Wrapless: The trustless lending protocol on top of Bitcoin
本文提出Wrapless协议，无需可信包装即可在比特币上抵押借贷，通过借贷通道支持跨链贷款，并设计经济机制抑制操纵，但距AMM工具仍有研究空间。
2025-08-07 cs.CR
A Blockchain-based Trust System for Decentralised Applications: When trustless needs trust
区块链技术被设想为开始一个分散的应用程序和服务（DApps）的时代，而不需要可信的中介。这样的DApp打开了一个市场，在这个市场中，服务由贡献者交付给最终用户，然后由加密货币以自动化、点对点和不信任的方式激励。然而，由智能合约整合的区块链仅确保智能合约中定义的业务逻辑执行的链上数据安全性，自治性和完整性。它无法保证DApp的服务质量，这完全取决于服务的性能。因此，迫切需要一种信任系统来降低在区块链网络中处理欺诈对手的风险。这些原因促使我们开发一个完全分散的信任框架，部署在区块链平台之上，与市场上的DApps一起运作，以打击欺骗性实体的士气，同时鼓励值得信赖的实体。信任系统作为一种底层的去中心化服务，为最终用户提供反馈机制，并相应地在生态系统中维护它们之间的信任关系。我们相信，这项研究通过为DApps引入通用信任中间件来加强DApps生态系统，并为分散式信任系统的实现提供了启示。
2021-01-26 cs.CR cs.DC
A Trustless Architecture of Blockchain-enabled Metaverse
Metaverse重新点燃了人类通过融合虚拟和现实世界来进一步打破时空障碍的愿望。然而，安全和隐私威胁阻碍了我们建立一个乌托邦。一个元宇宙包含各种技术，同时继承它们的陷阱，从而暴露出大的攻击面。区块链于2008年提出，被认为是元宇宙的关键构建块。它使用防篡改的分散式分类账实现透明和可信的计算环境。目前，区块链支持去中心化金融（DeFi）和非可替代令牌（NFT）。然而，区块链的力量尚未得到充分利用。在这篇文章中，我们提出了一种新的基于区块链的Metaverse的无信任架构，旨在通过整合硬件和软件组件来提供有效的资源整合和分配。为了实现我们的设计目标，我们提供了一个按需可信计算环境（OTCE）技术的基础上本地信任评估。具体地说，该架构采用超图来表示一个虚拟实境，其中每个超边连接一组具有一定关系的用户。然后，可以基于图分析技术来评估每个用户组的信任级别。基于信任值，每个组可以根据需要确定其安全计划，不受无关节点的干扰。此外，OTCE支持大规模和灵活的应用环境（沙箱），同时保持强大的安全保障。
2022-12-16 cs.CR cs.DC
Infochain: A Decentralized, Trustless and Transparent Oracle on Blockchain
Swiss Federal Institute of Technology, Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；University of Liverpool（利物浦大学）
基于区块链的系统允许以分散的方式执行各种金融交易。然而，这些系统通常依赖于可信的第三方（oracle）来获取触发金融交易的真实事件的正确信息。在本文中，我们确定了构建去中心化，无信任和透明的预言机的两个最大挑战。第一个挑战是获取关于真实世界事件的正确信息，而不依赖于可信的信息提供方。我们展示了如何使用同伴一致性激励机制来从不信任和自私的人群中获取真实的信息，即使人群有外部激励来提供错误的信息。第二是制度设计和执行方面的挑战。我们第一次展示了如何在以太坊中实现一个无信任和透明的oracle。我们讨论了在以太坊中实现对等一致性机制时出现的各种重要问题，提出了几种优化方法来降低gas成本，并提供了实证分析。
2020-07-26 cs.AI cs.CR cs.GT
Trustless Cross-chain Communication for Zendoo Sidechains
在Zendoo白皮书中，我们为类似比特币的区块链介绍了一种新颖的侧链构造，它允许主链在不知道其内部结构的情况下创建不同类型的侧链并与之通信。在本文中，我们更进一步，引入了一种全面的侧链相互通信的方法。我们还将讨论扩展通用通信机制的跨链令牌传输协议的细节。通过跨链令牌传输协议，它可以实现广泛的新应用，例如交易平台，允许交易从不同侧链发行的令牌。
2022-09-08 cs.CR
SettleFL: Trustless and Scalable Reward Settlement Protocol for Federated Learning on Permissionless Blockchains (Extended version)
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Queen's University Belfast（女王大学 Belfast分校）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
SettleFL是一种去中心化且可扩展的奖励结算协议，通过优化链上成本和提供即时最终性，解决联邦学习中高频率训练与区块链成本的冲突问题。
