区块链数据隐私保护:研究现状与展望

区块链作为一种分布式账本,集成了分布式共识、对等(peer to peer,P2P)网络、智能合约及密码学等技术,解决了"去中心化"的信任问题.区块链凭借其不可篡改、去中心化等特性,对社会各个领域产生了深远影响,掀起了区块链技术的研究与应用热潮.区块链技术应用场景十分广泛,其独特优势能够解决许多行业中的痛点.但是,区块链技术在应用过程中面临着数据隐私泄露的问题,极大地限制了区块链的应用范围和领域,区块链数据隐私保护方案已成为研究者关注的重点问题之一.基于数据隐私保护的基本概念,详细分析了区块链各技术要点面临的隐私泄露问题,探索并总结了当前区块链数据隐私保护的解决方案.最后,结合目前区块链数据隐私保护研究的最新进展,对未来区块链数据隐私保护的研究方向进行了展望.     

基于双层协同的联盟区块链隐私数据保护方法

为了解决联盟区块链平台中的隐私保护问题,提出了一种基于双层协同的隐私数据保护方法,包括：（1）链间隐私保护：通过将不同业务的数据进行分流处理、分区存储,实现了不同业务之间的隐私机密性保护;（2）链内隐私保护：通过在交易体中嵌入字段来指定链内隐私数据的参与方,并由接收交易的区块链节点作为中转节点进行链内隐私数据的同步,中转节点同时负责将隐私数据替换成其哈希值后,构造公开交易进行正常公开交易的上链,待公开交易上链成功后,由隐私参与方节点各自进行隐私账本的更新.为了验证该方法的有效性,分别对链间隐私方法吞吐量以及链内隐私保护方法的延迟性进行了测试与对比,结果表明,通过结合粗粒度的链间隐私保护与细粒度的链内隐私保护,在满足了隐私需求的同时,也保证了可观的性能,为区块链平台的隐私性与安全性做出了贡献.     

区块链密码学隐私保护技术综述

近年来,数据隐私问题日益明显,如何在区块链中实现有效的隐私保护是研究热点。针对区块链在隐私保护上的研究现状与发展态势,阐述了区块链在交易地址、预言机以及智能合约上的隐私保护方法,归纳出区块链在基本要素防护上的隐私策略。基于国内外高水平文献梳理分析了特殊密码学原语、后量子密码学两类区块链密码学防护方法及使用场景,综述其研究思路,并给出属性基加密、特殊数据签名、同态加密、安全多方计算、零知识证明、格密码等适用于区块链隐私保护的密码学技术的优缺点,得出区块链应用的隐私防护离不开密码学技术支持的结论。针对区块链隐私保护技术,从基本要素防护和密码学防护两个方面进行了分析,总结出仅从区块链的应用层、合约层出发难以有效解决隐私问题,还需要利用各类密码学技术根据需求和应用场景的不同进行优势互补。根据区块链隐私加密技术发展现状,从区块链基本要素防护和基于密码学的防护展开叙述。从内生性基本要素安全和外生性密码学隐私安全两个角度出发,先研究基本要素隐私防护,再深入分析区块链隐私密码学防护技术。在对应防护措施中以技术联合实际应用发展,考虑技术时效性的同时,衡量其隐私处理方面的优劣势以及潜在价值。展望了未来区块链隐私保护技术的发展方向,说明了需要重点解决的问题。     

区块链交易数据隐私保护方法

区块链具有开放性、不可篡改、分布式共享全局账本等优点,但同时这些特性也造成了交易数据隐私泄露问题,严重影响其在许多业务领域的应用,特别是在企业联盟链领域的应用,随着区块链应用的不断发展,如何在区块链平台上对交易数据进行隐私保护是一个非常值得研究的问题。为此,首先对现有的区块链交易数据隐私保护方法进行研究并指出其不足,其次对区块链交易数据隐私保护需求进行定性分析,将每一笔交易数据分为敏感数据和基础数据两部分,建立需求分析矩阵,得出交易隐私保护的本质需求和隐含需求以及可能的应用场景;然后结合对称加密与非对称加密各自的特点以及智能合约的共识特性,设计了一套基于双重加密的区块链交易数据隐私保护方法,该方法主要包括私密数据提供方加密存储交易数据、私密数据使用方解密读取交易数据、私密数据可访问方共享交易数据3个模块,同时对每个模块的工作流程进行了详细论述;最后在蚂蚁区块链平台上结合国际贸易多方共同参与的实际业务对该方法进行验证。测评结果表明,该方法能够实现字段级别细粒度的交易数据隐私保护,能够在链上高效稳定地进行私密数据共享和完成私密数据的全链路操作;在使用4个节点搭建的区块链平台上完成了超过100万笔的交易测试,平均TPS达到了800;相比原来没有使用隐私保护的系统,交易性能并没有明显降低,相比比特币、以太坊等区块链平台,文中使用的区块链平台通过加密后的交易性能得到了几十倍的提升。     

