基于區(qū)塊鏈的5G隱私保護(hù)模型分析

王佐仁

摘 要：在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代下，5G、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)得到快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)呈現(xiàn)出新興互聯(lián)方式，不同網(wǎng)絡(luò)之間的交流互動逐漸增多，這也為隱私保護(hù)提出了新的挑戰(zhàn)。本文將簡要概述區(qū)塊鏈技術(shù)，分析基于區(qū)塊鏈技術(shù)的5G隱私保護(hù)模型，為5G網(wǎng)絡(luò)中基于區(qū)塊鏈的隱私保護(hù)設(shè)計(jì)提供一些建議。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈;5G;隱私保護(hù)

引言：隱私保護(hù)有多種方法，但隨著數(shù)據(jù)量的不斷增加以及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的不斷發(fā)展，用戶在享受服務(wù)時(shí)的隱私很容易被一覽無余，如何繼續(xù)保護(hù)隱私不被泄露成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的重要方向。

1區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈技術(shù)本質(zhì)上是一種數(shù)據(jù)庫技術(shù)，通過分布式存儲、點(diǎn)對點(diǎn)傳輸和加密算法及共識機(jī)制的科學(xué)結(jié)合，創(chuàng)造出的一種新型應(yīng)用模式。在區(qū)塊鏈中，大量的數(shù)據(jù)信息存儲在區(qū)塊之上，每一個區(qū)塊都會記錄上一個區(qū)塊產(chǎn)生后到當(dāng)前區(qū)塊產(chǎn)生時(shí)的交易信息，主要包括前一區(qū)塊的哈希值、當(dāng)前區(qū)塊的隨機(jī)數(shù)、時(shí)間戳及默克爾根等信息，將交易信息進(jìn)行哈希處理，并利用默克爾樹結(jié)構(gòu)存儲進(jìn)行操作。而區(qū)塊鏈的去中心化是利用多個節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)一個數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)的，其中的關(guān)鍵是讓多個節(jié)點(diǎn)之間保持對數(shù)據(jù)庫的一致性，即所有可信節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)一個相同的區(qū)塊鏈狀態(tài)，這就會利用到共識機(jī)制來進(jìn)行處理，包括激勵機(jī)制和節(jié)點(diǎn)選取機(jī)制。

根據(jù)應(yīng)用場景不同，區(qū)塊鏈對節(jié)點(diǎn)也有著不同的要求，根據(jù)參與節(jié)點(diǎn)可分成三類，即公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈。公有鏈?zhǔn)且环N任何節(jié)點(diǎn)可自由出入并讀取相關(guān)信息的區(qū)塊鏈，多用于數(shù)字貨幣和電子商務(wù)領(lǐng)域;聯(lián)盟鏈?zhǔn)且环N由特定群體組織共同參與管理的區(qū)塊鏈，多用于機(jī)構(gòu)間交易、結(jié)算等業(yè)務(wù);私有鏈則是讀寫權(quán)限由某組織完全自主控制的區(qū)塊鏈，常用于防范來自內(nèi)外部惡意攻擊，提供安全策略。

2基于區(qū)塊鏈的5G隱私保護(hù)模型

2.1網(wǎng)絡(luò)模型

在基于區(qū)塊鏈的5G共享模型中，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點(diǎn)都有著三種功能，數(shù)據(jù)提供、數(shù)據(jù)需求和數(shù)據(jù)仲裁。數(shù)據(jù)提供節(jié)點(diǎn)通過本地設(shè)備收集數(shù)據(jù)后，再經(jīng)過數(shù)據(jù)鏈建立數(shù)據(jù)索引并對網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，數(shù)據(jù)索引發(fā)布時(shí)需要執(zhí)行的SISC（數(shù)據(jù)存儲索引智能合約），而在網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)相關(guān)的共享請求時(shí)則執(zhí)行DSSC（數(shù)據(jù)共享智能合約）。數(shù)據(jù)需求節(jié)點(diǎn)則主要依據(jù)數(shù)據(jù)提供節(jié)點(diǎn)發(fā)布的數(shù)據(jù)向網(wǎng)絡(luò)申請數(shù)據(jù)共享，當(dāng)作為數(shù)據(jù)需求節(jié)點(diǎn)時(shí)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)共享時(shí)就需要執(zhí)行DSSC。而數(shù)據(jù)仲裁的作用就是在共享雙方存在分歧且無法解決時(shí)，由仲裁節(jié)點(diǎn)作為可信第三方來進(jìn)行判定。當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)被選為數(shù)據(jù)仲裁節(jié)點(diǎn)時(shí)，它需要同時(shí)與數(shù)據(jù)提供節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)需求節(jié)點(diǎn)建立通信，完成仲裁。

2.2雙鏈結(jié)構(gòu)

基于區(qū)塊鏈的5G網(wǎng)絡(luò)模型采用雙鏈結(jié)構(gòu)，即索引鏈和共享鏈，索引鏈用于用戶發(fā)出需求查詢所需數(shù)據(jù)，共享鏈則用來記錄整個共享流程，兩者基于一個網(wǎng)絡(luò)的相同節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)共識，在物理層面上相對獨(dú)立。索引鏈主要面向數(shù)據(jù)提供方，為數(shù)據(jù)提供方的數(shù)據(jù)發(fā)布提供一個隱私且可證明安全的分布式數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)提供方發(fā)布數(shù)據(jù)時(shí)，可以直接上傳當(dāng)前數(shù)據(jù)的索引目錄，并附加若干條數(shù)據(jù)實(shí)例。共享鏈服務(wù)于數(shù)據(jù)提供和數(shù)據(jù)需求雙方，作用是為兩者提供一個可驗(yàn)證、可溯源的共享平臺。在數(shù)據(jù)需求方發(fā)起共享請求后，會將本地生成的分析模型作為交易輸入，連同數(shù)據(jù)需求方的公鑰地質(zhì)、信息共享到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)之中，網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證確認(rèn)數(shù)據(jù)的合法性后，數(shù)據(jù)提供方會進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)模型，將交易輸出結(jié)果返回給區(qū)塊鏈，再次經(jīng)過驗(yàn)證后就會成為一筆交易[1]。

