Cryptocurrencies in the Quantum Age: Migration Paths to PQC
Terra Quantum AG
本研究针对量子计算机对依赖椭圆曲线密码学的区块链的威胁，分析比特币、以太坊等平台的量子漏洞与攻击类型，提出含NIST标准签名在内的后量子安全迁移策略。
2026-08-25 cs.CR
Verifiable Anonymous Identities and Access Control in Permissioned Blockchains
在本文中，我们解决了共享许可区块链中的身份和访问控制问题。我们提出了ChainAchor系统，为区块链上的实体提供匿名但可验证的身份。ChainAchor还为寻求向区块链提交交易的实体提供访问控制，以读取/验证许可区块链上的交易。共识节点通过简单查找匿名成员公钥的（只读）列表来对共享许可区块链实施访问控制。ChainAnchor还提供了属于区块链上实体的交易的不可链接性。这允许实体在交易受到质疑（例如监管或合规要求）时可选地披露其身份，但不会影响其剩余交易的匿名性和不可链接性。
2019-03-11 cs.CR
Identifying blockchain-based cryptocurrency accounts using investment portfolios
基于去中心化系统的加密货币，特别是区块链，比以往任何时候都更受欢迎。自由倡导者欢呼区块链技术是数字隐私和互联网匿名性的突破。不幸的是，在最近进行的研究之后，令人惊讶的是，这些交易实际上并不总是匿名的。在这篇简短的论文中，研究了在用户从社交媒体获得的投资组合中识别不同加密货币的用户账户的可能性。在这项研究中，简要研究了区块链系统的一般要素。在\ref{sec:blocksim}部分，介绍了一个模拟事务的工具BlockSim和一个回答这个问题的算法。
2021-10-14 cs.CR
Anonymous Blockchain-based System for Consortium
区块链为在线交易带来了各种优势。然而，这些交易的完全透明可能会泄露用户的敏感信息。有必要对公司/组织提出合作和匿名要求。在本文中，我们提出了一个多中心的匿名区块链（MAB）系统，联合管理的财团和隐私保护的参与者。为了实现这一目标，我们正式的MAB系统所使用的语法，并提出了一个模块化设计的基础上的一般建设。通过将密码原语应用于每个模块，我们实例化我们的方案具有匿名性和分散性。此外，我们提出的解决方案进行了全面的形式化分析。实验结果表明，该方案是安全有效的.
2021-07-17 cs.CR
BCMIX: A Dynamic Self-organizing Blockchain-based Mix Anonymous System
随着人们对隐私保护意识的不断提高，人们对保护匿名性的匿名系统给予了高度关注。通过对早期匿名方案的研究，总结了匿名系统中存在的一些棘手问题。集中化设置是一个普遍存在的问题，因为大多数匿名系统依赖于中心代理或预设节点来转发和混合消息，这在某种程度上损害了用户的隐私。此外，由于匿名系统对额外资源（即带宽和存储）的大量需求以及高延迟，可用性成为限制匿名系统发展的另一个重要因素。针对现有匿名系统可能遭受的中间人（MitM）攻击、分布式拒绝服务（DDoS）攻击等问题，提出了一种基于区块链的混合网络（BCMN）协议，并从理论上证明了该协议的安全性和匿名性。在此基础上，我们构建了一个具体的动态自组织基于区块链的MIX匿名系统（BCMIX）。在系统中，用户和混合节点利用区块链交易及其地址进行密钥协商，可以抵抗MitM攻击。此外，我们还设计了一个IP分片算法来抵御Sybil攻击。为了评估BCMIX系统，我们利用现实世界中的矿池分布来测试系统的性能和抵抗攻击的能力。与其他系统相比，BCMIX对已知攻击提供了更好的弹性，同时在没有大量带宽或存储资源的情况下实现了低延迟匿名通信。
2020-09-24 cs.CR
XBlock-ETH: Extracting and Exploring Blockchain Data From Ethereum
基于区块链的加密货币最近受到了广泛的关注。大量数据存储在无权限的区块链上。对海量区块链数据的分析可以带来巨大的商业价值。然而，缺乏经过良好处理的最新区块链数据集阻碍了区块链数据的大数据分析。为了填补这一空白，我们收集和处理来自以太坊的最新链上数据，以太坊是最受欢迎的无权限区块链之一。我们将这些经过良好处理的以太坊数据集命名为XBlock-ETH，它由区块链交易，智能合约和加密货币（即，代币）。这些数据集的基本统计和探索。我们还概述了可能的研究机会。带有原始数据和代码的数据集已在网上公开发布。
2019-12-17 cs.CR
Anonymous Auction Protocol Based on Time-Released Encryption atop Consortium Blockchain
以太坊区块链作为一个去中心化的平台非常成功，许多应用程序都部署在它上面。然而，由于其固有的透明性和缺乏隐私性，在其上部署金融应用程序始终是一个挑战。在本文中，我们解决了这一挑战，并提出了一个匿名密封投标拍卖协议，该协议基于Consortium Blockchain上的时间释放加密。采用严格的基于数字证书的联盟区块链身份认证机制，允许合法参与者，并利用基于椭圆曲线的盲签名技术，允许匿名参与。此外，采用定时释放公钥加密算法对投标进行加密，防止拍卖人与投标人串通。这与其他论文中防止拍卖人和投标人串通的方法（零知识证明）完全不同。我们提供了一个具体的分析，我们的协议，这表明我们的协议满足匿名性和适用性。
2019-04-13 cs.CR
Anonymous State Pinning for Private Blockchains
