基于区块链的数据处理方案研究

作     者：江沁 

作者单位：战略支援部队信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：尹青

授予年度：2018年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 

主      题：区块链 隐私保护 大数据 Paillier密码 

摘      要：随着区块链技术的发展,区块链已经从可编程货币的区块链1.0阶段,发展到可编程金融的区块链2.0阶段,以及可编程社会的区块链3.0阶段。区块链具有数据透明的特点,区块链上存储的记录数据对接入系统的所有节点都是可见的。但是目前的区块链系统存在存储限制的缺陷,如果区块链需要存储大量的数据,尤其是当区块链与大数据结合时。大数据作为数字社会发展的关键技术,目前面临着众多的问题,尤其是在数据隐私保护、数据协作共享方面,大数据面临着挑战。区块链技术的核心是去中心化、去信任,以及数据防篡改、防伪造、可溯源,对于解决大数据领域面临的问题提供了方法,本文主要考虑利用区块链技术,研究解决大数据面临挑战的方案。围绕大数据隐私保护和可拓展性问题,提出了一个在区块链中实现可扩展存储和隐私保护的方案。在区块链中提出了一种新的可扩展存储和隐私保护方案。该方案解决了大量数据不能存储在区块链上的问题。数据经过加密存储在云端,密钥由可信的第三方CA进行分配,而且在方案中,支付在多个用户之间进行加密,从而确保数据的安全性和可靠性。同时在区块链中提出了一种保护多方数据隐私的新方法。在这个新方法中,应用(p,t)-阈值的Paillier密码系统到区块链。私钥sk被分离和分布式p。如果一方想解密密文c,至少需要聚合t-1个其他的私钥。针对企业数据协作共享问题,结合区块链上的可拓展性和隐私保护方案,对企业数据的协作共享问题,提出了解决方案。根据企业协作数据的特点,实现无需数据归集完成协作共享,同时保证数据主体的安全隐私。在数据协作过程中要确保数据源版权和权益边界等问题,确保数据拥有者的收益权。同时建立信用贡献证明机制,保证贡献与奖励的正比,最后建立对数据造假的信用机制。企业协作数据共享过程中,不同企业对数据进行Pailler同态加密,利用安全多方计算得到计结果,整个过程的执行都由特定的智能合约控制,而执行过程的记录保存在区块链中。针对政务数据共享问题,结合提出的区块链上的可拓展性和隐私保护方案,使用区块链对各政务部门节点进行分级链接,通过平台对数据交换进行记录,保证数据交换记录真实可靠不可篡改。使用虹膜、指纹等多种认证方式对使用主体进行认证,并加入智能合约,防止违规使用。使用虚拟货币对分享进行激励,增加数据分享的积极性。针对数据分发问题,结合区块链中跨链与智能合约的技术,提出基于区块链的数据分发系统,改变了传统数据分发模式,使得数据源与数据使用者直接进行交互,减少了中间商赚取的差价,并通过佣金激励措施,促进了系统维护这对系统安全、稳定等性能的维护。