截止 2025年4月
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Title:
基于多父链辅助工作量证明共识机制的后量子区块链系统
Authors:
Key words:
区块链;后量子密码;共识机制;辅助工作量证明
Abstract:
随着量子计算机的发展,对于以传统椭圆曲线数字签名为基石的公链会造成颠覆性安全问题,常见解决方案是将后量子数字签名算法应用到区块链系统中.对于采用工作量证明共识机制的区块链公链,支持算力也是公链安全的重要基石,如何节省能源且最大化算力支持是一个重要研究方向.本文提出一种算力多元化且应用自主可控后量子签名的后量子区块链系统.
Dilithium签名方案是美国NIST所推荐的首选和通用后量子签名标准,其安全性基于power-of-two分圆环上的MLWE和MSIS问题.但是,正如比特币区块链虽然最初采用EC-DSA标准签名算法,但并没有采用美国NIST所规定的椭圆曲线一样,power-of-two分圆环丰富的代数结构为公链所基于的后量子数字签名的长远安全带来较大风险和不确定性.素阶数域是一种代数结构更少、更为保守和安全的后量子格基密码技术路线.在本文中,我们采用基于素阶数域的后量子数字签名Dilithium变体:Dilithium-Prime,来作为后量子区块链系统的签名算法以提供高置信度的交易签署后量子安全.
为提供多元化的算力以最大化后量子公链的算力支持,并解决目前矿池和矿工收入不断减少的困境,我们引入一种基于多父链辅助工作量证明共识机制,可以请求所有采用Sha256和Scrypt哈希计算的算力来辅助共识而不额外增加现有矿工和矿池的工作量,在增加了后量子区块链的算力来源的同时也提高了现有矿池和矿工的算力利用率.同时提出适配这种多父链辅助工作量共识机制的区块和交易结构和难度调整算法,针对不同量级的算力,稳定出块比例和出块时间,并可有效应对算力突增突减等极端情况攻击以保持系统的健壮性.
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https://www.jos.org.cn/jos/article/pdf/7391
2
Title:
基于区块链和去中心化可问责属性认证的众包方案
Authors:
Key words:
区块链;属性加密;零知识证明;众包;匿名认证;可问责制
Abstract:
众包是一种分布式解决问题的方式, 可以降低成本并有效利用资源. 区块链技术的引入解决了传统众包平台集中化程度过高的问题, 但它的透明性却带来了隐私泄露的风险. 传统的匿名认证虽然可以隐藏用户身份, 但存在匿名滥用的问题, 同时还增加了对工作者筛选的难度. 提出一种去中心化可问责属性认证方案, 并将其与区块链结合设计一种新型众包方案. 该方案利用去中心化属性加密与非交互式零知识证明技术, 在保护用户身份隐私的同时实现可链接性和可追踪性, 并且请求者可以制定访问策略来筛选工作者. 此外, 该方案通过门限秘密分享技术实现了属性授权机构和追踪组, 提高系统的安全性. 通过实验仿真和分析证明该方案在时间和存储开销上符合实际应用需求.
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https://www.jos.org.cn/jos/article/pdf/7208
3
Title:
区块链分片技术研究进展
Authors:
Key words:
区块链;分片技术;共识机制;可扩展性
Abstract:
云原生数据库基于云基础设施提供高可用、可弹性伸缩的数据管理, 近年来得到了快速发展. 区块链作为一种透明、防篡改、可追溯的数据库系统, 其中区块链分片是对区块链系统进行扩容的最直接且最有潜力的方案, 利用云基础设施的弹性伸缩特点可以实现更灵活的扩缩容. 首先总结当前区块链分片解决的3个关键技术问题: 节点划分的安全性、高效链上数据分片以及跨片交易处理, 分别梳理这3个问题的研究现状, 对每个问题下相应的方案进行介绍和对比, 也讨论了将这些方案运用在云原生环境下面临的新挑战. 随后, 围绕这3个维度, 从对区块链系统整体影响的角度, 对所有方案进行全面的分析和对比. 最后, 分析区块链分片技术发展趋势, 指出几个值得进一步探索的研究方向.
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https://www.jos.org.cn/jos/article/pdf/7276
4
Title:
抗量子的高效区块链认证存储方案
Authors:
Key words:
区块链;抗量子;认证存储;无状态哈希签名
Abstract:
随着区块链技术的广泛应用，认证存储作为其核心组件，承担着确保数据完整性和一致性的重要作用。在传统区块链系统中，认证存储通过一系列密码算法来验证交易和维护账本状态的完整性。然而，量子计算机的出现使得现有区块链认证存储技术面临被破解的威胁，使得区块链面临数据泄露和完整性受损的风险。当前最先进的认证存储技术主要基于双线性Diffie-Hellman假设构造的，该构造难以抵抗量子攻击。为提高认证存储的安全性和效率，本文引入一种无状态哈希签名技术，提出抗量子的区块链认证存储方案EQAS。该方案通过将数据存储和数据认证解耦，利用随机森林链来高效地生成承诺证明，同时通过超树结构来执行高效认证。安全性分析表明，EQAS可以抵御量子算法的攻击。通过与其他认证存储方案的对比，实验结果验证了EQAS方案的高效性，展现出其在处理区块链认证存储任务时的卓越性能。
Pdf下载链接:
https://www.jos.org.cn/jos/article/pdf/7394