2026-02-26 cs.CR cs.LG
Sisu: Decentralized Trustless Bridge For Full Ethereum Node
本研究提出名为Sisu的去中心化无需信任桥协议，基于zkBridge的分布式Virgo改进，解决以太坊全节点零知识证明的两大难题，实现节点间零通信流量，支持GPU并行，更适配分布式证明市场。
2024-04-17 cs.CR
Trustless Provenance Trees: A Game-Theoretic Framework for Operator-Gated Blockchain Registries
AnchorRegistry
本文提出无信任溯源树框架，通过双层加密承诺方案解决操作符信任问题，并分析树污染攻击，证明需要三种机制保障溯源树完整性。
2026-04-03 cs.CR cs.GT
TeleBTC: Trustless Wrapped Bitcoin
TeleBTC 提出一种基于轻客户端桥接协议的去中心化包装比特币方案，通过激励与罚没机制消除外部验证者层，降低成本，实现安全、信任最小化的 BTC 跨链使用。
2023-07-25 cs.CR
Bribers, Bribers on The Chain, Is Resisting All in Vain? Trustless Consensus Manipulation Through Bribing Contracts
Eötvös Loránd University（厄特沃什·洛兰德大学）；Aarhus University（奥胡斯大学）；Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）；HUN-REN-BME Information Systems Research Group（匈牙利研究与教育网络-布达佩斯技术与经济大学信息系统研究组）
本研究提出三种高效的贿赂合同，通过智能合约实现对以太坊共识机制的无信任操纵，分析了贿赂对验证者行为和随机性信标的影响。
2026-01-13 cs.CR
Novel Blockchain-based Protocols for Electronic Voting and Auctions
本文基于以太坊智能合约提出 Blind Vote 匿名投票协议及保护出价隐私的无信任拍卖算法，在保证安全性的同时显著降低 gas 消耗，并防止出价篡改、抢先交易和共谋。
2025-08-18 cs.CR cs.DC
Trustless Privacy-Preserving Data Aggregation on Ethereum with Hypercube Network Topology
针对隐私保护数据聚合需求，本文提出一种融合多种密码学原语与超立方体拓扑、在以太坊上运行的可扩展求和聚合协议，经分析与实验验证了其安全性、可扩展性及gas成本等性能。
2023-08-29 cs.CR
Assessing Security and Performances of Consensus algorithms for Permissioned Blockchains
区块链是一种新技术，由于其分散性，不变性和数据完整性的特性，在工业和研究部门引起了很大的兴趣。最初，底层共识机制是通过工作量证明（即需要高计算能力的数学挑战）为无信任网络模型上的无许可区块链设计的。这种解决方案的性能较差，因此替代共识算法的权益证明已经提出。相反，对于参与者是已知和认证的许可区块链，已经采用了分布式共识算法的变体。然而，由于缺乏一个既定的知识，大多数的安全分析和信任假设没有正式的表达出来。因此，对这些算法缺乏足够的分析，阻碍了对它们在现实世界中的有效性进行任何谨慎的评估，在现实世界中，系统部署在不可信的网络上，即Internet ...
2018-05-09 cs.CR cs.DC
The Scalability of Trustless Trust
无许可区块链可以实现无信任的信任，尽管代价是限制计算任务的复杂性。为了解释可扩展性的含义，我们实现了智能合约的信任模型，描述为开放多代理系统中的代理。代理人的意图不一定是已知的，自主智能体必须能够在风险下做出决策。这些可扩展性的一般条件的后果在以太坊中进行了分析，然后推广到其他当前和未来的平台。
2018-01-29 cs.CR cs.DC cs.MA
zkBridge: Trustless Cross-chain Bridges Made Practical
区块链的吸引力越来越大，加密货币的市值超过1万亿美元，主要机构投资者的兴趣，以及对政府，企业和个人的全球影响。同样显著增长的是生态系统的异质性，其中各种区块链共存。跨链桥是这个多链生态系统中必不可少的构建块。然而，现有的解决方案，要么遭受性能问题，或依赖于信任的假设委员会，显着降低安全性。针对桥梁的反复攻击使用户损失超过15亿美元。在本文中，我们介绍了zkBridge，这是一种高效的跨链桥，可以在没有外部信任假设的情况下保证强大的安全性。通过简洁的证明，zkBridge不仅保证了正确性，还大大降低了链上验证成本。我们提出了新的简洁的证明协议，比zkBridge中现有的工作负载解决方案快几个数量级。通过模块化设计，zkBridge实现了广泛的用例和功能，包括消息传递，令牌传输和其他对不同链的状态变化进行操作的计算逻辑。为了证明zkBridge的实用性，我们实现了一个从Cosmos到以太坊的原型桥，这是一个特别具有挑战性的方向，涉及现有系统无法有效处理的大型验证电路。我们的评估表明，zkBridge实现了实用性能：证明生成时间不到20秒，而验证链上的证明成本低于230K gas。为了完整性，我们还实现并评估了从以太坊到其他兼容EVM的链（如BSC）的方向，这涉及更小的电路，并且产生的开销要少得多。
