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...     

基于区块链的身份认证机制的效率优化方法研究

基于区块链的去中心化PKI使用区块链替代传统的CA,借助区块链的权威性和公开性,实现了认证的去中心化。目前的研究大多使用遍历区块链的方法查询身份—公钥对,从而验证某公钥是否属于通信对方,效率较低。提出了一种基于密码累加器的身份认证方式,将链上身份和公钥信息映射为累加值,实现认证功能的同时提高了身份—公钥对的验证效率,同时解决了区块链体积不断增长的情况下轻节点存储空间不够的问题,并通过实验验证了该方法的可行性和有效性。     

DNSSEC域名解析的形式化描述及量化分析研究

DNSSEC将公钥体系引入DNS,实现了对数据的完整性、数据来源等验证,有效地保护了域名服务体系的安全.采用扩展的有限自动机对DNSSEC域名解析过程进行了形式化描述,引入DNSKEY,DS,NSEC3信任关系来刻画信任链建立中的信任传递过程.在此基础上,提出了DNSSEC域名解析的量化分析方法,并评估了影响其解析成功率的主要因素.分析发现,DNSSEC解析成功率与递归服务器的响应率基本呈线性关系,而信任链的长度对解析成功率的影响有限,为了保持较高的解析成功率,每级的权威服务器应部署3台以上,DNSSEC请求过程的成功率和DNSSEC验证过程中对特定资源的请求成功率应达到60%以上.上述结论对于深入分析DNSSEC解析成功率的制约因素,对DNSSEC的部署等均有重要的参考价值.     

基于区块链的分布式证书高效认证方案

借助区块链的权威性和公开性,基于区块链的去中心化公钥基础设施实现了分布式无中心的公钥证书认证方案。现有工作普遍集中在系统架构的实现上,对去中心化公钥证书的认证策略及效率问题却讨论较少。目前的研究大多使用链上遍历的方法查询公钥证书进行认证,效率较低。因此,本文提出了一种基于背书签名方案的链下证书获取和验证方案提升证书认证的效率。尽管该方案设计完全基于经典密码计算,但是并不需要对协议参与方的计算能力作任何限制性假设,适用范围广且具有计算安全性,对信道窃听免疫。最后,通过实验对比验证了该方法相对于传统方案的可行性和时效性。     

基于区块链的去中心化身份认证及密钥管理方案

SM9是国内商用密码体系的重要组成部分,它是基于标识的密码体制,可以避免PKI系统中复杂的证书管理难题,为物联网安全应用提供了新的解决方案。但SM9需要可信第三方KGC为用户生成和管理密钥,密钥更新极为不便。为了解决SM9密钥更新的难题,文章利用区块链技术,提出一种去中心化的身份认证及密钥管理方案。在该方案中,用户仅需要首次由IGC(Identity Generator Center)为其生成身份标识符和密钥,随后用户可以自动对密钥更新,在此过程中身份标识符作为公钥保持不变,仅对私钥和参数更新,以便于身份认证。文章重新定义了交易的数据结构,并且更新过程以交易的形式记录在区块链上,通过区块链数据的不可篡改性保证了其真实可信。文章的研究为去中心化的物联网应用场景下身份认证及密钥管理提供了新的解决方案。     

一种基于联盟管理的高效分布式域名系统

在域名解析系统中,下级域名的命脉被上级域名所掌握,这种中心化的管理为域名解析带来了巨大的风险。以比特币等加密货币为代表的区块链则具有去中心化的特性。随着namecoin的提出,区块链开始被应用在命名系统和域名解析的领域,之后的Blockstack和ENS都提出了去中心化命名系统的解决方案。其中,Namecoin和Blockstack采用了完全去中心化的命名管理方式,产生了域名抢占问题。因此,我们将目光转向了采用小群组投票决定域名增加和删除的联盟化管理方案。在联盟化管理方案中,比如ENS的和超级账本的均存在交易空间太大的问题,在区块链本身存储代价大的背景下,存储效率将变得低下。因此,DNS系统和区块链的结合难度很大,不仅需要保证在多变的域名存储信息中保证存储总量较小,同时还需要针对域名解析实现高效的联盟化管理,这使得至今仍未有一个令人满意的去中心化域名解析系统的解决方案。为此,我们提出了ECMDNS——一个高效的基于联盟化管理的域名解析系统,既考虑到DNS区域文件具有存储量大且变换频繁的特点,又能在完全中心化和完全去中心化之间采取折衷方案,并拥有较高的时空效率及较小的存储总量。我们通过区分链上链下的存储保证在多变的域名信息中保证存储总量较小;通过群组决策投票的方式实现联盟化管理,同时优化了Hyperledger Fabric提出的混合复制模型,将空间存储效率优化到原本的1/16。并且仅需要花费1次分布式副本同步,就可以完成一项由n名成员背书对同一域名背书的事务,并在联盟化管理的基础上实现区块链交易空间性能的高效性,从而实现整体存储效率的高效性。     

基于ECC和AES的区块链云存储框架设计

为增强云存储数据的完整性和可靠性,提高用户隐私安全性,设计一种区块链混合算法,基于该混合算法提出一种云存储框架。在加密过程中使用AES算法进行字节替换、混合列和行移位操作,将椭圆曲线加密(ECC)生成的密钥与高级加密标准(AES)的密钥合并,实现更高的安全等级;在客户端生成唯一性数字签名,将其存储在去中心化的区块链集合上;数据中心通过事务ID与公共区块链的通信,验证区块,确保加密数据完整性,并在解密前进行授权。仿真构建了与实际云服务基础设施相似的虚拟云,将仿真结果与其它方法进行比较,验证了所提框架可以确保数据完整性和隐私性,具有更高的效率和灵活性。     

