【摘 要】
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随着物联网、移动互联网、云计算等信息技术的发展,各类应用产生了海量的数据.数据的使用为人类带来便利,但也存在数据可靠性差、数据隐私泄露,数据共享与交换难等问题亟待解决.区块链作为一种新兴的信息技术,其具有去中心化、防篡改、可公开验证等特性,结合密码学、共识机制、点对点网络等技术构建起去中心化的基础设施,为保证数据可信性、可靠性和可用性提供了解决思路.本论文借助区块链技术的优势,研究如何实现数字身份
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随着物联网、移动互联网、云计算等信息技术的发展,各类应用产生了海量的数据.数据的使用为人类带来便利,但也存在数据可靠性差、数据隐私泄露,数据共享与交换难等问题亟待解决.区块链作为一种新兴的信息技术,其具有去中心化、防篡改、可公开验证等特性,结合密码学、共识机制、点对点网络等技术构建起去中心化的基础设施,为保证数据可信性、可靠性和可用性提供了解决思路.本论文借助区块链技术的优势,研究如何实现数字身份认证兼容身份隐私,如何平衡数据可用性和数据隐私性以及如何实现数据有效共享与公平交换三个问题,取得的主要研究成果如下:1.为解决数字身份认证过程中用户身份隐私泄露问题,设计了基于区块链的选择性撤销匿名认证协议,该协议实现数字身份的有效认证兼容数字身份隐私性,同时针对用户滥用匿名性的行为,协议支持有选择地撤销用户证书.刻画了基于区块链的选择性撤销匿名认证协议的系统模型,借助以太坊智能合约颁发用户证书,利用PS数字签名重随机化的性质构建用户凭证,实现数字身份匿名认证,并采用密码学累加器技术实现用户证书的选择性撤销.为适应现实应用中用户身份多属性的特点,进一步设计了基于区块链的选择性撤销多属性匿名认证协议,并通过仿真实验对两个协议进行效率分析.最后,通过部署基于以太坊区块链的原型系统验证了协议的实用性.2.为平衡数据可用性和数据隐私性,设计了基于区块链的可审计隐私保护数据分类协议,对数据处理中心的数据分类正确性进行审计,保证用户数据可用性同时提供了数据隐私性.定义了基于区块链的可审计隐私保护数据分类协议的系统模型,通过设计的群签名方案实现用户采集数据的有效认证,借助区块链可公开审计的特性对隐私保护数据分类结果进行审计.为提升数据可用性,进一步设计了基于区块链的抗恶意验证者可审计隐私保护数据分类协议,通过设计的可控可链接群签名实现数据的有效认证,借助区块链智能合约维护数据分类的正确性和透明性,进而实现灵活和隐私友好的访问数据.通过性能分析说明所提协议在功能性和计算开销上优于现有技术,并结合以太坊智能合约验证了协议的有效性.3.为实现数据有效共享和数据交换的公平性,设计了基于区块链的数据共享与公平交换协议,保证共享数据的可靠性,完整性和数据交换的公平性.针对软件数据更新的应用场景,刻画了基于区块链的数据共享与公平交换协议模型,构造有条件付费智能合约,建立对传输节点的激励机制,并结合外包属性签名和双重认证防护签名派发更新数据包的传输证明实现数据的有效共享和公平交换,并基于以太坊区块链部署有条件付费的智能合约,验证了协议的可行性.
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