像以太坊和比特币这样的公共区块链提供了透明度和问责制，并且具有强大的不可否认性，但远远不能满足企业对业务流程的隐私要求。因此，财团正在探索私有区块链，以保持其成员资格和交易的私密性。然而，私有区块链并没有提供足够的保护，以防止财团成员可能合谋恢复区块链的状态。为了支持这一点，私有区块链状态可以被“固定”到防篡改的公共区块链。现有的解决方案提供了对公共区块链的固定，这将揭示私有区块链的交易率，并且没有提供一种机制来质疑pin的有效性。此外，它们要求披露私有区块链的所有交易和成员。这些挑战阻碍了私有区块链技术的广泛采用。我们描述了主要作者的“匿名状态锁定方法”，它克服了这些限制，并提出了一个安全证明，以证明引脚可以在不损害这些属性的情况下受到挑战。我们对该技术的实施进行了天然气成本分析，以估计该技术的运营成本，结果表明，以每小时一个pin的速度固定私有区块链每年将花费508美元。提出了一种分层固定方法，该方法允许许多私有区块链固定到管理区块链，然后将其固定到以太坊主网。这种方法节省了资金，但代价是增加了最终时间。
2019-03-07 cs.CR
Towards Measuring the Traceability of Cryptocurrencies
本文提出了一个正式框架，利用吸收马尔可夫链和香农熵定量测量加密货币的可追溯性与匿名性，并在多个交易图上评估验证了该方法的有效性。
2024-06-01 cs.CR
Summarizing and Analyzing the Privacy-Preserving Techniques in Bitcoin and other Cryptocurrencies
本文综述 Bitcoin 等加密货币面临的去匿名化攻击与分析技术，分析各类隐私保护算法及其解决的问题，并探讨其伦理、影响、合法性与接受度。
2024-09-09 cs.CR
Enabling Cross-chain Transactions: A Decentralized Cryptocurrency Exchange Protocol
受比特币的启发，市场上出现了许多基于区块链技术的不同类型的加密货币。由于区块链的特殊结构，人们认为不可能在传统货币和加密货币之间或不同类型的加密货币之间直接交易。一般来说，不同货币之间的交易是通过集中的第三方平台进行的。但是，它存在单点故障的问题，容易受到攻击，从而影响交易的安全性。本文提出了一种分布式的加密货币交易方案来解决集中式交易所的问题，可以实现不同类型加密货币之间的交易。我们的方案在以太坊区块链上使用智能合约实现，并部署在以太坊测试网络上。我们不仅实现单个用户之间的交易，还允许多个用户之间的交易。实验结果表明，该方案的成本是可以接受的。
2020-05-07 cs.CR
BARS: a Blockchain-based Anonymous Reputation System for Trust Management in VANETs
基于公钥基础设施（PKI）的认证协议为车载自组织网络（VANE）提供基本的安全服务。然而，由于车辆的独特性，信任和隐私仍然是开放的问题。对于VANESCO来说，防止内部车辆广播伪造消息，同时保护每辆车的隐私免受跟踪攻击至关重要。在本文中，我们提出了一个基于区块链的匿名信誉系统（BARS）来打破真实身份和公钥之间的联系，以保护隐私。证书和撤销透明性使用两个区块链有效地实现。我们设计了一个信任模型，以提高可信度的消息依赖于发送者的声誉的基础上，直接的历史互动和间接意见的发送者。通过实验对BARS的安全性和性能进行了评估，结果表明BARS能够建立分布式信任管理，同时保护车辆的隐私。
2018-07-17 cs.CR
The Challenges of Investigating Cryptocurrencies and Blockchain Related Crime
我们越来越生活在一个在隐私权和同意要求与社会保护自己的权利之间取得平衡的世界里。在这个世界上，对保护金融交易中所涉及的身份的要求越来越高，但这使得执法机构的工作变得越来越困难，特别是在金融欺诈和洗钱方面。本文回顾了加密货币交易中使用的隐私方法以及执法面临的挑战方面的最新技术。
2019-07-29 cs.CR cs.CY
Toward Uncensorable, Anonymous and Private Access Over Satoshi Blockchains
在存在自适应和足智多谋的监视和审查对手的情况下，提供对敏感内容（如新闻和软件）的无限制访问是困难的。在本文中，我们利用商业Satoshi区块链的分布式和弹性特性，开发了第一个可证明安全，抗审查，具有匿名和私人访问的成本效益的存储系统，建立在商业加密货币交易之上。我们引入了最大速率交易，这是一种实用的结构，可以在Satoshi区块链中完全持久化任意大小的数据。我们利用最大速率交易来开发UWeb，这是一种基于区块链的存储系统，向出版商收取费用，以自我维持其分散的基础设施。UWeb组织区块链存储的内容以便于检索，并使客户能够存储和访问具有可证明的匿名性，隐私性和审查抵抗性的内容。我们展示了UWeb实验的结果，将268.21 MB的数据写入实时莱特币区块链，包括4.5个月的BBC直播文章和41个抗审查工具。最大写入吞吐量（183 KB/s）和区块链利用率（88%）超过最先进的解决方案2-3个数量级，并打破了Litecoin的日均区块大小记录。我们对多达3，000个并发UWeb写入器的模拟证实，UWeb不会影响金融交易的确认延迟。
2021-10-16 cs.CR
Will Central Bank Digital Currencies (CBDC) and Blockchain Cryptocurrencies Coexist in the Post Quantum Era?
