基于区块链的零知识位置证明方法研究

发布时间：2022-01-20 04:56

　　地理位置虚拟软件泛滥、民用卫星定位信号易模拟或篡改,致使地理位置可信认证难以实现。针对已有位置证明方案采用中心化架构存在单点失效和易引起集中攻击等安全风险,该文引入去中心化范式思路,利用区块链具有的去中心化、不可篡改、可追溯等特点,并结合零知识证明协议,提出了基于区块链的零知识位置证明方法,实现了以去中心化、保护隐私、高度准确、审查抵制的地理位置认证服务,从而确保用户所提供位置的准确性。该方法不仅能消除中心化位置证明的弊端,确保位置数据的机密性,而且被证明位置数据一旦上链后不可篡改,实现了不可抵赖性。测试分析结果表明:完整的证明流程（包含证明生成验证和上链全过程）实际测试每次平均用时约5 s,其中证明生成和验证的总耗时是50.5～55.5 ms。因此,算法具有较好的性能开销,可满足实际应用需求。 

【文章来源】：电子与信息学报. 2020,42(09)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

系统结构图

第(4)步见证者返回位置信息：见证者收到位置证明请求后，首先对证明者的身份进行验证，若验证通过，则根据多源定位的方式获取自身位置。当在室外时，可以通过GPS获取自身位置。当在室内时，可先尝试用GPS获取位置，当GPS信号较弱时，可通过室内布设的Wi Fi、蓝牙设备获得自身位置。然后使用私钥将自身的位置进行签名返回给证明者，否则返回验证失败信息。位置证明回应如式(4)式中，见证者先取位置信息的哈希值h，然后用私钥对其进行签名。

图4中的实验是不同的合约分别在Jueth和Ethereum上运行的时间比较，其中测得的是时间是运行1 04次的平均值。在Jueth上把PBFT算法共识时间设置为了1 s，在这1 s发生的交易都会打包进这个区块内。证书合约Cert Manager中的add Cert添加证书方法中有持久化存储操作，即对应的字节码中有SStore指令，该操作会改变链上的世界状态。add Cert方法执行时间约等于共识时间，即1 s。该合约方法在Etherum上的执行时间也大致约等于共识时间，即15 s。在图4中显示search查询和verify验证方法在两个平台上的执行时间则是大致一样，这是由于查询和验证不改变世界状态，不会引发共识，其中验证的时间是10～30 ms，在图4中几乎不可见。图5中分别显示了零知识证明生成请求加响应ZKReq+Resp的平均时间花销是1.1 s左右，合约调用请求加响应BCReq+Resp的平均时间花销是3 s左右，验证请求加响应Ver Req+Resp的平均时间花销是1 s左右，其中包含了少许的网络延迟，可得出3个操作的平均总耗时是在5 s左右。

【参考文献】：
期刊论文
[1]区块链用户匿名与可追踪技术[J]. 李佩丽,徐海霞.  电子与信息学报. 2020(05)
[2]基于无证书的多方合同签署协议[J]. 曹素珍,王斐,郎晓丽,汪锐,刘雪艳.  电子与信息学报. 2019(11)
[3]大数据安全与隐私保护[J]. 冯登国,张敏,李昊.  计算机学报. 2014(01)



本文编号：3598211