區(qū)塊鏈研究報(bào)告

1、-BlockchainResearch Review第1頁(yè)CONTENTSThis Is A List01區(qū)塊鏈應(yīng)用研究分析Blockchain Applications02物聯(lián)網(wǎng)/車聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景Internet of Things/Vechles03入侵檢測(cè)Intrusion Detection04區(qū)塊鏈中隱私保護(hù)Privacy Preserving第2頁(yè)P(yáng)art One區(qū)塊鏈研究分析第3頁(yè)01區(qū)塊鏈特征Why Blockchain？DCRPCollectively Maintain區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)非實(shí)名系統(tǒng)（不能稱之為匿名），參加區(qū)塊鏈活動(dòng)不需要實(shí)名，且每一個(gè)人在區(qū)塊鏈中能夠持有多個(gè)身份。Pseu

2、donymous除非能夠同時(shí)控制整個(gè)系統(tǒng)中超出51%節(jié)點(diǎn)，不然單個(gè)節(jié)點(diǎn)上對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)修改是無(wú)效，也無(wú)法影響其它節(jié)點(diǎn)上數(shù)據(jù)內(nèi)容。Reliable Database整個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有中心化管理機(jī)構(gòu)，且任一節(jié)點(diǎn)損壞或者失去都會(huì)不影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作，含有極好健壯性。 Decentralized系統(tǒng)是由其中全部含有維護(hù)功效節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)，運(yùn)作規(guī)則公開(kāi)透明，系統(tǒng)中全部些人共同參加維護(hù)工作。第4頁(yè)在什么情況下能夠考慮使用區(qū)塊鏈？K.Wu standA.Gervais,“Do you need a blockchain?”IACRCryptology ePrint Archive02第5頁(yè)03主要應(yīng)用場(chǎng)景統(tǒng)計(jì)了-共73篇應(yīng)

3、用相關(guān)論文分布式車輛網(wǎng)絡(luò)車輛數(shù)據(jù)隱私保護(hù)電動(dòng)汽車充電與動(dòng)態(tài)電價(jià)決議物聯(lián)網(wǎng)One車聯(lián)網(wǎng)入侵檢測(cè)隱私保護(hù)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存放物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)集共享固件受損檢測(cè)與修復(fù)分布式云架構(gòu)分布式信任管理數(shù)據(jù)同時(shí)警報(bào)共享通道 混合器零知識(shí)證實(shí)環(huán)署名37%13%4%13%第6頁(yè)P(yáng)art Two物聯(lián)網(wǎng)-車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)研究第7頁(yè)01物聯(lián)網(wǎng)Blockchain & Internet of Things物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)集存放A Blockchain Future to Internet of Things Security物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存放Block chain based data security enhanced IoT Server Pl

4、atformBlockchain for IoT Security and Privacy: The Case Study of a Smart Home 固件受損檢測(cè)與修復(fù)A Blockchain Future to Internet of Things Security分布式云架構(gòu)A Software Defined Fog Node based Distributed Blockchain Cloud Architecture for IoT物聯(lián)網(wǎng)第8頁(yè)01物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)集共享使用了區(qū)塊鏈不可篡改特征作者經(jīng)過(guò)對(duì)近兩年物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備入侵檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)研，認(rèn)為即使物聯(lián)網(wǎng)安全研究趨勢(shì)在增加，不過(guò)缺乏真

5、實(shí)世界中物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)集，所以IoT安全研究廣度和深度都受到限制，尤其是對(duì)于預(yù)測(cè)性安全研究。作者認(rèn)為能夠使用區(qū)塊鏈技術(shù)來(lái)確保共享數(shù)據(jù)即完整性，并提議為這些數(shù)據(jù)集制訂標(biāo)準(zhǔn)。 另外，數(shù)據(jù)集向公眾公布時(shí)需對(duì)隱私信息進(jìn)行脫敏。這篇文章主要使用了區(qū)塊鏈不可篡改性，來(lái)預(yù)防數(shù)據(jù)集更改。出發(fā)點(diǎn)該場(chǎng)景下區(qū)塊鏈作用第9頁(yè)01物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)集共享使用了區(qū)塊鏈不可篡改特征該方案建立一條區(qū)塊鏈來(lái)維護(hù)數(shù)據(jù)集全部者和共享策略等組員信息（起到訪問(wèn)控制作用）。建立另一個(gè)區(qū)塊鏈來(lái)維護(hù)數(shù)據(jù)集RIM（完整性度量）。該區(qū)塊鏈用于確保數(shù)據(jù)集完整性。數(shù)據(jù)集全部者可能不想永久共享它們。不過(guò)，一旦任何交易被區(qū)塊鏈統(tǒng)計(jì)，就不能被修改或刪除。在提出數(shù)據(jù)集