本文探讨后量子时代央行数字货币与区块链加密货币的共存可行性，分析量子算法、MPC与OT等密码技术的影响及整合后量子密码学的挑战，结论认为通过协作努力解决障碍可实现长期共存。
2024-11-10 cs.CR cs.ET
Using Economic Risk to Model Miner Hash Rate Allocation in Cryptocurrencies
应用于工作量证明（PoW）区块链的矿工哈希率的突然变化可能会对用户体验和安全性产生不利影响。由于不同的PoW区块链通常共享哈希算法，因此矿工在决定如何在链之间分配其哈希能力时面临着复杂的选择。我们提出了一个经济模型，利用现代投资组合理论预测矿工的分配随着时间的推移，使用价格数据和推断的风险承受能力。该模型匹配了比特币（BTC）和比特币现金（BCH）区块链上活跃的前五名矿工中的四名的实际分配，平均绝对误差在20%以内。这四家矿商的总体分配模型显示，其规模与实际总量非常吻合，相关系数为0.649。总分配模型的准确性也足以解释BCH块间时间（IBT）的重大历史变化。由于矿工风险的估计不依赖于时间，而我们的模型是价格驱动的，因此我们能够使用它来预测主要价格冲击对BCH区块链中哈希分配和IBT的影响。使用蒙特卡罗模拟，我们表明，尽管缓解了新的难度调整算法，价格下降50%可以增加IBT的50%，至少一天，峰值延迟100%。
2018-06-19 cs.CR
A general framework for blockchain analytics
现代加密货币利用去中心化的区块链来记录公共和不可更改的交易历史。除了交易之外，更多的信息还被存储用于不同的、通常是未公开的目的，这使得区块链成为一个丰富且日益增长的有价值信息来源，部分原因是难以解释。已经开发了许多数据分析，主要是基于专门设计和特设的工程方法。我们提出了一个通用框架，无缝支持比特币和以太坊（目前最著名的两种加密货币）的数据分析。这样的框架允许我们将相关的区块链数据与来自其他来源的数据集成，并将它们组织到数据库中，无论是SQL还是NoSQL。我们的框架作为开源Scala库发布。我们说明了一组重要的用例，这使我们能够经验比较我们的其他竞争对手的建议，并评估数据库的选择对可扩展性的影响，我们的方法的显着特点。
2017-11-06 cs.CR
Blockchain Privacy Through Merge Avoidance and Mixing Services: a Hardness and an Impossibility Result
加密货币通常旨在保护其用户的隐私。不同的加密货币在不同层面上保护隐私，其中一些要求用户依赖策略来提高隐私级别以满足他们的需求。在这些策略中，我们重点关注其中的两个：合并避免和混合服务。这种策略可以在几乎任何基于区块链的加密货币上采用。在本文中，我们表明，而最佳的合并避免导致一个NP难优化问题，激励兼容的混合服务受到一定的一类不可能的结果。总之，我们的研究结果有助于研究基于区块链的加密货币中隐私机制的基本限制。
2021-01-04 cs.CR cs.NI
Crypto-Hotwire: Illegal Blockchain Mining at Zero Cost Using Public Infrastructures
区块链和加密货币破坏了能源向交换媒介的转换。区块链和加密货币的许多应用现在被设想用于从库存控制到银行应用的各种目的。自然，为了以经济上可行的方式开采，能源丰富和便宜的地区，例如，靠近水电站的地方。然而，将能源转化为现金的可能性也为一种旨在通过窃取能源非法开采加密货币的新型网络攻击提供了机会。在这项工作中，我们使用我们大学2018年1月和2月的数据表明，这种威胁是真实的，并预测了这些攻击所带来的收益。
2021-01-04 cs.CR cs.NI
TRADE: TRusted Anonymous Data Exchange: Threat Sharing Using Blockchain Technology
网络攻击变得越来越频繁和复杂，为组织保护其系统和数据免受威胁行为者的攻击带来了重大挑战。今天，威胁行为者动机很强，坚持不懈，有充分的理由，并以协调的方式使用各种复杂的战术，技术和程序进行各种攻击。鉴于这些威胁所带来的风险，很明显，组织需要协作和共享网络威胁信息（CTI），并利用它来改善其安全状况。在本文中，我们介绍了TRADE -可信匿名数据交换-一个基于区块链技术的协作，分布式，可信和匿名CTI共享平台。TRADE使用基于区块链的访问控制框架，旨在提供基本功能和要求，以激励和鼓励组织共享威胁情报信息。在TRADE中，组织可以通过定义用于控制和管理网络中CTI共享的智能合约执行的共享策略来完全控制其数据。TRADE允许组织保持匿名，同时让组织对其在网络中的行为完全负责。最后，TRADE可以很容易地集成到现有的威胁情报交换协议中，例如可信的自动情报信息交换（TAXII）和OpenDXL，从而实现快速而顺利的技术适应。
2021-03-24 cs.CR
An Anonymous Trust-Marking Scheme on Blockchain Systems
在2018年记录了加密货币历史上最大损失的Coincheck事件中，证明了使用Mosaic代币可以产生一定的影响。虽然使用代币作为加密货币泄漏的对策似乎很有吸引力，但Mosaic是新经济运动（NEM）加密货币的特定代币，不用于其他区块链系统或加密货币。此外，尽管在CoinCheck事件中，一些志愿者使用Mosaic跟踪了泄露的NEM，但最好验证志愿者是否值得信任。同时，如果有人（例如，谁偷了加密货币）可以识别志愿者，那么这个人或组织可能是他们的目标。在本文中，我们提出了一个区块链系统上的匿名信任标记方案，该方案普遍适用于任何加密货币。在我们的方案中，被称为令牌接纳者的实体被允许生成令牌，为地址添加可信度或不可信度。任何人都可以匿名验证这些代币是否由代币发行商发行。同时，只有指定的审计员，而没有其他人，包括非指定的审计员，可以识别令牌准入者。我们的方案是基于负责任的环签名和承诺，并实现了一个椭圆曲线称为Curve25519，我们确认，这两个加密工具是有效的。此外，我们还确认我们的方案适用于比特币，以太坊和NEM。
2021-02-25 cs.CR
