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基于代理的密码货币支付系统

通信学报 2017年第7期38卷 199-206页

作者：傅晓彤陈思张宁西安电子科技大学网络与信息安全学院陕西西安710071

利用区块链技术实现的去中心化的密码货币被誉为有史以来最成功的密码货币。用户以公钥作为账户地址,使交易具备匿名性,即隐私的可保护性。然而区块链上记录的交易信息,会给用户隐私带来潜在的泄露威胁;此外,为了防止重复花费,系统约定... 详细信息

利用区块链技术实现的去中心化的密码货币被誉为有史以来最成功的密码货币。用户以公钥作为账户地址,使交易具备匿名性,即隐私的可保护性。然而区块链上记录的交易信息,会给用户隐私带来潜在的泄露威胁;此外,为了防止重复花费,系统约定只有在目标区块之后又有k个后续区块产生才能确认该目标区块上的交易是有效的,这段等待后续区块生成的时间较长,大大降低了交易效率。针对以上问题,提出一种基于代理的密码货币支付系统模型,并给出了基于盲签名算法的实现方案,通过在支付阶段引入代理,缩短了交易确认时间,提高了交易效率,同时,更好地实现了用户的匿名性即隐私保护功能。

关键词：密码货币区块链盲签名匿名性

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基于联盟链的密码货币隐私与监管研究

基于联盟链的密码货币隐私与监管研究

作者：张凌越陕西师范大学

学位级别：硕士

密码货币是一种基于公钥密码学的数字货币,自2008年比特币被提出以来,因其具备去中心化、公开透明、隐私保护等特性而受到广泛的关注。其中,保护用户隐私是密码货币最吸引人的特征之一,若交易过程中泄露了用户的敏感信息,恶意商家可通... 详细信息

密码货币是一种基于公钥密码学的数字货币,自2008年比特币被提出以来,因其具备去中心化、公开透明、隐私保护等特性而受到广泛的关注。其中,保护用户隐私是密码货币最吸引人的特征之一,若交易过程中泄露了用户的敏感信息,恶意商家可通过售卖用户交易信息的方式而牟取利益。然而,由于密码货币交易中匿名性的滥用,使得洗钱、违禁物交易、勒索等非法行为时有发生,比如臭名昭著的黑色丝绸之路利用比特币和Tor网络进行毒品交易而逃避追踪或惩罚。因此,平衡密码货币的匿名性和可监管性是密码货币走向实用的关键问题之一。本文主要研究如何平衡密码货币中保护用户隐私和货币有效监管这两个看似矛盾的问题。匿名性是保护用户隐私的必要条件,比特币中使用假名机制进行交易,但这并不足以保护用户在现实世界应用中的隐私,若付款人使用多个付款地址支付同一商品,那么同一个付款人的付款地址将会被链接起来。追踪是一种有效的监管方式,然而现有的关于密码货币的追踪方法往往仅能追踪到的是一个一次地址或随机字符串不会被用户长期使用,无法追踪到用户的真实身份。本文提出了在基于联盟链的匿名密码货币中,使用可链接群签名作为交易单签名算法,保护用户隐私的同时能够追踪恶意付款人的身份。具体工作包括:(1)高效的可链接群签名。基于Boneh等提出的短群签名方案,提出了一种有效的可链接群签名方案。群中存在一个管理员,用户可申请加入群成为群成员,群成员可代表整个群生成群签名。利用线性加密帮助群管理员追踪群成员的身份,群成员通过生成一个关于VR-SDH元组的知识的零知识证明(ZKPK)代表群进行签名,生成一个群签名;若某个群成员对同一消息签名两次,这两个签名即可被公开链接,这一特性被用于匿名密码货币中检测货币的双重花费;提出的方案在随机预言机(random oracle)模型下是可证明安全的。对方案的性能进行了评估,并进行了仿真实验,证明了所提方案的有效性。(2)门限可链接群签名:受Gennaro等提出的分布式密钥生成协议的启发,提出了一种有效的门限可链接群签名方案,群中不止存在一个监管权威,监管私钥以秘密共享的方式分发给n个监管权威,其中任意t个监管权威通过分享自己的密钥份额可重构出监管密钥。ElGamal加密可帮助监管权威使用重构的监管密钥追踪群成员的真实身份,群成员生成一个关于SDH元组的知识的零知识证明(ZKPK)作为群签名,链接标签可公开链接同一签名者对相同消息的两次签名,用于检测匿名密码货币中的双重花费行为。对方案性能进行了评估,并通过仿真实验验证了所提方案的有效性。