2.3安全模型

安全模型的作用是關(guān)注數(shù)據(jù)在整個共享周期的隱私安全，由于攻擊可能來源于內(nèi)外部，這就需要網(wǎng)絡(luò)模型具備四種安全因素。一是控制共享數(shù)據(jù)的訪問，共享數(shù)據(jù)的訪問由數(shù)據(jù)提供者決定，對數(shù)據(jù)有著絕對的控制權(quán);二是數(shù)據(jù)共享的隱私保護(hù)，在共享階段，共享雙方的身份和信息都應(yīng)受到隱私保護(hù);三是共享數(shù)據(jù)的完整性，在共享傳輸過程中，網(wǎng)絡(luò)模型和安全呢模型應(yīng)當(dāng)都具備可認(rèn)證性及不可否認(rèn)性，也就是在傳輸過程中不能盡心改動，對數(shù)據(jù)共享結(jié)果不可否認(rèn);四是協(xié)同抵抗攻擊，在共享過程中共享雙方能夠一同抵抗多個攻擊方發(fā)起的工具。

2.4保護(hù)協(xié)議

基于雙鏈結(jié)構(gòu)的5G數(shù)據(jù)隱私保護(hù)協(xié)議，本模型采用智能合約，也就是SISC和DSSC來提高數(shù)據(jù)共享的安全性，將SISC和DSSC分別部署在索引鏈與共享鏈之上。為了保證區(qū)塊鏈去中心化的有效性，數(shù)據(jù)需求方首先通過SISC搜索與需求有關(guān)的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)需求方與數(shù)據(jù)提供方建立通信并申請共享授權(quán)的基礎(chǔ)上，再由數(shù)據(jù)需求方提供交易?；趨^(qū)塊鏈的5G隱私保護(hù)協(xié)議需要滿足三點(diǎn)約束，第一是在同一時(shí)刻一個數(shù)據(jù)提供方僅與一個數(shù)據(jù)需求方進(jìn)行數(shù)據(jù)共享;第二是數(shù)據(jù)需求方本地的網(wǎng)絡(luò)模型和數(shù)據(jù)提供方執(zhí)行模型所消耗的計(jì)算時(shí)間不在隱私保護(hù)的考慮范圍內(nèi);第三是數(shù)據(jù)提供方一旦提供數(shù)據(jù)索引并上傳，隱私保護(hù)協(xié)議將認(rèn)定數(shù)據(jù)本身不存在錯誤。當(dāng)雙方對于自己得到服務(wù)產(chǎn)生異議或是對受到的結(jié)果產(chǎn)生質(zhì)疑時(shí)，可向隱私保護(hù)模型申請仲裁，并由仲裁機(jī)制來判定雙方行為。其中產(chǎn)生的質(zhì)疑或異議應(yīng)當(dāng)是針對隱私保護(hù)協(xié)議中某個環(huán)節(jié)存在的問題，比如某個可信節(jié)點(diǎn)無法通過數(shù)據(jù)共享獲得數(shù)據(jù)信息這類情況，不能對數(shù)據(jù)本身的錯誤提出仲裁請求[2]。

2.5性能分析

基于區(qū)塊鏈的5G隱私保護(hù)模型可以保證共享記錄無法被篡改，并確保數(shù)據(jù)的可追溯性，雙鏈結(jié)構(gòu)以及智能合約的構(gòu)建形成自動執(zhí)行規(guī)避隱私共享的機(jī)制，在保護(hù)數(shù)據(jù)共享安全的基礎(chǔ)上，也提升了數(shù)據(jù)隱私的保護(hù)效果。對于數(shù)據(jù)提供方而言，此模型基于區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化架構(gòu)，可以有效避免集中存儲帶來的安全隱患，并保證數(shù)據(jù)安全由提供方控制，可以將自身數(shù)據(jù)價(jià)值最大程度發(fā)揮，且不用擔(dān)心隱私泄露。在數(shù)據(jù)共享過程中，區(qū)塊鏈的開放透明也能吸引更多數(shù)據(jù)需求者的參與，有效保護(hù)雙方的數(shù)據(jù)隱私。

結(jié)論：區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用是我國網(wǎng)絡(luò)安全發(fā)展的主要方向，將區(qū)塊鏈與5G結(jié)合成為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享的主流趨勢。通過分析區(qū)塊鏈技術(shù)，并建立基于區(qū)塊鏈技術(shù)的5G隱私保護(hù)模型，運(yùn)用雙鏈結(jié)構(gòu)和智能合約為區(qū)塊鏈提供更為安全的隱私保護(hù)方案，滿足用戶對數(shù)據(jù)安全和隱私安全的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]喬康. 面向5G物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享的區(qū)塊鏈關(guān)鍵技術(shù)研究[D].戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué)，2020.

[2]許丹丹，張?jiān)朴?，張道琳，?5G時(shí)代區(qū)塊鏈發(fā)展趨勢及應(yīng)用分析[J].電信科學(xué)，2020，36（03）：117-124.