Zero-Knowledge Proof-of-Identity: Sybil-Resistant, Anonymous Authentication on Permissionless Blockchains and Incentive Compatible, Strictly Dominant Cryptocurrencies
该研究提出基于可信公共证书的零知识身份证明机制，应用于无需许可区块链以解决传统抗女巫机制的低效问题，并证明对应zk-PoI加密货币在激励兼容、占优性等多方面优于PoW/PoS类加密货币。
2024-09-16 cs.CR cs.GT
Measuring Miner Decentralization in Proof-of-Work Blockchains
工作量证明加密货币始于一个更加平等的未来，一个没有强大实体负责的去中心化货币体系。虽然这一愿景远未实现，但这些加密货币仍被吹捧为比传统的中心化系统更加分散。虽然人们很清楚加密货币是中心化的，但仍不清楚其根本原因是什么。这项工作旨在解决这一差距，并研究采矿集中化背后的一些力量。加密货币挖矿的内部结构非常不透明，很难研究，因为传统上需要与矿工建立关系，而矿工通常不愿意分享有关其竞争优势的内部信息。这项工作采取了不同的方法，将大规模统计技术与公开可用的区块链数据相结合，以回答以前难以解决的问题。我们的分析技术的关键是基于一个简单的观察，即一些矿工可以更有效地利用他们的哈希能力，因为他们在网络中的位置。通过梳理这种效应，我们消除了挖掘功率分布的偏差，以获得更准确的估计。使用这种去偏的挖掘功率分布，我们可以回答有关每个加密货币网络中矿工的网络位置的问题。最后，在这项研究的过程中，我们观察到一些不寻常的采矿行为，我们强调。
2022-03-30 cs.CR
Contra-*: Mechanisms for Countering Spam Attacks on Blockchain's Memory Pools
基于区块链的加密货币（如比特币）的受欢迎程度和价值都在上升，使其成为多种形式的拒绝服务（DoS）攻击的目标，并呼吁从安全和分布式系统的角度更好地了解其攻击面。在本文中，为了理解区块链的攻击面，我们探索了一种新的攻击形式，可以在内存池（mempools）上进行，主要针对基于区块链的加密货币。我们研究了这种对比特币内存池的攻击，并探讨了攻击对良性用户支付的交易费用的影响。为了应对这种攻击，本文进一步提出了Contra-*：，这是一组利用费用，年龄和大小（因此，Contra-F，Contra-A和Contra-S）作为优先级机制的对策。Contra-*：优化内存池大小，帮助抵御垃圾邮件交易造成的DoS攻击影响。我们评估Contra-* 通过模拟和分析其有效性在各种攻击条件下。
2021-01-01 cs.CR
An Evaluation of Cryptocurrency Payment Channel Networks and Their Privacy Implications
加密货币重新定义了用户之间存储和转移资金的方式。然而，独立于发送的金额，基于公共区块链的加密货币遭受高交易等待时间和费用。这些缺点阻碍了大众广泛使用加密货币。为了应对这些挑战，支付渠道网络概念被吹捧为用于小额支付的最可行的解决方案。这个想法是通过保持账户的状态来交换货币的所有权。用户很少通知区块链，这减少了区块链上的负载。具体而言，支付渠道网络可以通过收取与支付金额成比例的象征性费用，在几秒钟内提供交易批准。支付通道网络的这种吸引力激发了许多最近的研究，这些研究集中在如何设计它们和分配通道，使得交易安全有效。然而，随着支付渠道网络的出现并接触到大量用户，隐私问题变得越来越重要，这不仅引起了人们对个人习惯的担忧，而且也引起了企业收入的担忧。在本文中，我们首先对现有的基于区块链支持的加密货币的支付网络进行了分类。在讨论了这些支付渠道网络中出现的几种对用户/企业隐私的攻击后，我们根据与我们案例相关的一些隐私指标对其进行了定性评估。基于对这些方法的优点和缺点的讨论，我们为未来基于隐私的支付通道网络的研究提供了可能的方向。
2021-02-04 cs.CR
A blockchain-based pattern for confidential and pseudo-anonymous contract enforcement
区块链因其以分散和防篡改的方式保存数据的能力而受到称赞。它还支持通过区块链的智能合约执行代码，为网络增加了高可信度的自动化操作。然而，由于智能合约在网络上的任何人都可以看到，业务数据和逻辑可能会面临风险，因此公司可能不愿意使用这种技术。本文旨在提出一种允许执行可自动化的法律合同条款的模式，其中其执行状态存储在链上智能合同中，并且执行它所需的逻辑将其包装在链下。引擎通过运行与法律合同相对应的业务流程来完成此模式。然后，我们提出了一个基于模式的解决方案，基于现实生活中的用例：冷藏货物的运输。我们认为，这种模式保证了公司的真实性和数据机密性，同时确保可以通过区块链智能合约重建审计跟踪，以识别不当行为或错误。本文铺平了道路，为未来可能实施的解决方案所描述的，以及其评估。
2021-01-22 cs.CR
Homomorphic Encryption-based Vaults for Anonymous Balances on VM-enabled Blockchains
本文提出了一种基于同态加密的隐私保护智能钱包协议，用于在 VM 支持的区块链上实现用户余额和交易金额的机密性，同时支持合规功能和外部代币兼容性。
2025-11-21 cs.CR
Energy-recycling Blockchain with Proof-of-Deep-Learning
大量的能量被浪费在流行的区块链应用所采用的证明工作（PoW）机制中（例如，基于PoW的加密货币），因为矿工必须进行大量的计算。因此，一个日益严重的问题是，能源浪费不仅稀释了区块链的价值，而且还阻碍了其进一步应用。在本文中，我们提出了一种新的区块链设计，它完全节省了促进和维护它所需的能量，这些能量被重新投入到深度学习的计算中。我们通过提出深度学习证明（PoDL）来实现这一点，当且仅当产生适当的深度学习模型时，才能生成新块的有效证明。我们提出了一个PoDL的概念验证设计，它与大多数基于哈希的PoW机制的加密货币兼容。我们的基准测试和仿真结果表明，所提出的设计是可行的各种流行的加密货币，如比特币，比特币现金和莱特币。
