区块链应用下的新型区块链布隆过滤器

布隆过滤器(BF)可以高效查询元素是否在指定集合中,广泛应用于区块链成员查询中.针对现有的通用布隆过滤器无法充分利用区块链数据特性及通用设备计算资源的问题,提出一种新型区块链布隆过滤器(BBF).首先,改进布隆过滤器数据结构,对BBF以组为单位进行细分,从而将元素的映射范围限制在一个组内,减少访存失败次数,提高访存效率...     

区块链安全问题:研究现状与展望

区块链是比特币底层的核心技术,展示了在自组织模式下实现大规模协作的巨大潜力,为解决分布式网络中的一致性问题提供了全新的方法.随着比特币的广泛流通和去中心化区块链平台的蓬勃发展,区块链应用也逐渐延伸至金融、物联网等领域,全球掀起了区块链的研究热潮.然而,区块链为无信任的网络环境提供安全保障的同时,也面临安全和隐私方面的严峻挑战.本文定义了区块链系统设计追求的安全目标,从机制漏洞、攻击手段和安全措施三方面对区块链各层级的安全问题进行全面分析,提出了区块链的平行安全概念框架,并总结未来区块链安全问题的研究重点.本文致力于为区块链研究提供有益的安全技术理论支撑与借鉴.     

基于区块链的零知识位置证明系统设计

智能终端设备及定位技术的发展催生了许多基于位置的服务,如定点打卡服务（访问特定地点获取相应的奖励）,这导致非法用户为了获取利益对位置服务器进行位置欺骗。因此,需要对用户提供的位置证书进行验证。但现有的位置证明系统在验证用户位置证书的同时对用户隐私保护并不周全,且用户对位置证书的控制并不灵活。基于区块链技术,提出一种分布式位置证明系统架构;进而在此架构基础上,引入零知识证明,提出一种零知识位置证明协议。架构与协议组成的零知识位置证明系统允许用户根据需求,自由选择披露的证书内容及位置精度,实现分级的位置隐私保护。     

区块链系统中的分布式数据管理技术——挑战与展望

区块链技术近年来受到了广泛关注,并应用于各个领域,数据查询是其在应用过程的一个重要技术,如物流链中的数据溯源等. 随着区块链系统中交易数据量的持续增长,支持高并发事务处理的图式区块链成为区块链技术的研究热点. 图式区块链的高并发区块使得数据查询难以像传统链式结构依次遍历,可以根据图式结构采用广度优先或深度优先遍历策略,但这种查询方式存在效率低、验证难等问题. 针对图式区块链数据查询的效率和可验证性问题,提出了一种基于学习索引的高效可验证的图式区块链查询机制Lever. 该机制通过引入学习索引技术对图式区块链中时序数据分布特征进行学习以实现对索引过程的优化,旨在提高图式区块链查询的效率和可验证性. 学习索引是通过学习数据分布来减少索引存储空间和查询时间的新型索引技术,将学习索引应用于图式区块链的纪元高度与时间戳的映射关系中,通过函数运算的方式定位查询数据,提高查询速度和效率. 同时,为了加快纪元内多个区块数据的过滤速度,在每个区块头部添加布隆过滤器,并为每个纪元生成一个聚合布隆过滤器,从而提高纪元内的数据遍历速度. 此外,为保证查询结果的正确性和完整性,该机制结合布隆过滤器和排序默克尔树生成可验证对象,通过部分默克尔树分支实现对布隆过滤器假阳性的不存在证明,有效减小验证对象的规模,从而提高图式区块链查询过程的数据传输效率. 实验结果表明,Lever能有效提高基于DAG的图式区块链查询效率和可验证性,与Conflux的基本查询机制相比,该机制的查询性能最高提升了10倍,可验证对象大小开销可以降低90%.

     

一种面向区块链的链下数据库高吞吐量可验证查询方法

近年来区块链技术受到广泛关注,区块链的应用已经不止局限于加密数字货币,还在溯源、金融、物联网等领域有了初步的应用.传统结构的区块链由于受到共识算法的限制,大量的密码学计算导致网络的事务吞吐量无法得到有效的提升.本文提出一种面向区块链的链下数据库的可验证查询模式,全部的数据按批次存储在链下数据库,区块链中只存储批次数据的...     

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.     

基于区块链的公平可验证搜索加密方案

针对现有搜索加密方案缺乏对数据拥有者行为约束的问题,提出了一种基于区块链的公平可验证搜索加密方案。该方案提供公平高效的搜索和验证。引入向量数字承诺约束数据拥有者行为,同时采用区块链计算哈希验证基准实现高效的轻量级多关键字搜索结果验证,避免第三方验证不可信问题。方案通过对偶编码算法函数和局部敏感哈希函数将关键字映射至布鲁姆过滤器中,实现模糊搜索的同时提高搜索前关键字转化为向量的效率。经实验表明,该方案搜索前关键字转化效率更高,验证过程与现有使用公钥密码原语的验证方案相比,时间消耗更少。安全性分析证明该方案在随机预言模型下是安全的。     

基于哈希证明系统的区块链两方椭圆曲线数字签名算法研究

椭圆曲线数字签名算法(ECDSA)是区块链密码学技术中常见的数字签名之一,其在加密货币、密钥身份认证等方面已被广泛应用.然而当前的区块链ECDSA算法灵活性较低、匿名性较弱且分散性不高,性能相对高效的应用实例也十分有限.基于哈希证明系统,文章提出一种适用于区块链的两方椭圆曲线数字签名算法.通过给定签名算法的数理逻辑及其...     

