592 浏览基于区块链的安全通讯与隐私数据共享机制
摘要：随着区块链技术的快速发展与相关应用的不断落地,基于区块链的分布式可信商业经济也在逐渐铺开。安全可信的数据通信与共享是区块链应用的组成部分,中心化的通信机制存在单点失效、易被攻击以及隐私被窃取的问题。去中心化的安全隐私通信技术是解决该问题的有效方法,特别是基于区块链的链上安全通信机制,近年来已获得相关技术的支撑。基于区块链的链上通信技术符合区块链的价值理念,在多方对等机构组织中能够无中心控制而运行,且记录可验证、不可篡改。而链上通信确保安全的同时,也带来了一些隐私泄露的问题。本文针对区块链现实应用场景中关于链上安全隐私通信的需求,开展了国内外相关研究调研,对比分析了当前存在的链上通信与数据共享的方案以及区块链上的隐私保护方案,寻找出其中存在的不足,提出一种基于区块链的安全通信与隐私数据共享方案。该方案依托区块链技术保证用户在无中心环境下实现安全的链上通信,同时能够有效解决针对区块链场景下数据公开而导致的用户关系隐私泄露问题。本文工作如下:（1）针对区块链应用对安全通信的技术需求,本文提出了一种基于智能合约的链上安全通信方案。鉴于区块链不可篡改但性能效率不高的特点,本方案引入了IPFS分布式存储技术,实现消息数据链下分布式存储的同时,可确保消息数据的完整性。此外,本方案还引入了密文策略属性加密算法,以机构节点为单位,使得消息数据在链上能够安全可靠地分发与中转。方案还利用非对称加密算法,让机构节点托管用户消息,确保用户在离线状态下的数据保密,且依然能够在上线时正确解密消息密文。最后,通过理论分析、仿真分析与效率对比来阐明本方案能够实现安全的链上通信。（2）为了解决通信用户关系隐私易泄露的问题,本文对链上安全通信方案进行改进,提出一种可隐私保护的链上通信方案。本方案利用可验证随机函数实现通信发送方的身份隐私保护,防止业务链其他参与方或者系统外部用户通过各种手段获取链上数据进行关联分析,进而获取参与方的隐私行为。最后,通过理论分析与实验分析表明,本方案能够有效保护用户链上消息发送记录的隐私,且提高了通信方案的效率。（3）针对电子公文应用场景,本文基于可隐私保护的链上安全通信方案设计与实现电子公文安全隐私传输系统。系统的设计实现根据应用架构划分了四个层次,分别是为前端层、后端层、合约层、持久层;根据功能模块划分为用户管理模块、区块链展示模块、公文管理模块、界面模块。最后给出了系统的部分功能演示,以说明可隐私保护链上安全通信方案在电子公文传输领域的应用可行性。
关键词：区块链;安全通信;
文章目录
摘要
Abstract
第一章 绪论
§1.1 研究背景与意义
§1.2 国内外研究现状
§1.3 论文主要工作
§1.4 论文组织结构
§1.5 本章小结
第二章 关键技术介绍
§2.1 密码学基础
§2.1.1 对称加密
§2.1.2 非对称加密
§2.1.3 密文策略属性加密
§2.1.4 可验证随机函数
§2.2 IPFS分布式存储
§2.2.1 对象命名
§2.2.2 路由交换
§2.2.3 身份网络
§2.3 超级账本框架
§2.3.1 体系架构
§2.3.2 交易流程
§2.4 本章小结
第三章 基于智能合约的链上安全通信方案
§3.1 研究背景
§3.2 研究内容
§3.3 系统模型与设计目标
§3.3.1 系统模型
§3.3.2 安全模型
§3.3.3 设计目标
§3.4 链上安全通信方案
§3.4.1 消息预处理
§3.4.2 消息路由
§3.4.3 通信管控
§3.4.4 消息接收
§3.5 理论分析
§3.5.1 正确性分析
§3.5.2 安全性分析
§3.5.3 性能分析
§3.6 实验分析
§3.6.1 实验条件
§3.6.2 实验方法
§3.6.3 结果分析
§3.7 本章小结
第四章 可隐私保护的链上通信方案
§4.1 研究背景
§4.2 研究内容
§4.3 可隐私保护链上通信方案
§4.3.1 消息隐私预处理
§4.3.2 可验证随机证明
§4.4 理论分析
§4.5 实验分析
§4.6 本章小结
第五章 链上电子公文安全隐私传输系统设计与实现
§5.1 研究背景
§5.2 系统模型与设计目标
§5.2.1 系统模型
§5.2.2 设计目标
§5.3 系统设计
§5.3.1 开发环境
§5.3.2 总体设计
§5.3.3 功能模块设计
§5.3.4 系统特色与创新
§5.4 系统实现
§5.4.1 持久层服务
§5.4.2 后端服务
§5.4.3 前端服务
§5.5 本章小结
第六章 总结与展望
§6.1 研究总结
§6.2 未来展望
参考文献
[1]基于比特币区块链的隐蔽信息传输研究[J]. 张涛,伍前红,唐宗勋. 网络与信息安全学报. 2021(01)
[2]区块链技术在政务数据共享中的应用[J]. 王鹏,魏必,王聪. 大数据. 2020(04)
[3]区块链隐私保护技术综述[J]. 张家硕,高健博,王利朋,李青山,陈钟. 保密科学技术. 2020(01)
[4]区块链技术研究综述：原理、进展与应用[J]. 曾诗钦,霍如,黄韬,刘江,汪硕,冯伟. 通信学报. 2020(01)
[5]区块链环境下的新型网络隐蔽信道模型研究[J]. 李彦峰,丁丽萍,吴敬征,崔强,刘雪花,关贝. 通信学报. 2019(05)
[6]区块链中的隐私保护技术[J]. 翟社平,杨媛媛,张海燕,赵江明. 西安邮电大学学报. 2018(05)
[7]区块链技术及其在信息安全领域的研究进展[J]. 刘敖迪,杜学绘,王娜,李少卓. 软件学报. 2018(07)
[8]零知识证明应用到区块链中的技术挑战[J]. 李康,孙毅,张珺,李军,周继华,李忠诚. 大数据. 2018(01)
[9]区块链隐私技术综述[J]. 张宪,蒋钰钊,闫莺. 信息安全研究. 2017(11)
[10]区块链隐私保护研究综述[J]. 祝烈煌,高峰,沈蒙,李艳东,郑宝昆,毛洪亮,吴震. 计算机研究与发展. 2017(10)
