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.     

基于以太坊的医疗健康数据共享系统

医疗健康数据的共享对国家医保资金监管、解决医疗纠纷以及医学研究具有重大意义。医疗健康数据共享平台应保证相关数据的真实性和隐私性，以免数据受到泄露、篡改，同时患者对自身医疗健康数据的所有权应得到足够重视。本文设计一种基于以太坊区块链的医疗健康数据共享系统，利用区块链技术来保证相关信息的透明度和不可篡改，同时还使用IPFS来弥补区块链存储压力大的短板以提高系统性能，并使用CP-ABE加密和环签名等技术来保证数据的安全性和用户身份信息的隐私性。经测试表明，该系统针对不同用户角色提供了完善的相关功能，患者具有自身数据的掌控权，同时能够提供较好的数据安全性以及用户身份信息隐私性。     

基于区块链网络的医疗记录安全储存访问方案

针对在当前医疗系统中医疗记录授权流程繁琐、记录分享效率低下和身份验证困难问题，提出一种结合区块链技术与密码学的非对称加密技术的方法，将非对称加密技术的安全性高、多方协作简单等特性应用到区块链技术构成的点对点网络中，实现医疗记录跨域分享的可追踪、数据的不可篡改和身份验证的简化。首先，基于区块链技术的不可篡改性结合非对称加密技术，设计了文件同步合约和授权合约，其分布式储存优势保证了用户医疗信息隐私。其次，跨域获取合约的设计能够有效验证数据分享双方身份以及提高身份验证效率，不需要第三方公证机构便可安全过滤非合法用户。仿真实验结果显示，所提出的方案相比传统使用云计算方法解决医疗记录分享问题的方案，在数据防盗窃、多方身份验证和节约系统开销方面有明显优势。该方案对利用区块链的去中心化、可审计等优点解决数据分享过程中的安全问题提供了参考，为解决数据跨域分享、跨域身份验证问题提供了借鉴思路。     

基于区块链技术的身份认证研究综述

区块链技术由中本聪于2008年的白皮书中提出。作为点对点网络中的一种去中心化和分布式公共账本技术,区块链应用链接块结构来验证和存储数据,用可信共识机制来同步数据变化,为身份认证的实现提供了一种可信的技术方案。与传统集中式认证方式相比,基于区块链技术的身份认证可以在保护数据真实可靠、节点隐私安全的同时实现数据共享。文中概述了基于区块链技术的身份认证研究现状及进展。首先,从区块链的技术架构、分类以及共识算法系统地介绍了区块链的一些基本理论;然后重点介绍了口令认证技术、生物识别技术、PKI技术以及其结合区块链应用的身份认证目前的研究现状;接着从物联网、车联网、智能电网、金融、医疗等应用方面介绍了基于区块链的身份认证技术的研究进展;最后分析了区块链身份认证技术目前存在的问题,并展望了未来的发展趋势。     

一种基于区块链的医疗数据隐私保护方法

为解决医疗数据的泄露或恶意被窜改以及医疗纠纷问题,提出一种基于区块链的医疗数据隐私保护方法。利用哈希算法加密患者的身份信息,治疗结果通过AES（advanced encryption standard）算法加密,而AES的密钥使用ECC（ellipse curve ctyptography）算法加密,所有的加密密钥、治疗结果、患者身份信息存储到联盟链上。采用群签名技术追溯签名医院,群管理员可以解密医疗数据,将其作为重要依据协助第三方解决医疗纠纷。效率分析表明,在安全性相同情况下,该方法较的加/解密效率比对比方案分别提高了14%和46%,同时分析了群签名各类算法的时间开销。通过与同类方法对比,该方法既可实现患者身份、医疗数据的分类隐私保护,又可保证交易存储开销是合理的,在医疗数据隐私保护领域具有一定的应用价值。     

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.     

