关键词： 密文策略属性基加密   智能合约   零知识证明   可搜索加密   Shamir秘密共享  

摘要： 随着信息技术和网络技术不断向前发展,每天都有各种各样的用户数据大量产生,海量的数据存储在第三方的服务器中,但仅存储在第三方服务器无法有效利用数据的价值,并且第三方云服务器是半可信的,数据存在被滥用的风险。数据的机密性、完整性无法得到保证。数据共享有利于发掘数据的潜在价值,现如今数据共享方式通常是将数据加密后上传到云服务器进行共享。目前,属性基加密是实现数据共享安全的技术之一,针对数据共享与隐私保护领域存在的问题,本文提出两种以CP-ABE为基础的改进方案。 针对现有的属性基可搜索加密方案存在数据用户属性隐私泄漏以及云服务器存在单点故障和半可信等问题提出一种属性基可搜索加密算法。该算法通过引入非交互式Schnorr协议,在不泄漏数据用户属性的情况下进行属性验证,从而实现数据安全搜索。本方案首先利用对称加密算法对数据拥有者信息进行加密并将加密后的信息上传到IPFS(Inter-Planetary File System,IPFS)。同时,系统还拥有一个容错机制,当用户上传了数据之后系统会在节点中自动存储若干个副本,且这些副本之间的数据是完全一致的。其次,使用属性基可搜索加密算法对提取出的关键字进行加密然后将加密结果上传到区块链中,从而实现数据密文和关键字密文的分布式存储。最后,使用智能合约实现关键字安全搜索,避免云服务器返回不相关搜索结果发生。方案的安全性是基于DBDH的困难性假设,通过理论分析和实验证明该方案具有较好的用户属性隐私保护效果和较小时间消耗。 针对当前云存储中数据拥有者数据控制权丢失的问题,提出一种免秘钥托管的数据安全共享方案。本文引入差分隐私技术解决用户数据隐私保护的问题,同时当前秘钥管理中心存在单点故障以及半可信问题。因此,针对秘钥管理问题,为了防止密钥生成中心恶意泄露属性秘钥和发生单点故障,使用Shamir秘密共享算法对私钥进行分割,保证了秘钥的隐私性,同时利用区块链的防篡改特性,将属性私钥的生成过程记录在区块链上,实现密钥的可追责性,防止密钥的滥用。本文提出了一种免密钥托管的数据安全共享方案,在随机预言机模型下证明了方案具有选择明文攻击安全性,与其他方案对比,本文使用外包加解密,因此在效率上具有一定优势,在功能对比上较其他方案有更多的功能。 综上所述,本文所提的两种方案可以达到较好的数据安全和隐私保护效果并且具有实际应用价值,例如可以应用在医疗数据、物联网数据、车联网等数据共享领域。方案可以较好的保护用户的属性隐私和数据隐私。通过实验分析验证了方案的效率较高,安全性分析表明方案具有在随机预言机下的选择明文攻击安全性。

关键词： 智能合约   司法业务   链上执行   流程建模   设计模式  

摘要： 随着公检法司各个部门的信息化水平不断提高,办公无纸化和数据流通高效化成为提高办案效率的发展方向,因此司法政务系统的电子化和链改越来越受到政策关注。现有针对司法领域应用的区块链产品虽然关注数据存证、数据共享、便民服务等方面,但由于公检法司四部门数据交互的频繁性和安全保障的严格性,面向实现四部门间业务流程自动执行的需求,该方面的市场保有量几乎为零,同时合约开发管理的模式依然有空白需要填补。智能合约作为区块链的伴生技术,在区块链的司法业务系统中可以完成重要任务,它易于部署、难以篡改、准确触发的特点为业务流程的自动执行提供了技术支撑。本文旨在利用智能合约实现司法办案业务的自动化,一方面,通过提出面向公检法司链上存证业务的智能合约解决方案,完成业务流程的上链自动执行,并为业务流梳理探索了新方法、为多合约全生命周期管理提出了新思路。另一方面,本文关注到以以太坊为代表的智能合约平台曾屡次受到合约攻击,所以智能合约安全保障始终应该贯穿项目前后。为此本文从以下两个方面完成了上述工作:(1)将智能合约自动触发的特点应用于司法政务的电子化,首次使用数据可见状态存储表、业务流程存储表相配合的方式实现业务流程控制,同时将通过证据、文书的上链比对,实现证据与文件数据的保真。以此实现多合约存储表配合完成了数据流程于业务流程的统一。此外,在实践中将UML转化为evalue和CML,让需求建模工作中项目参与各方交流更加准确高效,同时提高基于solidity提高的准确性和效率。(2)将智能合约的设计模式应用于司法存证领域,其中安全设计模式、多合约管理设计组成全生命周期的智能合约安全保障,漏洞检测方面,本研究应用可靠智能合约漏洞检测方法在安全性测试中实现安全保障。

