支持高效隐私保护的去中心化众包方法、系统及终端技术方案

本发明专利技术属于隐私保护技术领域，公开了一种支持高效隐私保护的去中心化众包方法、系统及终端，建立系统模型，叙述请求者、工作者和基于SGX的众包区块链三个实体间的交互过程；构建协议流程，包括系统初始化、任务发布、解决方案提交以及奖励分配四个阶段；对众包区块链上的数字签名采用批量化验证方法；对任务进行全方位的系统化任务管理，包括任务分类、任务匹配和任务验证。本发明专利技术基于SGX技术实现高效的节点属性隐私保护，并采用批量验证签名算法提高了区块验证的效率；提出任务分类机制来高效的管理和匹配众包任务，并加入任务验证机制来抵御恶意节点攻击。相比其他方案，本发明专利技术的去中心化众包系统支持公平、安全的众包操作，且具有更高的效率。有更高的效率。有更高的效率。

Decentralized crowdsourcing method, system and terminal supporting efficient privacy protection

【技术实现步骤摘要】
支持高效隐私保护的去中心化众包方法、系统及终端


[0001]本专利技术属于隐私保护
，尤其涉及一种支持高效隐私保护的去中心化众包方法、系统及终端。

技术介绍

[0002]目前，众包系统(Crowdsourcing System)在物联网领域得到了广泛的研究和应用。它是以物联网设备为基础，将用户的智能终端作为数据收集的基本单元，借助互联网中的高性能云计算服务器来处理收集到的数据，或者匹配更多的用户协同完成数据处理，最终将处理完的数据返回给任务发布者。由于众包系统的便捷性和灵活性，吸引了更多的用户选择使用这种模式来解决小任务处理问题，这使得众包所承担的服务越来越多样，任务内容也越来越丰富，涉及到的领域也越来越广。
[0003]但是，伴随而来的是众包平台的数据隐私泄露问题。这包括但不仅限于外部恶意节点对众包平台的攻击、参与众包用户对数据的泄露问题和平台本身的数据泄露问题。传统的众包平台通常基于一个集中式的云服务器，用于管理任务和匹配利益一致的员工。这样的集中式架构常常容易出现单点故障，并且缺乏操作透明性。一旦服务器被攻击，整个众包平台就会崩溃。例如，2021年，滴滴公司由于陷入数据隐私泄露风波，被宣布暂停上市，应用程序也相应下架整改，这无疑对社会和用户都造成不小的信任危机和财产损失。所以，传统的中心化众包系统(Centralized Crowdsourcing System)受限于其单一众包平台提供服务，存在若干安全、隐私和信任难题。
[0004]针对此，一些学者基于区块链构建了去中心化众包系统(DecentralizedCrowdsourcing System)，借助区块链的一致性、可信性和不可篡改特性来保障众包系统系统的安全与信任。一种常见的做法是用基于区块链的智能合约来代替集中式的众包服务提供方来部署众包任务管理平台，相关工作如下所述：
[0005]在期刊论文“CrowdBC:A Blockchain
‑
Based Decentralized Framework for Crowdsourcing,"in IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems,vol.30,no.6,pp.1251
‑
1266,1June 2019,doi:10.1109/TPDS.2018.2881735”中提出了一种基于区块链的去中心化众包框架，其中一个请求者的任务可以保证用户隐私的情况下由一群工人解决，而不依赖任何第三方可信机构，且交易费用很低。但该方案没有考虑任务信息和解决方案的隐私保护问题，使得用户节点的属性隐私极易泄露。
[0006]在会议论文“ZebraLancer:Private and Anonymous Crowdsourcing System atop Open Blockchain,"2018 IEEE 38th International Conference on Distributed Computing Systems(ICDCS),2018,pp.853
‑
865,doi:10.1109/ICDCS.2018.00087”中采用简洁非交互零知识证明技术设计了一个私有匿名去中心化众包系统，克服了去中心化众包系统的数据泄露和身份泄露的两个基本挑战。本方案的主要思想在于使用新的密码学概念——公共前缀可链接匿名认证来实现一种微妙的可链接性：如果一个工作人员向一个任务提交两次，任何人都可以链接这些提交，否则他将保持匿名且无法跨任务链接。从而允许
匿名请求者和工作者来克服以下问题：由于区块链的透明度允许人们通过他们的参与历史推断有关工作者和请求者的私人信息，允许匿名将使恶意工作者能够多次提交以获取奖励。此方案从密码学的角度设计匿名方案来解决去中心化众包系统中的数据泄露和身份泄露问题，方案设计得当，但由于使用了过多的加解密过程，且采用以太坊这种传统区块链架构生成区块，效率较低。
[0007]在会议论文“FLUID:A blockchain based framework for crowdsourcing,”in Proc.ACM SIGMOD,2019,pp.1921
