比特幣是第一個被廣泛應用的去中心密碼貨幣方案,人們把比特幣的分布式點對點網絡形象的稱為區(qū)塊鏈。比特幣的去中心特性是通過區(qū)塊鏈技術實現(xiàn)的,區(qū)塊鏈技術也被應用到電子交易、投票系統(tǒng)、農業(yè)溯源等場景中。比特幣使用假名（即公鑰,或錢包地址）實現(xiàn)交易用戶身份匿名性,這種方式并不安全,通過統(tǒng)計分析可以找出用戶和假名之間的聯(lián)系。為了實現(xiàn)用戶身份匿名,一些密碼貨幣方案如Zerocoin、Zerocash、RingCT等被陸續(xù)提出,這些方案基于傳統(tǒng)密碼方案構造,不能抗量子計算攻擊。本文提出了一種基于格密碼零知識證明的去中心密碼貨幣方案,用來解決比特幣交易中支付者身份匿名問題。該方案的設計思想是,支付者將比特幣轉換成代幣,通過零知識證明協(xié)議將包含此代幣的集合U支付,由區(qū)塊鏈上的礦工驗證該代幣的合法性以及是否被雙花。具體來講,支付者首先隨機生成無面值無歸屬的代幣d,采用數(shù)字簽名算法將比特幣（即區(qū)塊鏈上的交易）與代幣結合,賦予其面值與歸屬,區(qū)塊鏈上的礦工使用支付者的公鑰驗證簽名,進而驗證代幣的合法性;隨后支付者任意選擇包含自己代幣的集合U,通過基于格密碼的Merkel樹累加器算法計算集合根節(jié)點u,然后計算與d對... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

區(qū)塊鏈網絡結構

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文信任即可完成信息的確認。區(qū)塊鏈由系統(tǒng)參與者共同維護，因此幾乎不可能被更改。理論上，如果有惡意攻擊者想破壞這個賬本上的數(shù)據(jù)，則需要至少超過一半的參與者做出相同的惡意行為才能夠實現(xiàn)，這在實際情況中是不可能的，因此區(qū)塊鏈是安全的。這種攻擊方式叫做拜占庭攻擊。如圖2-2所示，區(qū)塊鏈中的子單位是區(qū)塊，這些區(qū)塊通過哈希鏈依次連接。在區(qū)塊鏈網絡中，每條合法交易的記錄以及輔助信息都會被記錄在某一個區(qū)塊中。用戶所生成的交易需要進行數(shù)字簽名，并且在簽名通過驗證后，才會被加入到一個區(qū)塊中。同時，擁有這個區(qū)塊的記賬權的礦工將該區(qū)塊鏈接到區(qū)塊鏈上，區(qū)塊才會被承認合法。每個區(qū)塊由區(qū)塊頭和區(qū)塊主體組成。區(qū)塊頭包含頭哈希、父哈希、Merkle根、時間戳、難度值、隨機數(shù)等參數(shù)。區(qū)塊主體記錄著一定數(shù)量的交易信息，這些信息只能由擁有該區(qū)塊記賬權的礦工寫入區(qū)塊中。圖2-2區(qū)塊連接示意圖區(qū)塊的數(shù)據(jù)結構表示如圖2-3所示，每一個區(qū)塊主要包括以下內容：區(qū)塊頭哈希：當前區(qū)塊頭中所有內容的哈希值，一般作為該區(qū)塊的身份信息，區(qū)塊之間的鏈接就是由頭哈希來完成的。父區(qū)塊哈希：該區(qū)塊前一個區(qū)塊中所有內容的哈希值，當前區(qū)塊中會保存上一區(qū)塊的哈希值，即所謂的區(qū)塊鏈，可以保證區(qū)塊依次有序的鏈接起來，保證區(qū)塊不會分支發(fā)展。版本：當前區(qū)塊的版本號，一般為該區(qū)塊在區(qū)塊鏈中的位置。Merkle根：將當前區(qū)塊中所有交易作為葉子節(jié)點，自底向上計算哈希值，最終形成的Merkle樹的根節(jié)點哈希值，用于驗證區(qū)塊內包含的交易信息的正確性和完整性，同時便于高效地驗證交易是否存在于該交易中。時間戳：記錄當前區(qū)塊產生的時間點。-8-

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文難度值：當前區(qū)塊生成所需破解的困難問題的難度，用來保證每個區(qū)塊生成的時間大致相等。隨機數(shù)：計算當前區(qū)塊困難問題的解，算得這個解的礦工就會獲得這個區(qū)塊的記賬權。圖2-3區(qū)塊結構示意圖區(qū)塊鏈網絡上的比特幣交易如圖2-4所示。下面以用戶A給用戶B轉賬為例，對圖2-4中區(qū)塊鏈上一次交易過程[39]進行詳細描述:圖2-4比特幣交易示意圖-9-

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]格密碼學研究[J]. 王小云,劉明潔.  密碼學報. 2014(01)
[4]一種前向-后向安全的數(shù)字簽名方案[J]. 王明偉,胡予濮.  西安電子科技大學學報. 2014(02)



本文編號：3520661