区块链环境下基于秘密共享的数字权限管理方案

针对数字权限保护中对内容加密密钥的安全保存和有效分发的需求,提出了一个区块链环境下基于秘密共享的数字权限保护方案。该方案主要包括系统初始化、内容加密、许可授权和内容解密4个协议。在该方案中,利用Pedersen可验证秘密共享方案和属性基加密（ABE）算法来实现内容加密密钥的保护和分发,将内容提供商从管理内容加密密钥的任务中解放出来,从而确保了密钥管理的安全性和灵活性。此外,基于区块链的数字权限保护方案具有信息公开透明、不可篡改等特点。安全性分析表明,该方案在区块链环境下是安全可行的;仿真实验结果表明,该方案能够以较低的开销实现数字内容的权限保护。     

基于同态加密和区块链技术的车联网隐私保护方案

为了解决传统车联网设备安全性相对较低可能威胁到用户隐私的问题,提出了一种基于同态加密和区块链技术的车联网隐私保护方案。此方案将由二级节点组成的验证服务添加到所提模型中,以实现模型中角色的权限控制。为了记录车联网设备信息,设计基于同态加密（HEBDS）新的块数据结构,使隐私数据可以经过 Paillier 加密算法处理后再写入区块,并由获得记账权的网关节点写入区块链网络。该方案实现了数据在密文状态下的处理,弥补了区块链网络中全部数据公开的不足。通过对该方案的安全性分析,证明此方案具有不可伪造、隐私数据安全等特性。该方案通过对隐私数据的同态加密处理再上传区块链网络,实现隐私数据以密文状态分发、共享和计算,比传统车联网模型更能有效保护用户隐私。     

可监管的区块链交易隐私保护方案

为了解决区块链交易中兼具隐私保护和监管功能的问题,提出一种可监管的区块链交易隐私保护方案。通过采用概率公钥加密算法实现区块链交易用户真实身份的隐藏,利用承诺方案和零知识证明技术实现交易金额的隐私保护,并保证交易的合法性验证,借助基于身份的加密体制实现监管机构对区块链交易的监督,并且监管机构无须存储用户的真实身份和密钥信息,大幅降低存储计算和密钥管理压力。该方案不依赖具体的共识机制,可作为独立模块应用在现有区块链技术中,具有简单和实用的特点,在数字资产、金融科技和能源交易等领域中具有广泛的应用价值。     

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。     

区块链上基于云辅助的属性基可搜索加密方案

可搜索加密技术在不解密的情况下搜索加密数据.针对现有的可搜索加密技术没有考虑数据用户细粒度搜索权限的问题,以及现有的可搜索加密方案中因云存储的集中化对数据安全和隐私保护带来的问题,提出了区块链上基于云辅助的属性基可搜索加密方案.该方案利用可搜索加密技术实现加密数据在区块链上的安全搜索,利用基于属性的加密技术实现数据的细粒度访问控制,利用区块链不可篡改的特性确保关键字密文的安全.在该方案中属性基加密技术用来加密关键字,区块链上存储关键字密文,云服务器上存储关键字密文和数据密文.基于困难问题假设,证明该方案能够保证关键字密文和陷门的安全性.数值实验结果表明:该方案在密钥生成阶段、陷门生成阶段、关键字搜索阶段具有较高的效率.     

基于区块链的医疗数据流共享

为解决医疗数据流场景存在的数据共享不灵活和医患关系泄漏问题，提出一种基于区块链的医疗数据流共享方案。提出基于密钥生成树的密钥管理策略和密钥搜索策略，用户可根据自身需求使用密钥流加密医疗数据且灵活地共享数据。此外，基于密码学原语提出有效的协议保护区块链上医生和患者的身份信息，实现医患关系隐私保护。安全分析和实验结果分析表明，所提方案可以实现医疗数据流安全和灵活的共享，以及医患关系的隐私保护。     

基于以太坊的数字权限保护系统

传统的数字权限保护系统中存在着中心化、交易信息和权限信息不透明的问题,利用区块链技术的去中心化、公开透明等优点,提出了一个基于区块链的数字权限保护系统。该系统使用星际文件系统（IPFS）存储加密的数字内容,通过智能合约完成权限交易和自动发放许可证,利用区块链记录权限交易信息和许可证信息。解决了传统数字权限保护系统中集中式内容服务器造成的单点故障问题,实现了无需任何集中服务器的许可证发放功能和权限交易功能,同时保证了信息的透明与可信。安全性和性能分析表明,该系统是安全可行的;仿真实验结果表明,该系统能够以较低的开销实现数字内容的权限保护。     

