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跨链资产交易中身份隐私保护技术的研究

跨链资产交易中身份隐私保护技术的研究

作者：周瑞瑶齐鲁工业大学

学位级别：硕士

区块链技术,作为比特币的基础框架,因其具有去中心化及数据不可修改的特质,在金融、法证、教育及医疗等多个行业得到了广泛运用。区块链技术的快速发展促进了不同区块链之间的价值转移和资产交换,然而,不同区块链平台的底层架构差异阻... 详细信息

区块链技术,作为比特币的基础框架,因其具有去中心化及数据不可修改的特质,在金融、法证、教育及医疗等多个行业得到了广泛运用。区块链技术的快速发展促进了不同区块链之间的价值转移和资产交换,然而,不同区块链平台的底层架构差异阻碍了链与链之间的有效价值转移,跨链技术由此发展起来。跨链技术在实现不同区块链之间资产流动的同时,增加了身份隐私泄露的风险,也增加了用户身份安全管理的难度。因此,开展跨链资产交易中身份隐私安全保护方法的研究具有非常重要的意义。目前区块链跨链资产交易的方法主要存在以下问题:首先,在区块链系统中过度的公开透明给隐私保护带来了巨大的挑战,在不采取特定隐私保护措施的情况下,任何参与网络的人都可以查看所有的交易信息,包括交易双方的地址和交易金额。这就意味着,如果用户的区块链地址以某种方式与其个人身份信息关联,那么用户的交易活动和财务状况可能被不当地揭露,造成隐私信息的泄露。其次,现有的区块链网络各自采用不同的技术实现和身份认证标准,在进行资产跨链交易时,用户常常面临着身份标识不统一的问题。不同区块链网络对于用户身份的定义、标识方法及认证机制均有所差异,这导致了跨链交易过程中的身份识别和验证变得复杂和困难。标识方法的不一致性增加了用户参与跨链交易的门槛,也使得验证交易双方身份的过程变得更为繁琐,有时甚至导致安全隐患或身份冒用事件的发生。针对上述问题,本文提出了两种方案,基于环签名技术保护参与跨链资产交易的用户的身份隐私安全。基于去去中心化身份标识(Decentralized Identifier,DID)实现用户的身份安全管理。并将方案转化为具体应用,具体来说,本文的主要贡献和创新点包括:1.针对跨链资产交易中身份隐私泄露的问题,本文提出了一种基于环签名算法的跨链资产交易方案。身份隐私泄露问题直接影响着用户的资产安全,本文将环签名算法引入跨链资产交易领域,基于环签名算法设计了RCROSS合约,将隐私保护与跨链管理合约相结合,以链上的方式实现了对身份隐私的保护。最后,本文通过相关性能分析和安全讨论验证了该方案的可行性。2.针对跨链资产交易中用户身份标识不统一与身份认证困难的问题,本文在原方案的基础上提出了一种基于去中心化身份标识的跨链资产交易方案。由于跨链交易涉及多个区块链系统,确保参与者身份的一致性和安全性变得尤为重要,身份标识不统一与身份认证困难增大了用户身份冒名欺诈的风险,本文引进去中心化身份标识与可验证凭证(Verifiable Credentials,VC)技术,实现了用户的身份统一标识与认证。本文改进了RCROSS合约的部分函数,将DID生成和VC发行与智能合约技术相结合,设计了Identity合约。RCROSS合约可以嵌套调用Identity合约,将Identity合约生成的信息传递回RCROSS合约并封装,最后将改进后的智能合约部署到中继链上。通过RCROSS合约和Identity合约进一步完善了跨连资产交易中的用户身份管理,保护了用户的身份隐私。综上所述,通过引进环签名算法,初步保证了跨链资产交易中用户的身份隐私安全,通过有效的跨链身份认证机制,防止身份伪装和欺诈行为,进一步保护了用户的身份隐私安全,实现了跨链资产交易中的用户身份安全管理。

关键词：区块链跨链资产交易身份隐私保护环签名去中心化身份标识可验证凭证

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基于区块链技术的可信数字身份管理体系设计

数据通信 2024年第3期 1-6,18页

作者：涂媛王精丰孙煜徐桂王佩大唐微电子技术有限公司北京100094

数字身份是实体身份在数字化空间的映射,是实体的数字表达。基于传统数字身份的隐私泄露、身份盗用等问题,要实现身份持有者对身份的自主可控,数字身份的体系设计必然需要在分散信任的环境中,区块链技术的出现让自我主权身份的实现终于... 详细信息

