基于区块链的用电数据存储方案

针对智能电网用电数据存储系统中用电数据的安全问题,结合区块链共识机制、加密机制、对等网络和云存储技术,提出一种基于区块链的用电数据云存储方案,以确保用电数据的安全存储和共享.通过实用拜占庭协议,实现网络节点的共识,访问控制机制实现用电数据信息的共享,区块链存储用电数据的公共信息,并将用电数据的真实数据加密存储在数据库或云存储中,方便有效地实现敏感用户用电数据的存储和系统间的信息共享.在联盟链的环境下选取若干网络节点进行性能测试,通过安全性分析表明,该方案能安全、可靠地存储用电数据并且大大降低了网络节点的计算开销.     

基于区块链的电子健康记录安全存储模型

针对现有中心化信任背景下电子健康记录存储存在的安全风险,提出一种基于区块链的电子健康记录安全存储模型。模型首先设计了新的电子健康记录区块链存储结构,解决了现有存储模型实用性不强的问题;然后优化了区块链中区块入链的工作流程,减少了点对点（P2P）网络中的信息传播量;最后设计了基于随机数选举的共识机制,提高区块入链的时间效率。将提出的模型在Hyperledger中进行模拟实验,并将所提出的共识机制与现有共识机制进行性能对比。实验结果表明,提出的存储模型具有较高的安全性和更好的运行时间效率。该模型适用于区块链在医疗卫生领域的应用,为电子健康记录的安全共享提供了支撑。     

一种基于区块链的大健康数据存储和共享模型

针对各类机构健康数据共享困难、用户隐私保护不力等问题,提出一种基于区块链的大健康数据存储和共享模型,实现居民健康数据的安全存储和共享.为了处理跨链交易数据,保证数据跨域流转过程中的安全性、完整性、一致性,提出基于联盟链的双链网络模型.其中,联盟链存储数据的hash摘要、存储地址、关键字密文;大健康联盟链存储数据跨域访问记录,并利用代理重加密技术对跨域数据进行重加密操作.为了防止节点共谋并提高共识效率和模型容错率,设计一种基于节点信誉的当值节点选择方案.通过安全性分析和仿真实验得出方案的安全性与高效性,证明其适用于大健康数据存储和共享模型.     

基于区块技术的权重标识的跨域认证方案

在分布式的网络环境中,多个企业机构之间有在某种共识下的共享资源.为预防未经授权的用户访问这些资源,将改进的基于权重的秘密共享签名方案用于联盟链中的共识过程,提出基于区块技术的权重标识的跨域认证模型.模型中不同CA机构作为联盟链中共识机制的验证节点,系统基于验证节点的权重采用改进的秘密共享方案生成拥有不同权重的私钥分配给...     

基于区块链的电子病历隐私保护系统设计

针对中心化存储下个人电子病历共享中存在的单点失效、隐私泄露以及访问不可控等问题，设计了基于区块链的电子病历隐私保护系统。该系统通过链上链下结合存储方式，提高了电子病历的存取速度，通过构建亲友链并进行基于秘密共享的数据分发，解决了病人无法提供私钥时的病历数据重构，设计智能合约实现数据访问的安全授权和高效共享。系统测试结果表明，设计的系统具有正确性和实用性，对推动国家实施智慧医疗进步具有重要意义。     

基于区块链和密文属性加密的访问控制方案

随着数字社会的到来,使得数据成为了重要的生产要素,为了充分释放数据要素价值,作为数据安全共享的访问控制技术是实现数据安全应用与治理的关键。因此,围绕分布式架构下密文及密钥的安全性问题提出了一种基于区块链的密文访问控制方案。该方案利用密文生成算法与验证合约实现外包密文存储的真实性与完整性验证;设计了基于安全多方计算的属性密码,实现了用户私钥的链下安全多方计算并确保了私钥的唯一性,极大缓解了单属性权威的计算压力,可有效保护用户属性隐私、避免单点故障;定义了格式化的事务数据结构,实现了访问控制的全过程追责。通过安全性分析、性能分析和实验仿真分析表明,该方案在安全性和性能上均满足通用区块链的需求,为数据开放共享提供了一种通用的区块链访问控制方案。     

适用于区块链电子投票场景的门限签名方案

针对传统的盲签名、群签名等签名算法适用于区块链异构网络时可能出现依赖可信中心、效率低等问题，提出了适用于区块链电子投票场景的门限签名方案。该方案基于Asmuth-Bloom秘密共享方案，无需可信中心。首先，由区块链节点通过相互协作产生签名，实现节点之间相互验证功能，提升节点可信度；其次，建立节点加入和退出机制，以适应区块链节点流动性大等特点；最后，定期更新节点私钥，以抵抗移动攻击，使其具有前向安全性。安全性分析表明，该方案的安全性基于离散对数难题，能够有效地抵御移动攻击，满足前向安全性；性能分析表明，与其他方案相比，该方案在签名生成和验证阶段的计算复杂度较低，计算量较小。结果表明，所提方案能够很好地适用于区块链电子投票场景。     