区块链隐私保护与监管技术研究进展

区块链是一种分布式的数据库,是比特币等数字货币的核心技术,受到学术界和产业界广泛关注和研究.区块链具有去中心化、去信任、高度透明等特点,在金融、医疗、政府、军事等领域有重要的应用价值.区块链账本公开透明的特点方便了节点对交易的验证,但同时带来了用户的隐私保护问题.用户的身份、交易金额等内容很容易被泄漏,对其的保护是近几...     

基于区块链的公平可验证的多关键词密文排序检索

针对区块链环境下已有的可搜索加密方案实现结果验证和公平支付的成本过高、检索功能局限的问题,提出基于区块链的支持验证与公平支付的多关键词排序检索方案。该方案通过云服务器（CSP）存储加密索引树和执行搜索操作,并且构建了包含验证证明的查找表来辅助智能合约完成检索结果的验证以及公平支付,从而降低智能合约执行操作的复杂性,节约时间和费用成本。此外,结合向量空间模型与词频逆文档频率（TF-IDF）技术构建平衡二叉树结构的索引,并使用安全K邻近对索引和查询向量进行加密,从而实现支持动态更新的多关键词排序检索。安全性和性能分析表明,所提方案在区块链环境下和已知密文模型下是安全可行的;仿真实验结果表明,所提方案能够以可接受的开销实现结果验证与公平支付。     

子弹证明:一种区块链中的隐私保护技术

区块链的隐私保护技术自2008年比特币问世以来就成为研究热点之一。加密货币如门罗币(Monero)、大零币(ZCash)、达世币(Dash)等都是成功应用各类隐私保护技术的明星货币,而在诸多的隐私保护技术之中,零知识证明技术能实现最好的匿名性,因此也成为隐私保护研究领域的焦点技术之一。论文对最新的子弹证明技术进行系统性和原理性的阐述分析,并与Zksnarks和Zk-starks两类前沿零知识证明技术进行对比。最后,对区块链中的零知识证明技术的发展方向进行展望。     

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。     

融合双区块链的征信数据存储和查询方案

征信数据涉及个人的高度隐私,在收集和查询的过程中极易泄露或者收集到不真实的数据,征信数据的泄露会给被泄露人带来名誉损害和财产威胁等严重影响,为减少征信数据采集时用户隐私泄露、信息不对称、易篡改、易伪造和过中心化等问题,提出了一种融合双区块链的征信数据存储和查询方案,该方案由两条链组成,一条链用于存储多人的实时征信数据收...     

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.     

基于区块链智能合约的数字身份可验证凭证零知识认证和管理架构

数字身份认证和管理系统是计算机和互联网应用的安全基础设施,当前的数字身份认证和管理系统暴露出了许多的问题,例如,数字身份的中心化存储和管理、数字身份的自主权特性较差、数字身份的隐私无保障、数字身份的认证过程不公开透明等。伴随着区块链技术的发展,其去中心、防篡改、可追溯和安全透明等特点受到了越来越多的关注,各种基于区块链的数字身份认证和管理架构相继出现,然而这些架构仍然不同程度存在上述问题。对此,本文将区块链智能合约技术、非交互式零知识证明技术、可验证凭证数字身份等结合,提出了一个基于区块链智能合约的数字身份可验证凭证零知识认证和管理架构,并详细描述了架构角色和协议流程等,其中,在协议流程中,服务提供商根据服务授权要求构造零知识证明约束条件验证程序,用户基于该程序生成零知识证明,该零知识证明可以在不透露身份和私钥的情况下向服务提供商证明用户是身份的所有者,且身份满足服务授权要求,而服务提供商对零知识证明的认证和管理等都是在智能合约中完成的,实现了认证和授权的公开透明和安全。此外,本文设计了该架构的原型系统,并基于原型系统,评估了架构中智能合约的成本和时间开销,同时讨论了基于智能合约进行零...     

基于区块链的IoV隐私保护认证方案设计

传统车联网(Internet of Vehicles,IoV)身份认证系统普遍具有中心不可信的安全风险,而智联车又存在许多亟待解决的隐私安全问题.因此,借助区块链分布式、可溯源、不可窜改等特点,提出云链结合的可信分散式系统架构,基于该架构同时结合无证书的密码机制以及密钥隔离技术设计分布式身份认证协议.通过安全性分析表明,该方案安全性高、能满足车联网匿名身份认证的要求.同时与现有方案进行仿真对比表明,本方案具有更低的计算开销和通信成本,适用于实际的认证时延低和隐私保护的车联网环境中.     

基于区块链的电网可信分布式身份认证系统

基于区块链的身份认证系统大多基于公有区块链平台,本质上仍是传统的中心式身份管理和验证方式,难以满足微电网中可信接入、细粒度访问控制等需求.因此,基于FISCO BCOS联盟区块链技术,设计了一个支持多中心的分布式身份认证系统,提出了基于DID的身份管理协议,实现了用户身份的自主控制;研究了微网中终端节点的分布式可信接入...     

区块链工作量证明机制中的哈希算法探讨

区块链工作证明机制中哈希算法起着重要的作用,设计能对抗ASIC专用芯片计算的哈希算法对于保障区块链网络的安全和去中心化非常重要.现有的SCRYPT、X11、ETHASH、Cryptonight等算法都难以从根本上对抗ASIC芯片计算,因此需设计既有高计算复杂度,又具备算法变换共识机制的哈希算法,从而能够对抗只具备专用计算能力的ASIC芯片.     

对区块链中数据隐私保护的可搜索加密设计

区块链的每个节点都具备资源访问的权限,以明文存储的方式不能够确保数据的机密性。为解决区块链中的数据查找隐私暴露的问题,本文设计一项可搜索加密的区块链设计方案。该方案将区块链技术和可搜索加密相结合,并采用智能合约充当可靠的第三方搜索工具,从而限制了服务器在下发数据时的恶意行为,有效地解决了区块链存在的数据检索和隐私泄露等问题。