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.     

基于区块链的车联网安全综述

随着车联网(Internet of vehicles, IoV或vehicle to everything, V2X)技术推动汽车行业和交通行业的智能化、网联化进程加快,车联网安全问题日益严峻.区块链(Blockchain, BC)作为分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等技术的集成应用,为车联网安全提供新的解决思路.本文对基于区块链的车联网安全研究展开综述,首先汇总了现有的车联网安全威胁和防护手段;其次梳理了区块链和车联网结合的研究价值;然后分析了当前基于区块链的车联网安全关键技术;接着从通信安全、数据安全、应用安全3个角度重点阐述了现有基于区块链的车联网安全防护手段和方法,并总结了现有的基于区块链的新型车联网安全体系架构;最后展望了基于区块链的车联网安全的未来发展方向和研究重点.     

基于区块链的联邦学习技术综述

联邦学习与区块链在应用领域、架构特点、隐私保护机制等方面具有很强的共性、互补性和契合度,近年来,一些研究与应用将两种技术结合起来,在数据隐私保护强度、数据共享激励机制、计算性能等方面取得了不少进展.为了帮助研究者掌握联邦学习结合区块链的最新研究成果与发展方向,对基于区块链的联邦学习进行了综述.首先,介绍了联邦学习技术的相关研究和存在的不足;其次,详细讨论了当前基于区块链的联邦学习的相关研究,重点从架构特点、资源分配、安全机制、激励机制等方面进行了分析;最后,总结了基于区块链的联邦学习应用在人工智能领域的未来发展趋势和需要关注的问题.     

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.     

面向异构物联网的可靠区块链激励机制

区块链具有不可篡改、可追溯、去中心化等特点，已成为未来6G物联网数字化的重要解决方案。在物联网中部署区块链系统，需要在物联网中部署共识机制。然而，目前的研究很少考虑到物联网节点的资源异构性对共识机制执行的影响。提出了一种面向异构物联网的可靠区块链共识的激励机制，用于解决道德风险和逆向选择问题。该激励机制最大化区块链服务提供商的效益同时满足物联网节点的个体理性和激励相容的约束条件。仿真结果表明该方案在可靠环境下，激励机制提高区块链服务提供商的效益是有效的。     

基于区块链的分布式激励机制研究

激励机制广泛应用于群智感知、P2P视频点播、机会网络等场景中,是提升信息网络服务质量与效率的关键。现有的激励机制通常依赖于类似银行的可信中心,但可信中心因其管控不透明、易受攻击等特征而存在系统信任缺失和隐私泄露问题。基于区块链的激励机制可作为上述问题的解决方案,区块链具有去中心化、开放性、不可窜改、匿名性等特征,可在互不了解的多方间建立可靠的信任关系,而且基于区块链的密码货币获得现实世界广泛的关注和认可。介绍区块链技术及密码货币差异;然后总结基于区块链的激励机制研究现状,包括激励机制交易形式、激励机制分类和激励机制评价标准;最后对现有激励机制进行总结和展望。     

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。     

基于区块链的众包系统研究综述

基于区块链的众包系统可以为用户提供不依赖集中式中央平台且安全可信的交易环境。文章系统地梳理了近五年来基于区块链的众包系统的研究工作。首先,介绍了众包的概念以及区块链技术的基本原理。其次,分析了传统基于集中式中央平台的众包系统存在的问题,并针对这些问题提出基于区块链技术的解决思路。再次,从架构设计、安全隐私、共识机制、数据存储四个方面分析了基于区块链的众包系统设计所面临的问题以及对应的解决方案。最后,展望了基于区块链的众包系统领域未来的研究方向。     

区块链密码学隐私保护技术综述

近年来,数据隐私问题日益明显,如何在区块链中实现有效的隐私保护是研究热点。针对区块链在隐私保护上的研究现状与发展态势,阐述了区块链在交易地址、预言机以及智能合约上的隐私保护方法,归纳出区块链在基本要素防护上的隐私策略。基于国内外高水平文献梳理分析了特殊密码学原语、后量子密码学两类区块链密码学防护方法及使用场景,综述其研究思路,并给出属性基加密、特殊数据签名、同态加密、安全多方计算、零知识证明、格密码等适用于区块链隐私保护的密码学技术的优缺点,得出区块链应用的隐私防护离不开密码学技术支持的结论。针对区块链隐私保护技术,从基本要素防护和密码学防护两个方面进行了分析,总结出仅从区块链的应用层、合约层出发难以有效解决隐私问题,还需要利用各类密码学技术根据需求和应用场景的不同进行优势互补。根据区块链隐私加密技术发展现状,从区块链基本要素防护和基于密码学的防护展开叙述。从内生性基本要素安全和外生性密码学隐私安全两个角度出发,先研究基本要素隐私防护,再深入分析区块链隐私密码学防护技术。在对应防护措施中以技术联合实际应用发展,考虑技术时效性的同时,衡量其隐私处理方面的优劣势以及潜在价值。展望了未来区块...     