基于秘密共享的多因素区块链私钥保护方案

针对区块链缺少恢复机制导致用户私钥一旦丢失就难以找回的问题，提出了一种基于口令、秘密问题和指纹的多因素区块链私钥保护方案。该方案无需用户存储额外信息且可以完全在线上实施，并采用了抗遗忘的因素访问策略。在注册阶段，用户需要提供所有因素信息(包括口令、秘密问题和指纹)以及区块链私钥，并使用秘密共享方案为一组服务器分配秘密份额。在恢复阶段，用户仅需要提供部分因素并向多个服务器发送恢复申请，即可获得其秘密份额的信息并以此重构出区块链私钥。实验结果和启发式安全分析表明，该方案中客户端和服务端的计算开销都在毫秒级，可以抵抗已知攻击且通过支持多因素提供了更好的安全性。     

基于区块链与国密SM9的抗恶意KGC无证书签名方案

无证书密码体制能同时解决证书管理和密钥托管问题,但其安全模型中总是假设TypeⅡ敌手（恶意密钥生成中心（KGC））不会发起公钥替换攻击,这一安全性假设在现实应用中具有一定的局限性。国密SM9签名方案是一种高效的标识密码方案,它采用了安全性好、运算速率高的R-ate双线性对,但需要KGC为用户生成和管理密钥,存在密钥托管问题。针对以上问题,基于区块链和国密SM9签名方案提出一种抗恶意KGC无证书签名方案。所提方案基于区块链的去中心化、不易篡改等特性,使用智能合约将用户秘密值对应的部分公钥记录在区块链上,在验签阶段,验证者通过调用智能合约查询用户公钥,从而保证用户公钥的真实性。用户私钥由KGC生成的部分私钥和用户自己随机选取的秘密值构成,用户仅在首次获取私钥时由KGC为其生成部分私钥来对其身份标识符背书。随后可以通过更改秘密值及其存证于区块链的部分公钥实现私钥的自主更新,在此过程中身份标识保持不变,为去中心化应用场景提供密钥管理解决方法。区块链依靠共识机制来保证分布式数据的一致性,用户部分公钥的变更日志存储在区块链中,基于区块链的可追溯性,可对恶意公钥替换攻击行为进行溯源,从而防止恶意KG...     

基于联盟区块链的医疗健康数据安全模型

传统医疗信息系统中总是存在医疗健康数据安全存储难和共享难的问题,不同身份的人员在访问和共享医疗健康数据时都受到比较严格的限制,且验证身份和数据的真实性需要大量的资源和时间。针对传统医疗信息系统中存在的存储集中、共享安全性低和达成一致困难等问题,提出了一个基于联盟区块链的医疗健康数据安全模型。该模型根据目前的医疗资源分布情况将医疗机构划分等级,使用股份授权证明机制(Delegate Proot of Stake,DPOS)和实用拜占庭机制(Practical Byzantine Fautt Tolerante,PBFT)结合的混合共识机制保证在没有中心节点的情况下联盟中医疗机构可以快速达成一致,共享医疗健康数据;并根据区块链去中心、安全可信和防止篡改等特点,将数据记录及其他重要信息存储在区块链上,而将完整医疗数据加密存储在分布式数据库(Distributed Database,DDB)中,在安全存储用户医疗健康数据的同时,提高了数据在各医疗机构间的共享效率。安全性分析表明,该模型在容错范围内可以保护医疗健康数据,防止其被篡改和共谋;一致性分析表明,该模型有99%的概率保证联盟中医疗机构达成共识并共享医疗数据。     

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.     

ERSChain: Towards secure and flexible educational resource sharing using consortium blockchain and revocable ciphertext-policy attribute-based encryption

Sharing high-quality educational resources has become an effective way to promote educational equity. The traditional educational resource sharing platforms using centralized storage architecture have security issues. Recently, many studies use blockchain to achieve secure sharing of educational resources. However, the existing blockchain-based educational resource sharing schemes only use blockchain as a storage tool, and have issues such as low sharing efficiency, without considering copyright security, and lack of a trusted sharing environment, which prevents the large-scale sharing of educational resources. In response, we propose ERSChain, a novel blockchain-based educational resources sharing solution. First, we put forward a hybrid storage method that keeps the hash value of resource in the blockchain and stores the encrypted resource in the off-chain, which can alleviate the storage and computing pressure brought by massive educational resources while ensuring the integrity of resources. Second, we construct an efficient revocable ciphertext-policy attribute-based encryption algorithm to implement flexible access control and an outsourced decryption algorithm to achieve greater efficiency. Obtaining access to educational resources is possible when user's attributes meet the access policy and the user's identity does not exist in the revocation list. Third, we put forward a credit mechanism to adjust the user's credibility and a credit-based consensus mechanism to maintain the trusted sharing environment. Finally, security analysis and plentiful of experiments demonstrate that our proposed ERSChain achieves security assurance, has better applicability than similar works, and enables large-scale sharing of educational resources.     