分级管理权限匿名多用户云加密搜索方案

针对目前云计算环境下多用户加密搜索方案存在的问题,首先提出了一个基本的多用户加密搜索方案,然后将这个基本方案延伸为匿名的分级管理权限的多用户加密搜索方案。与已有的大多数方案相比,该方案不仅实现了对关键字信息的保护,也实现了对用户身份隐私的保护;同时数据拥有者可以直接控制用户查询权限,而不是云端服务器。此外,通过采用一种特殊的查询密钥生成规则,实现了分级管理用户的查询权限。安全分析表明该方案是安全的,同时性能分析及实验数据表明该方案是实际可行的。     

区块链中匿名属性验证可搜索加密方案

为保护数据用户属性隐私,防止属性隐私泄露,提出一种属性基可搜索加密算法。利用对称加密算法对数据拥有者信息进行加密并将加密后的信息上传到星际文件系统;使用属性基可搜索加密算法对数据关键字进行加密并将加密结果上传到区块链中,实现数据密文和关键字密文的分布式存储;使用智能合约实现关键字安全搜索,避免云服务器返回不相关搜索结果。方案的安全性是基于Diffie-Hellman困难性假设,理论分析和实验结果表明,该方案具有较好的用户隐私保护效果和计算开销。     

按需披露的区块链隐私保护机制

隐私保护已经成为区块链技术真正从理论到现实应用必须解决的关键问题。实际应用中存在一种按需披露的隐私保护需求,受组播安全通信机制的启发,提出一种按需披露的区块链隐私保护机制(PPM-ODB,privacy protection mechanism of on-demand disclosure on blockchain)。该机制通过改进基于RSA的匿名多接收者加密方案来实现隐私信息一对多的加解密、知情者的匿名性保护和隐私泄露的可追溯,通过采用Quorum链隐私保护机制来实现密钥在隐私信息拥有者和知情者间的安全高效分发。实验证明了PPM-ODB机制可保证隐私数据的保密性,及其在时间和存储开销上的优越性,并建议知情者的个数少于100,以获得良好的用户体验。     

基于群签名与属性加密的区块链可监管隐私保护方案

区块链技术的去中心化、数据难篡改等特性使其在溯源问题上体现出明显优势,基于区块链的溯源系统可以解决传统系统中信息孤岛、共享程度低以及数据可篡改等问题,从而保证数据的可追溯性。然而,区块链溯源系统中的数据可追溯性与用户隐私保护之间难以取得平衡。提出一种结合群签名、隐私地址协议、零知识证明以及属性加密的分布式可监管隐私保护方案。对群签名的群管理员机制进行改进,设置多群管理员生成用户私钥片段,用户根据返回的私钥片段计算自身私钥,并根据需要有选择性地对溯源数据进行属性加密,同时为链上数据设置特定的访问结构,以实现数据与用户的“一对多”通信。群管理员利用群公钥对交易双方的身份进行追踪与追责。符合数据特定访问结构的用户通过自身的属性私钥对密文进行解密从而获取数据信息。实验结果表明,该方案能在保证数据可追溯并实现交易双方监管的同时,提高链上数据的隐私保护水平,与现有隐私保护方案相比安全性更高。     

支持区间查询的基于位置服务外包数据隐私保护方案

随着云计算技术的迅猛发展,越来越多的LBS服务被外包到云上运行以减少本地的计算和存储成本。然而,外包环境下的云服务器通常被认为是一个半可信的实体,LBS提供商的数据安全和用户的个人隐私将会面临新的安全挑战。针对现有基于位置服务数据外包方案中不支持区间查询和隐私保护不足等问题,文章提出一种支持区间查询的LBS外包数据隐私保护方案,利用非对称向量积保值加密和公钥可搜索加密对LBS坐标和关键词进行加密,实现LBS数据的机密性和用户查询模式的隐私性;利用轻量级的矩阵运算使用户在不泄露查询区间的前提下准确获得所需LBS数据。在新用户注册方面,采用基于双线性配对运算实现用户身份认证。安全性和性能分析表明,文章方案较同类方案具有一定优势。     

可追踪的区块链账本隐私保护方案

由于区块链中交易的有效性建立在账本公开验证的基础上,这带来了隐私保护的安全问题。目前的研究成果往往过度强调隐私性,使得区块链在实际应用中不受监管。如何在区块链上既保证用户信息的隐私性又使得用户能够被特定监管人所追踪是一个值得研究的问题。基于零知识证明、隐身地址技术和环签名,提出了一种可追踪的区块链账本隐私保护方案。通过使用可追踪的零知识证明、可追踪的隐身地址和可追踪的环签名,使得一般用户无法通过分析历史账本降低匿名性,同时管理者能够解密交易信息。该方案增强了区块链账本的隐私性,也保证了区块链能够被监管。理论分析证明了方案拥有较强的安全性和可追踪性。仿真实验结果表明方案具有强匿名性,且不会对传统区块链的性能带来显著影响。     

