匿名控制的k-Spendable電子現(xiàn)金方案研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的加快,電子化支付方式在世界范圍內(nèi)逐漸得到普及與應(yīng)用。電子現(xiàn)金(E—Cash)作為紙幣的電子等價(jià)物,由于其保留了傳統(tǒng)現(xiàn)金的基本屬性,并可很好地保護(hù)消費(fèi)者的隱私,符合日常支付習(xí)慣,具有低成本、高效率、離線支付等諸多優(yōu)點(diǎn),成為電子支付中不可替代的重要支付手段。但目前電子現(xiàn)金還多局限于理論研究與實(shí)驗(yàn)階段,與其大規(guī)模應(yīng)用普及還有一定的距離。鑒于電子現(xiàn)金在經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的重大意義和潛在的巨大商業(yè)前景,電子現(xiàn)金的理論應(yīng)用研究一直吸

2、引著世界各國政府、學(xué)術(shù)界和經(jīng)濟(jì)界的極大關(guān)注,成為全球范圍內(nèi)具有前瞻性的研究課題。
　　 近年來,各國學(xué)者在電子現(xiàn)金研究中取得了豐碩的成果,為電子現(xiàn)金的廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。其中,k-spendable電子現(xiàn)金方案由于其獨(dú)有的數(shù)據(jù)壓縮性(Compactness)和高效性等特點(diǎn),成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　 本文針對k-spendable電子現(xiàn)金方案在匿名性控制、銀行數(shù)據(jù)庫控制等方面存在的問題,采用零知識(shí)證明、Schno

3、rr身份識(shí)別算法、委托方案、可驗(yàn)證隨機(jī)函數(shù)、盲簽名算法、雙線性映射以及時(shí)間戳等技術(shù),圍繞具有有限流通期的可撤銷匿名性的k-spendable電子現(xiàn)金方案展開深入的研究,為電子現(xiàn)金方案走向?qū)嵱眠M(jìn)行了有益的探索。具體研究工作如下:
　　 1、對國內(nèi)外電子現(xiàn)金方案進(jìn)行了文獻(xiàn)梳理。重點(diǎn)針對k-spendable電子現(xiàn)金方案,從算法的復(fù)雜度、方案的可分性、匿名性、可轉(zhuǎn)移性等方面作了系統(tǒng)的總結(jié)。
　　 2、針對k-spendable

4、方案缺乏匿名性控制機(jī)制的問題,提出了一個(gè)基于離線可信第三方的匿名控制k-spendable電子現(xiàn)金方案,從而有效地防止了諸如洗錢、貪污、敲詐勒索等犯罪問題。該方案采用零知識(shí)證明技術(shù)、DF委托方案以及CL簽名算法,利用可信第三方的公鑰構(gòu)造現(xiàn)金標(biāo)記,并將其嵌入k-spendable電子現(xiàn)金中；同時(shí),方案采用可驗(yàn)證隨機(jī)函數(shù)和零知識(shí)證明技術(shù),構(gòu)造嵌入支付信息的現(xiàn)金追蹤標(biāo)記和消費(fèi)者追蹤標(biāo)記,實(shí)現(xiàn)了消費(fèi)者的條件匿名性,即在必要的情況下,可由銀行和可

5、信第三方聯(lián)合撤銷消費(fèi)者的匿名性,并且銀行或者可信第三方單方面都不可以對合法消費(fèi)者進(jìn)行現(xiàn)金追蹤或者消費(fèi)者追蹤,保證了消費(fèi)者匿名性與匿名控制的平衡。
　　 3、利用消費(fèi)者對銀行追蹤過程進(jìn)行事前審計(jì)的方法,提出了一種基于消費(fèi)者審計(jì)追蹤的匿名控制k-spendable電子現(xiàn)金方案。方案采用零知識(shí)證明技術(shù)、Pedersen委托方案、哈希函數(shù)以及CL+簽名算法等方法,構(gòu)造現(xiàn)金標(biāo)記和取款時(shí)間戳,并將其嵌入k-spendable電子現(xiàn)金中,使取

6、款時(shí)間戳保持非盲狀態(tài)。在必要的情況下,銀行提供司法證據(jù),要求消費(fèi)者揭示其現(xiàn)金秘密數(shù),從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)金追蹤或消費(fèi)者追蹤,并且消費(fèi)者對于銀行的追蹤活動(dòng)是可察覺的。
　　 4、利用雙線性映射、高效的CL+簽名算法改進(jìn)了電子現(xiàn)金交易協(xié)議的執(zhí)行效率,利用“一次知識(shí)證明”代替支付過程的“或證明”,使得基于消費(fèi)者審計(jì)追蹤的匿名控制k-spendable電子現(xiàn)金方案的復(fù)雜度及現(xiàn)金的存儲(chǔ)量由對數(shù)階o(logk+λ)減少為常數(shù)階o(λ)。
　　

7、 5、針對k-spendable方案中銀行數(shù)據(jù)庫無限制增大的問題，利用委托方案和哈希函數(shù),將取款日期嵌入到電子現(xiàn)金中,實(shí)現(xiàn)了電子現(xiàn)金的有限流通期,從而減小銀行需要維護(hù)的數(shù)據(jù)庫,提高搜索效率,增加數(shù)據(jù)庫的可維護(hù)性和可靠性提高了系統(tǒng)的性能。
　　 6、對匿名控制的k-spendable電子現(xiàn)金方案在算法的復(fù)雜度、方案的性能、優(yōu)缺點(diǎn)等方面進(jìn)行分析和比較；同時(shí),在隨機(jī)預(yù)言機(jī)(Random Oracle)模型下,對電子現(xiàn)金方案的安全性進(jìn)行