2022-10-01 cs.CR
A transparent referendum protocol with immutable proceedings and verifiable outcome for trustless networks
在选举和全民投票中，选民的高投票率是非常可取的，以确保一个强大的民主。安全电子投票是选举和全民投票未来的愿景。这一制度可以抵消阻碍选民踊跃投票的因素，如要求在有限的时间内亲自到投票站投票。然而，这一愿景带来了透明度和保密性要求，使设计此类解决方案具有挑战性。具体而言，计票必须以可重复的方式进行，个人选民的选票必须保密。在本文中，我们提出并评估了一个公投协议，确保透明度，机密性和完整性，在不信任的网络。该协议通过结合安全多方计算（SMPC）和分布式账本或区块链技术构建。协议通信的持久性和不变性允许在客户端验证公投结果。因此，选民不需要信任第三方。我们提供正式的描述，并对我们的建议进行彻底的安全评估。
2019-09-13 cs.CR
Centralized Trust in Decentralized Systems: Unveiling Hidden Contradictions in Blockchain and Cryptocurrency
本文通过访谈和Reddit讨论分析，揭示加密货币用户因问责需求与自我托管顾虑而主动依赖中心化信任锚点，从而与区块链去中心化承诺形成内在矛盾，并指出新用户和技术较弱用户对中心化中介依赖更强。
2025-05-10 cs.CR cs.HC
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
StakeDag: Stake-based Consensus For Scalable Trustless Systems
不可信的系统，例如那些被赋予区块链的系统，在系统中提供信任，而不管其参与者的信任如何，他们可能是诚实的或恶意的。权益证明（PoS）协议和基于DAG的方法已经成为比工作量证明（PoW）更好的共识替代方案。本文介绍了一种新的模型，所谓的\emph{\stakedag}，它的目的是在基于DAG的不可信系统的PoS共识。我们解决了一个一般模型的无信任系统中，参与者区分他们的利益或信任：用户和验证。用户是没有假定信任的正常参与者，验证者是具有已建立信任的高配置参与者。然后，我们提出了一个新的家庭的基于DAG的共识协议$\mathfrak{S}$，在DAG上的Lachesis协议~ \cite{lachesis01}。具体来说，我们提出了一个基于协议$S_ϕ$，利用参与者的股份作为验证权重，以实现更安全的分布式系统与实用的拜占庭容错（pBFT）在无领导的异步有向无环图（DAG）。然后，我们提出了一个通用的异步DAG为基础的分布式系统的桩模型。
2019-07-05 cs.CR cs.DC
Topos: A Secure, Trustless, and Decentralized Interoperability Protocol
Topos是一个开放的互操作性协议，旨在通过用加密构造和去中心化替换信任假设来尽可能减少信任假设，同时表现出巨大的可扩展性。该协议不使用中央区块链，也不使用共识来确保在公共和私有区块链的异构生态系统中一致地传递消息，称为“TCE”，而是依赖于由分布式网络实现的弱因果可靠广播，我们称之为$\textit{Transmission Control Engine}$（TCE）。跨子网消息的有效性由$\textit{Universal Certificate Interface}$（UCI）确保，并且源于zkSTARK证明，该证明断言由Topos zkVM执行的“状态转换”的有效性。这种计算完整性的证明可以由协议内外的任何其他参与者公开验证，例如其他审计公司或审计公司。TCE和DRM之间的接口利用ICE-FROST协议，这是一种创新的阈值签名方案，其静态公钥允许在DRM在协议中注册后唯一地标识DRM。Topos协议被设计为向生态系统提供$\textit{uniform security}$并处理任何类型的干扰（例如，许可的、无许可的），以适应任何业务用例，并为全球采用和互联网基础层的新标准铺平道路。
2023-02-08 cs.CR cs.DC
Traceability Decentralization in Supply Chain Management Using Blockchain Technologies
随着具有实时的请求的网络用户和应用程序的增加，在产品在供应链中移动时识别、跟踪和追踪产品元素的能力被认为是必要的，并且对于许多行业来说，甚至是国家或国际法规所强制要求的。可追溯性的前提是保存和共享的数据的完整性和透明度。这是当前技术的一个问题，因为有许多篡改数据和数据库漏洞的例子，导致严重的影响和数据丢失。解决这个问题的一个办法是系统的分散化，这将消除中心故障点。为此，可以使用区块链或DLT技术，这是一种新兴的技术，可以通过实施无信任模型来实现网络的去中心化。区块链是防篡改和透明的，这意味着通过利用区块链特性，可以提高可追溯性。本文提出了一个描述供应链可追溯部分的分散化过程的模型，并与传统系统进行了评估和比较。