数字身份是实体身份在数字化空间的映射,是实体的数字表达。基于传统数字身份的隐私泄露、身份盗用等问题,要实现身份持有者对身份的自主可控,数字身份的体系设计必然需要在分散信任的环境中,区块链技术的出现让自我主权身份的实现终于找到了突破口。依据中国的国情和政策,在中心化背景下,本文提出“传统数字身份+区块链”的数字身份管理体系设计,由权威政府机构(公安)充当可信数字身份管理中心,基于公民身份证通过加密技术生成数字身份标识符,并签发映射实体身份证的根身份可验证凭证,由地方政府、行业应用等机构负责数字扩展身份凭证的签发,并将数字身份数据加密置于去中心化的身份区块链上,向上构建国家级可信数字身份管理中心与各省/行业可信数字身份管理中心(简称数字身份中心结点)之间的安全可信互联与数字身份监管体系;依托区块链技术向下构建数字身份载体与结点之间的可信签发与监管服务体系,实现身份持有者对身份的自主控制权及隐私保护。

关键词：可信数字身份数字身份管理体系设计区块链数字身份标识符可验证凭证安全芯片

分布式数字身份中基于可修订签名的匿名凭证技术研究

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分布式数字身份中基于可修订签名的匿名凭证技术研究

作者：朱昱萌北京交通大学

学位级别：硕士

随着数字化服务的普及,传统身份也有了另一种表现形式——数字身份。数字身份是数字化活动中用户身份的标识,数字凭证包含用户的身份信息以及相关行为数据。在传统互联网中,数字身份的管理由各自中心化服务供应商提供,用户无权管理自己... 详细信息

随着数字化服务的普及,传统身份也有了另一种表现形式——数字身份。数字身份是数字化活动中用户身份的标识,数字凭证包含用户的身份信息以及相关行为数据。在传统互联网中,数字身份的管理由各自中心化服务供应商提供,用户无权管理自己的身份,并且由于中心化服务供应商隐私安全保护能力不足,容易造成身份信息泄露。为了解决中心化身份管理过程中的隐私泄露问题,基于分布式数字身份的隐私保护技术正成为目前的研究热点。针对分布式数字身份管理问题,W3C组织提出了分布式数字身份标识符DID和可验证凭证VC的技术规范。VC由于其真实可信、自主可控和隐私保护的特性在身份管理领域受到广泛关注。然而,目前可验证凭证中的隐私保护技术仍存在如下问题:(1)目前的工作多采用CL签名和BBS+签名来实现VC属性的选择性披露,但上述两个方案都存在算法效率较低的问题,此外CL签名的长度也较长;(2)现有方案多集中于解决VC出示过程中属性的选择性披露问题,并未对VC颁发过程中的属性隐藏问题展开深入探讨。针对上述问题,本文基于不可链接可修订签名URS、承诺和零知识证明技术设计了分布式数字身份中可修订的匿名凭证方案,解决了VC在颁发和出示过程中的隐私保护问题。论文的主要工作如下:(1)基于URS算法,利用承诺和零知识证明技术构建了URS拓展算法,该拓展算法可以实现对承诺属性签名。基于URS核心算法和拓展算法,设计了可修订的匿名凭证RAC方案,给出了方案的定义及安全模型,完成了方案的具体构建和安全性分析。该方案可以实现对凭证属性的承诺签名、选择性披露和凭证签名随机化,从而解决了VC颁发过程中的属性隐藏、出示过程中的属性选择性披露和凭证链接问题。安全分析表明该方案具有不可伪造性和匿名性。(2)遵循分布式数字身份技术框架,给出了RAC方案符合于W3C标准的规范模型定义。在规范模型中,设计了方案对应的DID和DID文档格式,定义了VC的组织结构和属性字段的JSON语法规范,给出了VC及其数据的流转过程。(3)依据RAC方案的规范模型完成了原型验证系统RVC的开发。基于JPBC库实现了URS核心算法和拓展算法,完成了RVC系统的仿真实现并进行了性能测试。测试结果表明系统在凭证出示阶段有较高的计算效率,可有效适用于分布式数字身份中个人信息的隐私保护应用场景。

