【摘 要】
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基于账户的区块链系统提供智能合约,功能丰富,但存在用户隐私数据泄露的风险,基于账户的区块链匿名系统应用简洁的非交互式零知识证明方案保护用户隐私数据。但是相比于基于账户的区块链系统本身,基于账户的区块链匿名系统功能性单一,安全性容易受到攻击,不具有现实可用性。本文从基于账户的区块链匿名系统的用户类型、交易类型、证明方案类型三个方面进行分析,从以上三个角度改进系统,增强系统的健壮性。目前没有针对基于账
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基于账户的区块链系统提供智能合约,功能丰富,但存在用户隐私数据泄露的风险,基于账户的区块链匿名系统应用简洁的非交互式零知识证明方案保护用户隐私数据。但是相比于基于账户的区块链系统本身,基于账户的区块链匿名系统功能性单一,安全性容易受到攻击,不具有现实可用性。本文从基于账户的区块链匿名系统的用户类型、交易类型、证明方案类型三个方面进行分析,从以上三个角度改进系统,增强系统的健壮性。目前没有针对基于账户的区块链匿名系统进行的用户类型、交易类型、证明方案模拟可提取性方面的研究工作。本文以基于账户的区块链匿名系统BlockMaze为原型进行优化,从基于账户的区块链匿名系统分别对交易类型、用户类型、证明方案类型三个方面进行优化,主要的优化方案有:（1）针对交易类型,本文提出了已知的第一个基于账户的区块链匿名系统批量处理性能优化。由于区块链匿名系统生成交易信息比区块链系统慢,生成多个转账和收款交易信息时,信息存在大量冗余,本文通过中间值处理、序列号处理、电路的整合与组装实现了批量转账和批量收款功能,从实验数据看,相比于原有BlockMaze系统最高大约57.24%（批量转账）和最高大约18.07%（批量收款）的证明生成时间优化。（2）针对用户类型,本文提出了已知的第一个基于账户的区块链匿名系统下的多重签名认证机制。基于账户的区块链匿名系统BlockMaze不具有多重签名认证功能,本文设计并实现了基于账户的区块链匿名系统的多重签名认证机制和多重签名认证电路,从实验数据看,本文提出的基于账户的区块链匿名系统多重签名认证机制操作简便,易于理解,证明生成时间分别只增加大约1.80秒（账户存入）、大约1.99秒（账户取出）、大约0.99秒（转账）、大约2.84秒（收款）。（3）针对交易类型,本文提出了已知的第一个提出了基于账户的区块链匿名系统下的小额多笔花费交易方案设计,解决了资金冻结问题。参照区块链小额多笔花费交易机制,本文设计了基于账户的区块链匿名系统的小额多笔花费机制,设计了封装收款截止时间的交易证明信息生成电路,从实验数据来看,本文提出的封装收款截止时间的电路结构可以解决资金冻结问题,证明生成时间分别只增加大约1.41秒（转账）、大约1.02秒（收款）。（4）针对证明方案类型,本文提出了已知的第一个基于账户的区块链匿名系统的模拟可提取性安全性优化方案。基于账户的区块链匿名系统的证明方案易受交易延展性攻击,本文提出使用模拟可提取的简洁非交互式零知识证明方案替换原有证明方案,从实验数据看,证明生成时间增加量在可接受范围内,本文达到的模拟可提取性安全优化具有实用价值。本文针对基于账户的区块链匿名系统用户类型、交易类型、证明方案类型的功能优化方案和安全性优化方案可以有效提高基于账户的区块链匿名系统的健壮性、实用性和安全性。
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