【摘 要】
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信息技术的发展给我们的生活带来很大的便利,但传统的中心化机构和应用不断收集个人数据用于提供更加精细化的个性化服务,这同时也引发了用户对个人隐私数据泄露风险的担忧。如何在保护隐私的同时实现数据的联合计算,已经成为国际信息科学和密码学领域的研究热点问题。安全多方计算和区块链都是主要解决分布式环境中的信任和安全问题。区块链可以利用安全多方计算实现链上隐私数据协同计算,更好地满足对隐私数据保护的需求,从而
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信息技术的发展给我们的生活带来很大的便利,但传统的中心化机构和应用不断收集个人数据用于提供更加精细化的个性化服务,这同时也引发了用户对个人隐私数据泄露风险的担忧。如何在保护隐私的同时实现数据的联合计算,已经成为国际信息科学和密码学领域的研究热点问题。安全多方计算和区块链都是主要解决分布式环境中的信任和安全问题。区块链可以利用安全多方计算实现链上隐私数据协同计算,更好地满足对隐私数据保护的需求,从而拓展实现更广泛的应用场景支持。安全多方计算可以利用区块链来获得公开可验证的特性,保证计算结果的安全可信。安全多方计算和区块链的结合能够有效解决传统中心化系统存在的不平等和不公开的问题,让数据真正流通起来,产生更大的价值。目前基于区块链的安全多方计算主要集中在公平性和计算协议的研究上,论文针对链上协同计算隐私保护问题,主要开展以下工作:1.目前基于链上的安全多方计算协议仍然存在实用性不强或依赖于额外安全性假设的问题,为此本文首先提出一个适用于联盟区块链场景的安全多方计算协议(BTSMPC),协议同时支持加法和乘法运算,采用分阶段执行的方法来降低链上计算的成本,并采用基于密文分片的计算来保护计算数据的隐私,实现链上隐私可控,并能保证整个计算过程是公开可验证的。引入节点的信任度评价机制,充分考虑了每个参与者的当前行为和历史行为,给出其信任度的评价方法,并结合押金机制,迫使参与者推动协议的正确执行,以此保证协议执行的公平性。同时描述了提出的BTSMPC协议集成到Hyperledger Fabric区块链平台的具体过程,并介绍方案如何抵抗无效请求和恶意请求,以及防止数据篡改的安全性问题的发生。通过对比分析表明提出的BTSMPC协议具有较好的安全性和实用性,实验表明该协议在联盟链环境下有较好的计算性能。2.针对现有电子投票方案存在依赖于可信机构的问题,本文基于前面提出的BTSMPC协议,提出了一个新的加权匿名电子投票协议,使用区块链替代传统的计票中心和监督机构等第三方机构完成投票、验票、计票等过程,协议能够保证选票和计票的匿名性,相比已有的基于区块链的电子投票方案具有更好的实用性和安全性。最后根据提出的新的电子投票协议,设计并实现了一个完整的电子投票系统,验证了提出的电子投票协议和安全多方计算协议的有效性和实用性。
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