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。     

区块链中可监管的身份隐私保护方案

在账本公开、多方共识情况下确保交易身份的隐私保护是区块链技术面临的主要挑战之一.目前公有链中基于匿名认证和交易混淆的身份隐私保护方案由于缺乏监管又难于在行业应用中推广.借鉴门罗币中的身份隐私保护方案,引入监管方的角色,基于一次性地址加密和零知识证明设计了可监管的交易接收方身份隐私保护方案;结合可链接环签名和可撤销环签名设计了可链接可撤销环签名方案,以实现基于自主混淆的可监管交易发送方身份隐私保护方案.基于上述方案,系统在保护交易方身份隐私的同时,还支持监管方可离线恢复交易参与方的真实身份,从而达到“可控匿名”的监管目的.分析和测试结果表明,方案设计的算法运算时间均为毫秒级,可满足区块链非高频交易场景下的性能需求.     

融合联邦学习与区块链的医疗数据共享方案

随着医疗大数据的发展,医疗数据安全、个人隐私保护等问题日益突出。为在高效利用各个医疗机构医疗数据的同时保护病人的隐私,提出一种将联邦学习与区块链相结合的医疗数据共享与隐私保护方案。使用联邦学习对多源医疗数据进行建模,将训练的模型参数和医疗机构的声誉值存储于区块链上,并利用区块链对贡献高质量数据的医院进行奖励。通过分析数据源质量对联邦学习算法性能的影响,提出一种基于双重主观逻辑模型的声誉值计算算法来改进联邦学习的精确度,使用改进的声誉机制保证在数据共享中筛选数据源的效率,并利用区块链和联邦学习技术,提高共享效率和实现隐私保护。此外,利用Tensorflow搭建分布式平台并对算法性能进行对比分析,实验结果表明,所提方案能够筛选出高质量的数据源,减少边缘节点与恶意节点的交互时间,即使当声誉值在0.5以上时,也能达到0.857的学习精确度。     

支持国密算法的区块链交易数据隐私保护方案

随着区块链技术的发展,链上数据共享越来越重要。当前区块链交易数据在链上公开透明,存在隐私数据共享受限问题,而且Hyperledger Fabric平台缺乏国密算法的支持,在国内应用中受限。文章首先采用国密算法改造Hyperledger Fabric平台；然后提出交易数据隐私保护方案,以国密算法完成对交易数据的安全和限时共享；最后对改造的Hyperledger Fabric平台和提出的方案做系统实现和性能测试。实验结果表明,文章方法实现了对Hyperledger Fabric平台的国密改造,该方案的执行效率和系统性能均满足实际需求。     

基于区块链技术的健康医疗数据隐私加密控制系统设计

为确保电子健康记录系统尽快实现安全地医疗数据共享,克服传统隐私加密控制模型访问时延增长率较高,控制效果不够平稳的问题,本文基于区块链技术对健康医疗数据隐私加密控制系统进行了设计研究。采用C/S体系结构,设计了4层的基于区块链技术的的加密控制系统硬件。在系统软件的软件部分,采用了基于无证书公钥体制的内容提取签名方案,完成了对健康医疗数据隐私保护功能的设计。采用区块链技术,提出了数据加密访问控制方法MDACSC,在该方法中设计区块结构和链式存储结构,将后序遍历策略树匹配算法与分类分级属性算法应用到访问控制结构中提升访问控制效率,完成对健康医疗数据的加密访问控制。采用PoP-DPoS算法设计了改进共识机制,以确定记账权归属,优化了加密控制方法。经实验测试实现了对健康医疗数据隐私的加密控制,结果表明:该模型访问时延增长率较低,具有平稳、高效的访问控制性能,密文小、加密成本低,解密成本极高,并且数据安全系数达到了0.98,说明该系统总体应用效果良好。     

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。     

基于区块链的电子病历访问控制方法研究

电子病历等医疗数据是宝贵资源，其共享和使用为开展科研和制定决策提供支持，但在这过程中可能会侵犯患者隐私权。为了共享电子病历和保护患者隐私，利用区块链技术研究了电子病历的访问控制方法。分析了区块链的基本结构，设计了电子病历访问控制模型，采用区块链和密码技术，防止电子病历数据被篡改和泄露。实验结果表明，本访问控制方法能够抵抗身份伪装攻击，防止隐私泄露，实现医疗数据的安全共享和高效访问。     

