隨著傳感網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷完善和發(fā)展,我們在不知不覺間產(chǎn)生著大量數(shù)據(jù)。根據(jù)2020年行業(yè)報告顯示:2020年全球數(shù)據(jù)量預(yù)計將超過40ZB。面對著數(shù)據(jù)爆炸式的增長,傳統(tǒng)中心式存儲系統(tǒng)卻在信息安全方面不斷爆發(fā)事故:數(shù)據(jù)容易被篡改,無法溯源,容易丟失。并且傳統(tǒng)的中心式存儲系統(tǒng)存在著嚴重的單點故障問題,系統(tǒng)的穩(wěn)定性無法得到有效的保證,即使采用先進的多活模式,現(xiàn)實上只是在物理上獨立,在邏輯上依然只能依賴主節(jié)點的服務(wù)能力。區(qū)塊鏈技術(shù)作為一種完全去中心化的技術(shù)解決方案。目前已經(jīng)在金融領(lǐng)域（比特幣）得到了充分的應(yīng)用。本文的研究重點是基于區(qū)塊鏈技術(shù)設(shè)計一套數(shù)據(jù)安全性高,性能高的完全分布式的可信存儲系統(tǒng)。目前現(xiàn)有的區(qū)塊鏈技術(shù)為了避免女巫攻擊,采取了工作量證明（POW）算法作為節(jié)點間的共識算法。雖然POW算法能達成節(jié)點間的共識,但是大量的Hash計算浪費了過多的資源。如果將其直接應(yīng)用于存儲系統(tǒng),會使存儲系統(tǒng)的響應(yīng)速度大大降低,無法滿足生產(chǎn)的需要。而在數(shù)據(jù)存儲的場景中,由于所有存儲節(jié)點都需要經(jīng)過嚴格的認證才能進入分布式網(wǎng)絡(luò),所以在一定程度上可以認為分布式存儲系統(tǒng)存在女巫攻擊的可能性偏低,使用POW作為共識算... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

加解密流程

第二章相關(guān)理論和技術(shù)8鑰生成。區(qū)塊鏈技術(shù)使用橢圓曲線算法作為數(shù)據(jù)簽名（2.1.3節(jié)將會詳細介紹）和密鑰協(xié)商的算法[14]。一個典型的密鑰協(xié)商場景就是HTTPS協(xié)議中的TLS握手過程[15]，具體過程如下圖2.2所示：圖2.2TLS通信過程區(qū)塊鏈技術(shù)根據(jù)使用場景同時使用了這兩種加密系統(tǒng)，它們同時保證著區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)的機密性，從而保證了數(shù)據(jù)的安全。2.1.2哈希算法哈希（Hash）算法的作用是將一串?dāng)?shù)據(jù)加密成一個特定長度的二進制字符串。從嚴格的意義上說hash算法也是一種加密算法，只是hash算法是一種單向加密算法，根據(jù)原數(shù)據(jù)計算出密文是可行，但是反之是十分復(fù)雜的，甚至是不可能的。一個哈希算法擁有一下特性：1.抗碰撞性。此種特性是指如果有兩段不一樣的內(nèi)容，但是卻獲得了一樣的hash值，這件事是很困難的，也就是說一個hash值在目前的體系結(jié)構(gòu)下（不考慮量子計算機）是可以確認一段明文的，并且該段明文大概率是唯一的�；谶@個特性，區(qū)塊鏈技術(shù)常常使用hash算法來校驗區(qū)塊的完整性，保證了數(shù)據(jù)的正確。

第二章相關(guān)理論和技術(shù)10圖2.3數(shù)字簽名過程[20]消息的數(shù)字簽名算法有兩個過程，分別為簽名算法的執(zhí)行，為消息附帶上簽名和消息的證明階段。消息的簽名階段：1.消息的發(fā)送方首先使用隨機數(shù)算法生成一個隨機的私鑰，如何根據(jù)這個私鑰生成公鑰（非對稱加密范疇），并將公鑰廣播到網(wǎng)絡(luò)中。2.消息的發(fā)送方對消息的摘要使用自己的私鑰進行簽名（加密）。并將加密后的數(shù)據(jù)發(fā)送給消息的接收方。消息的驗證階段：1.消息的接受方在收到消息后，會使用消息發(fā)送方的公鑰對數(shù)據(jù)進行解密，得到消息的摘要。2.消息的接收方使用hash算法對消息內(nèi)容進行hash計算得到摘要，并將得到的摘要和解密獲得的摘要進行比較，從而驗證了消息的完整性，由于是使用消息發(fā)送方的公鑰才解開的摘要，而消息發(fā)送方的私鑰理論上只有消息發(fā)送方才持有，這就證明了消息的來源。

【參考文獻】：
期刊論文
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