关键词： 区块链技术   数字版权保护   首次销售原则   智能合约  

摘要： 著作权法是对技术进步最敏感的法律,回顾著作权诞生的300多年历史,著作权法的发展很大程度是对作品复制技术和传播技术发展的回应。特别是进入21世纪,人类大跨步地走进数字时代,人们只需轻点鼠标便能完成作品的复制与传播,这使得互联网成为了活字印刷之后最强的复制和传播工具,21世纪便成为了数字版权的新世纪。数字版权的保护需要在以网络为载体海量的复制与传播行为下,重新认识和协调作品的传播、使用与保护。现实层面,数字版权在登记、交易和救济方面仍有诸多问题,凸显传统的著作权法体系需要进一步演化。区块链技术与数字版权的保护具有天然的适配性,因此考虑在区块链的视角下构建数字版权保护新路径。 在传统数字版权保护机制下,数字版权登记成本过高;在数字版权交易过程中,创作主体的多元化和客体的复杂性,使对数字版权的归属很难做出单一化的认定,著作权集体管理组织难以取得有效授权。版权人与使用人之间的信息鸿沟,也会导致交易成本过高;在数字版权维权救济方面,存在电子证据取证难、采信度低、侵权赔偿金额难确定等问题。因此,针对这三个方面存在的困境,区块链技术应用于数字版权保护便有了存在的必要性。首先,因共识机制的存在,不能随意修改数字版权登记信息,极大地提高了登记的安全性;区块链去中心化的技术特征,使通过区块链主链或者侧链进行数字版权登记能够节省大量的金钱和时间成本。其次,区块链技术通过连续数字签名为作品“署名”,明确了数字版权的归属,促进了数字版权的交易;通过区块链提供的创作者的信息集中整合和搜索功能,减少信息搜索的成本;去中心化的特征使与作者直接订立合同成为可能,节省了中介费用;智能合约自动履行,降低了监督履约的成本。最后,利用区块链技术进行电子证据的存证,能够提升电子证据的被法院的采信率,从而使权利人得到更好的救济。除以上三点外,可行性还体现在,区块链技术能解决首次销售原则在数字作品应用层面的难题。同时,新路径下开展数字版权保护符合现行著作权法体系;国内外认可并开展区块链技术应用于数字版权保护的实际应用,反映了新路径下进行数字版权保护具备可行性。 解决区块链技术在数字版权领域落地时遇到的挑战,是实现区块链与数字版权同频共振的关键。区块链可能会助力作者将思想观念本身进行数字版权登记,进入市场上交易,这与思想与表达二分法原则相矛盾;Hash函数值的特殊性,会模糊抄袭行为和原创行为之间的界限,判断数字作品独创性变得困难。智能合约的适用会与《民法典》合同编的相关规定不协调,亦会限制数字版权的合理使用以及作者的修改权。最后,法律的缺失和滞后会导致区块链数字版权保护应用领域面临风险;监管形态的变化导致传统的监管手段失效。因此,面对这三点挑战,应当构建多方参与的数字版权登记实质性审查制度;明确智能合约性质,制定区块链数字版权领域普遍适用的行业标准;综合确定监管主体,结合“监管沙盒”模式,构建层次分明、权责统一的区块链数字版权保护领域的监管机制,助力区块链技术更好地服务于数字版权保护。

