智能合约复杂运算跨语言实现方法

作     者：杨毅刚 

作者单位：北方工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何云华;李红

授予年度：2023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：智能合约 公开可验证计算 跨语言 区块链 

摘      要：随着以数字资产和智能合约为特征的区块链应用的发展,智能合约应用的开发正迅速增长,拓宽了智能合约和区块链的应用领域。但基于EVM(Ethereum Virtual Machine)的传统智能合约语言存在着Gas开销限制、可读性差和严格的语法限制等问题。而目前传统智能合约语言需要迫切解决的问题是其语言难以完成复杂计算任务。因此,区块链平台尝试通过开发多语言SDK接口,以满足智能合约开发者开发复杂智能合约的需求。然而链下执行计算任务也意味着脱离了EVM的原生异常触发机制的保护,这便引入了新的安全问题,需要进一步确保用户计算结果的正确性和隐私性。针对以上问题,本文首先提出了一种智能合约复杂运算的跨语言方案系统模型,以解决智能合约无法实现复杂运算的问题。针对在计算机领域中广泛应用的矩阵乘法和多项式计算,利用双线性配对的性质,提出了两种能应用于跨语言方案的公开可验证计算方案,具体工作内容如下:1)设计实现一种跨语言智能合约系统模型,使用区块链平台的SDK接口层建立跨语言程序与智能合约之间的连接,让其他语言和SDK接口层合作完成计算任务,智能合约负责发送和接收数据,大幅度降低Gas开销,使智能合约完成原本无法完成的复杂计算任务;2)通过设计实现一种矩阵乘法公开可验证计算,结合混淆矩阵算法和本文提出的智能合约跨语言实现方案,完成适用于区块链智能合约场景的矩阵乘法公开可验证计算,保证了当通过其他编程语言代替智能合约完成计算任务时仍可以保证计算结果的正确性和用户数据的隐私性;3)通过设计实现一种多项式计算公开可验证计算,使用多方共享计算结合本文提出的智能合约跨语言实现方案,完成适用于区块链智能合约场景的多项式计算公开可验证计算,保证了当通过其他编程语言代替智能合约完成计算任务时仍可以保证计算结果的正确性和用户数据的隐私性。