基于区块链的数字资产复杂交易中相关密码协议研究

Blockchain is a novel distributed infrastructure and computing paradigm. It takes use of ordered chained data structure to store data. It takes use of consensus algorithm to update data. It takes use of the cryptographic algorithm to ensure data security. In the blockchain-based complex transactions for digital assets, some urgent problems must be solved in order to help the transactions develop well. These problems include proof of assets among multi users, secure payment protocol, user privacy-protection, etc. This project includes the following concrete contents. By using the formal modelling method, we study the basic principle for proof of assets and payment protocol which satisfy the user privacy protection. Based on the zero-knowledge proof and secure multiparty computation, we study the mechanism of the design for the provably secure proof of assets. By using the ideas of ring signature, obfuscation pool and encryption, we study the architecture of payment protocol which satisfies the untraceability of the payer, the unlinkability between the payers and the collectors, and the confidentiality of the transaction content. In order to supervise the complex transactions of digital assets, based on the technique of group signature, we study the design method of payment protocol to trace and punish the malicious payer in the private blockchain and consortium blockchain. The objects of the project are to construct the architecture of user privacy-protected proof of assets and payment protocol, to design the provably secure and efficient cryptographic protocols, to form a series of basic theories and methods. This project can provide the important theoretical foundation and technical reference in the blockchain-based complex transactions for digital assets.

区块链是一种全新的分布式基础架构与计算范式，通过有序的链式结构存储数据，利用共识算法更新数据，基于密码学技术保障数据安全。在基于区块链的数字资产复杂交易中，在保护用户隐私的约束条件下，如何实现多个用户之间数字资产的零知识证明，如何构建安全支付协议成为亟需解决的问题。具体包括：使用形式化建模方法，研究构建用户隐私保护的资产证明和支付协议的基本原则；基于零知识证明和安全多方计算，探索可证安全的资产证明协议构造的机理；采用环签名、混淆池和加密思想，探究满足不可追踪性、不可关联性和内容保密的支付协议设计机制；为监管数字资产复杂交易，在私有链和联盟链中，借鉴群签名技术，探索追踪和惩罚恶意支付者的支付协议设计方法。本项目目标是：构建用户隐私保护的资产证明和支付协议架构，设计可证安全的高效的相关密码协议，形成一系列相关基本理论和方法，为基于区块链的数字资产复杂交易问题的解决提供重要的理论基础和技术参考。

区块链是一种全新的分布式基础架构与计算范式，通过有序的链式结构存储数据，利用共识算法更新数据，基于密码学技术保障数据安全。在基于区块链的数字资产复杂交易中，在保护用户隐私的约束条件下，如何实现多个用户之间数字资产的零知识证明，如何构建安全支付协议成为亟需解决的问题。具体包括：使用形式化建模方法，研究构建用户隐私保护的资产证明和支付协议的基本原则；基于零知识证明和安全多方计算，探索可证安全的资产证明协议构造的机理；采用环签名、混淆池和加密思想，探究满足不可追踪性、不可关联性和内容保密的支付协议设计机制；为监管数字资产复杂交易，在私有链和联盟链中，借鉴群签名技术，探索追踪和惩罚恶意支付者的支付协议设计方法。重要结果包括：(1)研究了基于区块链的复杂金融交易，提出了区块链环境中隐私保护的多方资产证明模型，构造了一个具体协议，实现了交易地址隐私、交易金额隐私、多方计算安全等。(2)针对现有远程数据完整性检测效率低不实用问题，基于区块链和RSA提出了高效数据完整性检测方案，有效解决了远程大数据完整性检测的效率问题。(3)针对6G数字孪生空间中云存储的异构多源融合数据的完整性检测问题，提出了基于联盟链的同步PDP方案。(4)研究了V2G网络中的隐私保护问题，提出了基于区块链的匿名奖赏方案，解决了举报人隐私保护问题。基于身份基环签名和区块链，设计了具体支付协议。针对用户共享物联网数据时的匿名奖赏问题，在联盟链上提出了具有匿名的、奖赏的、不可陷害的和数据使用者行为画像不可构建的私有数据共享方案，该方案易于实现，满足安全性和隐私保护性。(5)发表学术论文28篇，其中SCI检索22篇，会议论文1篇，国内期刊论文5篇，其中在IEEE Trans.系列期刊发表论文9篇，CCF A类论文5篇。本项目形成一系列相关基本理论和方法，为基于区块链的数字资产复杂交易问题的解决提供重要的理论基础和技术参考。