基于格密码零知识证明的去中心密码货币方案研究

发布时间：2021-11-26 18:02

　　比特币是第一个被广泛应用的去中心密码货币方案,人们把比特币的分布式点对点网络形象的称为区块链。比特币的去中心特性是通过区块链技术实现的,区块链技术也被应用到电子交易、投票系统、农业溯源等场景中。比特币使用假名（即公钥,或钱包地址）实现交易用户身份匿名性,这种方式并不安全,通过统计分析可以找出用户和假名之间的联系。为了实现用户身份匿名,一些密码货币方案如Zerocoin、Zerocash、RingCT等被陆续提出,这些方案基于传统密码方案构造,不能抗量子计算攻击。本文提出了一种基于格密码零知识证明的去中心密码货币方案,用来解决比特币交易中支付者身份匿名问题。该方案的设计思想是,支付者将比特币转换成代币,通过零知识证明协议将包含此代币的集合U支付,由区块链上的矿工验证该代币的合法性以及是否被双花。具体来讲,支付者首先随机生成无面值无归属的代币d,采用数字签名算法将比特币（即区块链上的交易）与代币结合,赋予其面值与归属,区块链上的矿工使用支付者的公钥验证签名,进而验证代币的合法性;随后支付者任意选择包含自己代币的集合U,通过基于格密码的Merkel树累加器算法计算集合根节点u,然后计算与d对... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

区块链网络结构

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文信任即可完成信息的确认。区块链由系统参与者共同维护，因此几乎不可能被更改。理论上，如果有恶意攻击者想破坏这个账本上的数据，则需要至少超过一半的参与者做出相同的恶意行为才能够实现，这在实际情况中是不可能的，因此区块链是安全的。这种攻击方式叫做拜占庭攻击。如图2-2所示，区块链中的子单位是区块，这些区块通过哈希链依次连接。在区块链网络中，每条合法交易的记录以及辅助信息都会被记录在某一个区块中。用户所生成的交易需要进行数字签名，并且在签名通过验证后，才会被加入到一个区块中。同时，拥有这个区块的记账权的矿工将该区块链接到区块链上，区块才会被承认合法。每个区块由区块头和区块主体组成。区块头包含头哈希、父哈希、Merkle根、时间戳、难度值、随机数等参数。区块主体记录着一定数量的交易信息，这些信息只能由拥有该区块记账权的矿工写入区块中。图2-2区块连接示意图区块的数据结构表示如图2-3所示，每一个区块主要包括以下内容：区块头哈希：当前区块头中所有内容的哈希值，一般作为该区块的身份信息，区块之间的链接就是由头哈希来完成的。父区块哈希：该区块前一个区块中所有内容的哈希值，当前区块中会保存上一区块的哈希值，即所谓的区块链，可以保证区块依次有序的链接起来，保证区块不会分支发展。版本：当前区块的版本号，一般为该区块在区块链中的位置。Merkle根：将当前区块中所有交易作为叶子节点，自底向上计算哈希值，最终形成的Merkle树的根节点哈希值，用于验证区块内包含的交易信息的正确性和完整性，同时便于高效地验证交易是否存在于该交易中。时间戳：记录当前区块产生的时间点。-8-

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文难度值：当前区块生成所需破解的困难问题的难度，用来保证每个区块生成的时间大致相等。随机数：计算当前区块困难问题的解，算得这个解的矿工就会获得这个区块的记账权。图2-3区块结构示意图区块链网络上的比特币交易如图2-4所示。下面以用户A给用户B转账为例，对图2-4中区块链上一次交易过程[39]进行详细描述:图2-4比特币交易示意图-9-

【参考文献】：
期刊论文
[1]比特币与法定数字货币[J]. 秦波,陈李昌豪,伍前红,张一锋,钟林,郑海彬.  密码学报. 2017(02)
[2]区块链技术综述[J]. 沈鑫,裴庆祺,刘雪峰.  网络与信息安全学报. 2016(11)
[3]格密码学研究[J]. 王小云,刘明洁.  密码学报. 2014(01)
[4]一种前向-后向安全的数字签名方案[J]. 王明伟,胡予濮.  西安电子科技大学学报. 2014(02)



本文编号：3520661