2019-02-11 cs.CR cs.DC
ElectAnon: A Blockchain-Based, Anonymous, Robust and Scalable Ranked-Choice Voting Protocol
近年来，远程投票变得越来越重要，尤其是在新冠肺炎疫情爆发之后。区块链技术及其去中心化、安全性和透明度等好处鼓励远程投票系统使用区块链。对现有解决方案的分析表明，匿名性、鲁棒性和可扩展性是基于区块链的选举系统中的常见问题。在这项工作中，我们提出了ElectAnon，一个基于区块链的排名选择选举协议，专注于匿名性，鲁棒性和可扩展性。ElectAnon通过使选民能够匿名地通过零知识证明投票来实现匿名性。鲁棒性是通过使用定时状态机消除当局在投票过程中的直接控制来实现的。结果表明，ElectAnon在现有工程中具有可扩展性，因为与以前的工程相比，它将天然气消耗量减少了89%。建议的协议包括一个候选人的建议系统和可交换理货库。扩展也提出了最小化的信任假设的选举当局。我们的代码可以在https://github.com/ceyonur/electanon上找到。
2022-11-08 cs.CR cs.DC
encointer -- Local Community Cryptocurrencies with Universal Basic Income
Encointer为本地社区加密货币提供了一个区块链平台。个人可以通过发行新货币来申请普遍基本收入。货币供应量通过滞期费的使用与人口规模成比例。Sybil攻击通过定期、并发和随机的假名密钥签名方来防止，以获得个人身份证明。Encointer通过设计和购买力调整交易费用来保护隐私。
2020-12-09 cs.CR cs.SI
Linking Souls to Humans: Blockchain Accounts with Credible Anonymity for Web 3.0 Decentralized Identity
Shenzhen University（深圳大学）；Nanjing University of Science and Technology（南京理工大学）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）
zkBID通过零知识证明和可链接环签名实现区块链账户的可信匿名，解决去中心化身份系统中用户身份混淆问题。
2026-02-15 cs.CR
Anonymous voting scheme using quantum assisted blockchain
投票是任何机构作出决定的最重要工具。文明不断变化的需求目前需要一个实用而安全的电子投票系统，但与所应用的投票技术相关的任何缺陷都可能导致篡改结果和恶意结果。目前，区块链技术由于其透明的结构，形成了一个新兴的调查领域，用于开发具有更高安全性的投票系统。然而，在高风险选举中使用区块链之前，各种担忧尚未得到最终解决。除此之外，基于区块链的投票系统很容易受到即将到来的噪声中间尺度量子（NISQ）计算机的攻击。为了规避这些限制，在这项工作中，我们提出了一个基于量子辅助区块链的匿名投票方案，通过增强区块链提供的量子资源，如量子随机数发生器和量子密钥分发的优势。所提出的方案是满足一个好的投票方案的要求。此外，投票方案是可审计的，并且可以使用当前可用的技术来实现。
2022-06-07 cs.CR quant-ph
SPENDER: A Platform for Secure and Privacy-Preserving Decentralized P2P E-Commerce
区块链技术使加密货币的交易安全，不受信任和隐私保护。然而，现有的基于区块链的交易平台仅支持使用数字资产交易加密货币（例如，NFT）。尽管一些支付服务提供商已经开始接受加密货币作为有形商品的支付方式（例如，Visa、PayPal），客户仍然需要信任并将他们的私人信息交给集中式电子商业平台（例如，Amazon、eBay）。为了实现加密货币和真实商品之间的无信任和隐私保护交易，我们提出了SPENDER，这是一个基于智能合约的安全和隐私保护分散式P2P电子商业平台。我们平台的设计实现了各种优势功能，并带来了无限的未来潜力。此外，我们的平台为在区块链上设计真实世界的Web3基础设施提供了一个完整的范例，这扩大了应用范围，并利用了加密货币的内在价值。该平台已经在Terra生态系统上构建和测试，我们计划稍后开源代码。
2022-06-15 cs.CR cs.ET
SurferMonkey: A Decentralized Anonymous Blockchain Intercommunication System via Zero Knowledge Proofs
区块链互通系统使区块链之间的消息交换成为可能。这种互操作性促进了创新，释放了流动性和对资产的访问。然而，区块链是孤立的系统，最初并不是为互操作性而设计的。这使得跨链通信，或简称桥梁，本质上是不安全的。更确切地说，跨链系统面临着自私理性参与者的安全挑战，例如最大可提取价值（MEV）和审查。我们建议使用跨链通信的零知识证明（ZKP）来解决这些挑战。保护跨链通信比保护单链事件要复杂得多，因为这样的系统必须针对链上和链下分析来保护用户安全。为了实现这一目标，我们提出了以下两个贡献：DACT协议和支持DACT协议的SurferMonkey基础设施。DACT协议是一个全球解决方案，用于解决不可知区块链相互通信的匿名性和安全性挑战。由于使用ZKP，DACT中断了链上和链下分析。SurferMonkey是一个去中心化的基础设施，在实践中实现了DACT。由于SurferMonkey工作在区块链应用层，因此任何去中心化应用程序（dApp）都可以使用SurferMonkey向另一个区块链上的dApp发送任何类型的消息。使用SurferMonkey，用户既不会被审查，也不会暴露于MEV。通过应用去中心化的主动安全，我们获得了对自私理性参与者的弹性，并提高了对网络攻击的安全标准。我们已经通过逆向工程Tornado Cash和应用IDEN 3 ZKP电路实现了SurferMonkey的概念验证。SurferM…
2022-10-24 cs.CR cs.DC
Blockchain and Cryptocurrency: A comparative framework of the main Architectural Drivers