关键词： 智能合约   Solidity   程序转换   操作语义   等价性证明  

摘要： 智能合约是运行在区块链上的脚本,能够处理复杂的业务逻辑。以太坊是区块链系统中最具代表性的平台,为智能合约的开发提供了丰富的接口。以太坊中大多数的智能合约采用Solidity语言开发,具有去中心化、去信任等优势,因此被广泛应用于金融、医疗等领域。近年来智能合约的安全问题日益突出,因此对其进行信息安全验证十分重要。形式化方法相较于传统测试能够更好地保证智能合约的安全性,为此提出了一种采用时序逻辑程序设计语言(Modeling,Simulation and Verification Language,MSVL)与命题投影时序逻辑(Propositional Projection Temporal Logic,PPTL)的智能合约形式化验证方法,首先开发了SOL2M转换器,实现了Solidity程序到MSVL程序的半自动化建模,之后使用PPTL公式描述智能合约性质,最终将MSVL程序与PPTL公式输入至统一模型检测器(Unified Model Checker for MSVL,UMC4M)进行验证。在定义SOL2M转换器的转换规则时,重点对比了Solidity与MSVL的语法,考虑了转换前后程序的功能等价性,但是缺乏对Solidity与MSVL操作语义等价性的证明。 本文旨在证明Solidity与MSVL在操作语义上的等价性,首先定义出Solidity的操作语义,其次给出Solidity与MSVL操作语义的等价性证明,最后通过投票智能合约实例表明了SOL2M转换器的正确性。为了从数学逻辑的角度证明Solidity与MSVL在操作语义上等价,需要一种定义良好,并与MSVL操作语义形式一致的Solidity操作语义。首先采用大步语义的形式,高效地给出Solidity动态语义的具体规范,从语义元素、求值规则、表达式以及语句四个层次,详细定义了Solidity的操作语义。之后为了证明两种语言在操作语义层面上等价,给出了两种语言的状态、表达式和语句之间的等价关系,并基于Solidity与MSVL的操作语义,使用结构归纳法对表达式操作语义进行等价证明,同时使用规则归纳法对语句操作语义进行等价证明。最终以投票智能合约为例,给出经过SOL2M转换器得到的MSVL程序,进一步对Solidity程序与转换后的MSVL程序进行程序等价性证明,通过实例表明SOL2M转换器的正确性。

关键词： 联盟链   跨链技术   威胁情报   默克尔树   智能合约  

摘要： 随着区块链技术的日益发展,区块链技术凭借着其数据不可篡改、去中心化的优点逐渐从学术走入广泛应用之中,大部分企业与政府用户为了数据的安全与隐私着想会使用联盟链进行数据存储与共享,但当前联盟链种类繁多、实现差距较大,无法进行有效的数据共享,容易形成一个个数据孤岛,同时在共享过程中跨链流程缺乏监管与控制可能遭到攻击,并且使用单条联盟链存储与查询信息存在一定的性能瓶颈,因此迫切需要研究高效可靠的联盟链跨链技术手段。 以威胁情报共享为例,使用单条区块链存储威胁情报容易给节点带来较大的读写压力,同时为管理不同类别、不同来源的威胁情报带来了困难,因此将不同组织、不同来源的威胁情报分链存储后进行跨链查询既可以解决存储的多样性问题,也可以实现短时间内实现高效的威胁情报聚合分析。由于区块链本身不具备与外部区块链进行交互的能力,因此如何跨链以及解决跨链过程中引入的各种安全问题是一个值得研究的方向。本文研究了联盟链跨链技术,并且将其应用于联盟链跨链监管与威胁情报聚合分析领域,使得跨链系统继承了区块链数据不可篡改等优点的同时保障了跨链过程的安全性,本文主要贡献如下: (1)提出了一种基于中继链的联盟链跨链监管机制。当前联盟链跨链领域研究相比公链较为稀少,本文设计了一种基于中继链的跨链方法并将其运用于跨链监管场景,通过在中继链中加入鉴权功能保障了跨链过程的安全性,演示了对线性规划计算的跨链监管全流程,最后通过实验对比证明了本方案的安全性与有效性。 (2)提出了一种基于联盟链跨链技术的威胁情报共享与聚合框架。将不同类别与来源的威胁情报分链存储解决了数据管理的困难,设计了一种聚合合约对跨链获取到的威胁情报进行聚合分析,提出了一种链式Merkle树结构解决了跨链过程中的数据正确性问题,设计了一种Delay Update合约对跨链数据进行锁定保障了跨链过程中数据的一致性。 (3)将上述两工作结合设计并实现了一种监管友好的威胁情报跨链聚合系统,该系统不仅实现了威胁情报的高效聚合,同时利用跨链监管技术使得系统更加可靠。