2018-10-22 cs.CR
A Blockchain-based Iterative Double Auction Protocol using Multiparty State Channels
虽然迭代双向拍卖已被广泛应用于许多不同的应用程序，在其目前的实现的主要问题之一是，他们依赖于一个可信的第三方来处理拍卖过程。这带来了单点故障、垄断和贿赂的风险。在本文中，我们的目标是解决这个问题，提出了一个新的分散和信任的框架，迭代双向拍卖基于区块链。我们的设计采用了智能合约和状态通道技术，使双方之间不需要相互信任的双重拍卖过程，同时最大限度地减少区块链交易。具体来说，我们提出了一个扩展的原始概念的状态通道，可以支持多方计算。然后，我们提供了一个正式的发展所提出的框架，并证明我们的设计对对手的安全性。最后，我们使用Elixir和Solidity开发了我们的框架的概念验证实现，并在此基础上进行了各种实验以证明其可行性和实用性。
2020-07-16 cs.CR
Rollerchain, a Blockchain With Safely Pruneable Full Blocks
比特币是第一个成功的去中心化全球数字现金系统。它的挖掘过程需要大量的计算资源，因此它的有用性仍然是一个有争议的话题。我们的目标是通过重新利用比特币和当今其他区块链系统的工作来解决三个问题。首先，存储区块链的空间随着交易数量的增加而线性增长。第二，诚实节点被迫在存储完整块方面是不合理的。第三，新节点的无信任引导过程涉及下载和处理所有写入区块链的交易。在本文中，我们提出了一种新的共识协议，用于类似比特币的点对点系统，其中生成块的权利被赋予提供存储过去状态快照子集的非交互式证明的一方。与今天使用的区块链系统不同，如果节点修剪不需要挖掘的完整区块，则使用我们协议的网络是安全的。我们扩展了GKL模型来描述我们的工作量证明方案和它所需要的事务模型修改。我们提供了我们的协议的详细分析和它的安全性证明。
2016-08-23 cs.CR
On-chain Validation of Tracking Data Messages (TDM) Using Distributed Deep Learning on a Proof of Stake (PoS) Blockchain
Space Protocol（空间协议）
本文提出一种基于PoS区块链和分布式Transformer深度学习模型的TDM去信任化验证机制，通过共识取代中心权威，实现对空间目标观测数据的交叉验证与激励惩罚。
2024-09-03 astro-ph.EP cs.CR cs.LG
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
Consortium Blockchain for Security and Privacy-Preserving in E-government Systems
自2008年作为安全加密货币共享的解决方案诞生以来，区块链技术现已成为通过无信任和分散的点对点系统进行安全数据共享和存储的核心技术之一。电子政务是存储有关公民、企业和其他附属机构的敏感信息的系统之一，因此成为网络攻击者的目标。现有的电子政务系统是集中式的，因此容易出现单点故障。本文提出了一种基于联盟区块链技术的安全和分散的电子政务系统，这是一个半公开和分散的区块链系统，由一组预先选择的实体或组织组成，负责共识和决策，以使整个网络的同行受益。此外，在添加到区块链网络之前，预先选择了一些电子政务节点来执行用户和交易验证的任务。因此，联盟区块链网络的电子政务用户有权创建、提交、访问和审查交易。单笔交易时间和每秒处理的交易的性能评估证明了所提出的基于联盟区块链的电子政务系统在所有利益相关者之间安全共享信息的实用性。
2020-06-25 cs.CR
SoK: Not Quite Water Under the Bridge: Review of Cross-Chain Bridge Hacks
区块链生态系统已经演变成一个多链世界，各种区块链竞相使用。虽然每个区块链可能都有自己的原生加密货币或数字资产，但也有在区块链之间转移这些资产的用例。将这些数字资产带到区块链上的系统被称为桥梁，并已成为生态系统的重要组成部分。桥梁的设计各不相同，从非常原始到极其复杂。然而，它们通常包括持有和释放数字资产的智能合约，以及帮助促进链之间用户交互的节点。在本文中，我们首先提供了一个高层次的细分组件在桥梁和不同的过程中，一些桥梁的设计。在此过程中，我们识别与桥梁组件相关的风险。然后，我们分析了区块链生态系统中过去专门针对桥梁的漏洞。
2022-10-28 cs.CR
Lazy Contracts: Alleviating High Gas Costs by Secure and Trustless Off-chain Execution of Smart Contracts
本文提出“惰性合约”方案，将智能合约大部分计算移至链下以降低 gas 成本，仅在争议时触发链上完整执行并惩罚不诚实方，实验表明可减少 55.4% 的 gas 使用量。
2023-09-20 cs.CR
SmartCoAuth: Smart-Contract privacy preservation mechanism on querying sensitive records in the cloud