关键词：密码货币联盟链群签名秘密共享可监管性

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两类密码货币的交易单签名算法研究

两类密码货币的交易单签名算法研究

作者：严都力陕西师范大学

学位级别：硕士

近年来,以区块链为底层技术的比特币、Libra等密码货币掀起了数字经济的浪潮。基于公有链的比特币和基于联盟链的Libra在进行货币交易过程中,均采用数字签名来确保交易的可验证性和完整性,其中签名私钥确保了密码货币资产的所有权,若签... 详细信息

近年来,以区块链为底层技术的比特币、Libra等密码货币掀起了数字经济的浪潮。基于公有链的比特币和基于联盟链的Libra在进行货币交易过程中,均采用数字签名来确保交易的可验证性和完整性,其中签名私钥确保了密码货币资产的所有权,若签名私钥丢失或被盗,密码货币资产的安全将受到巨大威胁。椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）在同等安全强度下,因其签名长度短而被应用于比特币交易单的签名。然而,斯诺登事件揭露了某些密码体制的确存在被颠覆的事实,ECDSA签名算法是否会被颠覆且存在修复方法仍是当今的一个挑战。爱德华曲线签名算法（EdDSA）相比ECDSA签名算法具备运算速度更快,密钥与签名空间较小等优势,被广泛应用于Libra交易单的签名,但EdDSA签名算法是一种确定性签名算法,易遭受差分故障攻击,造成密钥丢失和泄漏事件的发生。如何确保EdDSA签名私钥安全保护Libra资产安全也是当今面临的挑战之一。为保护签名私钥安全,防止密码货币中交易单签名算法遭受分析、篡改和替换等攻击,本文对比特币和Libra两类密码货币中交易单签名算法的有效攻击与防范技术展开研究,主要工作如下:（1）比特币交易单ECDSA签名算法的颠覆攻击与改进:利用伪随机函数（PRF）计算一个特殊的随机数替换ECDSA签名中使用的随机数k,实现对ECDSA签名的颠覆,并证明了颠覆ECDSA签名方案的密钥提取和不可检测性安全性;然后,为了防御颠覆攻击,借助哈希函数将签名私钥、签名消息与其他随机签名组件的哈希值作为签名算法的第二个随机数,对ECDSA签名进行改进,提出了抗颠覆攻击的ECDSA签名,即使攻击者替换新签名算法的某个随机组件,也无法提取签名私钥的任何信息;最后,对提出的抗颠覆ECDSA签名算法与已有算法进行了效率比较,比较结果显示,抗颠覆ECDSA签名算法在计算复杂度与算法执行效率方面都具备优势。（2）Libra稳定币交易单EdDSA签名算法的分析与改进:借助差分故障攻击技术对EdDSA签名算法进行了密码分析,提出了抵抗差分故障攻击的EdDSA签名方案,并对方案的安全性进行分析,证明方案满足适应性选择消息攻击下存在性不可伪造（EUF-CMA）和抗差分故障攻击性;进一步,提出了抗差分故障攻击的两方协同EdDSA签名方案,借助Lindell等提出的两方协同ECDSA签名算法思想,基于通用可组合（UC）安全模型证明了方案的安全性;最后,通过对两方协同ECDSA签名算法与抗差分故障攻击的两方协同EdDSA签名算法计算复杂度分析与算法执行效率测试,验证了所提方案的有效性。

关键词：密码货币交易单数字签名颠覆攻击差分故障攻击

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区块链中可监管的身份隐私保护方案

软件学报 2023年第7期34卷 3292-3312页

作者：宋靖文张大伟韩旭杜晔北京交通大学计算机与信息技术学院北京100044 智能交通数据安全与隐私保护技术北京市重点实验室(北京交通大学) 北京100044

在账本公开、多方共识情况下确保交易身份的隐私保护是区块链技术面临的主要挑战之一.目前公有链中基于匿名认证和交易混淆的身份隐私保护方案由于缺乏监管又难于在行业应用中推广.借鉴门罗币中的身份隐私保护方案,引入监管方的角色,基... 详细信息

