电子商务联盟区块链高效存储与隐私保护方案研究

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随着大数据时代的到来,大数据应用技术日渐成熟。电子商务以其线上线下资源的丰富性成为人们关注的焦点,从而生成众多中心化的在线交易平台。考虑到中心化平台存在用户隐私风险及种种暗箱操作等问题,借助去中心化的区块链技术来协助电子商务领域朝着更人性化、更安全的目标发展。区块链发展至今已经适应各种不同场景下的事务处理。整体上分为两大类:非许可区块链和许可区块链。非许可区块链由比特币交易拉开帷幕,其完全去中心化、数据不可篡改及可加密的特性非常适合电子货币的发展。但是随着区块挖掘成本的不断增加和数据的存储限制,对应的应用领域也无法继续扩展。因此对许可区块链的研究将弥补这方面的不足。本文就是以电子商务数据处理为技术背景,研究联盟区块链(简称联盟链)扩容技术及隐私数据保护。主要研究内容包含以下两个方面:(1)针对电子商务商品追溯系统中安全及高效性问题,依据区块链的去中心化安全特性,提出一种基于联盟链的高效存储解决办法。首先,通过星际文件系统(Inter-Planetary File System,IPFS)对商品数据进行hash转变,从而减少区块中单条事务数据量,利用IPFS数据不可逆原理,达到数据的初步保障;其次,建立联盟链模型进行数据验证,区块链数据验证的共识算法采用实用拜占庭容错(Practical Byzantine Fault Tolerant,PBFT)算法来减少全网共识时间;最后,根据仿真实验中参与节点数、区块大小、网络带宽,来拟合验证交易的时间曲线,进而计算出不同带宽下的区块链交易效率,结合数以千计的传感器参与下的商品追溯系统的实际情况,对比区块链双链结构,给出分析结果。实验结果表明,在低于1000个验证节点的条件下,区块链最大共识时长为32min,联盟链系统可支持35~40万条传感器数据,可适用于大范围、多数据的商品追溯。(2)针对传统电子商务场景中第三方平台提供中心化担保和审核情况下的不可信和不透明市场交易带来的隐私安全问题。利用联盟链技术提出了一种新型电子商务交易系统。该系统可以广泛应用于电子商务交易从而摆脱可信中介的一般场景。此外,为了解决用户隐私性问题,借助于Hyperledger框架特性结合关键字搜索的公钥加密算法(Hyperledger Public-key Encryption with Keyword Search,HPEKS)构建私密数据安全模型。基于真实数据集的安全性分析和数值结果表明,所提出的HPEKS系统方案是可行的。
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