基于双区块链的医疗记录安全存储与共享方案

在当前的医疗信息化建设中,电子医疗记录的存储与共享给病人带来了隐私泄露的风险,从而造成名誉损害和财产损失。现有的多数保护隐私的医疗记录存储与共享方案使用了中心化的管理节点,容易遭受集中攻击导致单点失效和恶意篡改的威胁。针对这些问题,设计了一个双区块链结构的医疗记录安全存储与共享方案 EMRSBC,其中使用2条联盟链分别用于医疗记录存储与共享。该方案解决了传统单链应用中拓展性差、吞吐量低的问题,将医疗记录的共享与存储分开,利用区块链的去中心化特性以及智能合约的链上代码实现在不可信环境中的访问控制,有效地保护了病人的隐私数据在存储与共享过程中的安全性。     

基于联盟链的能源交易数据隐私保护方案

区块链技术可以有效地解决分布式能源交易系统中的信任缺失、恶意篡改和虚假交易等问题,但区块链开放、透明的特性使得基于区块链的能源交易系统极易受到攻击,导致用户隐私泄露。为此,提出了一种基于差分隐私算法和账户映射技术的隐私保护方案BLDP-AM(Blockchain Local Differential Privacy-Account Mapping),用于保护交易数据的隐私。该方案重新设计了本地差分隐私算法的数据扰动机制使之适用于区块链技术,并基于该扰动机制构造了BLDP(Blockchain Local Differential Privacy)算法来保护交易数据的隐私。同时,为了保证交易正确性以及隐藏交易曲线特征,该方案首先通过账户映射(Account Mapping, AM)技术实现用户与多个账户关联,然后采用指数平滑预测(Exponential Smoothing Prediction, ESP)算法计算各账户的交易预测值,最后使用BLDP算法扰动交易预测值来获得真实交易值并进行交易。通过隐私分析证明了该方案在保护数据隐私方面的可行性,且实验分析表明该方案具有较好的性能。     

基于区块链的病历操作记录的隐私保护方案

本文针对电子病历操作记录的安全性及隐私性问题,提出了一种基于区块链的病历操作记录的隐私保护方案.通过基于RSA数字签名的身份认证方案为加入区块链网络的符合条件的医疗机构提供身份证明,通过群签名方案来实现必要时节点可跟踪,通过CA公钥加密使得即使区块链上的群管理员节点被入侵也无法获得隐私信息.通过该方案可以实现保护数据隐...     

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。     

电力系统工程设计文件代理人网络跨链技术

当前区块链跨链技术存在跨链监管存证更困难、新链接入过程不明确、异构链间数据结构转换复杂等问题。针对这些问题,将节点性能指标和身份评估、异构数据结构转换、点对点自组织网络等技术应用于工程文件数据跨链,提出代理人网络跨链方案。设计代理人节点选举算法,构建代理人跨链网络;明确工程文件数据跨链过程并记录工程文件跨链信息。仿真实验结果表明,该方案能完成工程文件数据跨链过程的实现。     

基于多层次区块链的医疗数据共享模型

基于区块链的医疗数据共享能够有效地提升医疗数据的可信性,但是面临着链上存储容量有限、缺乏数据隐私保护等问题。针对这些问题,提出一个基于多层次区块链的医疗数据共享模型。对个人医疗数据进行加密后上传到链下的分布式存储中,并将数据索引信息上传到链上,利用多层次区块链协同技术和链上链下混合存储方式提高存储效率;引入差分隐私保护联邦学习中模型参数,提升数据的隐私安全。实验结果表明,相对于以太坊而言,该方案机构存储开销平均下降了60%左右,用户存储开销平均下降30%左右。     

区块链隐私保护研究与实践综述

基于区块链的分布式账本，集成了非对称加密体系、P2P网络、共识算法、智能合约等多种技术，保证事务记录的一致性和不可篡改性.但是，区块链技术中的账本共享机制也带来了隐私威胁，用户身份、账户地址、交易内容等信息的隐私保护成为研究的关注点.讨论了区块链系统中的隐私威胁；着重分析了地址混淆、信息隐藏、通道隔离等3类隐私保护机制，详细介绍各类机制的原理、模型、特征及实现技术；最后探讨了实际应用中，区块链隐私保护技术在系统性能和可扩展性方面的挑战和发展方向.