–
1924”中设计了一个基于区块链通用众包平台。使用区块链中透明数据模型和智能合约的特性来解决激励机制不透明和工人个人资料孤立这两个限制。此外，此方案还提供了透明的激励机制和支持跨平台方式共享可信工作者的档案。“SecBCS:a secure and privacy
‑
preserving blockchain
‑
based crowdsourcing system[J].Science China Information Sciences,2020,63(3):1
‑
14.”提出了一个基于JUICE原型实现的具有激励机制的众包区块链系统。“TFCrowd:ablockchain
‑
based crowdsourcing framework with enhanced trustworthiness and fairness[J].EURASIP Journal on Wireless Communications andNetworking,2021,2021(1):1
‑
20.”利用区块链的智能合约作为可信的权威来公平地评估贡献和分配奖励；该方案设计了一种基于信誉的评估机制来惩罚行为为“虚假报告”的请求者，并设计了一种基于Shapley价值的方法来公平分配奖励；通过以上设计，该方案可以防止恶意请求者做出不公平的评价，并根据诚实工人的贡献进行奖励。以上方案考虑了众包区块链上的公平交易问题，但都没有考虑请求者和工作者的节点属性隐私问题。
[0008]Sun等人在期刊论文“A two
‑
stage privacy protection mechanism based on blockchain in mobile crowdsourcing[J].International Journal of Intelligent Systems,2021,36(5):2058
‑
2080.”中提出了一种基于区块链的两级隐私保护机制来解决区块链的透明机制。首先，提出了一种双重干扰局部差分隐私(DDLDP)算法来干扰工人的位置信息；其次，所有感知数据通过边缘节点上传到区块链，由边缘云处理，反馈给请求者。该方案依赖区块链来保证传感数据的完整性和隐私性；但该方案对于其他节点属性隐私(信任值和用户身份信息)的保护并不全面，同时，该方案并没有考虑众包操作中公平交易的问题，无法在实际应用中部署。
[0009]在“BUAKA
‑
CS:Blockchain
‑
enabled user authentication and key agreement sche本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种支持高效隐私保护的去中心化众包方法，其特征在于，所述支持高效隐私保护的去中心化众包方法包括：建立系统模型，叙述请求者、工作者和基于SGX的众包区块链SCB三个实体间的交互过程；构建协议流程，包括系统初始化、任务发布、解决方案提交以及奖励分配四个阶段；对众包区块链上的数字签名采用批量化验证方法；对任务进行全方位的系统化任务管理，包括任务分类、任务匹配和任务验证。2.如权利要求1所述支持高效隐私保护的去中心化众包方法，其特征在于，所述系统初始化包括：请求者R和工作者W
i
(1≤i≤t)，在可信授权机构注册得到唯一身份标识符ID
R
和调用密钥生成算法KGen()，分别生成请求者的公私钥对pk
R
、sk
R
，工作者的公私钥对Enclave1和Enclave2的公私钥对pk
E1
、sk
E1
、pk
E2
、sk
E2
；众包区块链系统SCB获取系统中SGX的根密封钥匙RootSealKey；同时请求者R获取一个Enclave的地址Addr
E1
，用于获得Enclave1的只读模式；其中，所述可信授权机构包括联盟链Fabric中的CA节点。3.如权利要求1所述支持高效隐私保护的去中心化众包方法，其特征在于，所述任务发布包括：由Encalve1对请求者R以及之前发布的任务分类TCate或即将发布的任务进行相关性验证；由请求者R上传签名后的任务信息到Enclave1，由Enclave1将其混淆地址Addr
*E1
和任务分类TCate嵌入一笔新交易中；由Enclave1广播该交易并由背书节点验证交易的合法性后发布于众包区块链平台SCB；所述任务发布阶段的详细步骤如下：(3a)请求者R向Enclave1上传自己的属性集和任务分类TCate或任务描述同时由Enclave1与多个请求者协商得到的相关性验证策略随属性集和任务分类TCate或任务描述TaskInfo一同上传到Enclave1上；(3b)Enclave1在收到属性集任务描述TaskInfo和相关性验证策略RelVerPol后，执行相关性验证函数RelVer()，返回验证值RelVerVal；如果验证值RelVerVal为True，则发送Enclave1对应密封密钥SealKey
E1
给请求者R；如果验证值RelVerVal为False，则向请求者R发送拒绝访问信息；(3c)请求者R在收到Enclave1的密封密钥SealKey