在账本公开、多方共识情况下确保交易身份的隐私保护是区块链技术面临的主要挑战之一.目前公有链中基于匿名认证和交易混淆的身份隐私保护方案由于缺乏监管又难于在行业应用中推广.借鉴门罗币中的身份隐私保护方案,引入监管方的角色,基于一次性地址加密和零知识证明设计了可监管的交易接收方身份隐私保护方案;结合可链接环签名和可撤销环签名设计了可链接可撤销环签名方案,以实现基于自主混淆的可监管交易发送方身份隐私保护方案.基于上述方案,系统在保护交易方身份隐私的同时,还支持监管方可离线恢复交易参与方的真实身份,从而达到“可控匿名”的监管目的.分析和测试结果表明,方案设计的算法运算时间均为毫秒级,可满足区块链非高频交易场景下的性能需求.

关键词：区块链密码货币隐私保护零知识证明环签名

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货币的形态:从实物货币到密码货币

重庆工商大学学报（社会科学版） 2020年第2期37卷 9-22页

作者：刘昌用重庆工商大学重庆市发展信息管理工程技术研究中心重庆400067 重庆工商大学会计学院重庆400067

能使货币更加便捷、安全和低成本的新技术会催生出人们更愿使用的新货币形态。伴随计算机、互联网、密码学等技术进步,出现了数字货币、虚拟货币、密码货币等诸多新货币形态,相关概念的界定非常模糊,引起一些混乱。本文结合逻辑关系与... 详细信息

能使货币更加便捷、安全和低成本的新技术会催生出人们更愿使用的新货币形态。伴随计算机、互联网、密码学等技术进步,出现了数字货币、虚拟货币、密码货币等诸多新货币形态,相关概念的界定非常模糊,引起一些混乱。本文结合逻辑关系与历史发展,从实物货币和记账货币开始,梳理了货币形态的演化,重点分析了新出现的密码货币。对这些货币形态做出了明晰的概念界定,理清了相互关系。

关键词：货币形态实物货币记账货币密码货币

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基于区块链的分布式激励架构研究

工程科学与技术 2021年第1期53卷 178-187页

作者：何云华黄伟王伟忠张翠李红孙利民北方工业大学信息学院北京100144 中国工业互联网研究院北京100102 中国科学院信息工程研究所物联网安全北京市重点实验室北京100093 国家工业信息安全发展研究中心北京100040

区块链因其去中心化、开放性、不可篡改、匿名性等特征,被应用于激励机制中解决权威欺骗或信任缺失问题。然而,现有基于区块链的激励机制设计存在一些设计缺陷或评估缺失等问题。为解决以上问题,本文提出了一种基于区块链的分布式激励架... 详细信息

区块链因其去中心化、开放性、不可篡改、匿名性等特征,被应用于激励机制中解决权威欺骗或信任缺失问题。然而,现有基于区块链的激励机制设计存在一些设计缺陷或评估缺失等问题。为解决以上问题,本文提出了一种基于区块链的分布式激励架构,为激励机制设计提供指导和评估依据。将激励机制视为区块链中的交易,从付款流向、付款方式、付款金额3方面制定了基于区块链的激励机制的基本需求和额外需求,包括了贯穿激励交易的整个流程;并在此基础上设计了场景适配、支付策略、效果评价3阶段的基于区块链的激励机制架构。场景适配阶段通过分析场景的角色关系提取参与方的利益关系,以适应不同场景的交易验证、报酬流向的差异;支付策略阶段提供了各类密码货币、定价策略与支付方式的特点及作用,以指导密码货币的选择、定价机制的设计和付款形式的确定;效果评价阶段从安全可信、隐私保护、可拓展性等方面分析激励机制的效果,从而给出较为全面的评估。最后,利用该架构对群智感知应用实例进行激励机制设计与优化,评估结果从安全可信、隐私保护、效率提升方面体现出激励设计方案的优化效果,从而验证本架构的有效性。

关键词：激励机制区块链密码货币支付策略激励效果

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区块链系统中身份管理技术研究综述

软件学报 2021年第7期32卷 2260-2286页

作者：姚前张大伟中国证券监督管理委员会科技监管局北京100032 北京交通大学计算机与信息技术学院北京100044 智能交通数据安全与隐私保护技术北京市重点实验室北京100044

