Survey on privacy-preserving technology for blockchain transaction

doi:10.11772/j.issn.1001-9081.2022101555

Journal of Computer Applications ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (10): 2996-3007.DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022101555

Special Issue: 综述

• Blockchain technology • Previous Articles Next Articles

Survey on privacy-preserving technology for blockchain transaction

Qingqing XIE¹^,²(), Nianmin YANG¹^,², Xia FENG³

^1.School of Computer Science and Communication Engineering，Jiangsu University，Zhenjiang Jiangsu 212013，China
^2.Jiangsu Key Laboratory for Industrial Network Security Technology （Jiangsu University），Zhenjiang Jiangsu 212013，China
^3.School of Automotive and Traffic Engineering，Jiangsu University，Zhenjiang Jiangsu 212013，China

Received:2022-10-18 Revised:2023-01-09 Accepted:2023-01-10 Online:2023-04-12 Published:2023-10-10
Contact: Qingqing XIE
About author:YANG Nianmin， born in 1998， M. S. candidate. His research interests include blockchain supervision， digital currency.
FENG Xia， born in 1983， Ph. D.， associate professor. Her research interests include internet of things， authentication protocol， blockchain， applied cryptography.
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(62002139);China Postdoctoral Science Foundation(2019M651738);Natural Science Foundation of Jiangsu Province(BK20200886)

区块链交易隐私保护技术综述

谢晴晴¹^,²(), 杨念民¹^,², 冯霞³

^1.江苏大学计算机科学与通信工程学院，江苏镇江 212013
^2.江苏省工业网络安全技术重点实验室（江苏大学），江苏镇江 212013
^3.江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江 212013

通讯作者: 谢晴晴
作者简介:杨念民（1998—），男，江西赣州人，硕士研究生，主要研究方向：区块链监管、数字货币
冯霞（1983—），女，江苏镇江人，副教授，博士，主要研究方向：物联网、认证协议、区块链、应用密码学。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(62002139);中国博士后科学基金资助项目(2019M651738);江苏省自然科学基金资助项目(BK20200886)

Abstract

Abstract:

Blockchain ledger is open and transparent. Some attackers can obtain sensitive information through analyzing the ledger data. It causes a great threat to users’ privacy preservation of transaction. In view of the importance of blockchain transaction privacy preservation， the causes of the transaction privacy leakage were analyzed at first， and the transaction privacy was divided into two types： the transaction participator’s identity privacy and transaction data privacy. Then， in the perspectives of these two types of transaction privacy， the existing privacy-preserving technologies for blockchain transaction were presented. Next， in view of the contradiction between the transaction identity privacy preservation and supervision， transaction identity privacy preservation schemes considering supervision were introduced. Finally， the future research directions of the privacy-preserving technologies for blockchain transaction were summarized and prospected.

Key words: blockchain, transaction privacy preservation, identity privacy, transaction data privacy, transaction supervision

摘要：

区块链账本数据是公开透明的。一些攻击者可以通过分析账本数据来获取敏感信息，这对用户的交易隐私造成威胁。鉴于区块链交易隐私保护的重要性，首先分析产生交易隐私泄露的原因，并将交易隐私分为交易者身份隐私和交易数据隐私两类；其次，从这两种不同类型的隐私角度，阐述现有的面向区块链交易的隐私保护技术；接着，鉴于隐私保护和监管之间的矛盾性，介绍兼具监管的交易身份隐私保护方案；最后，总结和展望了区块链交易隐私保护技术未来的研究方向。

关键词: 区块链, 交易隐私保护, 身份隐私, 交易数据隐私, 交易监管

CLC Number:

TP309

Qingqing XIE, Nianmin YANG, Xia FENG. Survey on privacy-preserving technology for blockchain transaction[J]. Journal of Computer Applications, 2023, 43(10): 2996-3007.

谢晴晴, 杨念民, 冯霞. 区块链交易隐私保护技术综述[J]. 《计算机应用》唯一官方网站, 2023, 43(10): 2996-3007.