存储在云中的敏感记录，如医疗记录、私人对话和信用卡信息，是黑客和隐私滥用的目标。目前的信息和记录管理系统难以在安全、透明、分散和不信任的环境中实现对这种敏感记录的隐私保护。区块链技术是一种新兴的、有前途的技术，它促进了数据共享，并在一个安全、分散和不信任的环境中进行访问。该技术可以使用智能合约来补充现有的传统系统，以实现以前从未实现过的安全目标。在本文中，我们提出了一个基于区块链技术的框架，以便在安全，分散，透明和不信任的环境中保护隐私。我们将这个框架命名为SmartCoAuth。它基于以太坊智能合约功能，作为框架中安全，分散，透明的身份验证和授权机制。它还支持对受保护记录的访问进行防篡改审计。我们分析了SmartCoAuth如何集成到云应用程序中，以便为存储在云中的医疗保健记录的利益相关者提供可靠的隐私保护。建议的框架提供了一个令人满意的水平的数据实用程序和隐私保护。
2020-04-06 cs.CR cs.DC
A scalable verification solution for blockchains
比特币和以太坊的矿工可以说共同构成了人类历史上最强大的计算资源，但它们在处理和验证交易方面的能力并不比典型的智能手机强。本文描述的系统绕过了这个瓶颈，并为以太坊带来了可扩展的计算。我们的新系统包括一个金融激励层，在这个金融激励层之上是一个争议解决层，后者是一个多功能的“验证游戏”。除了安全的外包计算之外，直接的应用还包括去中心化的矿池，其运营商是以太坊智能合约，一种具有可扩展交易吞吐量的加密货币，以及一种在不相交的加密货币系统之间转移货币的无信任手段。
2019-08-12 cs.CR econ.TH
Bitcoin Trace-Net: Formal Contract Verification at Signing Time
智能合约协议承诺以不信任的方式规范参与者之间的加密货币转移。一个安全的智能合约实现应该确保每个参与者总是可以将合约交易附加到区块链上，以便将合约推向安全完成。为了实现这一目标，我们提出了比特币Trace-Net，这是一个合同验证框架，它从底层合同实现中生成可执行的符号模型。一个跟踪网模型由一个Petri网形式主义丰富的Dolev-Yao类演员知识模型。显式符号参与者知识模型支持验证具有加密子协议的合同，这些协议在区块链上可能无法观察到。Trace-Net具有足够的表达能力，可以准确地对区块链语义进行建模，例如交易广播与后续确认之间的延迟，以及有限深度的对抗性区块链重组，这两者都可能破坏智能合约的安全性。作为一个实现级框架，Trace-Net可以在运行时实例化，以监控和验证智能合约协议的执行。
2020-07-15 cs.CR
From Data Behavior to Code Analysis: A Multimodal Study on Security and Privacy Challenges in Blockchain-Based DApp
Hainan University（海南大学）
本研究通过多模态分析，探讨了基于区块链的DApp在安全与隐私方面的挑战，重点分析了智能合约中的重入漏洞，并提出通过BLSTM-ATT模型进行源代码级检测，同时探讨了隐私保护的未来研究方向。
2026-02-09 cs.CR
BIONIB: Blockchain-based IoT using Novelty Index in Bridge Health Monitoring
本文提出BIONIB系统，利用EOSIO区块链存储桥梁物联网实时数据，并通过无监督学习的新颖性指数（NI）识别异常模式，在保证高吞吐量、并行处理和高安全性的同时实现高效扩展。
2024-02-22 cs.CR
Bridging Sapling: Private Cross-Chain Transfers
互操作性是区块链技术的主要挑战之一，这些技术通常被设计为独立的系统。以隐私为中心的区块链的互操作性方案特别难以设计：它们必须与底层区块链的独特隐私功能相结合，以便在旨在混淆交易的协议中证明有关特定交易的声明。这导致用户被迫削弱其隐私，例如通过使用集中式交易所将资产从一个链转移到另一个链。我们提出了ZCLAIM，这是一个基于Zcash隐私保护协议的无信任跨链资产迁移框架。ZCLAIM与Zcash的Sapling版本的实现集成在一个支持智能合约的发行链上，以实现私有的跨链转账。我们表明，可以通过一组抵押中介创建代币化表示，而无需依赖或向任何第三方透露总额。
2022-04-22 cs.CR
On the Activity Privacy of Blockchain for IoT
由于物联网设备的异构性和资源限制，安全性是物联网（IoT）的基本挑战之一。设备分类方法通过检测未注册的设备或流量模式来增强物联网的安全性。近年来，区块链作为一种分布式的无信任平台，以增强物联网的安全性，受到了极大的关注。传统的设备识别方法不能直接应用于基于区块链的物联网，因为网络层数据包没有存储在区块链中。此外，交易是广播的，因此没有目的地IP地址，包含公钥作为用户身份，并永久存储在区块链中，可以由网络中的任何实体读取。我们表明，区块链中的设备识别会带来隐私风险，因为恶意节点可以通过分析区块链中交易的时间模式来识别用户的活动模式。我们通过分析存储在区块链中的信息来研究对物联网设备进行分类的可能性，据我们所知，这是同类工作中的第一项。我们使用灵巧家庭作为代表性的物联网场景。首先，根据真实世界的灵巧家庭流量数据集填充区块链。然后，我们对存储在区块链中的数据应用机器学习算法来分析设备分类的成功率，对知情和盲目的攻击者进行建模。我们的结果表明，在分类设备的成功率超过90%。我们提出了三种时间戳混淆方法，即将多个数据包合并到单个事务中，合并多个设备的账本，以及随机延迟事务，以降低设备分类的成功率。所提出的时间戳混淆方法可以将分类成功率降低到20%。
