基于报文哈希链的签名认证方法

针对TCP/IP协议缺乏内生安全机制引起的网络安全问题,以及IPSec等附加的安全增强技术存在效率低的问题,提出了一种基于报文哈希链的签名认证方法。该方法将所传输报文的哈希值通过迭代哈希形成一个关于报文序列的哈希链,通信双方通过报文哈希链确保报文序列的完整性;在进行报文签名认证时,通信双方只需按一定间隔对数据报文进行签名认证就能确保多个报文的完整性和不可抵赖性,并能显著提高报文安全传输的效率。通过实验证明,在相同网络环境以及通用软件实现方式下,基于报文哈希链的签名认证方法的平均比特率比IPSec逐包签名方法的平均比特率有显著提高,且这种签名认证方法能有效防范中间人攻击。     

基于有序哈希链的文件数据同步方法

针对现有文件数据同步传输方法效率低、局部更新困难的问题,提出一种哈希链构建及文件数据同步方法。将C/S架构中服务器端文件或目录的变化作为一系列哈希节点,根据时间先后顺序,通过哈希函数迭代文件或目录的哈希值,形成能够记录文件库所有操作状态的有序哈希链。客户端只需根据哈希链节点执行相同文件操作并进行同步更新,而不需要对每个文件数据进行同步认证,确保文件库的完整性、不可抵赖性、可溯源性和防篡改性。采用有序哈希链的同步方法对不同终端进行文件数据差异监视和一致性检测,以快速获取文件变化并进行逻辑同步。实验结果表明,该方法在文件库未变动模式下的平均同步加速比为94.85%,在文件库变动的模式下,相较于“quick check”策略和常规策略的Rsync算法,平均同步加速比分别为6.5%和69.99%。有效地减少了同步过程中时间和资源的消耗。     

可监管的区块链匿名交易系统模型

针对现有区块链系统可追溯性与隐私保护难以兼顾的问题,设计了一种可监管的区块链匿名交易系统模型。首先,结合标识密码（IBC）和无证书公钥密码体制（CL-PKC）的优点,消除了单一IBC托管密钥带来的隐患,并在可保证安全条件下将用户交易标识与用户身份关联,从而保证了模型中的可监管性;其次,通过从网络层和应用层双层签名认证实现了隐私安全,既保证了用户交易内容和身份隐私的安全性,又确保权威机构能够根据异常交易进行追溯,从而为当下区块链匿名性和可监管性的兼容提供了一种新的思路;最后,把所提模型和自认证签名模型、多中心SM9模型及可追溯门罗币模型等进行对比,并通过计算机模拟仿真比较了所提模型和主流区块链模型的传输耗时。实验结果表明,所提模型在安全性和可追溯性上有较大优势;在相同软硬件环境下,多次传输相同大小信息时,所提模型的信息传输耗时比以太坊模型多168%,而长时间传输情况下效率差距不大;传输不同长度的信息时,所提模型的平均耗时要比以太坊模型多38%。     

基于密码累加器的无状态区块链性能优化

区块链由于其去中心化的特点,被认为是近年来最具颠覆性和革命性的技术创新之一。然而,目前大多数公有链由于数据高度冗余使得区块链系统数据迅速增长,从而造成节点存储资源消耗严重,此外它还存在区块共识成本较高导致系统吞吐量低的问题。针对区块链的可扩展性问题,提出一种适用于智能合约的无状态区块链性能优化方案STiPChain。STiPChain基于密码累加器与可验证计算完成无状态设计,采用RSA累加器生成智能合约的有效性证明实现节点状态数据压缩,同时通过分布式设计将智能合约的有效性证明更新效率优化至常数,极大降低节点对磁盘和内存的需求。在此基础上,STiPChain将区块共识与区块运算解耦,基于可验证计算技术提出新的智能合约执行逻辑和交易验证方案,解决无状态条件下的交易验证与执行问题,有效提高系统吞吐量。实验结果表明,与Ethereum相比,STiPChain无状态区块链性能优化方案将共识节点的存储需求降低了99%,吞吐量提高了1.6～2 500倍。