关键词：分布式数字身份可验证凭证匿名凭证可修订签名

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面向物联网环境的去中心化身份管理研究

面向物联网环境的去中心化身份管理研究

作者：张子阳南京邮电大学

学位级别：硕士

信息网络技术的快速发展,大大推进了物联网应用的进程。伴随着车联网、工业互联网、智能家居等商业模式大规模进入实用领域,物联网设备的数量呈现爆炸式的增长,推动物联网向着人类社会生产生活的各个领域加速渗透。与此同时,物联网安全... 详细信息

信息网络技术的快速发展,大大推进了物联网应用的进程。伴随着车联网、工业互联网、智能家居等商业模式大规模进入实用领域,物联网设备的数量呈现爆炸式的增长,推动物联网向着人类社会生产生活的各个领域加速渗透。与此同时,物联网安全问题日益凸显。受限于有限的算力、内存、带宽等资源,物联网设备容易成为遭受攻击的对象,导致隐私数据泄露、系统业务失控等问题。身份认证是物联网安全的第一道防线,有效的身份管理与授权认证机制可以确保接入节点具备合法的身份和正确的访问权限,从而保障整个物联网系统的安全。中心化身份方案中,身份数据由中心节点控制,这种模式存在单点故障缺陷,并且由于平台之间身份数据不互通、身份标准不统一等问题,导致跨域认证困难和隐私暴露过度。因此,物联网系统亟需引入去中心化的身份方案以解决上述问题。本文围绕去中心化身份下的物联网身份管理以及授权认证展开,主要内容如下:(1)为解决中心化身份方案的单点故障、身份数据不互通、身份主体单一等问题,提出了一种基于去中心化标识符的物联网数字身份。通过部署去中心化的身份基础设施,将物联网业务系统与身份系统解耦合,使得物联网实体拥有了跨域有效的全局身份,同时实现了物联网系统中不同实体身份格式的统一,并面向物联网环境设计了身份的创建、更新、撤销流程。随后对所提方案进行了可行性分析和性能分析,结果表明所提方案可有效解决单点故障、隐私泄露、身份域孤立的问题,同时在性能开销方面相比中心化身份代表技术具有优势。(2)提出了基于去中心化身份的物联网身份管理框架,在以去中心化标识符为基础的身份系统之上,引入了区块链作为物联网实体身份数据和授权数据的底层记录结构,提供了选择性披露、所有权转移、可信授权与认证方案。最后以智能网联汽车的销售和补能场景为例,描述了点对点信任模型下物联网实体授权与认证的工作流程。(3)围绕可验证凭证的颁发与验证场景设计了去中心化环境下的物联网身份认证原型系统。设置颁发者、持有者、验证者角色,通过区块链网络记录身份与凭证元数据,并进行了功能测试和性能测试。结果表明,原型系统能够实现物联网系统授权与认证所需基础功能,同时性能开销可以接受。

关键词：物联网区块链身份管理身份认证去中心化标识符可验证凭证

可监管和隐私友好的去中心化数据共享技术研究

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可监管和隐私友好的去中心化数据共享技术研究

作者：吕佳北京交通大学

学位级别：硕士

面对庞大的数据共享需求,如何鼓励具有不同功能属性的参与方积极投入到数据共享并挖掘数据的潜在价值是一个重要的挑战。由于传统的集中式数据存储方式已经逐渐不能满足数据共享的需求,去中心化数据共享模式成为了一种更好的选择。基于... 详细信息

