基于去中心化网络的数字钱包备份关键技术研究

发布时间：2020-06-04 11:59

【摘要】：近年来,区块链技术引领了去中心化模式应用的热潮。在区块链应用中,用户需要借助数字钱包中的数字密钥来证明其资产。从这个角度出发,可以将数字钱包视为用户的个人资产。若数字钱包的存储设备发生损坏或遗失,用户必将遭受无法挽回的损失。因此,应该对数字钱包进行备份。然而,现有数字钱包备份件的储存方案并不完善:本地存储方案需要用户自行组织与管理个人设备,管理风险大、维护成本高;托管存储方案依赖于第三方机构,可信度不足。鉴于此,本文聚焦于数字钱包的备份问题,利用容错性高、抗攻击(抗勾结)能力强、扩展性高的去中心化网络,设计了一种简便经济、稳健性强的数字钱包备份方案。本文主要研究内容和贡献包括:1)归纳了现有数字钱包备份方案的局限性,分析了无中心化网络的优势及将其应用于数字钱包备份问题的可行性,设计了一种基于去中心化网络的数字钱包备份方案。2)提出了一种适用于数字钱包备份问题的多约束错位重排(MCDD)的数据分发方法,实现了备份件的分散化存储。该方法借鉴伯努利错位重排算法的思想,以用户集群为单位整合存储资源,采用网络流模型计算多约束错位重排的可行解。3)引入Kademlia路由协议,将Hordes匿名跳转策略的中心化架构服务模式改进为一种无中心的匿名跳转策略(D-Hordes),以适应去中心化网络架构,实现数据的安全分发;结合Shamir秘密共享技术与Kademlia异或距离度量方法,设计一种Shamir-Kademlia邻近(SKN)冗余策略,以提高备份数据的平均可用概率,保障开放网络中备份数据的可用性。4)设计实验以对比本文所提MCDD算法与传统的基于目录随机分发算法(DBD)的性能表现,验证了本文方法在空间利用率及抗毁性上的优势;基于通用的数字钱包评估框架分析了本文方案的易用性和安全性,证明了本文方案具有良好的去中心化表现。
【图文】：

数字货币

中进行可信的公平协作。本节以数字货币为例来介绍区块链中数字密钥的运作原理及重要特性。假定Alice与Bob在现实世界中达成了一项交易，Alice需要向Bob支付一笔资金，他们协商采用数字货币进行该交易的结算，如图2-1所示，具体步骤过程如下：1）由Alice生成交易记录Tx，，记录Tx中包含交易接收者Bob、交易的数额和交易发起的账户等信息。2） Alice使用持有的数字钱包中对应账户的私钥对交易信息进行签名，表明交易是经Alice认证的合法交易。Alice将完成签名后的交易信息广播至区块链的分布式对等网络中，等待网络中的节点进行交易的验证和确认。3）在区块链网络中，验证交易合法性的网络节点可称为矿工。矿工接收Alice广播的交易记录Tx并进行两步验证，首先验证Tx中的账户是否有充足资金完成交易，其次使用Alice的公共密钥来验证Alice的签名真伪。若以上任意一项验证失败

钱包,非确定性,确定性,密钥

提出了一种新型的确定性钱包生成方案，该方案提倡数字钱包中密钥的生成由一个种子密钥来推算。确定性钱包与传统非确定性钱包的区别如图2-3所示，图2-3.a)表示传统的非确定性钱包，该类钱包中密钥池内密钥分散无关联；图2-3.b)表示确定性种子钱包，该类钱包中密钥池由链状推导产生，能够快速推导生成大批密钥；图2-3.c)表示分层确定性钱包，该类钱包中密钥池由树状推导产生，便于组织管理。图 2-3 非确定性及确定性钱包确定性的数字钱包通过关联密钥池密钥的方式减少用户备份的密钥数据量，且无需频繁地跟踪实时交易来同步密钥数据
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP311.13;TN918.4

【参考文献】