2019-03-14 cs.CR
Blockchain Gateways, Bridges and Delegated Hash-Locks
在目前的工作中，我们讨论了网关作为跨不同区块链系统互操作性的一种手段的概念。我们讨论了网关节点和可扩展网关协议设计的两个关键原则，即（i）不透明账本原则作为IP数据报路由中自治系统原则的模拟，以及（ii）价值原则的外部化作为互联网体系结构中端到端原则的模拟。我们通过描述两个对等网关之间的单向资产移动协议来说明标准网关协议的必要性，这是在两个区块链都是私有/许可的严格条件下，外部实体无法访问其分类账。网关和网关协议的几个方面进行了讨论，包括网关身份，网关证书和证书层次结构，被动锁定交易的网关，和潜在的使用委托哈希锁来扩展网关的功能。
2021-02-07 cs.CR
Service-Oriented Sharding with Aspen
基于区块链的加密货币的兴起导致了使用分布式账本作为底层基础设施的服务的爆炸式增长。然而，由于固有的面向单一服务的区块链协议，这些服务可能会膨胀现有的分类账，无法提供足够的安全性，或者完全放弃无信任可验证性的属性。安全问题、信任限制和用户资源需求的可扩展性限制阻碍了区块链上松耦合服务的可持续发展。本文介绍了Aspen，这是一种分片区块链协议，旨在随着服务数量的增加而安全地扩展。Aspen与比特币在点对点网络中共享相同的信任模型，该网络容易出现包含拜占庭参与者的极端动荡。它允许引入新服务，而不会损害安全性，利用信任假设或向用户发送大量不相关的消息。
2016-11-21 cs.CR cs.DC
On the Suitability of Blockchain Platforms for IoT Applications: Architectures, Security, Privacy, and Performance
区块链和分布式账本技术在金融领域以外的各个领域都受到了极大的关注，在物联网（IoT）中有着深远的应用，为物联网应用程序创建真正可靠和安全的解决方案提供了手段。考虑到大多数物联网设备的安全防御能力较弱，针对物联网的基于区块链的解决方案不仅能够解决物联网面临的许多挑战，而且不会在性能方面引入其他缺陷，使其难以实现。本文旨在通过对可用的区块链解决方案进行全面和一致的审查来解决上述需求，以确定它们满足物联网需求和应对物联网挑战的能力，并使用灵巧家庭作为参考域。区块链解决方案的关键架构方面是在其抵御各种类型的常见物联网和区块链攻击的能力方面进行检查，提供增强的隐私功能，并在处理物联网环境中生成的大量交易时确保足够的性能水平。分析发现，区块链平台目前提供的防御不足以阻止所有针对区块链的突出攻击，区块链1.0和2.0平台容易受到其中大多数攻击。另一方面，隐私相关的机制正在不同程度上得到所有平台的支持;然而，它们中的每一个都只处理特定的隐私方面，从而使整体隐私评估成为一项具有挑战性的任务，需要在特定的基础上加以考虑。如果还考虑底层共识协议的性能和容错，那么只有少数平台符合我们参考物联网领域的要求。
2021-09-06 cs.CR
Secure Autonomous Agent Payments: Verifying Authenticity and Intent in a Trustless Environment
Vivek Acharya（独立研究者）
本文提出基于区块链的框架，通过密码学认证和零知识证明，实现自主代理支付中的意图验证和身份认证，确保交易安全性和可追溯性。
2025-11-08 cs.AI cs.CR cs.DC
Decentralized Firmware Integrity Verification for Cyber-Physical Systems Using Ethereum Blockchain
Tennessee Technological University（田纳西理工大学）
本文提出基于以太坊区块链的去中心化固件验证框架，通过智能合约存储固件哈希实现防篡改验证，实验验证其可靠性与低成本，适用于实际网络物理系统应用。
2026-01-13 cs.CR
QLink: Quantum-Safe Bridge Architecture for Blockchain Interoperability
Penn State University（宾夕法尼亚州立大学）
QLink通过整合后量子密码学、量子密钥分发和硬件安全模块，构建了量子安全的区块链互操作架构，提升跨链通信的安全性和可扩展性。
2025-12-20 cs.CR
SMACS: Smart Contract Access Control Service