基于区块链的电子病历数据共享方案

以区块链为数据存储平台的电子病历系统是当下研究的热点.存储在区块链上的数据是不可变的,这加强了数据的安全性.提出了一个基于区块链的电子病历数据共享方案,实现了患者和第三方数据用户在不侵犯患者隐私的前提下共享患者电子病历.使用私有链与联盟链构造方案的系统模型,医院服务器上存储患者的电子病历密文,私有链上存储患者病历密文的哈希值和关键字索引,联盟链上存储由关键字索引构成的安全索引.同时利用可搜索加密技术实现了联盟链上对关键字的安全搜索,运用代理重加密算法实现了第三方数据用户对患者电子病历的共享.通过数值实验对方案进行了性能评估.     

移动医疗系统中的可撤销无证书代理重签名方案

代理重签名在保证委托双方私钥安全的前提下, 通过半可信代理实现了双方签名的转换, 在本文方案中, 通过代理重签名实现了在通信过程中终端用户对于身份的隐私要求。移动医疗服务系统因为其有限的计算和存储能力, 需要借助云服务器来对医疗数据进行计算和存储。然而, 在将医疗数据外包给云服务器后, 数据便脱离了用户的控制, 这给用户隐私带来了极大地安全隐患。现有的无证书代理重签名方案大多都不具有撤销功能, 存在着密钥泄露等安全性问题。为了解决这一问题, 本文提出了一种可撤销的无证书代理重签名方案, 在不相互信任的移动医疗服务系统中, 实现了医疗数据传输过程以及云存储过程中的用户匿名性, 同时, 本文方案具有单向性和非交互性, 更适合在大规模的移动医疗系统中使用。此外, 当用户私钥泄露时, 本文利用 KUNode 算法实现了对用户的高效撤销, 并利用移动边缘计算技术将更新密钥和撤销列表的管理外包给移动边缘计算设备,降低了第三方的计算成本, 使其具有较低的延迟。最后, 在随机谕言机模型下证明了所构造的方案在自适应选择消息攻击下的不可伪造性, 并利用 JPBC 库与其他方案进行计算与通信开销的对比。其结果表明, 本方案在具备更优越的功能的同时, 具有较小的计算成本、通信成本和撤销成本。     

Smart grid data access control scheme based on blockchain

The smart grid communication parties need to process the data by the trusted central node, which will lead to security issues such as single-point attacks and data tampering. This paper proposes a smart grid data access control scheme based on blockchain, the user completes the registration of the smart meter by three encryptions. After the registration is completed, the registration information will be uploaded to the blockchain. In the data access phase, the verification center verifies the user's data access request, the database will accept the user's request for data if the verification is passed, and that will be broadcasted on the entire network and uploaded to the blockchain. The security of the scheme is analyzed by using a random oracle model. Analysis shows that this scheme can resist public key replacement attacks and malicious key generation center (KGC) attacks. Compared with the existing scheme, this scheme can more effectively resist more types of attacks. It shows that the smart grid data access control scheme proposed in this paper is safe, reliable and efficient.     

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。     

改进SM2签名方法的区块链数字签名方案

为了提高联盟链实用拜占庭容错（PBFT）算法共识过程中数字签名密钥保存安全性和签名效率问题,结合联盟链PBFT共识算法的实际运用环境提出了一种基于密钥分割和国家标准SM2签名算法的可信第三方证明签名方案。该方案中由可信第三方产生和分割密钥并将子分割私钥分发给共识节点,每次共识须先向可信第三方证明身份后,获取另一半子分割私钥来进行身份签名验证。该签名方案结合联盟链的特性实现了私钥的分割保存,利用共识特性结合哈希摘要消去了传统SM2算法中的模逆的过程。通过理论分析证明了该方案可抗数据篡改和签名伪造,同时借助Java开发工具包（JDK1.8）和TIO网络框架模拟共识中的签名过程。实验结果表明所提方案比传统SM2签名算法效率更高,并且共识节点越多效率差距越明显,在节点数达到30时,其效率较传统SM2算法可以提升27.56%,表明该方案可以满足当前联盟链PBFT共识的应用环境。