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基于哈希锁定的多方跨链协议研究

网络空间安全 2018年第11期9卷 57-62,67页

作者：张诗童秦波郑海彬中国人民大学信息学院北京100872 北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191 信息保障技术重点实验室北京100072

区块链技术是当前热门的互联网技术之一,因其去中心化、可追溯、不可篡改和不可伪造等优良特性,被广为熟知与应用。当前,在区块链技术面临的诸多挑战中,区块链之间的互通性问题因为链的特异性强、种类繁多而日益凸显。跨链技术是解决这... 详细信息

区块链技术是当前热门的互联网技术之一,因其去中心化、可追溯、不可篡改和不可伪造等优良特性,被广为熟知与应用。当前,在区块链技术面临的诸多挑战中,区块链之间的互通性问题因为链的特异性强、种类繁多而日益凸显。跨链技术是解决这一问题的关键所在。论文提出了一种基于哈希锁定的多方跨链协议,用于解决多方跨链资产转移的清结算问题。文中的"边着色"自动撮合交易算法,可以在多方多链情况下快速匹配交易,实现交易所的去中心化,解决现有交易所因中心化而产生的信任问题。论文还提出了一种价格磋商机制。

关键词：区块链跨链技术哈希锁定原子交换协议

基于改进公证人机制的联盟链跨链隐私保护方案

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计算机应用 2023年第10期43卷 3028-3037页

作者：郭晓涵姚中原张勇郭尚坤王超斯雪明中原工学院前沿信息技术研究院郑州450007 河南省网络密码技术重点实验室(信息工程大学) 郑州450001 河南省区块链与数据共享国际联合实验室(中原工学院) 郑州450007

联盟链跨链交互既增强了联盟链应用的功能,又扩展了应用的使用范围,因此对促进联盟链应用推广和产业发展意义重大。然而,目前联盟链跨链交互依然存在着用户身份和资产交易信息隐私泄露的问题,进而阻碍了联盟链跨链交互技术的广泛应用。... 详细信息

联盟链跨链交互既增强了联盟链应用的功能,又扩展了应用的使用范围,因此对促进联盟链应用推广和产业发展意义重大。然而,目前联盟链跨链交互依然存在着用户身份和资产交易信息隐私泄露的问题,进而阻碍了联盟链跨链交互技术的广泛应用。针对以上问题,提出一个基于改进公证人机制的联盟链资产跨链隐私保护方案。首先,在合约层引入哈希锁定机制来改进传统的单签名公证人跨链方式,从而降低传统公证人机制中心化作恶的风险;其次,利用同态加密的特性在保证交易合法的前提下,实现对交易资产的可用不可见;同时,利用多密钥生成中心(KGC)模式的标识密码算法实现在网络层上的用户身份隐私保护。理论分析和实验结果表明,所提方案对联盟链跨链交互时交易中的用户身份信息和资产信息具有良好的隐私保护效果,且相较于其他同类方案在签名和验证方面的开销更低。

关键词：区块链公证人哈希锁定同态加密标识密码隐私保护

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区块链跨链技术发展及应用

计算机科学 2022年第5期49卷 287-295页

作者：孙浩毛瀚宇张岩峰于戈徐石成何光宇东北大学计算机科学与工程学院沈阳110169 东软集团股份有限公司技术与战略发展事业部沈阳110179

随着区块链技术的不断发展与创新,大量基于区块链的应用不断诞生,如今的区块链系统大多是异构且不互联的,链与链之间无法进行直接的价值流通,这在很大程度上限制了区块链的功能拓展与发展空间。跨链技术指在不同区块链系统实例之间交换... 详细信息

随着区块链技术的不断发展与创新,大量基于区块链的应用不断诞生,如今的区块链系统大多是异构且不互联的,链与链之间无法进行直接的价值流通,这在很大程度上限制了区块链的功能拓展与发展空间。跨链技术指在不同区块链系统实例之间交换信息,并对交换的信息加以利用,实现区块链之间的互联互通和价值转移。文中首先介绍了区块链跨链技术的发展历程,详细介绍了公证人机制、侧链中继、哈希锁定和分布式私钥控制4种当前主流的跨链技术;接着,基于上述跨链技术,介绍了几种当前的主流跨链项目与应用;最后,通过对比几种跨链技术在信任模型、安全性、原子性和可扩展性等不同性能上的异同,总结分析了当前跨链技术的发展趋势,并探讨了跨链领域面临的难点问题和今后的发展方向。

关键词：区块链跨链技术公证人机制侧链中继哈希锁定分布式私钥控制

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区块链跨链技术研究综述

物联网学报 2022年第4期6卷 183-196页

作者：沈传年国家计算机网络应急技术处理协调中心上海分中心上海201315

随着区块链技术的深入发展和持续创新,适用于不同应用场景和设计需求的区块链网络应运而生,区块链的相互独立性,不可避免地形成了区块链的价值“孤岛”效应。跨链技术是实现不同区块链之间业务协同和价值流通、提高其互操作性和可扩展... 详细信息

