区块链的可监管匿名认证技术研究文献综述

 2023-08-15 17:20:05

文献综述(或调研报告):

通过区块链、匿名认证技术、共享经济模型三个方面对本课题相关的工作进行介绍。

区块链:

2008 年,Satoshi Nakamoto在密码学邮件组发表了名为《比特币:一种点对点的电子现金系统》的论文,提出了去中心化加密货币——比特币的设计构想。2009 年,比特币系统开始运行,标志着比特币的正式诞生。 2010—2015 年,比特币逐渐进入大众视野,成为金融领域炙手可热的话题。2016—2018 年,随着各国陆续对比特币进行公开表态以及世界主流经济的不确定性增强,比特币的受关注程度激增,需求量迅速扩大。事实上,比特币是区块链技术最成功的应用场景之一。伴随着以太坊(ethereum)等开源区块链平台的诞生以及大量去中心化应用(DAPP)的落地,区块链技术在更多的行业中得到了应用。由于具备过程可信和去中心化两大特点,区块链能够在多利益主体参与的场景下以低成本的方式构建信任基础。

区块链通用层次化技术结构自下而上分别为网络层、数据层、共识层、控制层和应用层。其中,网络层是区块链信息交互的基础,承载节点间的共识过程和数据传输,主要包括建立在基础网络之上的对等网络及其安全机制;数据层包括区块链基本数据结构及其原理;共识层保证节点数据的一致性,封装各类共识算法和驱动节点共识行为的奖惩机制;控制层包括沙盒环境、自动化脚本、智能合约和权限管理等,提供区块链可编程特性,实现对区块数据、业务数据、组织结构的控制;应用层包括区块链的相关应用场景和实践案例,通过调用控制合约提供的接口进行数据交互。区块链基于多类技术研究的成果,以低成本解决了多组织参与的复杂生产环境中的信任构建和隐私保护等问题,在金融、教育、娱乐、版权保护等场景得到了较多应用,成为学术界的研究热点。

互联网环境下,传统信用体系存在信息壁垒严重、信息交易不畅、信息安全堪忧等诸多不足。区块链技术在解决信息共享、信息交易和信息安全等方面的问题上具有优势。基于区块链技术构建互联网信用体系,并作为社会信用体系的重要组成部分,可以较好地解决互联网环境下传统信用体系存在的问题。但是区块链技术的兴起对身份认证提出了更高的要求,在认证身份的同时需要保护用户的身份隐私等。采用匿名认证技术可解决用户身份隐私泄露的问题。身份匿名认证技术在通信网络中应用不仅能够保证节点真实身份对外的保密性, 而且对保证通信网络的安全性也具有重要的意义, 同时还能够有效实现节点接入基站的匿名性认证。

匿名认证技术:

2004年,Camenisch 和 Lysyanskaya 提出了基于双线性对的签名方案和匿名证书方案,用于身份的匿名认证,方案可应用于匿名电子投票,电子现金等方面。HA Man 等人基于 Boneh 等人提出的 BLS 短群签名方案也提出了类似的匿名证书方案,方案可实现多次动态的认证,且签名证书长度为常数级的,使得方案具有较好的效率。在匿名证书的应用方面,IBM提出的 Identity Mixer可用于匿名认证和认证属性的传输,它允许用户进行身份验证而不收集其他任何个人数据。

在群签名方案中,群管理者向每个用户颁发签名密钥或成员证书。然后,拥有证书的签名者可以生成群签名,同时保持自身的匿名性。验证者只能判断该签名是否是由群中的某个成员做出的签名,而不能识别签名者的个人身份。当某个成员做出违法情况时,开启者有权识别出相应签名的签名者身份。通过使用群签名技术,人们可以很好的解决成员伪造、抵赖签名和信息篡改等问题。在实现数据的完整性、身份的匿名认证、成员的不可抵赖性等方面都有着非常重要的作用。

由于群签名以上的这些特性,在网络电子投票、电子商务等许多要求匿名认证的网络活动中,群签名都有很好的应用。在实际的应用场景中,往往需求群成员能够动态的加入和退出,群签名不仅需要能够保证上述的基本安全性,还需要能够实现高效、前向安全的成员撤销,同时要满足较低的签名、验证花费。因此,在实际应用场景中研究和设计满足需求的具有高效性、高安全性的群签名方案有着重要的意义。

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