尽管基于区块链的智能合约承诺以“不信任”的方式执行协议，即使有金钱上的后果，但它们存在多种安全问题。其中许多问题可以通过有效的访问控制系统来缓解，然而，由于当前区块链平台的特性（如缺乏隐私，昂贵的链上资源或延迟），其实现具有挑战性。为了解决这个问题，我们提出了SMACS框架，其中可以以低成本实现智能合约的可更新和复杂的访问控制规则（ACR）。SMACS将昂贵的ACR验证和管理操作的负担转移到链下基础设施，同时仅在链上实现基于令牌的轻量级访问控制。SMACS非常灵活，除了简单的访问控制列表之外，还可以轻松实现增强智能合约运行时安全性的规则。借助由可靠性检测工具支持的专用ACR，SMACS可以在部署后保护易受攻击的合同。我们全面实施SMACS并对其进行评估。
2020-03-17 cs.CR
Weighted Voting on the Blockchain: Improving Consensus in Proof of Stake Protocols
权益证明（PoS）协议依赖于投票机制来就当前状态达成共识。如果增强的大多数staking节点（也称为验证器）同意提议的区块，则该区块将被附加到区块链。然而，这些协议仍然容易受到由偶然或恶意弃权的验证者引起的错误的影响。为了在保留PoS选择和奖励分配方案的同时防止此类故障，我们研究了验证委员会中的加权投票。我们将区块创建过程形式化，并引入验证者的投票配置文件，我们通过与验证者投票行为相关的乘法权重算法更新这些投票配置文件，并聚合区块链奖励。使用这个框架，我们利用加权多数投票规则，优化集体决策，无论是数字和分析，共识机制是更强大的，如果验证者的投票适当缩放。我们提出了潜在的问题和限制加权投票在不信任，分散的网络，并将我们的研究结果与当前的PoS协议的设计。
2021-07-18 cs.CR cs.GT
SoK: A Review of Cross-Chain Bridge Hacks in 2023
本文综述2022至2023年跨链桥黑客攻击及被利用漏洞，分析攻击成因并提出安全对策，以推动跨链桥安全标准与运营韧性建设。
2025-01-06 cs.CR
Safeguarding Blockchain Ecosystem: Understanding and Detecting Attack Transactions on Cross-chain Bridges
本文针对跨链桥攻击造成巨额损失的问题，收集了49起攻击事件并分析其模式，提出基于图视角的两阶段检测框架BridgeGuard，在召回率上较现有工具提升36.32%，并能有效检测未知攻击交易。
2025-03-03 cs.CR
ARPA Whitepaper
我们提出了一种用于区块链网络的安全计算解决方案。利用信息论的消息认证码（MAC），即使在恶意多数条件下也能验证计算的正确性，并利用秘密共享保护隐私。通过最先进的多方计算协议和第2层解决方案，我们的隐私保护计算以加密方式保证了区块链上的数据安全，同时将繁重的计算工作减少到几个节点。这一突破对去中心化网络的未来有几个影响。首先，安全计算可用于支持私有智能合约，在不暴露公共合约中的信息的情况下达成共识。第二，它使数据能够在无信任网络中共享和使用，而不会在数据使用期间泄露原始数据，其中数据所有权和数据使用安全分离。最后但并非最不重要的是，计算和验证过程被分离，这可以被视为计算分片，这有效地使事务处理速度与参与节点的数量成线性关系。我们的目标是将我们的安全计算网络作为第二层解决方案部署到任何区块链系统中。智能合约\cite{smartcontract}将被用作连接区块链和计算网络的桥梁。此外，他们将被用作验证者，以确保外包计算正确完成。为了实现这一目标，我们首先开发了一个具有高级功能的通用MPC网络，例如：1）安全计算，2）链下计算，3）可验证计算，以及4）支持dApp的需求，如隐私保护数据交换。
2018-12-14 cs.CR
Enhancing Trust in AI Marketplaces: Evaluating On-Chain Verification of Personalized AI models using zk-SNARKs
本文提出结合zk-SNARKs与Chainlink预言机的框架，在区块链上实现个性化AI模型的无信任验证，保护隐私并增强透明度，有效解决了模型完整性与隐私挑战。
2025-04-07 cs.CR cs.DC
SoK: Security and Privacy of AI Agents for Blockchain
University of Bologna（博洛尼亚大学）；University of Salerno（萨勒诺大学）；NTT Digital, Inc.（NTT数字公司）；NTT DOCOMO, Inc.（NTT DOCOMO公司）
本文首次系统化梳理面向区块链的AI智能体的安全与隐私问题，涵盖应用、局限及未来方向，填补该交叉领域综述空白。
2025-09-08 cs.AI cs.CR
Hedge Funds on a Swamp: Analyzing Patterns, Vulnerabilities, and Defense Measures in Blockchain Bridges
本文系统化梳理区块链桥的设计与安全，定义安全先验、形式化13个桥架构、识别23种攻击向量并评估43个攻击场景，提出分层威胁模型、设计决策框架及防御机制，为跨链基础设施安全标准化提供数据驱动基础。
2025-07-21 cs.CR cs.ET
Ownership preserving AI Market Places using Blockchain