基于区块链的物联网安全技术探究

近年来,随着区块链概念的提出,人们开始将基于区块链的物联网安全技术应用于物流、医疗、金融等领域。传统物联网存在的信任和安全隐私方面的问题,能够随着区块链分布式数据库系统技术的发展而得到有效改善,从而推动物联网进一步发展。基于此,主要探讨了基于区块链的物联网安全技术特点和物联网发展过程中存在的相关问题,进一步阐述了基于区块链的物联网安全技术的研究与应用。     

区块链数据安全服务综述

区块链是由一系列网络节点构建的一种分布式账本,本身具有不可篡改性、去中心化、去信任化、密码算法安全性和不可否认性等安全属性,对基于区块链实现的安全服务进行了综述,这些安全服务包括数据机密性、数据完整性、身份认证、数据隐私、数据可信删除.首先介绍了区块链和公钥密码学的基础知识,并围绕上述5种安全服务,给出了用户真实场景中面临的安全问题以及传统的解决方案,讨论了这些传统实现方案所面临的问题,之后介绍了使用区块链技术解决相关问题的实现方案,最后讨论了区块链的价值以及面临的问题.     

区块链在车联网数据共享领域的研究进展

车联网中实现高效、安全的共享数据对智慧交通的发展具有重要意义.将区块链技术与车联网相结合,在促进车联网数据共享和隐私保护改善方面都有巨大的潜力,但仍然存在区块链技术如何保证车联网数据安全共享的问题.针对这一问题,对区块链和车联网技术融合的最新研究与车联网数据共享的应用进行了系统的整理和分析.首先,总结归纳传统车联网数据...     

面向车联网切片的区块链辅助资源交易方法

5G车联网差异化的服务质量(Quality of Service, QoS)需求需要网络切片技术的辅助和多运营商协作提供资源.然而,多方参与下的车联网切片资源提供往往伴随着不信任、欺骗性攻击等问题.针对这些问题,本文提出一种基于区块链的5G车联网切片资源交易框架,目的是构建安全可信、可追溯的车联网资源交易生态.首先,设计一种基于智能合约的分布式资源交易方法,保证交易的公平性和隐私安全.然后,探索一种基于VCG拍卖的信誉评估机制,在资源交易者选择时作为参考.最后,开发一种信用感知的实用拜占庭式容错(Practical Byzantine Fault Tolerance, PBFT)共识机制.安全性分析和仿真结果表明,提出的方法可以实现安全可信的资源交易,提高节点运行效率,并且降低恶意节点参与共识的概率.     

基于同态加密和区块链技术的车联网隐私保护方案

为了解决传统车联网设备安全性相对较低可能威胁到用户隐私的问题,提出了一种基于同态加密和区块链技术的车联网隐私保护方案。此方案将由二级节点组成的验证服务添加到所提模型中,以实现模型中角色的权限控制。为了记录车联网设备信息,设计基于同态加密（HEBDS）新的块数据结构,使隐私数据可以经过 Paillier 加密算法处理后再写入区块,并由获得记账权的网关节点写入区块链网络。该方案实现了数据在密文状态下的处理,弥补了区块链网络中全部数据公开的不足。通过对该方案的安全性分析,证明此方案具有不可伪造、隐私数据安全等特性。该方案通过对隐私数据的同态加密处理再上传区块链网络,实现隐私数据以密文状态分发、共享和计算,比传统车联网模型更能有效保护用户隐私。     

基于区块链技术的物联网安全研究

物联网作为信息产业领域的第三次发展浪潮,代表了未来计算与通信技术发展的方向。近年来,物联网领域也得到了显著的发展,但物联网的安全性、隐私性、可靠性等问题一直是物联网发展的主要限制因素。本文从物联网的三层体系结构和系统整体架构入手,逐一分析各层级中面临的主要安全问题。利用区块链去中心化、信任机制、数据加密、时间序列等特点解决物联网存在的数据安全、隐私泄露、中心化等问题。同时,对物联网相关领域存在安全问题基于区块链技术进行实例研究。     