区块链是一种去中心化的交易和数据管理解决方案，是比特币和其他加密货币成功背后的技术武器。随着现有区块链实现的数量和种类不断增加，采用者应该专注于选择最好的一个来支持他们的去中心化应用程序（dApp），而不是从头开始开发新的应用程序。在本文中，我们提出了一个框架，以帮助软件架构师，开发人员，工具选择者和决策者采用正确的区块链技术来解决他们手头的问题。该框架揭示了技术决策和架构特征之间的相关性，从现有的工业产品、技术论坛/博客、专家反馈和学术文献中获取知识;加上我们自己使用和开发基于区块链的应用程序的经验。我们通过将其应用于剖析最优秀的区块链平台来验证我们的框架，即，除了比特币之外的十大加密货币背后的人。然后，我们展示了如何将其应用于保险技术领域的真实案例研究。
2018-11-29 cs.CR cs.DC
Estimating Patch Propagation Times across (Blockchain) Forks
比特币的广泛成功导致了替代加密货币（altcoins）的大量涌现。大多数山寨币基本上都是对比特币的代码进行了微小的修改，比如要铸造的硬币数量，区块大小和区块生成时间。因此，它们通常被认为在安全性，鲁棒性和成熟度方面与比特币相同。在本文中，我们表明，这种常见的概念是误导。通过挖掘从各种山寨币项目的GitHub存储库中检索到的数据，我们估计了将相关补丁从比特币传播到山寨币所需的时间。我们发现，虽然比特币开发社区在修复比特币代码库的安全缺陷方面非常活跃，但分叉加密货币在修补相同漏洞（继承自比特币）方面并不严格。在某些情况下，我们观察到，即使是在比特币社区中发现和修复的关键漏洞，也在披露后的几十个月内被山寨币解决了。除了提高人们对这个问题的认识外，我们的工作还旨在激发在公开报告之前对所有分叉链进行适当负责任的漏洞披露的必要性。
2023-02-09 cs.CR
Airdrops and Privacy: A Case Study in Cross-Blockchain Analysis
空投是一种流行的分发加密货币和代币的方法。虽然从接收者的角度来看，通常被认为是无风险的，但它们对隐私的影响很容易被忽视。我们研究了2014年的Clam空投，这是当今许多空投的先驱，它将一种新的加密货币分发到比特币，莱特币和Dogecoin区块链上的每个地址。具体来说，我们使用地址聚类来尝试构建从区块链上的实体到地址的一对多映射，单独和组合。我们表明，区块链之间的地址共享是一种隐私风险。我们确定了一个实体在比特币、莱特币和狗狗币区块链上披露其地址所有权信息的实例，这些信息完全是通过他们在Clam区块链上的活动披露的。
2018-09-14 cs.CR
Security and Privacy Enhancing in Blockchain-based IoT Environments via Anonym Auditing
本文提出融合区块链去中心化特性、先进安全协议与匿名审计的物联网安全框架，通过密码匿名化保护用户隐私并维持交易完整性与透明性，且与现有模型比较。
2024-03-03 cs.CR
PoW, PoS, & Hybrid protocols: A Matter of Complexity?
在之前的一篇论文中，讨论了比特币和/或其区块链是否可以被视为一个复杂的系统，如果是的话，是否是一个混乱的系统，一个积极的反应引起了人们对比特币/区块链进入混乱状态的可能性的担忧，对基于它的金融系统产生灾难性的后果。本文打算简化并扩展该分析到其他PoW，PoS和混合协议的加密货币。和以前一样，这项研究是在复杂系统的信息论的帮助下进行的，特别是Crutchfield的统计复杂性度量。本文件是一项正在进行的工作。我们打算揭示一些其他的度量方法，这些度量方法可以捕捉系统复杂性的定性概念，并将其应用于这些加密货币，以与本文获得的结果进行比较。
2018-05-23 cs.CR
An efficient and effective Decentralized Anonymous Voting System
一个可信的电子选举系统要求所有涉及的信息必须公开，即它不仅关注透明度，而且关注隐私问题。换句话说，每一张选票都应该匿名，正确和有效地计数。在这项工作中，一个轻量级的电子投票系统，提出了选民，以尽量减少他们对当局或政府的信任。我们通过将所有消息放在以太坊区块链上来确保选举的透明度，同时，通过高效和有效的环签名机制来保护个人选民的隐私。此外，我们的系统还内置了内置的，这保证了每个可以访问区块链网络的人都能够自己计算结果，投票阶段之后不需要第三方。更重要的是，我们确保投票结果的正确性，同时保持个人参与者的以太坊天然气成本尽可能低。显然，上述的特点使我们的制度更适合大规模的选举。
2018-04-18 cs.CR
Towards Fairness of Cryptocurrency Payments
由于比特币的巨大成功和采用，一些加密货币，如Litecoin，Dogecoin和Ethereum越来越受欢迎。虽然现有的基于区块链的加密货币方案可以确保交易的合理安全性，但它们没有考虑任何公平性的概念。公平交换允许两个玩家在不安全的网络上公平地交换数字“物品”，如数字签名，这样要么每个玩家都得到对方的物品，要么两个玩家都得不到。鉴于区块链参与者通常不信任彼此，在现有加密货币中实现公平是一个重要但尚未充分探索的问题。在本文中，我们探索了使加密货币支付公平交换收据的解决方案空间。我们确定的及时性的交换作为一个重要的财产，特别是当参与交换的一方资源有限。我们引入了公平交换协议的强及时性概念，并提出了两个公平的收款支付协议实例，利用区块链的功能来实现强及时性。我们实现了这两种方法，并比较了它们的安全性和效率。
2016-12-01 cs.CR
Privacy-Preserving Smart Parking System Using Blockchain and Private Information Retrieval