关键词： 区块链   联盟链   公益慈善   智能合约   保险  

摘要： 近年来公益事业蓬勃发展,互联网公益平台层出不穷,但存在公信力低、信息不透明等问题,由此引发的信任危机降低了公益参与者的热情。为应对公益领域的痛点,有学者提出,将具有去中心化、不可篡改、公开透明和可部署智能合约等优势的区块链技术与公益领域相结合。许多科技公司都打造了基于区块链技术的公益平台或类保险网络互助平台,为公益慈善事业提供新的发展思路。但是二者的结合还存在一些新的问题,使用区块链技术的公益平台,并没有克服公益行业的困境,在实际运营中,公益和类保险互助项目的真实性仍由中心化的平台确认,为率先抢占市场,多借区块链新技术之名,行传统中心化平台之实,对项目造假行为仍没有约束和追溯机制。此外,大多数公众对平台用到的区块链技术并无明显感知,当出现争议时,难以评判和决策,无法提高公益参与者的热情。因此,研究并解决上述问题,对区块链公益平台的发展具有重要意义。本论文的主要工作是对现有区块链公益平台存在的问题进行研究,提出优化方案并实现。相较于现有平台,首先,本文引入保险托底,设计具有违约赔偿机制的区块链公益平台,保险作为联盟链节点之一,贯穿捐赠流程。保险和区块链公益的结合给现有区块链公益模式增加损失补偿机制,减少公益事故的发生。其次,本文对区块链存储结构进行研究与优化,除保存传统区块链的交易信息外,公益项目信息、审核信息等关键数据均存至链上,实现全流程全信息的公开、透明、可追溯。再次,设计并实现分布式隐私验证方案,结合Merkle proof思想,在保障公益参与者隐私的情况下,实现普通民众对每笔善款以及善款总额的可监督、可验证,提高公众参与积极性。最后,按照本文设计,对增加事后处理和违约赔偿机制的区块链公益平台进行代码层面的实现和测试,使其能满足日常公益平台的需求。

关键词： 区块链   负荷聚合商   居民用户   智能合约   微服务架构   可信聚合响应机制   原型系统  

摘要： 负荷聚合商通过将单体容量小且随机性强的居民用户整合为灵活可控的聚合体参与电网调度可以唤醒海量负荷侧沉睡资源。区块链技术的不可篡改性、可追溯性、隐私保护性等特点为海量聚合响应数据的可信、高效、安全验证与存储提供新的解决方案。本文针对聚合响应中面临的市场运行成本高、响应主体违约风险大等问题,围绕智能合约架构设计以及可信聚合响应机制设计开展研究,实现聚合响应业务流程的高效、灵活、可信运行,进而降低运营成本、提升协同效率。根据实际应用需求,本文基于上述两部分研究内容设计了负荷聚合响应原型系统,进行了初步工程实践和应用。 首先,针对现有智能合约单体垂直架构运维成本高、合约扩展性差的问题,本文提出了适用于聚合响应的智能合约微服务架构,搭建了智能合约中继层,提出了基于单一性原则的智能合约领域分解方法,设计了智能合约松耦合部署模式。采用联盟链平台Hyperchain进行模拟仿真,验证所提架构的优越性。所提架构能够支撑逻辑复杂、迭代频繁的聚合响应业务流程,能提高智能合约可扩展性和重用性,降低系统运维成本。 其次,针对用户侧终端设备难以大规模部署区块链节点、链上主体潜在违约风险高以及链上敏感数据难以可信使用的问题,本文提出了基于联盟链的可信聚合响应机制。针对该机制,本文设计了链下数据可信上链机制,确保上链前信息可信;改进了链上多主体信用评估机制,确保负荷聚合商与居民用户均能自发遵守响应规则,进而降低交易风险;采用了链上数据可信使用机制,通过使用数据分区隔离及数据使用权限管理机制,保证了数据上链后使用过程可信。然后,基于前文所提智能合约架构完成了智能合约的编写与部署,验证了所提机制的有效性与可靠性。 最后,从实际应用的角度考虑,负荷聚合响应原型系统作为负荷聚合商及居民用户自主交易的枢纽,需要具备友好便捷的用户界面、可扩展的交互接口以及可靠高效的业务管理模块。因此,本文设计了基于Hyperchain的负荷聚合响应原型系统,构建了应用层、业务层、持久层和硬件层的总体系统架构,设计了交互接口及核心功能模块的具体实现方案,旨在为适用于聚合响应的智能合约微服务架构与可信聚合响应机制的应用部署提供一种参考性的解决方案。