基于信任值的车联网分层共识优化协议

随着车联网、5G和人工智能技术的快速发展,智能交通成为交通技术发展趋势,车联网作为车-车、车-路信息交互平台,是智能交通信息共享和处理的基础。同时车联网安全备受关注,特别是数据安全问题,可能会造成用户隐私泄露。区块链技术的发展成为一种解决途径,但在效率、安全性等方面仍面临新挑战。随着车辆节点、信息增多,如何在车辆高速移动环境中高效完成信息共识也成为问题关键。针对上述问题,提出基于区块链及信任值的自下而上双层RSU(road side unit)链共识协议。对比几种典型的共识结构并依据实际车联网场景、符合速度、容错率以及减少通信量需求,选择自下而上双层共识结构。通过赋予每辆车信任值,并基于节点参与程度、工作完成情况及消息价值度提出组领导节点选举算法,以确保系统安全性。基于上述共识结构与算法工作,完整描述协议具体流程,分为区域划分、组领导节点选取、局部共识、领导主节点选取、全局共识、域内广播6个步骤。从安全性、通信复杂度、共识算法时延、容错率4个方面对实验进行分析。实验证明,与其他方案对比,本协议在可抵抗合谋攻击、女巫攻击等条件下,可以有效降低通信复杂度,缩短共识时延,并在安全前提下提高容...     

基于区块链的去中心化众包技术综述

区块链技术可以广泛应用于各种服务,如在线微支付、供应链跟踪、医疗记录共享以及众包.将该技术应用到众包系统中,可以得到一个去中心化的、隐私保护的、可验证和可追溯的众包服务平台.随着区块链技术的发展,出现了许多基于区块链的众包解决方案,但是缺乏对相关研究的综述.目前研究人员主要从两个角度对去中心化的众包系统展开研究:基于智能合约的去中心化众包平台、基于区块链架构的去中心化众包平台.文中详细综述了主要的基于区块链的去中心化众包的相关工作,并且总结了已有技术中出现的问题,如区块链系统的安全性、智能合约的安全性以及隐私保护的相关问题,并对这些问题展开了详细讨论.最后展望了该领域未来的可研究问题,并提供了大量的可参考文献.     

区块链生态安全挑战及解决方案研究

区块链巧妙地融合了密码学、点对点传输、共识机制等多种技术,实现了有效的价值传输体系。近年来,随着区块链各类应用的爆发式增长,其各层面的安全问题也随之凸显。区块链底层平台、区块链应用漏洞导致的风险以及各类虚拟资产犯罪行为对区块链生态的安全带来了极大的挑战。文章针对区块链生态的各类安全挑战进行深入分析,基于区块链安全技术以及区块链监管两个维度,提供了区块链全生态安全解决方案。最后依据深度学习技术的发展,提出le区块链生态安全技术及方案的未来展望和研究方向。     

基于区块链智能合约的应用研究综述

通过概述区块链智能合约的运作原理及应用研究现状,对现存项目和存在的问题进行分析总结.首先,基于区块链智能合约整体架构介绍合约模型及运行原理,以Ethereum、Hyperledger Fabric和EOSIO三大区块链平台为例分析智能合约部署原理并对三大平台进行对比分析.针对国内外区块链智能合约的应用研究进行归纳总结,并讨论区块链智能合约未来创新应用和发展趋势.从金融交易、物联网和医疗应用三大应用研究领域介绍了基于Ethereum和Hyperledger Fabric平台的区块链智能合约应用现状,进一步探讨了基于EOS(enter-prise operation system)的应用研究和其他应用领域研究现状.最后,从隐私、机制设计与安全、性能和形式化验证等智能合约自身存在问题及三大平台应用存在的不足对区块链智能合约的未来研究方向进行分析和展望.     

基于区块链的物联网节点信息安全研究

针对区块链的电商物联网节点信息安全问题,对节点可信计算及隐私保护展开了研究及分析。设计了恶意节点检测信任方法(Block chain Trust Model, BTW),结合区块链网络频繁数据交换的可信计算、同态加密区块链技术,保护电商物联网节点信息的安全,获得节点信息安全总体模型。实验结果表明,BTW方法的CPU运行情况明显优于传统方法。相对于传统的区块链交易流程,研究提出的可信计算业务流程可以将业务流程缩短50%～75%,隐私节点保护的整体效果优于传统方法。融合恶意节点检测、可信计算、同态加密区块链的物联网节点信息安全保护模型,能够提供更好的安全保障。