基于区块链交易方案的隐私保护研究

• 作 者: 陈天赋
• 出 处: 南京邮电大学
• 发表日期: 2021年03期
• 关键词: 区块链 交易身份 交易金额 隐私保护 聚合签名 环签名

区块链技术正在飞速发展与应用中,同时社会上也发生着越来越多的区块链安全和隐私泄露的事件。由于区块链共识机制的存在,不同节点会对区块链上的交易信息进行计算验证,因此区块链上的交易记录数据必须公开化。虽然在某种程度上这种方式增加了数据的透明性和公信力,但是从另一种角度来看也带来了用户隐私泄露的风险。其中对于交易双方身份和交易金额的隐私保护,更应该引起重视。为了使区块链拥有更加广阔的应用前景,本文利用聚合签名及环签名技术研究区块链交易系统的隐私保护机制,提出相应问题的解决方案。本文的工作有以下两个方面:(1)针对传统CryptoNote交易模型,本文通过加入随机数来改进交易的输入输出传递模式。这有效地解决了恶意攻击者通过采取一些攻击算法来控制部分输入输出进行验证并推出加密后的交易金额的隐私性问题。针对现有的区块链基本交易方案,结合了聚合签名算法通过对包含多输入输出交易中的交易金额进行聚合签名,提高了基本交易方案的交易金额隐私安全及性能。最后,综合改进的传统交易方案及改进的区块链基本交易方案,提出了基于聚合签名改进的区块链交易方案,既解决了传统交易方案中的恶意攻击问题,又进一步加强了对交易金额隐私的保护,还在一定程度提高了方案性能,因此可以更好地应用在区块链交易方案领域。(2)针对传统比特币交易系统中可以从公开透明的交易信息中分析预测出交易双方身份及交易金额而泄露用户隐私的问题,本文结合聚合签名与环签名构造了一个全匿名的区块链交易系统。该系统结合了聚合签名与环签名的优点,以聚合签名来保护交易金额隐私,以环签名来保护交易双方身份隐私,并在隐私保护的同时压缩了交易信息的大小,节省了一定开销。通过与各区块链隐私保护方案的评估分析对比,得出该方案兼顾了安全及性能的结论,即在增加合理开销的情况下较大地提升了对交易信息的隐私保护性。