基于同态加密和零知识证明的区块链隐私保护研究

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区块链的隐私保护是当前区块链技术研究领域内的一个热门话题。以联盟链中Fabric项目为框架的区块链平台正在越来越多的企业中获得应用,然而Fabric中的账本对参与维护区块链的组织却是透明的,当用户使用区块链来完成交易过程时,用户的资金情况以及交易金额等隐私信息很容易泄露,这在很多领域中是不能被接受的,尤其是对金融行业这样非常注重用户隐私的行业来说更是如此,因此,隐私问题逐渐成为推广区块链应用落地的主要障碍之一。论文通过分析现有Paillier算法的加密特点,结合在区块链中完成交易过程时所存在的问题,对使用该算法来解决区块链隐私问题的可能性进行了详细的研究。研究结果表明在区块链中使用该算法虽然可以对用户交易过程中的数据进行加密,但却无法对交易结果进行零知识证明,容易产生用户恶意进行交易的风险。因此,论文为Paillier算法增加了可以用于零知识证明的密文域,并对Paillier算法的加解密过程进行了修改,然后根据在区块链中完成零知识证明所需要的要求,提出了一种既能够对交易信息进行加密又能够支持零知识证明的同态加密算法??HEPZP(Homomorphic Encryption Based on Paillier and Zero-Knowledge Proof)算法。该算法不仅能够对区块链中的交易数据进行加密,同时还能使链码端在交易数据为密文的情况下验证交易的合法性,为了验证该算法的合理性以及运行效率,论文以交易过程中的UTXO模型为例对其进行了测试,并详细分析了该算法在区块链隐私保护过程中的使用效果。分析结果表明,该算法能够有效的保护用户在使用区块链来进行交易过程中的隐私,并拥有较好的运行效率,同时,还可以通过增加秘钥长度来保证算法的安全性,因此该算法可以广泛应用于需要对区块链进行隐私保护的场景。
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