随着区块链技术的深入发展和持续创新,适用于不同应用场景和设计需求的区块链网络应运而生,区块链的相互独立性,不可避免地形成了区块链的价值“孤岛”效应。跨链技术是实现不同区块链之间业务协同和价值流通、提高其互操作性和可扩展性的重要技术手段。首先对跨链的基本概念进行了介绍,然后对跨链的技术难点、跨链主要机制的技术特点以及跨链的安全性问题进行了详细分析,最后引出了当前跨链技术所面临的挑战,并对未来跨链技术的发展进行了展望。

关键词：区块链跨链公证人侧链哈希锁定

针对异构跨链系统的多层次攻击及其安全保障方法

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针对异构跨链系统的多层次攻击及其安全保障方法

作者：孙阳阳北京交通大学

学位级别：硕士

区块链技术的去中心化、防篡改等特点,使其成为了一种可靠的数据存储和传输方式。根据数据读写范围,区块链可划分为三种类型:公有链、联盟链和私有链。不同区块链具有不同的共识机制、数据结构和网络协议。因此,不同区块链之间无法直接... 详细信息

区块链技术的去中心化、防篡改等特点,使其成为了一种可靠的数据存储和传输方式。根据数据读写范围,区块链可划分为三种类型:公有链、联盟链和私有链。不同区块链具有不同的共识机制、数据结构和网络协议。因此,不同区块链之间无法直接进行互操作,阻碍了链间资产交易和数据交换,造成了链孤岛现象。跨链技术的目标是实现不同区块链之间的互操作。跨链技术的应用范围正逐步扩展至金融、游戏、物联网等多个领域,并且具有广泛的应用前景。但是跨链系统本身的脆弱性使其面临着一些潜在的安全威胁,任何漏洞都可能导致跨链交易各方的重大经济损失。本文讨论了异构跨链系统中的多层次安全威胁,以及区块链网络的结构特征对跨链安全性的影响,实现了14种跨链攻击,并提出了相应的安全保障方法,以此保障跨链系统的安全。最后,通过实验验证了这些方法的有效性。主要工作包括:(1)针对跨链系统面临的多层次安全威胁,利用Bit XHub搭建了以太坊-Fabric跨链平台,分析了14种跨链攻击的原理和攻击路径,在跨链平台上进行了实际攻击,并提出了相应的安全保障方法。最后,通过实验验证了即使使用最耗时的安全保障方法,时间开销最多只比未使用任何安全保障方法的时候增加一倍,这些安全保障方法是有效的。(2)针对现有跨链协议在资产交易方面存在的安全问题,结合公证人机制和哈希锁定机制,并引入奖惩措施,设计了一种安全、功能完备且易于实现的跨链资产交易协议。该协议解决了公证人作恶的问题,并能防止输不起攻击和蠕虫攻击。此外,通过实验验证了该协议在效率方面优于Bit XHub,在容错性方面优于传统的公证人方案。(3)针对联邦学习场景下聚合过程不可信,以及参与方数量不足导致的数据稀疏等问题,设计了一种基于同态加密和多重签名的跨链数据交换协议,连接起多方联邦进行可信的分布式多层级学习。该协议防止了公证人篡改数据等作恶行为,防止了跨链面临Rubixi攻击和交易顺序依赖攻击时而影响模型参数交换的过程。最后通过实验验证了该协议能提高模型的准确率和减少通信开销。

关键词：区块链跨链安全威胁安全保障公证人哈希锁定

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针对跨链体系的多场景攻击与防御方法研究

针对跨链体系的多场景攻击与防御方法研究

作者：吴迪北京交通大学

学位级别：硕士

区块链技术实现了物理现实世界的物品和虚拟网络信息的唯一映射问题,使价值可以以信息的方式继续在网络进行连通和流动。依托于去中心化、公开透明以及匿名等特性,区块链技术可以被应用到金融、医疗、物流等任意行业,为各行各业赋予新... 详细信息