E1
后，获得Enclave1的写入权限并写入签名后任务信息并根据Enclave混淆地址生成算法Confuse()生成Enclave内存混淆地址Addr
*E1
；(3d)Enclave1在收到任务信息后，验证该签名并调用任务分类算法TCategory()，生成该任务信息的任务分类TCate；(3e)Enclave1将其内存混淆地址Addr
*E1
和任务分类TCate嵌入到新交易Transaction
E1
中，同时使用自己的私钥sk
E1
对交易生成签名sign
E1
←
Ed25519(sk
E1
,Hash(Transaction
E1.pre
||Addr
*E1
||pk
E1.next
))；其中，pk
E1.next
表示下一笔交易生成Enclave的公钥，Transaction
E1.pre
表示上一个交易输出；
(3f)Enclave1广播交易Transaction
E1
；区块链背书节点验证交易Transaction
E1
的有效性，若通过验证则将其添加到新区块并上链。4.如权利要求1所述支持高效隐私保护的去中心化众包方法，其特征在于，所述解决方案提交包括：由Encalve2对属性或工作者分类进行相关性验证，验证通过后对工作者W
i
授权Enclave2的访问权限，并通过Transaction
E1
上的Addr
*E1
读取Enclave1的任务信息；由Enclave2对解决方案进行正确性验证，验证通过后由工作者W
i
写入解决方案到Encalve2；由Enclave2将混淆地址Addr
*E2
和工作者分类嵌入一笔新交易中；由Enclave2广播该交易并由背书节点验证交易的合法性后发布于众包区块链平台SCB；解决方案提交阶段的详细步骤如下：(4a)工作者W
i
向Enclave2上传自己的属性集或工作者分类同时由Enclave2与多个工作者协商得到的相关性验证策略随着属性集或工作者分类一同上传到Enclave2上；(4b)Enclave2在收到工作者的属性集或工作者分类WCate和相关性验证策略RelVerPol后，执行相关性验证函数RelVer()，返回相关性验证结果RelVerVal；如果验证值RelVerVal为True，则授权一个Enclave的访问权限，发送Enclave2的物理内存地址Addr
E2
给工作者W
i
；如果验证值RelVerVal为False，则向工作者W
i
发送拒绝访问信息；(4c)工作者W
i
在收到Enclave2的物理内存地址Addr
E2
后，通过Enclave2读取Transaction
E1
上的Enclave1的内存混淆地址Addr
*E1
，经过混淆计算后获得Enclave1的实际内存地址Addr
E1
读取Enclave1的任务信息；工作者根据Transaction
E1
上的任务分类参数TCate选取适合自己完成的任务；(4d)工作者W
i
在找到适合自己完成的任务后，在时间段(time1,time2)内上传解决方案到Enclave2上，结合请求者R提出的正确性验证策略CorVerPol，由Enclave2执行正确性验证算法CorVer()，返回正确性验证结果CorVerVal；如果验证值CorVerVal为True，则授权一个Enclave的写入权限，发送Enclave2的密封密钥SealKey
E2
给工作者W
i
；如果验证值RelVerVal为False，则向工作者W
i
发送拒绝写入信息；(4e)工作者W
i
在收到Enclave2的密封密钥SealKey
E2
后，写入签名后的解决方案并根据Enclave混淆地址生成算法Confuse()生成Enclave内存混淆地址Addr
*E2
；(4f)Enclave2在收到解决方案信息后，验证该签名调用工作者分类算法WCategory()，生成该工作者的工作者分类参数WCate
Wi
；(4g)Enclave2将其内存混淆地址Addr
*E2
和工作者分类参数嵌入到新交易Transaction
E2
中，同时使用自己的私钥sk
E2
对交易生成签名sign
E2
←
Ed25519(sk
E2
,Hash(Transaction
E2.pre
||Addr
*E2
||pk
E2.next
))；(4h)Enclave2广播交易Transaction
E2
；区块链背书节点验证交易Transaction
E2
的有效性，若通过验证则将其添加到新区块并上链。
5.如权利要求1所述支持高效隐私保护的去中心化众包方法，其特征在于，所述奖励分配由请求者R评估解决方案、上传奖励分配机制和众包区块链SCB分配奖励三部分组成，奖励分配阶段详细步骤如下：(5a)请求者R评估解决方案：请求者R收到并解压经过验证的交易Transaction
E2
，进行解决方案评估；解压后获得解决方案所在Enclave2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李想，闫峥，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：