【摘 要】
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近年来,区块链技术得到了广泛的关注和发展,作为去中心化的分布式账本,其集成应用在新的技术革新和产业变革中起着重要作用。不可篡改性作为区块链的主要特性之一,在确保链上数据真实可靠的同时,也给数据安全及监管带来挑战。可编辑区块链能够消除链上的恶意、非法数据,是解决这一挑战的有效手段。当前,可编辑区块链的编辑权限由可信第三方发布,缺乏监管和制约,存在滥用风险,迫切需要实现编辑权限的细粒度管理、问责以及去
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近年来,区块链技术得到了广泛的关注和发展,作为去中心化的分布式账本,其集成应用在新的技术革新和产业变革中起着重要作用。不可篡改性作为区块链的主要特性之一,在确保链上数据真实可靠的同时,也给数据安全及监管带来挑战。可编辑区块链能够消除链上的恶意、非法数据,是解决这一挑战的有效手段。当前,可编辑区块链的编辑权限由可信第三方发布,缺乏监管和制约,存在滥用风险,迫切需要实现编辑权限的细粒度管理、问责以及去中心化。因此,本文基于变色龙哈希（Chameleon Hash,CH）函数,从编辑权限的可撤销性、使用次数限制、使用时间限制和去中心化发布方面,对支持陷门撤销和编辑限制的可编辑区块链技术进行研究,主要完成了以下工作:1.提出一种支持陷门撤销和编辑次数限制的变色龙哈希（Revocable Chameleon Hash with Limited number of Redaction,RCHLR）函数。CH函数是实现可编辑区块链的主要技术,是一个带陷门的单向哈希函数。在可编辑区块链中,陷门持有者将拥有编辑权限。为了实现编辑权限的可撤销性和编辑次数限制,本文在CH函数基础上提出RCHLR的概念,并基于此提出了一个新的可编辑区块链方案。方案包含主陷门和从陷门以及所生成的见证,其中从陷门用于编辑数据,主陷门用于撤销从陷门,以达到撤销编辑权限的目的,而见证可将从陷门的编辑次数严格限制为一次。所提方案在标准的困难性问题假设下被证明是安全的;理论分析和仿真实验表明,与已有支持陷门撤销的方案相比,所提方案在安全性方面具有优势,且额外引入的计算开销较小,具有一定的实用性。2.提出一种基于时代可撤销的变色龙哈希（Epoch-based Revocable Chameleon Hash,ERCH）函数。为了实现编辑权限的可撤销性和时效性,在CH函数基础上提出ERCH,其中一个时代为一个具体的时间周期,并说明了如何使用ERCH构建可编辑区块链。ERCH使得陷门具有时效性,将随时代变更失效,以达到撤销陷门的目的。定义了其安全模型,并给出了具体的方案实例,方案在标准的困难假设下被证明是安全的。最后理论分析和实验表明,相比于同类型的方案,所提的方案在安全性上具有优势,且具有较小的额外开销,具有一定实用性。3.基于ERCH的可编辑区块链,提出一种去中心化的陷门发布协议。为了实现编辑权限的去中心化发布,消除可信第三方,提出一种去中心化的陷门发布协议。该协议能够随着时代的变化随机选择监管机构成员,且这种随机性无法预测;使用分布式密钥生成和秘密共享等技术实现编辑权限的去中心化发布;使用来自前一时代的秘密共享发布当前时代的陷门,生成下一时代时代公钥和对应陷门的秘密共享,并能够将以上秘密共享整合后重新分配,降低泄露秘密共享的危害;进一步分析了协议的安全性和应用场景。
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