6、框架中，區(qū)塊鏈只存放數(shù)據(jù)集RIM。所以，即使RIM仍在區(qū)塊鏈中，用戶已經(jīng)不能再下載該數(shù)據(jù)集。方案數(shù)據(jù)集使用期第10頁(yè)02物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存放使用了區(qū)塊鏈不可篡改性、健壯性這篇文章對(duì)開(kāi)源物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)Mobius進(jìn)行了改進(jìn)，因?yàn)镸obius之前使用Mysql數(shù)據(jù)庫(kù)本身經(jīng)常出現(xiàn)安全漏洞,作者考慮將其替換為區(qū)塊鏈存放方式。使用區(qū)塊鏈物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)對(duì)DDOS攻擊有很好防御能力，而且降低了存放成本，新用戶不需要可信第三方也能夠獲取服務(wù)，因?yàn)橄鬏斒褂昧藚^(qū)塊鏈中虛擬貨幣交易模式，所以非常難以偽造。出發(fā)點(diǎn)該場(chǎng)景下區(qū)塊鏈作用第11頁(yè)03固件受損檢測(cè)與修復(fù)使用了區(qū)塊鏈不可篡改特征不論實(shí)施了多安全防御，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備仍可

7、能被攻擊。所以，需要讓檢測(cè)受損情況并自愈。這個(gè)方案將固件完整性度量及其元數(shù)據(jù)存放到區(qū)塊鏈中，因?yàn)閰^(qū)塊鏈防篡改特征，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠經(jīng)過(guò)對(duì)比來(lái)檢測(cè)受損情況。出發(fā)點(diǎn)區(qū)塊鏈在該場(chǎng)景中作用使用區(qū)塊鏈對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備固件進(jìn)行存放，因?yàn)槿繀⒓釉O(shè)備都保持相同統(tǒng)計(jì)，除非攻擊者設(shè)法破壞大多數(shù)設(shè)備，不然固件完整性將得到確保。第12頁(yè)03固件受損檢測(cè)與修復(fù)使用了區(qū)塊鏈不可篡改特征當(dāng)檢測(cè)到被破壞固件時(shí)，它將被強(qiáng)制回滾到其以前版本。因?yàn)椴⒎侨吭O(shè)備都能夠保留以前版本固件。所以，能夠使用網(wǎng)絡(luò)中有存放能力設(shè)備來(lái)維護(hù)先前版本固件庫(kù)。方案之前固件保護(hù)方案物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在開(kāi)啟時(shí)系統(tǒng)會(huì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行完整性檢驗(yàn)，并與內(nèi)核中RIM對(duì)比，不過(guò)因?yàn)榘?/p>

8、全補(bǔ)丁和服務(wù)升級(jí)等原因，廠家通常會(huì)允許設(shè)備進(jìn)行固件升級(jí)。假如攻擊者設(shè)法讓設(shè)備升級(jí)成修改過(guò)固件，更新過(guò)后內(nèi)核中RIM也將被修改，所以該檢驗(yàn)方法將無(wú)效。在本文方案中，使用硬件模塊控制更新器在區(qū)塊鏈上掃描該固件，掃描到后從附近保留了固件存放庫(kù)設(shè)備中接收新固件。第13頁(yè)04分布式云架構(gòu)用區(qū)塊鏈來(lái)存放設(shè)備多出資源轉(zhuǎn)移物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)量激增造成硬件企業(yè)只能將數(shù)據(jù)外包給數(shù)據(jù)中心。不過(guò)因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)設(shè)備多樣性和數(shù)量快速增加，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系數(shù)據(jù)中心必須處理許多挑戰(zhàn)，提供高可用性，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，可伸縮性，安全性，彈性和低延遲。作者提出了一個(gè)基于區(qū)塊鏈新型分布式云架構(gòu)，其中軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）使網(wǎng)絡(luò)邊緣控制器霧節(jié)點(diǎn)能夠滿

