where malicious or compromised firmware can result in persistent backdoors, unauthorized control, or catastrophic system failures. Traditional verification mechanisms such as secure boot, digital signatures, and centralized hash databases are increasingly inadequate due to risks from insider threats and single points of failure. In this paper, we propose a decentralized firmware integrity verification framework built on the Ethereum blockchain, offering tamperproof, transparent, and trustless validation. Our system stores SHA-256 hashes of firmware binaries within smart contracts deployed on the Ethereum Sepolia testnet, using Web3 and Infura for seamless on-chain interaction. A Python-based client tool computes firmware hashes and communicates with the blockchain to register and verify firmware authenticity in realtime. We implement and evaluate a fully functional prototype using real firmware samples, demonstrating successful contract deployment, hash registration, and integrity verification through live blockchain transactions. Experimental results confirm the reliability and low cost (in gas fees) of our approach, highlighting its practicality and scalability for real-world CPS applications. To enhance scalability and performance, we discuss extensions using Layer-2 rollups and off-chain storage via the InterPlanetary File System (IPFS). We also outline integration pathways with secure boot mechanisms, Trusted Platform Module (TPM)based attestation, and zero-trust architectures. This work contributes a practical and extensible model for blockchain-based firmware verification, significantly strengthening the defense against firmware tampering and supply chain attacks in critical CPS environments.
- Abstract（参考訳）: ファームウェアの完全性はCPS(Cyber-Physical Systems)を保護するための基本的な要件である。
安全なブート、デジタルシグネチャ、集中型ハッシュデータベースといった従来の検証メカニズムは、インサイダーの脅威や単一障害点によるリスクにより、ますます不十分になっている。
本稿では,Ethereumブロックチェーン上に構築された分散ファームウェアの信頼性検証フレームワークを提案する。
当社のシステムでは,Ethereum Sepoliaテストネット上にデプロイされたスマートコントラクト内に,SHA-256のファームウェアバイナリのハッシュを格納しています。
Pythonベースのクライアントツールはファームウェアハッシュを計算し、ブロックチェーンと通信してファームウェアの認証をリアルタイムで登録し検証する。
実際のファームウェアサンプルを使用して、完全に機能するプロトタイプの実装と評価を行い、契約展開の成功、ハッシュ登録、ライブブロックチェーントランザクションによる整合性検証を実証する。
実験により,我々のアプローチの信頼性と低コスト(ガス料金)を確認し,実世界のCPSアプリケーションにおける実用性とスケーラビリティを強調した。
スケーラビリティと性能を向上させるため、我々はInterPlanetary File System (IPFS)を介してLayer-2ロールアップとオフチェーンストレージを使用した拡張について議論した。
また、セキュアなブート機構、Trusted Platform Module(TPM)ベースの認証、ゼロトラストアーキテクチャによる統合経路についても概説する。
この研究は、ブロックチェーンベースのファームウェア検証の実用的で拡張可能なモデルに貢献し、重要なCPS環境におけるファームウェアの改ざんとサプライチェーン攻撃に対する防御を著しく強化する。
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