基于区块链的动态可验证对称可搜索加密方案

对称可搜索加密(symmetric searchable encryption, SSE)能实现密文数据的检索而不泄露用户隐私, 在云存储领域得到了广泛的研究与应用. 然而, 在SSE方案中, 半诚实或者不诚实的服务器可能篡改文件中的数据, 返回给用户不可信的文件, 因此对这些文件进行验证是十分必要的. 现有的可验证SSE方案大多是用户本地进行验证, 恶意用户可能会伪造验证结果, 无法保证验证的公平性. 基于以上考虑, 提出一种基于区块链的动态可验证对称可搜索加密方案(verifiable dynamic symmetric searchable encryption, VDSSE); VDSSE采用对称加密实现动态更新过程中的前向安全; 在此基础上, 利用区块链实现搜索结果的验证, 验证过程中, 提出一种新的验证标签——Vtag, 利用Vtag的累积性实现验证信息的压缩存储, 降低验证信息在区块链上的存储开销, 并能够有效支持SSE方案的动态验证. 由于区块链具有不可篡改的性质, 验证的公平性得以保证. 最后, 对VDSSE进行实验评估和安全性分析, 验证方案的可行性和安全性.     

A novel logistics data privacy protection method based on blockchain

This paper is dedicated to investigating the application of blockchain in e-commerce logistics. In the traditional logistics system, the protection mechanism of complete logistics information is not perfect and the privacy of users is leaked. Although access control can ensure the confidentiality of data to some extent, the traditional centralized access control is difficult to adapt to the access control needs of the e-commerce logistics environment. On this basis, a novel access control scheme for logistics data is proposed. It combines the membership in Hyperledger and ciphertext-policy attribute-based encryption and ensures the security of the user’s private key with the membership in Hyperledger instead of the traditional key distribution center. Finally, an experimental test and verification results on Hyperledger Fabric show the feasibility of the scheme.

     

属性基加密和区块链结合的可信数据访问控制方案

传统的数据存储方式往往采用集中式架构,这种集中式存储架构容易产生信任和安全问题。文章提出一种属性基加密和区块链结合的可信数据访问控制方案,将对称加密算法和属性基加密算法结合,实现了数据所有者对数据的细粒度访问控制,保障了数据所有者的隐私保护权利。同时,文章将区块链技术和分布式存储相结合,区块链上仅存储数据及密文位置的哈希值和访问控制策略等信息,解决了区块链系统的存储瓶颈。实验表明,该方案能有效保护数据所有者的安全和隐私,实现数据的安全共享。     

基于k-Lin假设的同态加密方案

作为数字货币的底层核心技术之一,区块链随着数字货币的快速发展而受到了广泛关注.由于区块链具有去中心化、防篡改、可追溯等性质,如今越来越多的企业和个人用户选择利用区块链技术来实现数据的传输和记录.区块链公开透明的特性,一方面充分保证了数据的可用性;但另一方面,又给用户的隐私信息带来了严重威胁.为了同时兼顾用户数据的机密性和可用性,同态加密常常被用到区块链的安全解决方案之中.然而,现实应用对于所部署的同态加密方案的安全强度要求也很可能会随着时间推移而有所变化.考虑到区块链应用场景的复杂多样性和分布式特点,同态加密方案一旦部署下去,之后,当随着时间推移需要调整安全性强度时,相应的工作量将会非常繁重.此外,在区块链的现实应用中,考虑到监管方面的需求,很多情况下（尤其是针对某些群组成员发布和传输的数据）需要允许某可信第三方（如监管方）能够对链上的相应密文数据进行解密.若采用传统的同态加密方案对数据进行加密,可信第三方需要存储所有用户的私钥,这将给密钥管理和存储带来巨大压力.针对当前的区块链应用场景和安全需求,提出了一个基于ZN2*（N=pq）上的判定性k-Lin假设的加法同态加密方案.该方案不仅在标准模型下能够满足IND-CCA1安全性,还具有3个特殊优势：（i）可以通过对参数k的调控细粒度地调节加密方案的安全性强度;（ii）加密方案具有双解密机制：存在两种私钥,一种由用户本人持有,另一种由可信第三方持有,其中,可信第三方的私钥可用于该加密体制所有用户的密文解密;（iii）加密方案可以极为便利地退化为IND-CPA安全的公钥加密方案,退化后的方案不仅其公私钥长度和密文长度变得更短,而且同样具有加法同态性和双解密机制.