9、足所需設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。作者設(shè)計(jì)了一個(gè)基于區(qū)塊鏈技術(shù)分布式云，從可為霧層提供安全、低成本按需訪問(wèn)基礎(chǔ)資源服務(wù)。客戶能夠搜索，查找，提供，使用和自動(dòng)釋放所需全部計(jì)算資源。出發(fā)點(diǎn)區(qū)塊鏈在云架構(gòu)中作用第14頁(yè)04分布式云架構(gòu)用區(qū)塊鏈來(lái)存放設(shè)備多出資源轉(zhuǎn)移整個(gè)架構(gòu)分為三層，第一層是設(shè)備層，負(fù)責(zé)聚合從當(dāng)?shù)豂oT設(shè)備發(fā)出全部原始數(shù)據(jù)流。第二層是霧層，霧節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分析和服務(wù)交付，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。第三層是云層，霧層將處理后輸出數(shù)據(jù)結(jié)果匯報(bào)給云和設(shè)備層，處理不了向云層申請(qǐng)基礎(chǔ)計(jì)算資源。在基于區(qū)塊鏈分布式云模型中，貢獻(xiàn)是發(fā)生在區(qū)塊鏈之外某種行為，比如計(jì)算性能，文件傳輸或提供一組數(shù)據(jù)，這種貢獻(xiàn)會(huì)造成組員之間發(fā)生Token

10、交換。所以需要另一個(gè)協(xié)議來(lái)證實(shí)貢獻(xiàn)是以正確方式進(jìn)行。它結(jié)合了股權(quán)證實(shí)和工作量證實(shí)機(jī)制。這種區(qū)塊鏈安全性取決于正當(dāng)參加者是否控制了大部分集體資源，其中包含股權(quán)和計(jì)算能力。方案服務(wù)證實(shí)POS第15頁(yè)02車聯(lián)網(wǎng)Blockchain & The Internet of Cars分布式車輛網(wǎng)絡(luò)Block-VN: A Distributed Blockchain Based Vehicular Network Architecture in Smart City車輛數(shù)據(jù)隱私保護(hù)BlockChain: A Distributed Solution to Automotive Security and Pri

11、vacy電動(dòng)汽車充電與動(dòng)態(tài)電價(jià)決議Privacy-preserving blockchain-based electric vehicle charging with dynamic tariff decisions智能交通系統(tǒng)Towards Blockchain-based Intelligent Transportation Systems 車聯(lián)網(wǎng)第16頁(yè)02車輛數(shù)據(jù)隱私保護(hù)使用區(qū)塊鏈不可篡改特征保留敏感數(shù)據(jù)哈希值智能車輛能夠?yàn)橛脩籼峁┐罅繌?fù)雜服務(wù)，也使得安全性成為一個(gè)挑戰(zhàn)。車輛網(wǎng)絡(luò)以集中化通信模式進(jìn)行，中央云服務(wù)器依然存在瓶頸和單點(diǎn)故障；車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用缺乏隱私保護(hù)；安全漏洞造成后果嚴(yán)重。作者

12、認(rèn)為區(qū)塊鏈?zhǔn)翘幚磉@些問(wèn)題潛在處理方案。作者針對(duì)智能車輛生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)基于聯(lián)盟鏈分散式隱私保護(hù)和安全架構(gòu)。交易數(shù)據(jù)由OBM(區(qū)塊管理者)進(jìn)行打包，OBM節(jié)點(diǎn)是由可信第三方進(jìn)行認(rèn)證中心節(jié)點(diǎn)，車輛配置無(wú)線車輛接口(WMI)和當(dāng)?shù)卮娣牌鳎?dāng)?shù)卮娣牌鞔娣烹[私數(shù)據(jù)，WMI連接到區(qū)塊鏈中，以預(yù)先定義時(shí)間間隔產(chǎn)生交易，交易包含當(dāng)?shù)卮娣牌髦袛?shù)據(jù)有符號(hào)散列，將散列與數(shù)據(jù)分開(kāi)存放，以保護(hù)隱私。方案出發(fā)點(diǎn)第17頁(yè)03電動(dòng)汽車充電與動(dòng)態(tài)電價(jià)決議使用了區(qū)塊鏈非實(shí)名性與不可篡改當(dāng)前電動(dòng)汽車（EV）越來(lái)越普及，充電站基礎(chǔ)設(shè)施日益壯大，智能電網(wǎng)能夠依據(jù)當(dāng)前需求為用戶提供動(dòng)態(tài)價(jià)格，不過(guò)研究表明這種需求響應(yīng)和動(dòng)態(tài)定價(jià)存在隱私問(wèn)

