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区块链数据隐私访问控制和共享机制研究

裴宏梅  
【摘要】:区块链集非对称加密、分布式计算、哈希指针、默克尔树、数字签名等技术为一体,由于其公开透明,自治、不可篡改、去中心化和可追溯等特性,被广泛应用于各大行业。随之对安全问题也带来了巨大的挑战,严重影响了区块链的应用落地。传统区块链上的数据对全网节点都是公开的,数据记录的更新操作也是透明的,这将伴随着用户信息泄露问题的发生。虽然区块链上的用户本身具有匿名性和隐私性,但是随着区块链的发展,已经无法满足用户的需求了。如何有效保护区块链上的用户数据隐私和实现数据共享,保障数据完整性,传输效率,存储效率和应用等多个方面的安全,对突破区块链技术发展的瓶颈和推广应用非常重要。本文的主要研究工作如下:首先,本文首先从区块链基本结构出发,分析了区块链各个层面的隐私问题,分析了现有的区块链隐私保护方案的优势和不足,基于区块链的数据隐私访问控制方案的不足和优势以及基于区块链的数据共享方案的应用和发展。其次,针对区块链隐私保护方案中存在的交易隐私问题和身份隐私问题,将区块链上的交易、可搜索公钥加密和属性加密结合,构建了基于可搜索属性加密的区块链数据隐私保护访问控制方案。通过引入基于密文策略的属性加密实现了区块链上数据使用者的访问控制。引入可搜索加密对交易信息明文和关键字进行加密,将交易信息密文和关键字存储到区块链上,解决了交易隐私的不可篡改和监管等一系列问题。我们给出了方案模型,并基于随机预言机模型和判定双线性困难问题证明了方案的安全性。最后,针对区块链数据的隐私泄露风险和数据共享问题,本文结合基于倒排索引的可搜索对称加密和代理重加密提出了基于可搜索代理重加密的区块链数据共享隐私保护方案。方案使用代理重加密技术加密数据并存储到外部数据库,只有拥有对应的代理重加密密钥的用户才可以查看数据的详细信息,保护了数据隐私。为了进一步提高区块链上数据的查询效率,使用查询效率高的倒排索引结构,通过执行二分搜索算法来执行查询。


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