一种基于Hub的高效茫然传输方法技术

本发明专利技术属于区块链及密码学领域。为了解决区块链下支付通道网络中传输发送方和接收方的隐私泄露问题，本发明专利技术提供了一种基于Hub的高效茫然传输方法。本发明专利技术提出茫然谜题传输协议，使得Hub等节点不可链接发送方和接收方的传输关系，即在只经过Hub一个节点传输信息时，Hub也无法得知发送方对应的是哪一个接收方，以此保护传输双方的隐私信息。与现有的多支付通道节点之间的传输方法相比，本发明专利技术比以往方法的计算时间节省了0.2秒，提高了传输吞吐量。提高了传输吞吐量。提高了传输吞吐量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Hub的高效茫然传输方法


[0001]本专利技术涉及区块链及密码学领域，具体讲是涉及一种基于Hub的高效茫然传输方法。

技术介绍

[0002]近年来，区块链的可扩展性成为制约区块链实现大规模商业应用落地的瓶颈。因此，扩容成为目前区块链最紧迫的问题。
[0003]通常，有两种扩容的方法：第一层和第二层扩容技术。前者通过更改区块链自身(例如共识机制)实现扩容，如分片机制。后者通过将计算转移到链下实现扩容，例如侧链、支付通道网络、Plasma、Tenfold protocol。其中支付通道网络是在多个节点之间建立多条双向支付通道，利用哈希时间锁合约完成多节点间的数据传输。然而，哈希时间锁合约的效率一直为工业届诟病，为了降低运行时间和通信负担，Malavolta G等人提出了多跳哈希时间锁合约，Fulgor和Rayo 的核心，使支付通道网络可以在实践中部署。然而，在Poon,J.等人以及MalavoltaG等人的工作中，所有节点完成合约时都用的同一个确认值，可能出现中间节点的传输费被窃取的情况，进而引发虫洞攻击。为了解决这个问题，Malavolta G 等人提出了匿名多跳锁(AMHLs)，通过引入一个额外的通信阶段，在合约执行过程中，不同的双向支付通道使用不同的确认值，避免路径中任意两个节点合谋窃取它们之间的节点传输费，从而有效抵抗虫洞攻击。
[0004]但是AMHLs没有解决与传输相关的身份可链接性问题，例如链下多节点传输时，经过的中间节点仍然可以知道通过它传输的参与方身份、金额、传输方向等敏感信息。Ferenc Beres等人指出，由于LN具有小世界性质，即使传输双方通过洋葱币传输，关于传输双方的身份信息也可以推断出来，并且通过传输方向将二者的关系链接起来。Ferenc Beres等人提出了一种在路由路径中注入额外跳数的方法，在极少的额外传输成本下加强传输双方的隐私保护。此外，虚拟支付通道是在发起方节点和接收方节点之间建立虚拟通道，使大多数传输不需要中间节点就可以完成。但是中间节点仍然知道虚拟支付通道的打开和关闭。因此，中间节点能根据最后一个传输事务中的余额等信息推断出发起方节点和接收方节点的传输身份信息和关系。
[0005]最近，支付通道中心解决方案的出现，可以保证不可链接发起方节点和接收方节点的传输关系，进而保护传输双方的隐私。TumbleBit是第一个支付通道中心方案，主要是以链下解谜题的方式来实现链上传输的效果。类似的解决方案还包括BOLT和A2L。其中，A2L通过非可信第三方支付通道中心Hub节点进行传输，实现传输参与方的传输身份的不可链接性、可靠性和原子性。虽然解决了不可链接性问题，但是因为A2L用到多种复杂密码原语，例如承诺、同态加密、零知识、随机化谜题和适配器签名等，导致其固有通讯开销和复杂度不理想。