13、題。作者方案允許客戶查詢?cè)谔囟▍^(qū)域內(nèi)最低價(jià)格，同時(shí)不向公眾披露其位置和實(shí)際能源需求。本文方案使用主要工具是區(qū)塊鏈和密碼學(xué)中承諾概念，利用了區(qū)塊鏈非實(shí)名特征，類似于每一輛車能夠擁有多個(gè)錢包地址。主要貢獻(xiàn)是提出了一個(gè)尋找最正確電站協(xié)議，同時(shí)，客戶地理位置在協(xié)議執(zhí)行期間沒(méi)有泄漏; 而且使得區(qū)塊鏈中存放數(shù)據(jù)量保持得很小，過(guò)程中假設(shè)充電站位置以及電站出價(jià)是公開(kāi)。出發(fā)點(diǎn)本方案主要貢獻(xiàn)第18頁(yè)03電動(dòng)汽車充電與動(dòng)態(tài)電價(jià)決議使用了區(qū)塊鏈非實(shí)名性與不可篡改探索階段EV將當(dāng)前對(duì)電需求寫(xiě)入?yún)^(qū)塊鏈中，即（R，T，e），R為請(qǐng)求區(qū)域范圍，T為充電功率要求，e為充電時(shí)間。競(jìng)標(biāo)階段：范圍內(nèi)電站進(jìn)行出價(jià)并寫(xiě)入?yún)^(qū)塊鏈，直到價(jià)格

14、收斂或時(shí)間結(jié)束。評(píng)定階段EV依據(jù)自己位置和競(jìng)標(biāo)價(jià)格選擇電站，并將選擇以承諾方式寫(xiě)入?yún)^(qū)塊鏈。充電階段EV抵達(dá)電站之后，將承諾過(guò)程產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)等信息發(fā)送給EV來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，電站檢驗(yàn)經(jīng)過(guò)后提供對(duì)應(yīng)能源給EV進(jìn)行充電。此交易僅在電動(dòng)汽車和選定充電站之間執(zhí)行，所以不會(huì)向區(qū)塊鏈或任何其它第三方公布信息。即使這個(gè)階段也能夠在區(qū)塊鏈中處理，比如使用某種類型加密貨幣，但這項(xiàng)工作范圍是尋找最正確電力價(jià)格，并不限制特定支付方案。協(xié)議細(xì)節(jié)支付過(guò)程第19頁(yè)04智能交通系統(tǒng)模仿當(dāng)前以太坊生態(tài)建立了智能交通系統(tǒng)架構(gòu)智能交通系統(tǒng)集中式架構(gòu)是其主要弱點(diǎn)，輕易被攻擊而且沒(méi)有足夠能力處理大量物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)。作者認(rèn)為區(qū)塊鏈能夠用于建立安全，

15、可信和分散自治智能交通系統(tǒng)（ITS），提升穩(wěn)定性與有效性，能夠更加好地利用已經(jīng)有ITS基礎(chǔ)設(shè)施。出發(fā)點(diǎn)方案所提方案共分為7層，在物理層中封裝ITS全部實(shí)體，比如車輛、監(jiān)控、紅綠燈等，對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化并注冊(cè)到區(qū)塊鏈中，使用特定類型芯片將其變?yōu)椴傻V平臺(tái)，從而建立與區(qū)塊鏈連接，各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)都統(tǒng)計(jì)在鏈內(nèi)，從而形成完整可追溯歷史。數(shù)據(jù)層用于創(chuàng)建區(qū)塊。網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和驗(yàn)證，一樣分為完整節(jié)點(diǎn)和輕量級(jí)節(jié)點(diǎn)。共識(shí)層依據(jù)情況使用某種共識(shí)算法達(dá)成共識(shí)。激勵(lì)層將經(jīng)濟(jì)回報(bào)結(jié)合到區(qū)塊鏈中。合約層封裝各種腳本，算法和智能合約。應(yīng)用層封裝潛在應(yīng)用場(chǎng)景和使用案例。第20頁(yè)P(yáng)art Three區(qū)塊鏈-入侵檢測(cè)相關(guān)研究第21頁(yè)0

16、1入侵檢測(cè)Blockchain & Intrusion Detection Systems為了處理信息采集不足，IDS研究正向著協(xié)作式IDS（CIDS）發(fā)展;CIDS結(jié)合了大量監(jiān)測(cè)知識(shí)，從而生成監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)整體圖像。但CIDS仍面臨一些挑戰(zhàn)，尤其是在維持合作方之間數(shù)據(jù)共享與信任管理方面。這篇文章分析了區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用在入侵檢測(cè)中可能性，作者認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)能夠有效處理當(dāng)前多個(gè)CIDS之間數(shù)據(jù)共享與信任管理問(wèn)題，而且能夠經(jīng)過(guò)公平和公開(kāi)方法在CIDS多個(gè)監(jiān)測(cè)器之間提供問(wèn)責(zé)制，這也是迄今為止還未觸及一個(gè)話題。出發(fā)點(diǎn)區(qū)塊鏈在入侵檢測(cè)中作用第22頁(yè)01入侵檢測(cè)使用了區(qū)塊鏈不可篡改性進(jìn)行數(shù)據(jù)共享與警報(bào)交換數(shù)據(jù)共享