区块链技术是一种通过块链式结构、共识算法和智能合约来生成、存储、操作和验证数据的新型分布式基础架构和计算范式,其所构建的新型信任机制有助于推动互联网技术由信息互联网向价值互联网的转化.由于区块链中的账本数据采用公开交易... 详细信息

区块链技术是一种通过块链式结构、共识算法和智能合约来生成、存储、操作和验证数据的新型分布式基础架构和计算范式,其所构建的新型信任机制有助于推动互联网技术由信息互联网向价值互联网的转化.由于区块链中的账本数据采用公开交易记录、多节点共识确认的方式进行存储和验证,因此对系统中的身份管理及隐私保护提出了极大的挑战.首先分析了区块链系统交易模型的特点及其与传统中心化系统在身份认证、数据存储和交易确认方面的不同,阐述了区块链系统中身份管理技术涵盖的主要内容、关键问题及安全挑战;其次,从身份标识、身份认证和身份隐藏3个方面比较分析了目前主流区块链平台中身份管理和隐私保护的不同实现技术;最后,分析了现有区块链系统中身份管理的不足并对未来的研究方向进行了展望.

关键词：区块链密码货币身份管理隐私保护匿名性不可链接性

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基于区块链的分布式激励机制研究

计算机应用研究 2021年第3期38卷 664-670页

作者：何云华刘昭阳胡堰李红孙利民肖珂北方工业大学计算机学院北京100144 北京科技大学计算机与通信工程学院北京100091 中国科学院信息工程研究所物联网安全北京市重点实验室北京100093

激励机制广泛应用于群智感知、P2P视频点播、机会网络等场景中,是提升信息网络服务质量与效率的关键。现有的激励机制通常依赖于类似银行的可信中心,但可信中心因其管控不透明、易受攻击等特征而存在系统信任缺失和隐私泄露问题。基于... 详细信息

激励机制广泛应用于群智感知、P2P视频点播、机会网络等场景中,是提升信息网络服务质量与效率的关键。现有的激励机制通常依赖于类似银行的可信中心,但可信中心因其管控不透明、易受攻击等特征而存在系统信任缺失和隐私泄露问题。基于区块链的激励机制可作为上述问题的解决方案,区块链具有去中心化、开放性、不可窜改、匿名性等特征,可在互不了解的多方间建立可靠的信任关系,而且基于区块链的密码货币获得现实世界广泛的关注和认可。介绍区块链技术及密码货币差异;然后总结基于区块链的激励机制研究现状,包括激励机制交易形式、激励机制分类和激励机制评价标准;最后对现有激励机制进行总结和展望。

关键词：激励机制区块链密码货币支付策略激励效果

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区块链理论研究进展

密码学报 2018年第5期5卷 484-500页

作者：单进勇高胜数据通信科学技术研究所北京100191 兴唐通信科技有限公司北京100191

区块链技术是一门新兴的技术,受到各行各业的广泛关注.各个国家正在积极研究区块链技术可能给金融乃至生活的方方面面带来的变革.本文先从比特币区块链的视角出发,通过了解它的运行机制、基本特征、关键技术、技术挑战等,给读者建立一... 详细信息

区块链技术是一门新兴的技术,受到各行各业的广泛关注.各个国家正在积极研究区块链技术可能给金融乃至生活的方方面面带来的变革.本文先从比特币区块链的视角出发,通过了解它的运行机制、基本特征、关键技术、技术挑战等,给读者建立一个对区块链的直观感受.然后给出区块链的形式化定义,并总结目前区块链在相关密码技术、安全性分析、共识机制、隐私保护、可扩展性等方面的最新研究进展.密码技术是保障区块链安全的关键技术之一,也是实现区块链具体应用的基本手段.本文同时指出了多种密码技术如特殊数字签名、零知识证明、同态密码、安全多方计算等在区块链系统中的(潜在)应用价值.尽管区块链技术的研究和应用发展迅速并取得很大进展,但区块链所面临的诸如吞吐量低、延迟高、耗能高等一系列技术瓶领,严重影响大规模应用的真正落地,区块链技术的研究和应用还有很长的路要走,需要各方共同努力.

关键词：比特币密码货币区块链共识协议可扩展性