寻找可用的停车位是司机的一个主要问题，特别是在拥挤的大城市，造成交通拥堵和空气污染，浪费司机的时间。智能停车系统是一种新颖的解决方案，使驾驶员能够获得实时停车信息以进行预订。然而，目前的智能停车场要求驾驶员披露他们的私人信息，例如期望的目的地。此外，现有的计划是集中式的，容易受到单点故障和数据泄露的瓶颈。在本文中，我们提出了一个分布式的隐私保护智能停车系统使用区块链。由不同的停车场所有者创建的联盟区块链，以确保安全性，透明度和可用性，建议将他们的停车服务存储在区块链上。为了保护司机的位置隐私，我们采用了私有信息检索（PIR）技术，使司机能够私下从区块链节点检索停车优惠，而不会透露检索到哪些停车优惠。此外，一个简短的随机签名被用来使司机以匿名的方式预订可用的停车位。此外，我们引入了一个匿名支付系统，无法将司机的停车位与特定的停车位联系起来。最后，我们的性能评估表明，该方案可以保护司机的隐私与低通信和计算开销。
2021-01-27 cs.CR
A Survey on Consensus Protocols in Blockchain for IoT Networks
区块链作为加密货币基础技术的成功也为其在其他应用领域的使用开辟了可能性。区块链在其他领域的潜在应用的主要优势是其固有的安全机制和对不同攻击的免疫力。区块链依赖于共识方法来同意任何新数据。目前用于不同加密货币区块链的大多数共识方法都需要很高的计算能力，因此不适合资源受限的系统。在本文中，我们讨论并调查了适用于资源受限的物联网设备和网络的各种基于区块链的共识方法。典型的物联网网络由几个计算和通信能力有限的设备组成。大多数情况下，这些设备无法执行密集型计算，并且急需带宽。因此，我们讨论了可以采取的措施，以减少底层共识方法的计算能力和收敛时间。我们还讨论了公共区块链的一些替代方案，如私有区块链和tangle，以及它们在物联网网络中的潜在应用。此外，我们回顾了现有的共识方法，并探讨了利用它们来实现基于区块链的物联网网络的可能性。一些开放的研究挑战也提出了。
2019-06-19 cs.CR cs.NI
Allowing Blockchain Loans with Low Collateral
本文提出一种基于区块链数据信用评分的低抵押贷款协议，旨在提高贷款可及性，同时仅将协议过往利息收益的一部分置于风险中，以控制贷款方风险。
2023-06-13 cs.CR cs.CY cs.NI
Bitcoin-NG: A Scalable Blockchain Protocol
以比特币为基础和领导的加密货币已经显示出作为匿名在线支付、廉价汇款、无信任数字资产交换和智能合约的基础设施的前景。然而，比特币衍生的区块链协议具有固有的可扩展性限制，在吞吐量和延迟之间进行权衡，并阻止实现这种潜力。本文介绍了Bitcoin-NG，这是一种旨在扩展的新区块链协议。基于比特币的区块链协议，Bitcoin-NG具有拜占庭式的容错能力，对极端客户流失具有鲁棒性，并共享相同的信任模型，避免了生态系统的质的变化。除了Bitcoin-NG之外，我们还介绍了几个新的度量标准，用于量化类似比特币的区块链协议的安全性和效率。我们实现了Bitcoin-NG，并使用两种协议的未更改客户端，在操作比特币系统大小的15%上进行了大规模实验。这些实验表明，Bitcoin-NG具有最佳扩展性，带宽仅受单个节点的容量限制，延迟仅受网络传播时间限制。
2015-11-11 cs.CR
BlockChain: A distributed solution to automotive security and privacy
互联的智能汽车提供了一系列复杂的服务，使车主、运输当局、汽车制造商和其他服务提供商受益。这可能会使智能车辆面临一系列安全和隐私威胁，例如位置跟踪或远程劫持车辆。在这篇文章中，我们认为区块链（BC）是一种颠覆性的技术，已经发现了从加密货币到智能合约的许多应用，是应对这些挑战的潜在解决方案。我们提出了一个基于BC的架构，以保护用户的隐私，并增加车辆生态系统的安全性。无线远程软件更新和其他新兴的服务，如动态车辆保险费，被用来说明所提出的安全架构的功效。我们还定性地论证了该架构对常见安全攻击的弹性。
2017-09-29 cs.CR
A Robust Blockchain Readiness Index Model
Institute For the Future (IFF)（未来研究所）；University of Nicosia（尼科西亚大学）
随着区块链生态系统变得越来越成熟，许多企业、投资者和企业家都在寻求与区块链系统和加密货币合作的机会。这些行为者面临的一个关键挑战是确定最适合创业或发展企业的环境。总的来说，问题是确定哪些国家提供最合适的条件来举办基于区块链的活动并实施其创新项目。区块链准备指数（BRI）提供了一个数字指标（称为区块链准备得分），用于衡量一个国家在采用区块链和加密货币方面的成熟度/准备程度。在此过程中，BRI利用信息检索技术，通过算法得出一组国家的指数排名。该指数考虑了根据五大支柱组织的一系列指标：政府监管，研究，技术，行业和用户参与度。在本文中，我们进一步扩展了“一带一路”倡议的能力，即使在指标信息缺失的情况下，也可以在国家层面上得出指数。为此，我们提出了两种加权方案，即线性加权和S形加权，用于改进指标值的初始估计。一个分类框架被用来评估所开发的技术，产生了显着的分类精度的有效性。
2022-02-04 cs.CR cs.LG
Tiramisu: Layering Consensus Protocols for Scalable and Secure Blockchains
加密货币有望通过使商业民主化来彻底改变现代经济。这些货币在基于区块链的分布式账本上运行。现有的基于区块链的免许可协议提供了无与伦比的好处，如去中心化，匿名性和透明度。然而，这些协议在性能上受到影响，这阻碍了它们的广泛采用。特别是，完成时间长和交易率低使它们无法取代Visa网络等集中支付系统。许可的区块链协议提供了有吸引力的性能保证，但由于其中心化的性质，它们不适合部署分散的加密货币。研究人员已经开发了几种多层区块链协议，这些协议结合了许可和非许可区块链协议，以实现高性能和去中心化。文献中现有分层区块链协议的关键思想是将区块链操作分为两层，并使用不同类型的区块链协议来管理每一层。然而，许多这样的作品都带有诚实多数的假设，这可能无法准确反映现实世界，参与者可能是自私或理性的。这些假设可能会使协议容易受到现实世界中的安全威胁，正如专注于探索这些协议的博弈论攻击的文献所强调的那样。我们概括了现有的协议在文献中采取的“分层”的方法，并提出了一个框架来分析系统的BAR模型，并提供了一个广义的博弈论分析这样的协议。通过我们的分析，我们确定了分布式账本在更现实的环境中安全运行所需的关键系统参数。