Figures/Tables 8

References 96

1	NAKAMOTO S. Bitcoin： a peer-to-peer electronic cash system［EB/OL］. ［2022-07-21］.. 10.2139/ssrn.3977007
2	傅丽玉，陆歌皓，吴义明，等. 区块链技术的研究及其发展综述［J］. 计算机科学， 2022， 49（6A）：447-461， 666. 10.11896/jsjkx.210600214
	FU L Y， LU G H， WU Y M， et al. Review of research and development of blockchain technology［J］. Computer Science， 2022， 49（6A）：447-461， 666. 10.11896/jsjkx.210600214
3	HAN X， YUAN Y， WANG F Y. A blockchain-based framework for central bank digital currency［C］// Proceedings of the 2019 International Conference on Service Operations and Logistics， and Informatics. Piscataway： IEEE， 2019：263-268. 10.1109/soli48380.2019.8955032
4	李娟娟，袁勇，王飞跃. 基于区块链的数字货币发展现状与展望［J］. 自动化学报， 2021， 47（4）：715-729. 10.16383/j.aas.c210018
	LI J J， YUAN Y， WANG F Y. Blockchain-based digital currency： the state of the art and future trends［J］. Acta Automatica Sinica， 2021， 47（4）： 715-729. 10.16383/j.aas.c210018
5	MANE A EL， CHIHAB Y， TATANE K， et al. Agriculture supply chain management based on blockchain architecture and smart contracts［J］. Applied Computational Intelligence and Soft Computing， 2022， 2022： No.8011525. 10.1155/2022/8011525
6	许蕴韬，朱俊武，孙彬文，等. 选举供应链：基于区块链的供应链自治框架［J］. 计算机应用， 2022， 42（6）：1770-1775. 10.11772/j.issn.1001-9081.2021091761
	XU Y T， ZHU J W， SUN B W， et al. Election-based supply chain： a supply chain autonomy framework based on blockchain［J］. Journal of Computer Applications， 2022， 42（6）： 1770-1775. 10.11772/j.issn.1001-9081.2021091761
7	吴芷菡，崔喆，刘霆，等. 基于区块链的安全电子选举方案［J］. 计算机应用， 2020， 40（7）：1989-1995. 10.11772/j.issn.1001-9081.2019122171
	WU Z H， CUI Z， LIU T， et al. Secure electronic voting scheme based on blockchain［J］. Journal of Computer Applications， 2020， 40（7）： 1989-1995. 10.11772/j.issn.1001-9081.2019122171
8	张伯钧，李洁，胡凯，等. 基于区块链的分布式加密投票系统［J］. 计算机科学， 2022， 49（11A）：679-684. 10.11896/jsjkx.211000212
	ZHANG B J， LI J， HU K， et al. Distributed encrypted voting system based on blockchain［J］. Computer Science， 2022， 49（11A）： 679-684. 10.11896/jsjkx.211000212
9	熊啸，李雷孝，高静，等. 区块链在车联网数据共享领域的研究进展［J］. 计算机科学与探索， 2022， 16（5）：1008-1024. 10.3778/j.issn.1673-9418.2110024
	XIONG X， LI L X， GAO J， et al. Research progress of blockchain in internet of vehicles data sharing［J］. Journal of Frontiers of Computer Science and Technology， 2022， 16（5）： 1008-1024. 10.3778/j.issn.1673-9418.2110024
10	陈葳葳，曹利，邵长虹. 基于区块链技术的车联网高效匿名认证方案［J］. 计算机应用， 2020， 40（10）：2992-2999. 10.11772/j.issn.1001-9081.2020020211
	CHEN W W， CAO L， SHAO C H. Blockchain based efficient anonymous authentication scheme for IOV［J］. Journal of Computer Applications， 2020， 40（10）： 2992-2999. 10.11772/j.issn.1001-9081.2020020211
11	VARDHINI B， SHREYAS N D， SAHANA R， et al. A blockchain based electronic medical health records framework using smart contracts［C］// Proceedings of the 2021 International Conference on Computer Communication and Informatics. Piscataway： IEEE， 2021：1-4. 10.1109/iccci50826.2021.9402689