17、能夠被視為一系列交易。各方指定數(shù)據(jù)共享協(xié)議，并經(jīng)過(guò)智能合約自動(dòng)執(zhí)行。這么其它方能夠訪問(wèn)區(qū)塊鏈，閱讀協(xié)議并確認(rèn)數(shù)據(jù)全部權(quán)。協(xié)議這種永久可見(jiàn)性確保了一方不能單方面否定他。對(duì)于CIDS中，警報(bào)交換在各種IDS節(jié)點(diǎn)中非常主要，將每個(gè)IDS節(jié)點(diǎn)生成原始警報(bào)視為區(qū)塊鏈中交易，能夠在CIDN協(xié)作節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行復(fù)制。全部節(jié)點(diǎn)采取協(xié)議來(lái)確保交易有效性，然后將它們放入一個(gè)塊中。這么能夠確保存放在區(qū)塊鏈中警報(bào)含有防篡改功效。數(shù)據(jù)共享可信計(jì)算第23頁(yè)P(yáng)art Four區(qū)塊鏈-隱私保護(hù)相關(guān)研究第24頁(yè)01匿名數(shù)字貨幣怎樣保護(hù)區(qū)塊鏈中隱私？比特幣區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)公開(kāi)透明，我們能看到每一筆轉(zhuǎn)賬詳細(xì)信息，包含哪些地址轉(zhuǎn)到了哪些地址。

18、比特幣匿名是由地址沒(méi)有和現(xiàn)實(shí)中身份信息對(duì)應(yīng)起來(lái)保障。就是你知道這個(gè)地址全部信息，而不知道這個(gè)地址背后是誰(shuí)。不過(guò)，一旦地址和身份信息對(duì)應(yīng)起來(lái)，這個(gè)地址上全部交易信息就都會(huì)變成實(shí)名了。那么要做到愈加匿名，有沒(méi)有別方法呢？答案是有。達(dá)世幣、門(mén)羅幣、Zcash、PIVX等區(qū)塊鏈項(xiàng)目就能夠幫你去處理這個(gè)問(wèn)題。第25頁(yè)02現(xiàn)有隱私保護(hù)方案保護(hù)是交易雙方以及交易內(nèi)容安全證實(shí)者能夠在不向驗(yàn)證者提供任何有用信息情況下，使驗(yàn)證者相信某個(gè)論斷是正確。零知識(shí)證實(shí)環(huán)署名方案能夠證實(shí)你是這組環(huán)署名全部者之一，不過(guò)他人只知道你是組員之一，卻不知道這組前名代表資產(chǎn)詳細(xì)持有者是誰(shuí)環(huán)署名在混合器處理方案中，需要一個(gè)中心化服務(wù)器存

19、在。交易方把貨幣和目標(biāo)地址發(fā)予該平臺(tái)，中心平臺(tái)在確保彼此打亂聯(lián)絡(luò)后，再發(fā)送至事先指定好地址里。混合器經(jīng)過(guò)智能合約建立支付通道，將交易轉(zhuǎn)移到鏈下，只有兩個(gè)參加者能看到。只有存款取款和處理相互沖突交易會(huì)在鏈上。通道第26頁(yè)01門(mén)羅幣Monero Coin可替換性可替換性，指是一個(gè)商品或資產(chǎn)與其它同類型個(gè)體商品或資產(chǎn)交換性動(dòng)態(tài)擴(kuò)展性門(mén)羅并沒(méi)有任何預(yù)先設(shè)定區(qū)塊大小。防 ASIC制作針對(duì)門(mén)羅 ASIC 將會(huì)成本高昂。多密鑰門(mén)羅最令人費(fèi)解一個(gè)地方就是它multiple keys。他有著多套公私鑰。第27頁(yè)02門(mén)羅幣門(mén)羅幣技術(shù)基礎(chǔ)Kovri環(huán)署名KeyImage門(mén)羅幣每一筆交易都有自己唯一密鑰鏡像，礦工用來(lái)預(yù)防雙花。將署名者公鑰和另外一個(gè)公鑰集合（但不知道私鑰）進(jìn)行混合，然后再對(duì)消息進(jìn)行署名，這