【摘 要】
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区块链为数据提供了可溯源、透明共享等功能,为推动数字经济的发展提供了技术支持。但是由于区块链存在交易吞吐量低的问题,因此闪电网络成为了推动数字经济发展的另一个有利工具。闪电网络通过链下交易、链上共识的方式大幅度提高了区块链的效率,但其本身也存在交易用户隐私泄露、交易金额不安全、网络资金分布集中化的问题。本文针对上述问题,结合多变量公钥密码学（Multivariate Public Key Cryp
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区块链为数据提供了可溯源、透明共享等功能,为推动数字经济的发展提供了技术支持。但是由于区块链存在交易吞吐量低的问题,因此闪电网络成为了推动数字经济发展的另一个有利工具。闪电网络通过链下交易、链上共识的方式大幅度提高了区块链的效率,但其本身也存在交易用户隐私泄露、交易金额不安全、网络资金分布集中化的问题。本文针对上述问题,结合多变量公钥密码学（Multivariate Public Key Cryptography,MPKC）、DH（Diffie-Hellman）密钥交换协议等对闪电网络的两个部分进行改进,并将改进后的方案应用到能源交易场景。具体工作内容如下:（1）基于MPKC的指定验证者多重签名方案。首先,对传统多重签名方案存在的问题进行研究总结;其次,给出新方案的形式化定义和安全模型;然后对方案的详细步骤进行介绍;最后对方案进行了正确性证明,并在随机谕言机模型（Random Oracle Model,ROM）下证明了所提方案的安全性。（2）基于HTLC的安全交易模型。本文针对Hashed Time Lock Contract（HTLC）中存在的伪装攻击以及资金分布集中化的问题,首先设计了一个路径匹配方案,该方案能够使交易双方知道交易路径所有的节点;其次,该模型利用DH密钥交换协议设计了一个秘密值传递方案,通过计算生成秘密值从而防止伪装攻击;此外,本文针对闪电网络中存在的资金分布集中化的问题,设计一个资金平衡机制,使得每个节点的资金在可控范围内,从而保证资金的平衡。（3）基于闪电网络的移动能源交易方案。基于上述研究内容,提出基于闪电网络的移动能源交易方案。该方案参与实体有用户及充电桩,用户使用手机等移动终端发起交易,智能合约根据用户充/放电量计算交易金额,将相应的交易金额冻结在区块链上,系统匹配到与交易需求符合的充电桩之后,检索交易双方是否存在交易通道,若存在则直接在通道内进行交易;若不存在,则利用工作内容（2）中的方案进行交易路径匹配,其中匹配的路径通过综合考虑交易成本、通道手续费以及路径长短等方面来确定,交易结束后将最终交易结果返回到区块链上进行更新。
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