基于中国剩余定理的可编辑区块链方案研究

doi:10.3969/j.issn.1671-1122.2025.01.004

信息网络安全 ›› 2025, Vol. 25 ›› Issue (1): 36-47.doi: 10.3969/j.issn.1671-1122.2025.01.004

基于中国剩余定理的可编辑区块链方案研究

王勇¹^,², 武一帆¹^,²(), 万前程¹^,²

1.桂林电子科技大学计算机与信息安全学院，桂林 541004
2.广西密码学与信息安全重点实验室，桂林 541004

收稿日期:2024-07-11 出版日期:2025-01-10 发布日期:2025-02-14
通讯作者: 武一帆 E-mail:13343618147@163.com
作者简介:王勇（1977—），男，湖北，副研究员，硕士，主要研究方向为信息安全与密码学|武一帆（1998—），女，河南，硕士研究生，主要研究方向为信息安全与区块链|万前程（1998—），男，湖北，硕士研究生，主要研究方向为信息安全与区块链
基金资助:
国家自然科学基金(42164002)

Research on Redactable Blockchain Scheme Based on the Chinese Remainder Theorem

WANG Yong¹^,², WU Yifan¹^,²(), WAN Qiancheng¹^,²

1. School of Computer Science and Information Security, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China
2. Guangxi Key Laboratory of Cryptography and Information Security, Guilin 541004, China

Received:2024-07-11 Online:2025-01-10 Published:2025-02-14
Contact: WU Yifan E-mail:13343618147@163.com

摘要/Abstract

摘要：

在区块链和智能合约的快速发展过程中，数据和合约的可更新性需求日益突出。为了在不损害区块链的安全性、连贯性和完整性的前提下实现数据修改，人们提出了可编辑区块链的概念。其中，变色龙哈希算法成为了编辑区块数据的一种重要手段。文章提出一种基于中国剩余定理的可编辑区块链方案，该方案设计了一种基于去中心化权重密钥生成的变色龙哈希算法。通过利用阈值和加权的秘密共享技术，以及多方计算，确保了密钥的安全性和隐蔽性。同时，该方案通过去除可信中心机构与秘密分发者的设置，有效防止了机构单点失效和潜在的恶意行为。此外，该方案还采用了具有隐私保护功能的群签名技术，能够在不主动暴露签名者身份的情况下，确认并追踪编辑者的身份，从而确保了可编辑区块链的匿名性和可靠性。文章对该方案进行了全面的安全性分析和实验评估，并与现有的可编辑区块链方案进行了对比，结果表明，该方案在显著提升安全性的同时，仍然能够保持较高的运行效率。

关键词: 可编辑区块链, 权重, 去中心化, 匿名性

Abstract:

As blockchain and smart contracts evolve, the demand for updatability of data and contracts has become increasingly prominent. To achieve data modification without compromising the security, coherence, and integrity of the blockchain, the concept of redactable blockchain has been proposed, with the chameleon hash algorithm serving as a key method for editing block data. This paper presened a redactable blockchain scheme based on the chinese remainder theorem. The scheme designed a chameleon hash algorithm using decentralized weighted key generation, utilizing threshold and weighted secret sharing and multi-party computation to ensure the security and invisibility of the keys. Additionally, by eliminating trusted central authorities and secret distributors, it prevented single points of failure and malicious behavior. Furthermore, the scheme employed group signature technology with privacy protection to verify and trace editors, ensuring the anonymity and reliability of the redactable blockchain without actively revealing the identities of the signers. This paper conducts a security analysis and experimental evaluation of the proposed scheme, comparing it with existing redactable blockchain solutions. The results indicate that this scheme enhances security while maintaining high efficiency.

Key words: redactable blockchain, weight, decentralization, anonymity

中图分类号:

TP309

王勇, 武一帆, 万前程. 基于中国剩余定理的可编辑区块链方案研究[J]. 信息网络安全, 2025, 25(1): 36-47.

WANG Yong, WU Yifan, WAN Qiancheng. Research on Redactable Blockchain Scheme Based on the Chinese Remainder Theorem[J]. Netinfo Security, 2025, 25(1): 36-47.

图/表 8

图1

表1

图2

表2

表3

图3

图4

图5

参考文献 20

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符号	含义
$P$	参与者集合
${{P}_{fin}}$	最终编辑者
R	监管者
${{P}_{i}}$	单个参与者
S	秘密值
$W$	参与者权重集合
${{w}_{i}}$	单个参与者权重
$g$	有限域的生成元
x_i	参与者私钥
${{y}_{i}}$	参与者公钥
${{M}_{i}}$	参与者选择随机数
${{X}_{i}}$	步骤参数
${{a}_{ij}}$	秘密份额影子
${{L}_{i}}$	秘密份额
$m$	原消息内容
$m'$	新消息内容
$r$	随机值
$r'$	新随机值
$h$	区块哈希值
$h'$	新区块哈希值
$sk$	陷门密钥
$pk$	组公钥
$H\left( m \right)$	哈希输入
$b$	验证结果
$Z_{q}^{*}$	有限域
${{k}_{i}}$	群签名方案中参与者公钥
s₁	中间签名值1
s₂	中间签名值2
SIGN	完整签名
c	用于验证签名的公开参数
λ	群签名随机值

方案	可编辑性	去中心化	权重密钥生成	可追责性	签名匿名性
文献[11]方案	√	×	×	√	×
文献[16]方案	√	√	×	√	×
文献[17]方案	√	×	×	√	×
本文方案	√	√	√	√	√

操作系统	Windows 11
内存	16 GB RAM
CPU	Intel(R) Core(TM) i7-1165G7@2.80 GHz
编程语言	Python3.0

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