基于区块链的隐私保护与身份认证方案研究

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随着互联网信息交流与通信日渐频繁,安全合理的身份认证与隐私保护越来越被大众所重视。而传统身份认证技术由于其中心第三方的结构存在很大的安全隐患与风险,如单点故障、恶意服务器攻击等等。区块链技术由于其独特的去中心化的分布式架构为解决这个问题提供了新的思路和方向。本文主要借助区块链技术去中心化、公开透明及不可篡改等特性解决传统中心化身份认证机制存在的弊端,并设计了基于私有链的认证方案和基于联盟链的跨域认证方案,同时实现隐私保护。本篇论文具体研究如下:1.首先简要介绍了当前环境下的网络安全需求和我国对区块链技术的高度重视,同时说明研究基于区块链的身份认证及隐私保护的目的及意义。分析了基于区块链的身份认证的研究现状。2.分析了基于区块链技术的身份认证管理系统BIDaa S,发现BIDaa S存在伪装攻击、服务器欺骗攻击及未实现双向认证等不足。本文在此问题基础上,设计了基于私有链的身份认证方案。该方案结合生物特征实现链上唯一虚拟身份,利用无证书完成链下身份认证,实现双向认证及密钥协商。分析表明方案具有去中心化、隐私保护等安全属性,能避免各种常见攻击;使用哈希函数和双线性对,有效减少运算次数,提升认证效率。3.设计了一个基于联盟链的跨域身份认证方案。该方案采用基于区块链的根CA建立可信联盟链确保根证书的可信合法性,并通过链上信息与链下签名验证实现身份认证,同时使用生物特征识别保证节点身份正确性。分析表明方案在保证安全性的前提下实现了跨域身份认证及密钥协商和隐私保护;使用消息认证码及哈希函数,并借助联盟链提高了认证效率。4.为了满足金融、证券等领域对跨域身份认证的时效性要求,本文结合联盟链设计了一种跨同构域轻量级认证方案。该方案借助区块链根节点建立可信联盟链,同时简化密钥管理,通过链上信息存储与链下认证的方式实现了跨域认证及密钥协商和隐私保护。方案中加入了口令认证因子、时间戳、哈希函数等,防止各种常见网络攻击;在效率方面,认证过程使用轻量级算法,而且借助联盟链提高了认证效率。
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