基于区块链的数据安全共享技术研究

数据共享的安全性问题是一个急需解决的难题。详细探讨了数据共享中数据篡改、数据泄露和数据访问控制这3个安全性问题,分析了区块链如何通过其不可变性、隐私层设计和智能合约的动态权限管理来解决这些问题。重点介绍了基于区块链的数据共享的分片技术、零知识证明和侧链与跨链技术,并对前沿技术如向量承诺与累加器、隐私计算与区块链的结合进行了探讨。     

基于区块链的大数据交易关键技术与发展趋势

大数据时代下各类数据价值日益凸显,不同主体对大数据交易的需求也愈加迫切.传统集中式平台下的大数据交易存在用户数据被恶意采集、隐私泄露、数据被转售、数据虚假等诸多风险.一般认为,采用具有去中心化、透明性、隐私保护、不可篡改性等特点的区块链技术是解决上述大数据交易问题的一种重要途径.然而,区块链技术在大数据交易领域的应用还处于早期发展阶段,应用方案尚未成熟.对此,对目前学术界提出的多种基于区块链技术的数据交易方案进行总结,从隐私保护、数据转卖和交易公平3个角度出发,介绍使用区块链技术提升集中式数据交易的具体方法,并对各方法的优缺点进行分析;最后从隐私保护、身份认证、海量数据等方面分析"区块链+大数据交易"目前面临的挑战和未来的发展方向.     

区块链系统中身份管理技术研究综述

区块链技术是一种通过块链式结构、共识算法和智能合约来生成、存储、操作和验证数据的新型分布式基础架构和计算范式,其所构建的新型信任机制有助于推动互联网技术由信息互联网向价值互联网的转化.由于区块链中的账本数据采用公开交易记录、多节点共识确认的方式进行存储和验证,因此对系统中的身份管理及隐私保护提出了极大的挑战.首先分析了区块链系统交易模型的特点及其与传统中心化系统在身份认证、数据存储和交易确认方面的不同,阐述了区块链系统中身份管理技术涵盖的主要内容、关键问题及安全挑战;其次,从身份标识、身份认证和身份隐藏3个方面比较分析了目前主流区块链平台中身份管理和隐私保护的不同实现技术;最后,分析了现有区块链系统中身份管理的不足并对未来的研究方向进行了展望.     

可编辑区块链下的位置隐私预测和保护

为实现在确保数据可用性的前提下,对患者的隐私位置数据进行保护,本文提出了一种可编辑区块链下的位置隐私预测和保护方案。首先,数据发布者使用线性时间逻辑贝叶斯完成转移矩阵的构造；然后,矿工（区块链上使用共识机制选择的对当前区块进行修改的角色）使用马尔可夫算法完成扰动位置的计算；最后,矿工将计算后的扰动位置上传至区块,并可根据变色龙哈希函数在原有区块上对扰动位置进行修改。该方法相较于其他方案而言数据隐私性较高、运算复杂度低,实现了区块链的可编辑性。     

区块链交易隐私保护技术综述

区块链账本数据是公开透明的。一些攻击者可以通过分析账本数据来获取敏感信息,这对用户的交易隐私造成威胁。鉴于区块链交易隐私保护的重要性,首先分析产生交易隐私泄露的原因,并将交易隐私分为交易者身份隐私和交易数据隐私两类;其次,从这两种不同类型的隐私角度,阐述现有的面向区块链交易的隐私保护技术;接着,鉴于隐私保护和监管之间的矛盾性,介绍兼具监管的交易身份隐私保护方案;最后,总结和展望了区块链交易隐私保护技术未来的研究方向。     