技术实现思路

[0006]为了克服上述传输身份的可链接性以及通讯开销不理想等缺陷，本专利技术提供了一种基于Hub节点的高效茫然传输方法。
[0007]本专利技术所采用的技术方案是：首先构造一个茫然谜题传输协议(OPT)，能够实现传输发起方和Hub之间通过谜题的编号茫然传输通道的确认值，换句话说，对于Hub等其他节点OPT能阻止其他节点的推断出发起方和接收方的传输关系。我们提出了一种基于Hub的高效茫然传输方法——ObliHub。该方法分两个阶段实现三者之间的信息传输。具体来说，第一阶段Hub和接收方首先生成一些随机谜题。然后，发起方通过茫然传输从Hub处得到谜题的解并且发给接收方。接收方解开谜题即可完成传输。第二阶段是发起方和Hub进行OPT协议完成传输。这里的传输是有条件的传输，即必须先完成OPT的过程，才能完成Hub和接收方之间的传输。因此，ObliHub可以保证链下传输的不可链接性、匿名性和原子性。
[0008]本专利技术中的用不经意谜题转移实现可扩展和不可链接的支付通道中心的方案涉及三个实体：支付通道中心节点Hub、传输发起方和传输接收方。
附图说明
下面将结合附图对本专利技术作进一步说明，附图中：图1一种基于Hub的高效茫然传输方法框架图。图2两种方法的传输吞吐量对比图。图3两种方法的交互次数对比图。图4两种方法的通信开销对比图。
具体实施方式
[0009]为了使本专利技术的方案过程、目标及优点更加清楚明白，下面对本专利技术的两个阶段做进一步阐述。
[0010]ObliHub包括两个阶段:谜题生成阶段(在Hub P
T
和接收方P
R
之间)和茫然谜题传输阶段(在发起方P
S
和Hub P
T
之间)。在谜题生成阶段，P
R
发送传输请求，P
T
给P
R
一个谜题Z
b
(包括编号b)。若P
R
在规定时间内解开谜题，方可完成传输。其次，P
R
将编号通过他们之间的安全信道发给P
S
。在下一个阶段，P
T
和P
S
运行OPT协议，P
S
从P
T
获得谜题Z
b
的解α
b
。与此同时，计算输出q＝pk
⊕
P，作为OPT协议结束的标识，避免公开需要传输的数据α
b
。随后，P
S
将解α
b
通过安全通道传给P
R
。随后，P
R
将谜题的解发送给P
T
，并完成传输。至此，P
S
和P
R
之间传输通过P
T
完成。图1是表述了一种基于Hub的高效茫然传输方法的框架。F
OPT
代表能实现图中茫然谜题传输的函数。Release代表接收方解开谜题。
[0011](1)谜题生成阶段：输入：P
R
请求的消息mes＝(C(P
T
,P
R
),C(P
T
,P
R
).state,V)；设置时间为3天；输出：P
R
收到一个谜题；
①
P
R
发送请求消息mes＝(C(P
T
,P
R
),C(P
T
,P
R
).state,V)，如果P
T
检验C(P
T
,P
R
) 存在通道状态C(P
T
,P
R
).state≠open或者要传输的数据量大于自己的最大负载数据量(V>cash
T
)，则中断。否则，P
T
选择随机数M
b
和g，计算puzzle Z
b
＝g
Mb
，并且生成一个证明π
←
{P
NIZK<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Hub的高效茫然传输方法，其特征在于：(1)由于支付通道中心节点Hub要执行多个数据传输任务，则会生成不同的谜题给各个接收者，首先其谜题生成阶段具体过程如下所示：(1)谜题生成阶段：输入：P
R
请求的消息mes＝(C(P
T
,P
R
),C(P
T
,P
R
).state,V)；设置时间为3天；输出：P
R
收到一个谜题；
①
P
R
发送请求消息mes＝(C(P
T
,P
R
),C(P
T
,P
R
).state,V)，如果P
T
检验C(P
T
,P
R
)存在通道状态C(P
T
,P
R
).state≠open或者要传输的数据量大于自己的最大负载数据量(V&gt;cash
T
)，则中断。否则，P
T
选择随机数M
b
和g，计算puzzle Z
b
＝g
Mb
，并且生成一个证明π
←
{P
NIZK
({b和P
R
是唯一对应的，且Z
b
有正确的解})}。然后将π、谜题Z
b
和其编号b发给P
R
；
②
P
R
验证V
NIZK
(b,π)≠1，则中断。否则，P
R
选择随机数r1、P
S
的公钥Q1、基点G利用椭圆曲线加密谜题的编号Enc(b)＝(r1G,b+r1Q1)，然后将加密密文Enc(b)和π发送给P
S
；(2)我们利用不经意传输的思想使得发送方和接收方的传输关系不可链接，即hub节点不知道发起方Alice传输给Bob还是其他的用户节点。本发明具有传输原子性，即保证传输发起方与Hub节点的传输和接收方与Hub节点的传输任务都完成或者都不完成；此外，本发明具有不可链接性，即多个用户节点经过Hub节点传输，Hub节点不知道一笔传输的发送方对应的哪个接收方；茫然谜题传输阶段具体过程如下所示：。输入：P
S
输入消息请求和编号b,P
T
输入解集合{α0,α1,
…
,α
n
}。设置时间为2天；辅助输入：会话编号sid；混合理想函数性F
modeCRS
：F
modeCRS
收到P
S
的输入(sid,b)以及P
T
的输入(sid,α0...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伊蕾，刘铭，赵明昊，李涛，周挥宇，李凤银，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：