比特幣是一種備受歡迎的電子加密貨幣,依賴其底層協(xié)議提供安全保障。然而,比特幣底層協(xié)議未被權(quán)威機構(gòu)要求給出專業(yè)的安全證明,因此大眾難以客觀認(rèn)識比特幣安全性。相關(guān)工作基于計算方法形式化分析了比特幣安全性,但由于計算方法建模的復(fù)雜性,相關(guān)工作通過粗粒度抽象完成了比特幣共識協(xié)議安全屬性的手工證明和推導(dǎo),規(guī)避了其他協(xié)議交互細(xì)節(jié)以及對協(xié)議組合運行的討論。而被簡略的協(xié)議部分可能會導(dǎo)致攻擊被遺漏,因此對比特幣協(xié)議更細(xì)粒度系統(tǒng)的分析是必要的。本文系統(tǒng)地抽象了比特幣底層協(xié)議模塊及其實體交互,設(shè)計了敵手模型和安全目標(biāo),利用符號方法實現(xiàn)了對比特幣的細(xì)粒度形式化安全分析。本文開展的主要工作如下:1.系統(tǒng)地抽象了比特幣各協(xié)議模塊及其實體交互的行為。實際上,比特幣并未對支付、共識、合作挖礦以及跨鏈協(xié)議及其協(xié)議實體給出明確劃分和定義,本文不同于現(xiàn)有工作只著眼于節(jié)點實體和共識協(xié)議,將現(xiàn)有工作尚未細(xì)粒度抽象的比特幣支付協(xié)議、礦池協(xié)議以及跨鏈協(xié)議納入本文的形式化分析范圍,并系統(tǒng)抽象了協(xié)議交互行為細(xì)節(jié),基于比特幣源碼及其相關(guān)文檔,抽象了五個比特幣協(xié)議實體和四個協(xié)議模塊及其消息交互。2.細(xì)粒度地設(shè)計了比特幣敵手模型及安全目標(biāo)。... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１現(xiàn)有工作形式化建模簡化策略圖示??全分析研究人員需要對各協(xié)議實體交互邏輯進行強抽象，并基于協(xié)議實際的安??

?！?！！?ｒ?＾???Ｉ?????????比特幣?安全威脅?一＾?攻擊者?一一＾?自動化?—??實際運行環(huán)境Ｉ？棋型定義?驗證工具???！??ｌ！?Ｕ￣存在的???！?????�。�?安全漏柄??Ｉ?１１?＾?Ｉ??安全研宂人員?￣？安全目標(biāo)?一＊???＞！?????ｉ：??｛?Ｉ?ｊ??規(guī)則抽象與細(xì)化的權(quán)衡??攻擊者能力與證明難度的權(quán)衡?｜Ｉ??！?安全厲性集合的充整性?１１??Ｉ?Ｊ?Ｌ?Ｊ??圖１．２比特幣協(xié)議安全性分析整體框架??工，抽象定義了比特幣各協(xié)議模塊的交互細(xì)節(jié)及其實體功能，本文抽象的協(xié)議模??塊包括：支付模塊、共識模塊、合作挖礦模塊和跨鏈交易模塊，本文抽象的協(xié)議??實體包括：商家、買家、節(jié)點、礦池服務(wù)器和礦池礦工。雖然比特幣白皮書對比??特幣協(xié)議模塊進行了概述，但許多重要的協(xié)議交互細(xì)節(jié)都是被省略或者是過時??的，比特幣協(xié)議具體實施的參考標(biāo)準(zhǔn)被分散在一系列“比特幣改進建議”（ＢＩＰｓ）??以及開發(fā)人員的討論記錄中，本文結(jié)合實際被部署的比特幣協(xié)議及其相關(guān)源碼??及文檔完成了對比特幣各協(xié)議模塊及其實體交互的抽象。??現(xiàn)有工作在形式化分析比特幣安全性時，并未考慮比特幣支付完整的生命??周期、合作挖礦的交互細(xì)節(jié)以及跨鏈交易的過程細(xì)節(jié)，將比特幣協(xié)議主體抽象為??共識節(jié)點與外界環(huán)境，將比特幣交易簡化為被各節(jié)點已同步且驗證的消息。然??而，比特幣協(xié)議實體在不同協(xié)議模塊實際上承擔(dān)著不同功能，因此，現(xiàn)有工作對??比特幣協(xié)議的抽象和簡化處理無法滿足本文的細(xì)粒度要求。??本文將交易相關(guān)的比特幣節(jié)點抽象為商家和買家，其原因在于，生成并提交??

?第２章相關(guān)技術(shù)???區(qū)塊?區(qū)塊?區(qū)塊??Ｘ?Ａ?／?Ａ?／?／??上一區(qū)塊哈希??上一區(qū)塊哈希??上一區(qū)塊哈希??區(qū)塊高度?區(qū)塊髙度?區(qū)塊高度??馱克爾樹根?》爾克ｗｔｓ?狀爾克樹根??＼?，??１????＼?＜發(fā)起者丨＾＿￥，＾＾名＞?０竺藝，金額，簽名＞??＼?／?交》輸出「?Ｙ交易輸入?２??＼??＝＝ｉ???ｆｕＴＸＯ：?＊?交扮■＿＜■〇：?Ｊ??畎克爾樹?ＬＩＥｅ’ｆｉ」??ＵＴＸＯ：未花費交易輸出??ｆ哈希１?ｆ哈希＾??Ｃｏｌｎｂａｓｅ＝Ｃｏｉｎｂｉ?＋?Ｅｘｔｒａｎｏｎｃｅｉ?＋?Ｅｘｔｒａｎｏｎｃｅ２?＋?Ｃｏｉｎｂ２??Ｃｏｉｎｂｉ：區(qū)塊鏈基本信息??’?Ｃ＾＂＂?＾?１＇＾?｜?Ｅｘｔｒａｎｏｎｃｅｉ：礦池固定標(biāo)識倍息??哈希?｜哈希?｜哈希?｜哈希｜?Ｃｏｉｎｂ２：礦池礦工收益地址相鍊息??ＶＣｏｉｎｂａｓｅｙ?Ｊ?Ｊ使得ｈａｓｈ（區(qū)塊）＜?區(qū)塊最大哈希值??圖２．１比特幣ＵＴＸＯ交易模型??判斷某筆待更新比特幣資產(chǎn)是否已被花費，比特幣賬戶地址對應(yīng)的比特幣余額，??即該地址對應(yīng)所有ＵＴＸＯ中包含的比特幣之和。??２．４本章小結(jié)??本章描述了區(qū)塊鏈技術(shù)的基本原理和技術(shù)特點，通過介紹區(qū)塊鏈的相關(guān)技??術(shù)，展示了區(qū)塊鏈系統(tǒng)維護一條長度遞增的鏈?zhǔn)焦步灰踪~本；概述了比特幣的??基礎(chǔ)知識，通過介紹比特幣的相關(guān)技術(shù)，展示了比特幣節(jié)點如何確認(rèn)并存儲所有??發(fā)生在比特幣網(wǎng)絡(luò)中的歷史交易數(shù)據(jù)；介紹了諸如工作量證明、難度值、雙重支??付以及ＵＴＸＯ交易模型的比特幣相關(guān)術(shù)語。??１９??


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