面对庞大的数据共享需求,如何鼓励具有不同功能属性的参与方积极投入到数据共享并挖掘数据的潜在价值是一个重要的挑战。由于传统的集中式数据存储方式已经逐渐不能满足数据共享的需求,去中心化数据共享模式成为了一种更好的选择。基于多接入边缘计算的数据服务提供商(Multi-access edge computing based Data Service Providers,MDSP)将其数据资源、计算资源和网络资源部署在靠近数据需求方(Data Requester,DR)的边缘计算设备上,能够更快地响应DR的需求并为其提供高效服务。但不可信的DR可能使用虚假凭据、伪造的证书等违法访问并滥用资源,甚至会泄露隐私数据,威胁MDSP内部安全。此外,由于缺乏有效监管机制,各方对数据共享持谨慎态度,限制了数据共享的发展。为了克服这些障碍,各方应该加强合作、建立有效的监管和隐私保护机制,以推动数据价值最大化。为了解决上述问题,本文着重从两个方面入手。一是规范数据共享中不可信参与方的行为,同时保护各方身份和敏感信息的隐私。二是根据DR的需求和MDSP的潜在奖励,激励其高效参与数据共享,以确保数据共享的高性能和低资源消耗。具体工作如下:(1)为了解决去中心化数据共享模式下可能存在的不可信访问,本文提出了一个基于分布式认证的可监管隐私友好数据共享方案DeAuth。DeAuth利用分布式认证技术和区块链技术有效防止身份泄露和信息篡改,进一步保护数据的完整性和真实性,达到可监管和隐私保护的目的。通过分布式数字身份实现了实体身份的自主管控,并且使用非同质化通证保障了数据财产的完整性和机密性。同时,零知识证明算法和与签名算法结合实现消息的完整性、真实性,以及服务所需基于属性可验证凭证的正确性,确保只有经过授权的实体才能访问敏感数据。安全性分析和性能分析表明,在互信互认、安全可靠、隐私保护和轻量高效四个方面,DeAuth相比其他相关方案都具有显著优势。(2)为了进一步促进多源异构数据的流通和利用,本文提出了一个基于激励机制的可监管隐私友好数据共享方案IncenShare。IncenShare采用智能合约实现自适应的加密数据或数学模型的共享激励机制,定义资金的流转规则和对不当行为的惩罚,以鼓励经过DeAuth授权的各方积极参与数据共享活动。同时,通过同态加密技术实现对奖励值的聚合计算,其中奖励值的正确性证明具备零知识性,不泄露交易细节。安全分析和性能分析结果表明,IncenShare实现了隐私友好的多方积极共享,而且具有良好的性能,部署过程消耗较低的能量。

关键词：可验证凭证分布式认证同态加密零知识证明智能合约

轨道交通“四网融合”用户身份信任管理技术研究

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轨道交通“四网融合”用户身份信任管理技术研究

作者：李婧祎北京交通大学

学位级别：硕士

随着国家对交通强国战略的贯彻落实,高质量、现代化的轨道交通一体化运营成为发展的重中之重,为实现轨道交通的智能化融合与资源共享,在轨道交通不同系统间实现统一的用户身份信任管理在实际应用中至关重要。现阶段,不同制式的轨道交通... 详细信息

随着国家对交通强国战略的贯彻落实,高质量、现代化的轨道交通一体化运营成为发展的重中之重,为实现轨道交通的智能化融合与资源共享,在轨道交通不同系统间实现统一的用户身份信任管理在实际应用中至关重要。现阶段,不同制式的轨道交通身份管理系统相互独立,轨道交通“四网融合”战略的实施存在用户身份互信难度大、合作困难、资源利用率低的问题,统一的跨域身份信任管理是一个亟待解决的问题。此外,由于轨道交通各系统涉及面广、所属部门不统一、机构人员复杂、实体属性繁多,存在交互场景复杂多样,实体身份属性不单一的问题,简单的身份信任管理难以满足轨道交通领域细粒度的用户身份信任管理需求和不同的隐私保护需求。针对上述轨道交通“四网融合”中用户身份信任管理存在的问题,本文主要工作如下:(1)提出一种基于联盟链的轨道交通跨域身份信任管理方案。该方案针对轨道交通“四网融合”的跨系统身份交互中缺乏统一的身份信任管理问题,提出轨道交通跨域身份信任的模型,基于联盟链设计分布式身份信任管理架构,采用基于椭圆曲线的无证书密码技术与哈希函数,在无可信第三方的情况下,实现跨域身份认证技术,完成对于不同信任域的用户身份的信任管理。相较于有证书密码技术简化证书管理,提高了公私钥管理安全性,解决了目前轨道交通“四网融合”中用户身份互信缺乏统一的用户身份信任管理技术的问题。实验分析表明,本方案相较于现有区块链跨域管理方案,提高了计算效率,降低了通信开销,同时能够抵御分布式拒绝服务攻击、重放攻击和女巫攻击等安全攻击,有较高的安全性,具有实际应用意义。(2)提出基于零知识证明可验证凭证的身份信任管理方案。该方案针对轨道交通领域人员结构复杂、实体身份属性多样难管理的特点,在基于联盟链的轨道交通跨域身份信任管理方案的基础上,在不增加用户数字身份的情况下,采用基于属性的可验证凭证,实现细粒度的身份信任管理。同时,针对身份信任管理的隐私保护需求,设计单一属性可验证凭证,结合非交互式零知识证明技术,在满足细粒度访问控制的同时,进一步保证隐私的最小化披露。通过安全性分析表明,本方案具有身份属性强隐私保护特性;同时,实验结果表明,在保证用户隐私属性的前提下,本方案仍具有较高的细粒度身份信任管理效率,可验证凭证的认证效率没有显著下降。