2022-03-24 cs.CR cs.GT
One Bad Apple Spoils the Bunch: Transaction DoS in MimbleWimble Blockchains
随着基于区块链的系统的采用越来越多，人们越来越关注这些系统的隐私。像比特币这样的早期系统几乎没有提供隐私功能。因此，开发了具有强大隐私保障的系统，包括Monero，Zcash和MimbleWimble。与比特币相比，这些加密货币的理解要少得多。在本文中，我们专注于MimbleWimble，它使用Danish ++协议进行私有交易中继和交易聚合，以提供交易内容隐私。我们发现，结合这两个功能，使MimbleWimble容易受到一种新型的拒绝服务攻击。我们使用私有测试网络和网络模拟器对Beam网络进行设计、原型设计和评估。我们发现，只要控制10%的网络节点，攻击者就可以阻止超过45%的交易进入区块链。我们还讨论了几种可能的方法来减轻这种攻击。
2021-12-24 cs.CR
ZebraLancer: Decentralized Crowdsourcing of Human Knowledge atop Open Blockchain
我们设计并实现了第一个私有和匿名的去中心化众包系统ZebraLancer，并克服了去中心化众包的两个基本挑战，即，数据泄露和身份泄露首先，我们的外包然后证明方法解决了区块链透明度和数据机密性之间的紧张关系，以保证数据众包的基本效用/公平性要求，从而确保：（i）请求者不会支付超过数据应得的费用，根据她的任务通过区块链发布时宣布的政策;（ii）如果每个工人向区块链提交数据，他确实会根据政策获得报酬;（iii）上述属性不仅在没有中央仲裁器的情况下实现，而且不会将数据泄露给开放的区块链。其次，区块链的透明性允许人们通过参与历史来推断工作者和请求者的私人信息。简单地启用匿名似乎是尝试，但将允许恶意工作者多次提交以获得奖励。ZebraLancer还通过允许匿名请求/提交而不牺牲责任来克服这个问题。其背后的想法是一种微妙的可链接性：如果一个工作者对一个任务提交了两次，任何人都可以链接这些提交，否则他将保持匿名，不受任务的影响。为了实现这种微妙的可链接性，我们提出了一种新的密码学概念，即，通用前缀匿名身份验证。我们注意到新的匿名认证方案可能是独立的兴趣。最后，我们实现了一个常见的图像注释任务的协议，并将其部署在以太坊的测试网络中。实验结果表明，我们的协议在现有的现实世界的区块链上的适用性。
2020-05-07 cs.CR cs.DC cs.HC
A Secure and Efficient Direct Power Load Control Framework Based on Blockchain
直接负荷控制（DLC）的安全性和隐私性是智能电网的一个基本挑战。在本文中，我们提出了一个基于区块链的框架来提高DLC的安全性和隐私性。我们提出了一种方法，使参与节点共享他们的数据与分销公司在一个匿名和安全的方式。为了减少数据分发的相关开销，我们提出了一种基于哈希的事务生成方法。我们还概述了DLC的过程中管理负载的消费者网站。定性分析证明了所提出的方法的安全性和隐私。
2018-12-20 cs.CR
Web3.0 Security: Privacy Enhancing and Anonym Auditing in Blockchain-based Structures
针对区块链驱动的Web 3.0数据安全与隐私问题，本文提出融合隐私增强技术和Tor匿名审计的运行时安全协议与框架，并通过与现有方法评估比较验证其价值。
2023-07-24 cs.CR cs.DC
Transforming face-to-face identity proofing into anonymous digital identity using the Bitcoin blockchain
区块链技术最根本的目的是实现信息的持久、一致、分布式存储。越来越常见的是利用此属性的身份验证系统，允许用户在设备上携带他们的个人数据，而这些数据的散列由可信机构签名，然后放在区块链上进行比较。例如，在2015年，麻省理工学院引入了基于这一原则的学术证书发布模式。在这项工作中，我们提出了一种让用户基于面对面证明获得可靠身份的方法，然后可以根据区块链上的记录进行验证。此外，为了提供匿名性，而不是存储散列，我们使用品牌的计划来存储一个承诺，可以执行身份的零知识证明。我们还通过让用户控制自己的秘密来加强底层数据的机密性。我们展示了如何在比特币的区块链上实现我们的模式，以及如何通过使用Merkle树对承诺进行分组来节省带宽，以最大限度地减少需要发送的比特币交易数量。最后，我们描述了一个系统，在该系统中，用户可以访问服务感谢我们的建议的身份记录。
2017-10-09 cs.CR cs.IT math.IT
Investigating transactions in cryptocurrencies
本论文介绍了研究未知加密货币和服务交易的技术。加密货币用于安全地在线发送付款。通过第一种加密货币比特币进行的支付使用匿名地址，这些地址具有有限的隐私和匿名保证。研究表明，这种相似性是可以打破的，允许使用聚类和标记算法来跟踪用户。这种追踪有助于调查犯罪行为。如果用户的硬币被盗，调查人员可以跟踪地址，以确定硬币的目的地。这一点，再加上区块链的普及，导致了新硬币和服务的大量增加。这些提供了新的功能，从专注于提高匿名性的硬币到伪装成智能合约的骗局。在这项研究中，我们调查了交易隐私的改善程度，以及在这些新的生态系统中是否仍然可以跟踪用户。我们首先分析了以隐私为中心的硬币Zcash，这是一种比特币分叉的加密货币，由于其在加密研究方面的背景，它被认为具有很强的匿名性。我们发现，用户匿名集可以大大减少使用基于使用模式的匿名。接下来，我们分析了从交易所ShapeShift收集的跨链交易，发现用户在不同分类账之间移动时可以被跟踪。最后，我们对智能合约金字塔计划Forsage进行了测量研究，这是一个在第一年内循环了2.67亿美元（以太坊）的骗局，显示该计划至少88%的参与者遭受了损失。这项研究的意义在于揭示了用户可以通过使用我们的新加密货币和服务来跟踪，这为那些进行调查和开发这些技术的人提供了信息。
2022-03-28 cs.CR