区块链技术实现了物理现实世界的物品和虚拟网络信息的唯一映射问题,使价值可以以信息的方式继续在网络进行连通和流动。依托于去中心化、公开透明以及匿名等特性,区块链技术可以被应用到金融、医疗、物流等任意行业,为各行各业赋予新动能。然而随着区块链项目越来越多,根据业务场景产生了大量不同的区块链应用,从而带来多种区块链数字资产。由于这些区块链结构不同,因此对应资产也无法互通,导致信息价值孤岛的出现。跨链技术解决的就是区块链之间的交互问题,通过跨链技术可以使不同结构的区块链实现互联互通。但是,目前区块链跨链安全依然存在较多隐患,当某条区块链受到攻击时,整个跨链系统都会受到影响。即使能够保证所有区块链的安全,在跨链过程中依然存在较多安全漏洞。针对以上问题,本文搭建了多种跨链场景,提出并实现了多种基于Fabric的通用跨链攻击和不同跨链场景下的特有攻击,同时对提出的防护方法进行了相应分析。主要研究内容和创新包括:(1)针对目前跨链攻击研究场景过于单一的问题,本文根据当前主流区块链的分类设计实现了三种不同的跨链系统,成功完成了公有链与联盟链、同构链与异构链等不同跨链场景的搭建。首先,本文提出了一种多验证节点的中间人跨链系统,实现了基于BTC和Fabric的中间人跨链协议。其次,本文设计实现了ETH端的哈希锁定智能合约和Fabric端的哈希锁定链码,完成了ETH和Fabric之间的跨链。最后,本文通过Bitxhub开源项目实现了2条同构Fabric联盟链通过中继链跨链互通。(2)针对当前多数跨链攻击的研究并没有考虑攻击在跨链系统中的扩散性问题,本文在搭建的跨链环境下,提出并实现了4种新的基于Fabric的通用跨链攻击,分别是:跨链整数溢出攻击、跨链交易伪造攻击、跨链交易重放攻击和跨链交易顺序攻击。这些攻击的扩散性较强,无论处于何种跨链场景下,只要有Fabric参与跨链,都有发生的可能。同时本文对每种攻击做了形式化定义和具体分析,并提出了对应的防护方法。(3)针对跨链过程中不同场景下链间交互的安全隐患依然无法避免的问题,本文基于跨链场景的不同,提出了不同跨链场景下的新的特有攻击,包括只发生在哈希锁定中的哈希锁定转账延时攻击以及只发生在中继链中的中继路由攻击和中继链区块阻塞攻击。并对每种攻击进行了具体分析并指出不同攻击对应的防护策略。(4)基于上述攻击的研究结果,本文对提出的所有攻击对应的防护方法进行了安全性和有效性的分析。最终指出采取这些防护方法均不会对跨链整体性能产生较大影响。

关键词：区块链 Fabric 中间人中继链哈希锁定跨链安全

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区块链跨链技术分析

物联网学报 2020年第2期4卷 35-48页

作者：郭朝郭帅印张胜利宋令阳王晖深圳大学区块链研究中心广东深圳518060 北京大学电子工程与计算机科学学院北京100871

随着区块链技术的发展,区块链项目也越来越多。由于区块链的封闭性,导致不同区块链形成一个个价值"孤岛",不同区块链之间的信息交互与价值转移问题亟待解决。跨链技术解决了不同链间资产与数据等跨链操作问题,在过去几年里已经有许多尝... 详细信息

随着区块链技术的发展,区块链项目也越来越多。由于区块链的封闭性,导致不同区块链形成一个个价值"孤岛",不同区块链之间的信息交互与价值转移问题亟待解决。跨链技术解决了不同链间资产与数据等跨链操作问题,在过去几年里已经有许多尝试和发展,跨链的主要模式包括哈希锁定、公证人机制、侧链与中继技术等。介绍了目前主要跨链技术的基本原理,总结分析了各个跨链技术的优势与劣势。

关键词：区块链跨链哈希锁定公证人侧链中继

一种适用于电力供应链的区块链跨链价值交换机制

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浙江电力 2021年第12期40卷 76-81页

作者：钱仲文顾晔陈甜妹徐天天国网浙江省电力有限公司物资分公司杭州310003

区块链是一种新型的分布式账本,具有高安全、防篡改和可追溯等诸多优点。然而,国家电网有限公司所属企业普遍采用联盟区块链技术,在与供应链中采用了其他结构区块链技术的外部企业进行价值交换和数据互通时会面临诸多困难。为此,提出一... 详细信息

区块链是一种新型的分布式账本,具有高安全、防篡改和可追溯等诸多优点。然而,国家电网有限公司所属企业普遍采用联盟区块链技术,在与供应链中采用了其他结构区块链技术的外部企业进行价值交换和数据互通时会面临诸多困难。为此,提出一种适用于电力系统供应链的区块链跨链价值交换机制。该机制将侧链/中继和哈希锁定技术相结合,分别构造了联盟链侧和公链侧的合约模型,并通过基于委员会的验证机制确保交易的安全性和验证效率。实验结果表明,所设计的跨链机制在保证价值交换原子性和安全性的基础上具有良好的可扩展性,并且能较好地应用于电力供应链中。

关键词：价值交换联盟区块链侧链/中继哈希锁定基于委员会的验证机制

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一种改进的区块链跨链技术

网络空间安全 2019年第6期10卷 40-45页

作者：魏昂赛迪(青岛)区块链研究院

伴随着区块链技术的飞速发展,各类区块链项目呈井喷式增长。在区块链项目数量呈现加速上升态势的同时,后续没有相应的配套措施,导致目前大部分的区块链项目无法互联互通。为了解决每个链都是独立的、垂直的封闭体系,让链与链之间的互操... 详细信息

伴随着区块链技术的飞速发展,各类区块链项目呈井喷式增长。在区块链项目数量呈现加速上升态势的同时,后续没有相应的配套措施,导致目前大部分的区块链项目无法互联互通。为了解决每个链都是独立的、垂直的封闭体系,让链与链之间的互操作性成为可能,文章基于哈希锁定技术,设计了一种改进的跨链技术,通过将主链资产双向锚定到侧链,利用哈希时间契约锁协议HTDLC,哈希锁防止信息篡改,时间锁限制交易时间,违约锁放置违约强制保障协议,实现资产跨链交易。

关键词：区块链跨链哈希锁定 HTDLC 违约锁