我们提出了一个基于区块链的系统，允许数据所有者，云供应商和AI开发人员在不信任的AI市场中协作训练机器学习模型。数据是一种非常有价值的数字资产，是获取业务洞察的核心。我们的系统使数据所有者能够保留其数据的所有权和隐私，同时仍然允许AI开发人员利用数据进行培训。同样，人工智能开发人员可以利用云计算供应商的计算资源，而不会失去其训练模型的所有权或隐私。我们的系统协议旨在激励所有三个实体-数据所有者，云供应商和AI开发人员在分布式账本上如实记录他们的行为，以便区块链系统提供可验证的不当行为和争议解决证据。我们的系统在Hyperledger Fabric上实现，可以为不保证数据或模型隐私的集中式AI系统提供可行的替代方案。我们给出了实验性能结果，展示了在不同网络配置下其交易的延迟和吞吐量，其中区块链上的对等点可能分布在不同的网络中心和地理位置。我们的研究结果表明，所提出的解决方案可以很好地扩展到大量的数据和模型所有者，并且可以在12个节点的非优化区块链网络上每秒训练多达70个模型，在24个节点的网络中每秒大约训练30个模型。
2020-01-18 cs.CR cs.DC
An Efficient and Decentralized Blockchain-based Commercial Alternative (Full Version)
虽然在线互动和交流在过去十年中呈指数级增长，但大多数商业基础设施仍然通过集中式协议运行，其成功基本上取决于不同经济行为体之间的信任。区块链技术等数字技术的进步催生了大量的\textit{Decentralized Ledger Technology}（\textit{DLT}）计划、协议和解决方案。这一进步使得在现实世界中实施无信任系统成为可能，再加上适当的经济和参与激励措施，将促进适当的运作，并推动不同参与者之间采用分散的平台。本文通过介绍\textit{Lyzis Labs}来描述当前商业结构和网络的替代方案，\textit{Lyzis Labs}是一种激励驱动和民主的协议，旨在支持基于区块链技术的分散式在线市场。该提案\textit{Lyzis Marketplace}允许以分散和安全的方式连接两个或多个人，而不必依赖\textit{Trusted Third Party}（\textit{TTP}）来执行物理资产交换，同时主要提供透明和完全保护的数据存储。这种方法可能会导致创建一个无需许可，高效，安全和透明的商业环境，其中每个用户都可以通过支持集体福利获得购买和决策权，同时在网络上的各种交互期间遵循他们的个人利益。
2022-11-05 cs.CR cs.GT
Catching the Fly: Practical Challenges in Making Blockchain FlyClient Real
University of Pisa（比萨大学）
本文针对FlyClient协议在实际部署中的技术挑战，提出三种改进：引入新的对抗模型、实现生产级证明器及优化证明大小，以推动其成为可行的轻量级区块链验证方案。
2026-04-29 cs.CR
Blockchain is Watching You: Profiling and Deanonymizing Ethereum Users
以太坊是使用量最大的公共区块链。它采用了基于账户的模型，从隐私角度来看，它不如比特币的未使用交易输出模型。由于其隐私缺陷，最近在以太坊上部署了几种增强隐私的覆盖层，例如非托管，无信任的硬币混合器和机密交易。在我们对以太坊基于账户的模型的隐私分析中，我们描述了几种模式，这些模式仅描述了有限的用户集，并成功地将这些准标识符应用于地址去匿名化任务。使用以太坊名称服务标识符作为基础事实信息，我们定量比较了机器学习最新分支中的算法，即所谓的图表示学习，以及基于时间活动和交易费用的用户分析技术。作为一个应用程序，我们通过发现强有力的证据来链接混合方，严格评估Tornado Cash硬币混合器的隐私保证。据我们所知，我们是第一个提出并实现基于准标识符的以太坊用户分析技术的人。最后，我们描述了一种恶意的值指纹攻击，它是Danaan-gift攻击的一种变体，适用于以太坊上的机密交易覆盖。通过从我们的数据集中整合用户活动统计数据，我们估计了这种攻击的成功概率。
2020-10-13 cs.CR cs.CY
Greedy but Cautious: Conditions for Miner Convergence to Resource Allocation Equilibrium
所有的公共区块链都是由区块生产者之间的机会成本证明来保证的。例如，像比特币这样的工作量证明（PoW）系统提供的安全性是由于计算消耗;它是工作，因为它不能免费执行。一般来说，在生产区块时可证明丢失的资源越多，区块链的安全性就越高。当两个区块链共享相同的机会成本机制时，就像它们共享相同的PoW算法时，这两个链会从区块生产者那里竞争资源。事实上，如果资源类型之间存在流动性市场，那么理论上所有区块链都会争夺资源。在本文中，我们证明了任何两个区块链之间都存在资源分配均衡，这基本上是由每个链提供的奖励的法定价值驱动的，以换取提供安全。我们继续证明这个均衡是奇异的，并且总是能够实现，前提是区块生产者以贪婪但谨慎的方式行事。当他们过度贪婪时，情况正好相反：资源分配在两个链条之间的极端中振荡。我们表明，这些结果在实践中，并在块生成模拟。最后，我们展示了这个理论的几个应用，包括一个不可信的价格比预言机，提高了区块链的安全性，其硬币具有较低的法定价值，以及量化的成本分配资源远离均衡。
2019-08-26 cs.CR cs.GT