关键词： 电子投票   可链接环签名   区块链   智能合约   隐私保护  

摘要： 随着社会的进步和互联网的发展,相比于传统的纸质投票,电子投票以其投票效率高、组织成本低和选民参与度高的特点成为现代投票的发展趋势。然而,电子投票在安全方面仍然存在着不可忽视的问题。大部分电子投票方案依赖于传统的中心化平台,存在投票者隐私泄露与选票伪造的问题,而且选票数据的集中存储与管理也会引起民众的担忧。因此,如何在保证效率的同时,设计出一种更具安全性的电子投票方案具有非常重要的研究价值。环签名技术可以通过匿名的方式保护投票者的身份信息,区块链技术可以取代第三方平台保证投票过程的公开性和透明性。本文围绕电子投票存在的安全与效率问题展开研究,主要工作如下: (1)对当前的电子投票方案和环签名方案进行研究与分析。当前的电子投票方案主要使用三种密码学技术来保证安全性:同态加密、混合网络和盲签名。然而,这些技术都有各自的优缺点,无法平衡安全与效率。单纯使用区块链地址只能保证投票者的伪匿名性,如果有多笔交易,那么仍存在暴露真实身份的风险。研究发现,当前电子投票方案在投票者的隐私保护、投票过程的公开透明和投票数据的存储管理等方面尚存在不足之处。环签名以其安全、高效和区块链的兼容性,成为了电子投票方案的首选之一。尽管如此,研究发现,当前的环签名方案在签名生成、验证的计算效率和签名长度方面仍存在缺陷,需要加以改进。最后,对几种典型的电子投票方案和环签名方案进行了分析与比较,总结了这些方案应该满足的需求。 (2)针对当前的环签名方案存在的效率问题,本文提出了一种安全、高效、签名长度短并且具备可链接属性的环签名(LRS)方案。首先,构建了本文LRS方案的安全模型。然后,给出方案的具体设计,通过对传统的环签名方案的组合函数进行改进,提高了环签名生成与验证的计算效率,减少了环签名的长度。最后,通过与其它方案的分析与比较,证明了本文LRS方案的安全性与高效性。 (3)针对当前电子投票方案中存在的安全和效率问题,本文提出了一种更加安全且高效的电子投票方案。首先,构建了本文电子投票方案的系统和安全模型,然后使用了改进后的高效安全的LRS方案替代传统的数字签名,采用了区块链代替第三方平台,实现了对区块链中投票者身份信息的隐私保护,保证了投票过程的公开透明,解决了数据的存储与管理问题。最后,通过与其它方案的分析与比较,证明了本文电子投票方案的安全性与高效性。

关键词： 网络安全   区块链   智能合约安全   去中心化金融安全  

摘要： 区块链技术的发展使得智能合约在许多领域得到了广泛应用。然而,智能合约对数字资产的控制和其不可篡改的特性,使其在使用过程中可能出现一些安全问题。本文主要关注于以太坊及其他类似底层链的智能合约的安全问题,并试图寻找解决方案。文章首先分析了主流的区块链平台,特别是以太坊及其类似的区块链结构,详细阐述了智能合约的运行机制。了解了智能合约的基本构造和运行方式后,将重点放在了智能合约可能存在的常见安全漏洞,并进行了全面分析。在这个过程中,特别关注了在De Fi等新兴领域中可能遇到的特殊安全挑战。针对这些安全问题,文章提出了一种基于以太坊的智能合约防火墙架构。这种防火墙架构的设计旨在平衡通用性和灵活性,因此考虑了入侵拦截架构和链下自动化分析系统。此外,为了确保可能存在安全漏洞的智能合约能够稳定运行,并能对0-day漏洞做出快速响应,还探讨了基于智能合约的异常交易检测技术和交易主动阻断技术。这些技术包括了异常控制流的提取、识别和参数求解,以及价格监管等机制。总的来说,通过全面地研究智能合约的安全问题和链上问题,提出了一系列可能的解决策略。这些研究成果不仅有助于更好地理解和提高智能合约的安全性,同时也为区块链技术在众筹、游戏、保险、物联网等领域的应用提供了可能的支持。此外,这些成果还可能为智能合约安全研究提供了新的视角,为未来智能合约安全技术的发展提供了参考。