基于区块链的链上数据安全共享体系研究

doi:10.11959/j.issn.2096-0271.2020046

大数据 ›› 2020, Vol. 6 ›› Issue (5): 92-105.doi: 10.11959/j.issn.2096-0271.2020046

所属专题：区块链

基于区块链的链上数据安全共享体系研究

刘彦松¹,夏琦¹,李柱¹,夏虎¹,张小松¹,高建彬²

¹ 电子科技大学计算机科学与工程学院，四川成都 611731
² 电子科技大学资源与环境学院，四川成都 611731

出版日期:2020-09-20 发布日期:2020-09-29
作者简介:刘彦松（1996- ），男，电子科技大学计算机科学与工程学院硕士生，主要研究方向为数据安全与区块链|夏琦（1979- ），女，博士，电子科技大学计算机科学与工程学院教授，电子科技大学网络空间安全研究中心副主任/区块链研究所执行所长，四川省大数据共享与安全工程实验室执行主任，中国计算机学会（CCF）区块链专业委员会委员，美国宾夕法尼亚大学访问学者，主要研究方向为网络安全技术及其应用、大数据安全、区块链|李柱（1995- ），男，电子科技大学计算机科学与工程学院硕士生，主要研究方向为数据安全与区块链|夏虎（1981- ），男，博士，电子科技大学计算机科学与工程学院副研究员，主要研究方向为大数据挖掘与分析、数据安全与区块链|张小松（1968- ），男，博士，电子科技大学计算机科学与工程学院长江学者特聘教授，政府治理大数据国家工程实验室专家委员会副主任委员，中国电子学会区块链分会副主任委员，电子科技大学网络空间安全研究院院长，主要研究方向为网络信息技术安全和应用|高建彬（1976- ），男，博士，电子科技大学资源与环境学院副教授，CCF区块链专业委员会委员，美国宾夕法尼亚大学访问学者，主要研究方向为数据分析与挖掘、图像处理、区块链、智能决策等
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(61572115);四川省科技厅国际合作资助项目(2017HH0028);四川省科技厅国际合作资助项目(2018HH0102);四川省科技厅国际合作资助项目(2019YFH0014);四川省科技厅国际合作资助项目(2020YFH0030);四川省科技计划资助项目(2017CC0071);四川省科技计划资助项目(2020YFSY0061)

Research on secure data sharing system based on blockchain

Yansong LIU¹,Qi XIA¹,Zhu LI¹,Hu XIA¹,Xiaosong ZHANG¹,Jianbin GAO²

¹ School of Computer Science and Engineering,University of Electronic Science and Technology of China,Chengdu 611731,China
² School of Resources and Environment,University of Electronic Science and Technology of China,Chengdu 611731,China

Online:2020-09-20 Published:2020-09-29
Supported by:
The National Natural Science Foundation of China(61572115);International Cooperation Project of Science and Technology Department of Sichuan Province(2017HH0028);International Cooperation Project of Science and Technology Department of Sichuan Province(2018HH0102);International Cooperation Project of Science and Technology Department of Sichuan Province(2019YFH0014);International Cooperation Project of Science and Technology Department of Sichuan Province(2020YFH0030);Science and Technology Program of Sichuan Province(2017CC0071);Science and Technology Program of Sichuan Province(2020YFSY0061)

摘要/Abstract

摘要：

针对人们在日益增长的数字化交互过程中越来越多地出现隐私直接或间接泄露的问题，主要研究基于区块链网络建立一套链上数据安全共享体系，基于密文策略的属性加密的访问控制算法以及同态加密算法实现链上数据的可靠共享，提出了一种链上数据共享架构，最后进行了仿真实验，并分析了实验结果。这项工作有效解决了恶意参与方利用区块链的交易透明性进行数据分析的问题，并保证了用户数据在共享流程中的隐私安全。

关键词: 数据共享, 区块链, 基于密文策略的属性加密, 同态加密, 隐私安全

Abstract:

In view of the increasing number of people in the digital interaction process of direct or indirect disclosure of privacy issues,the establishment of a set of data security sharing system based on blockchain network,the access control algorithm based on ciphertext-policy attribute-based encryption and the homomorphic encryption algorithm provides reliable chain data sharing were mainly researched.Data sharing on chain architecture for data sharing on the chain was proposed.Finally,simulation experiments were carried out,and the results of experimental data were analyzed.The work effectively solves the problem of malicious parties using the transaction transparency of blockchain for data analysis and ensures the privacy security of user data in the sharing process.