基于区块链的医疗信息共享平台设计研究

本文研究、设计并实现了基于OpenStack和公钥体制的医疗信息共享平台,基于云平台开发一个具有申请、签发、作废医疗、密钥管理的数字认证平台,对OpenStack进行架构设计,最后利用区块链技术实现去中心化,提高医疗信息共享平台的安全和可信度。     

发布区块链CNWW3标准的高并发快速交易及交易验证体系模型

当前去中心化区块链网络无论在学术界还是产业界都是非常值得关注的领域,已经有非常多的平台和应用,体现出了旺盛的生命力。去中心化区块链网络自身非常突出的优点,如安全性、数据唯一防篡改等特点,使得越来越多的传统的中心化服务有着向去中心化平台转移需求。但是现有去中心化区块链网络本身存在缺陷,特别是在TPS较低的情况下,存在无法承载现有中心化系统所提供的服务的问题。通过系统地讨论该问题并提出了整套机制,通过有效去中心化、交易分层和网络分片的组合机制,可以在保证去中心化区块链网络的安全性、扩展性和去中心化性上,极大地提高网络单位时间内处理事务的能力,从而能有效地支持传统中心化应用向去中心化平台转移,完成业务和技术的双重升级。本文研究基于区块链标准网络应用Web3. 0(ChainNetWork Web3. 0,CNWW3)模型标准。     

一种基于区块链的分布式公钥管理方案研究北大核心CSCD

分布式系统相对于集中式系统,存在系统中难以达成一致共识的难题,因此分布式系统在信息存储相关应用上受到很大的限制。区块链的出现和对其研究的深入为在分布式系统中建立共识给出了一个较为可靠的实现方式。文章提出建立一个基于区块链技术的分布式公钥方案,通过区块链网络中的节点共同承担密钥存储的职责。通过将存储系统拆分到网络的组成节点中,相较于传统的中心化公钥系统能够提供较好的响应性能和抗干扰能力。对于区块链系统在虚拟货币中应用时已经显现出的缺陷,在分析了这些缺陷对公钥管理的影响后,通过对区块链系统进行一定的改进进行规避。最后,文章对一些常见的针对公钥系统的攻击方式进行了分析,证明了系统对攻击者通过欺骗节点干扰共识的达成和传播有着较强的抗干扰性,保证了公钥管理系统的安全性。     

基于区块链技术的高效跨域认证方案

为解决现有公钥基础设施（PKI）跨域认证方案的效率问题,利用具有分布式多中心、集体维护和不易篡改优点的区块链技术,提出基于区块链技术的高效跨域认证方案,设计了区块链证书授权中心（BCCA）的信任模型和系统架构,给出了区块链证书格式,描述了用户跨域认证协议,并进行了安全性和效率分析。结果表明,在安全性方面,该方案具有双向实体认证等安全属性;在效率方面,与已有跨域认证方案相比,利用区块链不可篡改机制,使用哈希算法验证证书,能减少公钥算法签名与验证的次数、提升跨域认证效率。     

基于区块链的身份托管模型研究

针对现有中心化信任下用户多身份管理难的问题,提出一种基于区块链的身份托管模型。模型将用户拥有的各个系统的身份信息采用椭圆曲线算法加密签名,确保身份信息的所有权;设计了身份认证区块链模型和身份信息上链的智能合约,将身份签名结果存储到区块链中,确保其安全和不可篡改;设计了登录验证的智能合约,使用用户公钥对签名信息验证用户是否具有登录系统的权限。对该区块链身份托管模型在Hyperledger Fabric中进行实验论证,实验结果表明,该模型具有高的安全性和时间效率,能方便管理用户的多个系统身份信息。     

基于区块链的网络安全体系结构与关键技术研究进展

随着互联网技术的不断演进与用户数量的"爆炸式"增长,网络作为一项基础设施渗透于人们生存、生活的各个方面,其安全问题也逐渐成为人们日益关注的重点.然而,随着网络规模的扩大以及攻击者恶意行为的多样化、复杂化,传统网络安全体系架构及其关键技术已经暴露出单点信任、部署困难等诸多问题,而具备去中心化、不可篡改等特性的区块链技术为...     

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.     

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。     

区块链系统中身份管理技术研究综述

区块链技术是一种通过块链式结构、共识算法和智能合约来生成、存储、操作和验证数据的新型分布式基础架构和计算范式,其所构建的新型信任机制有助于推动互联网技术由信息互联网向价值互联网的转化.由于区块链中的账本数据采用公开交易记录、多节点共识确认的方式进行存储和验证,因此对系统中的身份管理及隐私保护提出了极大的挑战.首先分析了...     

在DNSSEC下保障顶级域名解析托管服务稳定迁移的操作机制

基于顶级域解析服务托管平台迁移部署实践,重点研究分析了在DNSSEC环境下,为避免发生域名系统安全扩展(DNSSEC,DNS security extension)信任链及解析服务中断、域名NS记录不一致等安全问题,如何在密钥轮转、DS和NS记录变更、数据更新等环节中实现新旧服务托管商及互联网数字分配机构(IANA,i...     

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.

     

Zeroconf网络的安全性分析及改进

分析并指出Zeroconf（Zero configuration）网络易受到DNS欺骗攻击,提出并实现了一种增强其安全性的改进策略。该策略通过DNSSEC对Zeroconf网络中DNS消息收发提供权限认证和信息完整性检查,同时针对Zeroconf网络无中心、自组织的特点,改进DNSSEC原有的公钥分配和管理机制以适应其特性。实验结果证实该策略提高了Zeroconf网络的安全性。