發(fā)布時間：2020-03-27 08:00

【摘要】：區(qū)塊鏈具有去信任、弱中心化、數(shù)據(jù)可追溯防篡改等獨特的優(yōu)勢,正逐漸成為數(shù)據(jù)存儲共享的熱門平臺。而合理的數(shù)據(jù)組織管理、完善的數(shù)據(jù)隱私保護機制是數(shù)據(jù)平臺獲得認可的關(guān)鍵因素。但區(qū)塊鏈由于設(shè)計之初面向的是去中心化數(shù)字貨幣,其數(shù)據(jù)組織形式固化,導致檢索方式單一,也缺乏有效的數(shù)據(jù)隱私保護設(shè)計,這阻礙了區(qū)塊鏈在具有較強數(shù)據(jù)安全需求及數(shù)據(jù)查詢需求的相關(guān)領(lǐng)域落地,比如智慧醫(yī)療、金融科技及電子政務等領(lǐng)域。而可搜索加密技術(shù)可以讓數(shù)據(jù)滿足安全存儲的同時,支持高效的檢索,但目前多是針對云環(huán)境下的可搜索加密研究,缺少面向區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)平臺可搜索加密研究。本文針對區(qū)塊鏈上敏感數(shù)據(jù)的安全存儲和安全高效檢索的問題進行了相關(guān)研究,主要工作如下:1.區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)明文下的可搜索優(yōu)化方法研究,提出解決路線。面對區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)組織形式固化、查詢方式單一、無法滿足安全需求和數(shù)據(jù)分析需求的問題,通過研究分析當前主流區(qū)塊鏈平臺的數(shù)據(jù)組織存儲的方式,從數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)、查詢方式等角度進行剖析,歸納出三種優(yōu)化方法:外接數(shù)據(jù)庫查詢中間件方法、內(nèi)置索引優(yōu)化方法、內(nèi)部數(shù)據(jù)庫更換方法,并從多個角度對比了它們的優(yōu)劣,針對區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)組織困難問題提供了明確的解決路線。2.區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)可搜索加密技術(shù)研究,設(shè)計支持加密數(shù)據(jù)的搜索方案和相應的系統(tǒng)架構(gòu)。針對區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的安全檢索需求,引入一種支持前向隱私安全、可抵御數(shù)據(jù)泄露的可搜索加密方案,該方案在滿足了雙重安全的同時實現(xiàn)了查詢效率的提升。通過與兩個經(jīng)典論文的算法實驗對比,本文引入的方案在安全索引構(gòu)建耗時上縮減近50%,密文索引空間占比呈線性增長,在關(guān)鍵詞為10~7數(shù)量級的數(shù)據(jù)集上,索引大小維持在1G以內(nèi),與對比方案差距不大,處于合理范圍。3.基于第二點的可搜索加密方案設(shè)計,針對醫(yī)療數(shù)據(jù)場景,進行詳細的需求分析、功能設(shè)計,設(shè)計實現(xiàn)了一個基于Fabric平臺支持數(shù)據(jù)可搜索加密的文件共享系統(tǒng)。通過模擬多節(jié)點進行功能測試,驗證了系統(tǒng)滿足本文提出的針對區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的可搜索加密需求,為后續(xù)區(qū)塊鏈作為數(shù)據(jù)共享平臺的數(shù)據(jù)可搜索加密方案的相關(guān)研究提供了一定的參考。目前還沒有針對區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的可搜索加密方案的結(jié)合研究,本文針對區(qū)塊鏈明文數(shù)據(jù)的搜索優(yōu)化和密文數(shù)據(jù)的搜索實現(xiàn),設(shè)計并實現(xiàn)了一個面向區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)滿足雙重安全的可搜索加密方案,可以促進區(qū)塊鏈在科技金融、智慧醫(yī)療、電子政務等涉及敏感數(shù)據(jù)的領(lǐng)域的應用擴展,具有一定的實用價值,同時也為區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)共享的相關(guān)理論研究提供了一個新的方向。
【圖文】：

第二章 相關(guān)知識屬性，因此也能作為單向函數(shù)。(2) 抗第二原像性：給定 x 和 h(x)，幾乎無法獲得任何其他消息 m，使得：m ≠x 且 m 的哈希值等于 x 的哈希值，，即 h(m) = h(x)。這種屬性也稱為弱抗沖突性。(3) 抗沖突性：兩個不同的輸入消息不可散列出相同的 Hash 值，x ≠ z，則 h(x)≠ h(z).哈希函數(shù)有個很重要的概念叫雪崩效應：一個很小的變化，哪怕改變輸入文本中的一個字符，也會導致截然不同的哈希輸出，比如把一筆交易信息的金額屬性由 10改成 11，只改變一個字，得出的 Hash 值截然不同，如圖 2.2 所示（以 SHA256 算法為例）,雖然只改變了一個數(shù)字，生成的 Hash 值卻截然不同。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP309.7;TP311.13

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本文編號：2602711