Key words: data sharing, blockchain, ciphertext-policy attribute-based encryption, homomorphic encryption, privacy security

中图分类号:

TP309.2

刘彦松, 夏琦, 李柱, 夏虎, 张小松, 高建彬. 基于区块链的链上数据安全共享体系研究[J]. 大数据, 2020, 6(5): 92-105.

Yansong LIU, Qi XIA, Zhu LI, Hu XIA, Xiaosong ZHANG, Jianbin GAO. Research on secure data sharing system based on blockchain[J]. Big Data Research, 2020, 6(5): 92-105.

图/表 7

表1

图1

图2

图3

图4

图5

图6

参考文献 21

[1]	白硕 . 浅论区块链的可运维性[J]. 大数据, 2018,4(1): 85-89.
	BAI S . Brief comments on the operability of blockchain[J]. Big Data Research, 2018,4(1): 85-89.
[2]	马凯航, 高永明, 吴止锾 ,等. 大数据时代数据管理技术研究综述[J]. 软件, 2015,36(10): 46-49,56.
	MA K H , GAO Y M , WU Z H ,et al. Data management technology of big data era[J]. Computer Engineering ＆ Software, 2015,36(10): 46-49,56.
[3]	唐世渭 . 数据管理技术的重要方向[J]. 软件世界, 2003 (7): 88-89.
	TANG S W . The important direction of data management technology[J]. Software and Information Service, 2003(7): 88-89.
[4]	黄如花, 陈闯 . 美国政府数据开放共享的合作模式[J]. 图书情报工作, 2016,60(19): 6-14.
	HUANG R H , CHEN C.Study on the sharing cooperation mode of U.S . open government data[J]. Library and Information Service, 2016,60(19): 6-14.
[5]	SUN J J , YAN J Q , ZHANG K Z K . Blockchain-based sharing services:what blockchain technology can contribute to smart cities[J]. Financial Innovation, 2016(26).
[6]	YUE X , WANG H J , JIN D W.et al . Healthcare data gateways:found healthcare intelligence on blockchain with novel privacy risk control[J]. Journal of Medical Systems, 2016,40(10):218.
[7]	ZIKRATOV I , KUZMIN A , AKIMENKO V ,et al. Ensuring data integrity using blockchain technology[C]// The 20th Conference of Open Innovations Association FRUCT.[S.l.:s.n]. 2017: 534-539.
[8]	SHAFAGH H , BURKHALTER L , HITHNAWI A ,et al. Towards blockchainbased auditable storage and sharing of IoT data[C]// The 2017 on Cloud Computing Security Workshop.[S.l.:s.n]. 2017: 45-50.
[9]	XIA Q , EMMANUEL S , ABLA S ,et al. BBDS:blockchain-based data sharing for electronic medical records in cloud environments[J]. Information, 2017,8(2):44.
[10]	XIA Q , SIFAH E B , ASAMOAH K O ,et al. MeDShare:trust-less medical data sharing among cloud service providers via blockchain[J]. IEEE Access, 2017,5: 14757-14767.
[11]	ZHANG P , WHITE J , SCHMIDT D C ,et al. FHIRChain:applying blockchain to securely and scalably share clinical data[J]. Computational and Structural Biotechnology Journal, 2018,16: 267-278.
[12]	ZHANG A , LIN X . Towards secure and privacy-preserving data sharing in e-health systems via consortium blockchain[J]. Journal of Medical Systems, 2018,42(8).
[13]	李康, 孙毅, 张珺 ,等. 零知识证明应用到区块链中的技术挑战[J]. 大数据, 2018,4(1): 57-65.
	LI K , SUN Y , ZHANG J ,et al. Technical challenges in applying zero-knowledge proof to blockchain[J]. Big Data Research, 2018,4(1): 57-65.
[14]	祝烈煌, 董慧, 沈蒙 . 区块链交易数据隐私保护机制[J]. 大数据, 2018,4(1): 46-56.
	ZHU L H , DONG H , SHEN M . Privacy protection mechanism for blockchain transaction data[J]. Big Data Research, 2018,4(1): 46-56.
[15]	MUZAMMAL M , QU Q , NASRULIN B ,et al. ChainSQL:a blockchain database application platform[J]. arXiv preprint, 2019,arXiv:1808.05199.
[16]	张超, 李强, 陈子豪 ,等. Medical Chain:联盟式医疗区块链系统[J]. 自动化学报, 2019,45(8): 1495-1510.
	ZHANG C , LI Q , CHEN Z H ,et al. Medical chain:alliance medical blockchain system[J]. Acta Automatica Sinica, 2019,45(8): 1495-1510.
[17]	闫树, 卿苏德, 魏凯 . 区块链在数据流通中的应用[J]. 大数据, 2018,4(1): 1-12.
	YAN S , QING S D , WEI K . Application of blockchain in data circulation[J]. Big Data Research, 2018,4(1): 1-12.
[18]	WATERS B , . Ciphertext-policy attributebased encryption:an expressive,efficient,and provably secure realization[C]// The 14th International Conference on Practice and Theory in Public Key Cryptography. Heidelberg:Springer, 2011: 53-70.
[19]	杨攀, 桂小林, 姚婧 ,等. 支持同态算术运算的数据加密方法算法研究[J]. 通信学报, 2015,36(1): 171-182.
	YANG P , GUI X L , YAO J ,et al. Research on algorithms of data encryption scheme that supports homomorphic arithmetical operations[J]. Journal on Communications, 2015,36(1): 171-182.
[20]	PAILLIER P . Public-key cryptosystems based on composite degree residuosity classes[J]. Lecture Notes in Computer Science, 1999,547(1): 223-238.
[21]	中国信息通信研究院. “链”接未来:可信区块链应用实践[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2018: 29-37.
	China Academy of Information and Communications Technology. Chain to the future:trusted blockchain application practice[M]. Beijing: Posts ＆ Telecom PressPress, 2018: 29-37.