基于属性加密的区块链组织交易可控可监管隐私保护方案北大核心CSCD

区块链技术具有广泛的应用前景,金融行业、供应链和数字资产等领域已实现广泛部署。但在实际应用中,由于区块链数据是公开的,在某些情况下可能会泄露隐私信息,区块链中的隐私保护仍然存在一些挑战。在以组织为单位的区块链系统中,为满足组织内或组织间的合作,在隐私保护的同时需要对交易内容进行访问控制,实现可控的隐私保护。然而在保护用户隐私的同时,区块链也需要进行监管,以保护数据的合法性和安全性。为此,文章提出一种基于属性加密的区块链多组织交易可控可监管隐私保护方案。该方案不依赖特定的隐私保护方法,使用属性基加密对隐私保护陷门进行访问控制,可以作为一个独立的模块使用。该方案允许交易组织自行控制隐私保护的范围,同时监管部门可以根据不同的交易组织分配不同的监管者。实验分析表明,该方案实现了区块链中多组织交易的可控隐私保护和多监管者分级监管,同时具有较高的安全性和较好的性能。     

基于区块链的视频版权存储架构

区块链技术在数字版权管理领域不断拓宽. 区块链具备公开、透明的特性, 若将数字版权整体存储在区块链中, 版权隐私性难以保护, 同时由于区块大小的限制, 较大的版权文件难以存储. 文章提出一种基于深度学习的区块链视频版权管理架构, 该架构在保证视频版权能够在基本区块链存储的条件下, 采用OpenPose对人物类视频中人物姿势进行BODY_18的关键点输出, 对相关数字版权进行关键信息提取, 最终存储在区块链中, 既保证了信息的隐私性, 又保证了信息的高效存储.     

区块链在物联网中的应用态势分析

【目的】物联网是物体之间共享资源和交流信息的平台,其上的数据价值不断被挖掘显现,而区块链作为一种新型的数据存储管理模式,在体系去中心化、数据溯源和防篡改等方面拥有良好的效果。近来,不少研究都探索了区块链在物联网中的应用。【方法】利用文献计量工具CiteSpace,采用关键词共现分析等方法分析了关键词包含区块链和物联网的75篇论文,通过对国内外研究热点和前沿的总结,归纳区块链在物联网中的应用态势。【结果】研究者探索了区块链与物联网在传统产业优化、金融科技和保险科技等领域的应用模式;通过区块链技术加强物联网数据隐私和安全;讨论诸如边缘计算、大数据、人工智能和5G通信等新技术带来的机遇和挑战。【结论】区块链与物联网结合已初见成效并展现其应用价值,但其进一步的拓展仍需依托与新技术的融合。     

区块链在数据安全领域的研究进展

大数据时代,数据已成为驱动社会发展的重要的资产.但是数据在其全生命周期均面临不同种类、不同层次的安全威胁,极大降低了用户进行数据共享的意愿.区块链具有去中心化、去信任化和防篡改的安全特性,为降低信息系统单点化的风险提供了重要的解决思路,能够应用于数据安全领域.该文从数据安全的核心特性入手,介绍区块链在增强数据机密性、数据完整性和数据可用性三个方向的最新研究成果,对各研究方向存在的缺陷进行分析,进而对未来发展方向进行了展望.该文认为,区块链技术的合理应用能够增强分布式环境下的数据安全,有着广阔的前景.     

基于区块链的可搜索加密人才履历共享方案

随着社会的发展,人才履历真实与否在企业招聘环节至关重要,传统基于第三方机构的履历存证存在数据管理中心化、履历造假等问题难以解决.针对上述问题,提出一种基于区块链的可搜索加密人才履历共享方案.首先,利用区块链不可篡改的特性结合链上链下协同存储机制保证了履历数据的真实性;其次,在履历数据共享过程中,利用区块链去中心化的特性取代传统第三方机构,并结合可搜索加密技术实现了参与方之间的公平性与数据存储、更新时的隐私保护;最后从安全性和正确性角度对方案进行分析,证明了本方案能解决上述难题.     

