区块链隐私保护关键技术研究

【摘要】：随着比特币等密码货币的飞速发展,区块链引起越来越多的关注。区块链是一种颠覆性的技术,产生了新的计算范式,实现从信息互联网到价值互联网的转变。区块链的应用潜力巨大,应用范围广泛,各国的政治、经济、文化、军事等重要领域都陆续发布了区块链研究计划。区块链的强安全和强隐私保护特性是推动区块链发展的重要方面,但是区块链的安全性和隐私保护特性并不是完美的。随着区块链的普及,越来越多的人关注区块链,同时越来越多的区块链安全和隐私泄露事件发生。和其他任何一种新兴的技术一样,区块链的隐私保护和安全性是决定区块链发展高度和应用宽度的决定性因素。本文基于聚合签名和环签名技术以及异构冗余技术,研究区块链的隐私保护问题和安全性问题,提出相关问题的解决方案。1.围绕区块链隐私保护问题,利用聚合签名技术,以CryptoNote模型为基础,针对区块链交易中交易双方地址、交易金额的隐私保护问题,提出一种基于聚合签名的区块链隐私保护方案。首先在CryptoNote基础模型的基础上,针对同一笔交易存在多个输入和多个输出的情况,对多个输出地址进行聚合,达到保护交易地址的目的,然后利用类似的思路,对包含多个输入和多个输出的交易中的多个交易金额进行聚合签名,达到保护交易金额的目的。此方案在完成了区块链隐私保护的同时,可以降低交易的存储需求,使得每个区块可以存下更多笔交易,假设一笔交易存在n个不同的输入,则在此方案下,每个区块可以存储的交易数量是以前的n倍,一定程度上解决了区块链的性能问题。2.针对区块链中交易地址的隐私保护,利用聚合签名和环签名的结合,提出了一种新的区块链签名方案,在此方案中基础签名算法是环签名,除了签名者外,其他人仅仅知道签名者来自某个集合,并不能确认签名个体。在环签名方案的基础上结合聚合签名方案,使得包含多个输入和多个输出的交易,无论其输出地址多少,最终的签名长度都是固定的。这一方面进一步保护了区块链中的交易地址的隐私,另一方面为区块链的性能解决方案提供了思路。3.针对区块链的安全问题,结合区块链目前面临的隐私泄露风险和安全威胁,并考虑区块链未来可能面临的隐私泄露风险和安全威胁。基于拟态防御的思想,提出了以拟态智能合约、拟态签名算法和拟态共识机制为核心的拟态区块链方案。该方案可以有效的解决目前区块链面临的一些安全性威胁和隐私泄露风险,并能够对未来可能出现的量子计算机的攻击起到一定的效果。从安全性分析来看,拟态区块链的安全性远远好于目前的典型的区块链架构。