检查项目	结果值	单位	最大正常参考值
红细胞比容（HCT）	34%		45%
血红蛋白（HGB）	12	g/dL	15
平均血红蛋白浓度（MCHC）	31	g/dL	36
血小板（PLT）	207	K/uL	500
球蛋白（GLOB）	50	g/L	45

基于区块链的链上数据安全共享体系研究

Research on secure data sharing system based on blockchain

在线阅读

PDF下载

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 21

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0

[1]	王跃. 基于过程视角的我国政府数据共享流通管道建设关键问题和策略研究[J]. 大数据, 2023, 9(3): 29-38.
[2]	高玮军, 王凯. 基于联盟区块链的公益善款溯源系统研究[J]. 大数据, 2023, 9(3): 150-167.
[3]	贵向泉, 郭志礼, 杨裔, 秦炳峰. 基于区块链技术的旅游积分通兑系统设计[J]. 大数据, 2023, 9(2): 147-162.
[4]	王子航, 禹向群, 斯洪标, 傅思敏, 张旭龙, 彭绍亮. 基于算力网络的元宇宙分层处理模型设计[J]. 大数据, 2023, 9(1): 51-62.
[5]	尹虹舒, 周旭华, 周文君. 纵向联邦线性模型在线推理过程中成员推断攻击的隐私保护研究[J]. 大数据, 2022, 8(5): 45-54.
[6]	李懿, 王劲松, 张洪玮. 基于区块链与函数加密的隐私数据安全共享模型研究[J]. 大数据, 2022, 8(5): 33-44.
[7]	邓钇敏, 司世景, 王健宗, 李泽远, 肖京. 去中心化金融的交易机制综述[J]. 大数据, 2022, 8(4): 67-84.
[8]	许小颖, 陈熙, 陈源, 谢永靖. 区块链在个性化推荐系统中的应用研究综述[J]. 大数据, 2022, 8(3): 87-102.
[9]	王陈慧子, 蔡玮. 元宇宙数字经济：现状、特征与发展建议[J]. 大数据, 2022, 8(3): 140-150.
[10]	高飞, 周国民, 满芮. 基于生命周期理论的农业科学数据中心化管理模式[J]. 大数据, 2022, 8(1): 24-36.
[11]	陈异凡, 闫燊, 杨亚超, 胡林, 樊景超, 张翔鹤, 周国民. 我国农业科学数据共享协议[J]. 大数据, 2022, 8(1): 46-59.
[12]	孙苗, 王子珂, 童心, 符昱, 王漪, 康林冲, 姜晓轶. 典型海洋环境观测数据产品应用现状及对我国的启示[J]. 大数据, 2022, 8(1): 73-83.
[13]	李源, 高宁, 孙晶, 赵会群. 基于区块链的大数据交易模式研究与探索[J]. 大数据, 2021, 7(4): 37-48.
[14]	赵明, 董大治. 基于区块链技术的数据资产管理机制研究[J]. 大数据, 2021, 7(4): 49-60.
[15]	杨琳, 王炜, 诸纪, 王明政. 面向数据共享的教育数据标准体系研究与建设实践[J]. 大数据, 2020, 6(6): 3-13.