元宇宙中区块链的应用与展望

元宇宙是虚拟数字世界与真实物理世界无缝融合的新生态,近来引发了各界的广泛关注。区块链、人工智能、虚拟现实/增强现实及传感技术、移动通信及泛在计算等各种新型互联网技术愈发成熟,使元宇宙的进一步发展成为可能。关于元宇宙的研究主要涉及产业项目、基础设施、关键技术、隐私安全等方面,这些研究虽然涉及区块链技术,但未具体指出区块链应用于元宇宙的优势及具体应用方式。区块链技术不仅可以为元宇宙提供开放自由的去中心化环境,而且可以为其提供公平合理的数字资产分配机制。主要从区块链赋能元宇宙中数字身份和数字资产管理的角度出发,分析了元宇宙的发展历程和特征,讨论了元宇宙发展所需核心技术及面临的挑战。同时研究了区块链的关键技术,并从区块链的本质特征及与其他技术融合优势两个方面对区块链应用于元宇宙做可行性分析。进一步提出元宇宙生态体系架构,重点详细分析了基于区块链的自我主权身份管理模型、区块链-非同质化通证（NFT,non-fungible token）工作流程及其在元宇宙中的应用。结合区块链和元宇宙的最新研究进展,从基础设施、通信和计算资源管理机制、监管与隐私保护以及区块链可扩展和互操作性4个方面指出区块链应用于元宇宙将面临的挑战和未来的研究方向。     

一种基于区块链的安全云存储方案设计

云存储方式是将数据上传到云服务器中,以此来减轻本地存储的负担。然而,把数据存储到不受信任的第三方云服务器上,可能导致一些数据安全隐患的出现,其中最典型的是数据的完整性问题和隐私问题。针对数据完整性问题和隐私问题,提出一种基于区块链的云存储方案。该方案利用区块链的梅克尔树属性、匿名性、不可篡改等特点构建安全云存储系统,有效地解决了数据完整性问题和隐私保护问题。     

Data Security Storage Model of the Internet of Things Based on Blockchain

With the development of information technology, the Internet of Things (IoT) has gradually become the third wave of the worldwide information industry revolution after the computer and the Internet. The application of the IoT has brought great convenience to people’s production and life. However, the potential information security problems in various IoT applications are gradually exposed and people pay more attention to them. The traditional centralized data storage and management model of the IoT is easy to cause transmission delay, single point of failure, privacy disclosure and other problems, and eventually leads to unpredictable behavior of the system. Blockchain technology can effectively improve the operation and data security status of the IoT. Referring to the storage model of the Fabric blockchain project, this paper designs a data security storage model suitable for the IoT system. The simulation results show that the model is not only effective and extensible, but also can better protect the data security of the Internet of Things.     

基于区块链的云数据审计方案

云存储凭借高扩展性、高可靠性、低成本的数据管理优点得到用户青睐。然而,如何确保云数据完整性成为亟待解决的安全挑战。目前的云数据完整性审计方案,绝大部分是基于半可信第三方来提供公共审计服务,它们存在单点失效、性能瓶颈以及泄露用户隐私等问题。针对这些缺点提出了基于区块链的审计模型。该模型采用分布式网络、共识算法建立一个去中心化、易扩展的网络解决单点失效问题和计算力瓶颈,利用区块链技术和共识算法加密用户数据保证数据不可窜改和伪造,确保了用户数据的隐私。实验结果表明,与基于半可信第三方云数据审计方案相比,该模型能够保护用户隐私,显著提高了审计效率,减少通信开销。     

基于Augur的交易者身份管理方案研究

随着物联网应用的快速发展,其安全问题也引起越来越多的关注.由于物联网设备众多,且信任机制缺失,物联网设备安全问题日益突出.区块链技术成为可能的解决途径.利用区块链技术的安全机制,物联网可以建立一套可信的加密系统,从而维护数据的安全.为探索如何利用区块链技术解决物联网设备安全问题,一个可行的解决方案是探索区块链应用的身份管理方案.本文通过对区块链应用Augur的身份管理技术进行研究,探索区块链应用的身份管理方案以及潜在风险,并针对Augur的身份管理方案潜在风险和设计缺陷攻击提出了一个基于信誉评估的安全解决方案.该方案选取了6个信誉指标和3种信誉计算方法,为交易者选择有效市场及其他Augur交易活动提供信誉依据.最后本文利用3个指标检验3种方法针对不同用户类型的评估准确度,为评估方法的选择提供了依据.