关键词：四网融合信任管理零知识证明椭圆曲线密码可验证凭证联盟链

基于分布身份标识的云际计算访问控制方法研究

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基于分布身份标识的云际计算访问控制方法研究

作者：钟韬国防科技大学

学位级别：硕士

在云际计算万物互联场景中,多实体间的大规模多样化的数据协作已经成为常态。数据的安全性、隐私性以及完整性对数据所有者十分重要,只有得到许可的实体才能获得数据访问权限。因此,制定灵活的、细粒度的访问控制策略是保护数据安全的... 详细信息

在云际计算万物互联场景中,多实体间的大规模多样化的数据协作已经成为常态。数据的安全性、隐私性以及完整性对数据所有者十分重要,只有得到许可的实体才能获得数据访问权限。因此,制定灵活的、细粒度的访问控制策略是保护数据安全的迫切需求。访问控制应当选取合适的依据,以实体的特性和需求确定访问权限。身份可以描述一个实体的属性和资格,可以作为访问控制的依据。同时,访问控制离不开对身份的管理与验证,可靠的身份是访问控制与数据安全的基础。在云际场景中,传统的中心化身份容易带来重复认证、耗时以及不可信等问题,因此可以采用分布身份标识技术来构造身份体系。区块链技术为分布身份标识找到了技术突破口,是分布身份标识的重要支撑技术。分布身份标识作为实体的身份标识,其验证是核心问题,一般的方法是采用可验证凭证,通过数字签名验证身份信息。这种方法成熟、安全、有效,但是在云际场景的区块链网络中,该方法缺乏链间交互,难以实现不同链间的身份验证。本文主要围绕云际场景中的数据安全访问控制问题,立足于常用的基于角色的访问控制方法,结合分布身份标识,深入剖析当前的访问控制方法存在的问题以及分布身份标识的验证方法存在的局限性,为云际计算的数据安全访问提供有价值的指导和支持。主要工作与贡献总结如下:(1)针对传统的基于角色的访问控制方法缺乏动态角色分配和可靠访问控制依据等问题,本文提出了一种基于可验证凭证的动态访问控制机制Dyacon,实现云际计算环境中大规模多样化数据的安全协作交互。该机制借鉴了基于角色的访问控制方法,采用分布身份标识建立身份体系,以分布身份标识和可验证凭证作为访问控制的依据,引入区块链为其提供可信计算和存储。本文通过实验,验证了该机制的有效性。(2)针对分布身份标识难以在不同区块链间进行验证的问题,本文引入跨链技术,提出了分布身份标识的跨链验证方法,实现多组织、多云、多区块链的分布身份标识验证。本文分析了分布身份标识和可验证凭证的传统验证模型,指出了该模型的局限性,采用跨链技术,提出了分布身份标识的跨链验证方法,解决了不同区块链上的身份难以进行验证的问题,并通过实验验证了该方法的有效性。此外,本文建立了一套信用评价体系,用于描述分布身份标识的可信度。综上所述,本文的研究有助于为云际数据协作提供安全、灵活、细粒度的访问控制机制,有利于构建万物互联场景下的可信身份体系,能够为云际计算的发展提供有效的技术支撑。

关键词：云际计算访问控制分布身份标识区块链可验证凭证跨链

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自主身份理念与关键要素分析

信息安全与通信保密 2021年第5期19卷 112-118页

作者：景越李婧璇刘卫卫中国信息通信研究院北京100191

身份是一个人所有属性与行为的集合,随着互联网的普及用户身份已经逐渐变得数字化和网络化。数字身份的发展经历了三个特色鲜明的阶段,近年来基于区块链、分布式账本等技术自主身份概念的出现再次深刻影响着数字身份体系发展的路径与模... 详细信息

身份是一个人所有属性与行为的集合,随着互联网的普及用户身份已经逐渐变得数字化和网络化。数字身份的发展经历了三个特色鲜明的阶段,近年来基于区块链、分布式账本等技术自主身份概念的出现再次深刻影响着数字身份体系发展的路径与模式。自主身份通过在传输协议、技术方案、交互模式以及治理框架方面的变化对传统的数字身份架构进行了颠覆性的改变。因此,对数字身份各发展阶段中核心要素、重要概念的理解以及自主身份出现所带来的改变与其关键要素的清晰认识是预判未来发展的关键。

关键词：自主身份数字身份分布式标识可验证凭证

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分布式身份技术与开放数据治理

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