12	林超，何德彪，黄欣沂. 基于区块链的电子医疗记录安全共享［J］. 计算机应用， 2022， 42（11）：3465-3472. 10.11772/j.issn.1001-9081.2021111895
	LIN C， HE D B， HUANG X Y. Blockchain‑based electronic medical record secure sharing［J］. Journal of Computer Applications， 2022， 42（11）： 3465-3472. 10.11772/j.issn.1001-9081.2021111895
13	JIANG C， RU C. Application of blockchain technology in supply chain finance［C］// Proceedings of the 5th International Conference on Mechanical， Control and Computer Engineering. Piscataway： IEEE， 2020：1342-1345. 10.1109/icmcce51767.2020.00294
14	RON D， SHAMIR A. Quantitative analysis of the full Bitcoin transaction graph［C］// Proceedings of the 2013 International Conference on Financial Cryptography and Data Security， LNCS 7859. Berlin： Springer， 2013： 6-24.
15	刘炜，彭宇飞，田钊，等. 基于区块链的医疗信息隐私保护研究综述［J］. 郑州大学学报（理学版）， 2021， 53（2）：1-18.
	LIU W， PENG Y F， TIAN Z， et al. A survey on medical information privacy protection based on blockchain［J］. Journal of Zhengzhou University （Natural Science Edition）， 2021， 53（2）： 1-18.
16	祝烈煌，高峰，沈蒙，等. 区块链隐私保护研究综述［J］. 计算机研究与发展， 2017， 54（10）：2170-2186. 10.7544/issn1000-1239.2017.20170471
	ZHU L H， GAO F， SHEN M， et al. Survey on privacy preserving techniques for blockchain technology［J］. Journal of Computer Research and Development， 2017， 54（10）：2170-2186. 10.7544/issn1000-1239.2017.20170471
17	王宗慧，张胜利，金石，等. 区块链数据隐私保护研究［J］. 物联网学报， 2018， 2（3）：71-81. 10.11959/j.issn.2096-3750.2018.00066
	WANG Z H， ZHANG S L， JIN S， et al. Survey on privacy preserving techniques for blockchain［J］. Chinese Journal of Internet of Things， 2018， 2（3）：71-81. 10.11959/j.issn.2096-3750.2018.00066
18	李旭东，牛玉坤，魏凌波，等. 比特币隐私保护综述［J］. 密码学报， 2019， 6（2）：133-149.
	LI X D， NIU Y K， WEI L B， et al. Overview on privacy protection in Bitcoin［J］. Journal of Cryptologic Research， 2019， 6（2）： 133-149.
19	张奥，白晓颖. 区块链隐私保护研究与实践综述［J］. 软件学报， 2020， 31（5）：1406-1434.
	ZHANG A， BAI X Y. Survey of research and practices on blockchain privacy protection［J］. Journal of Software， 2020， 31（5）： 1406-1434.
20	SAHAI S， SINGH N， DAYAMA P. Enabling privacy and traceability in supply chains using blockchain and zero knowledge proofs［C］// Proceedings of the 2020 IEEE International Conference on Blockchain. Piscataway： IEEE， 2020： 134-143. 10.1109/blockchain50366.2020.00024
21	DI FRANCESCO MAESA D， MARINO A， RICCI L. Uncovering the Bitcoin blockchain： an analysis of the full users graph［C］// Proceedings of the 2016 IEEE International Conference on Data Science and Advanced Analytics. Piscataway： IEEE， 2016： 537-546. 10.1109/dsaa.2016.52
22	REID F， HARRIGAN M. An analysis of anonymity in the Bitcoin system［C］// Proceedings of the 2011 IEEE International Conference on Privacy， Security， Risk and Trust/ Social Computing. Piscataway： IEEE， 2011： 1318-1326. 10.1109/passat/socialcom.2011.79
23	MEIKLEJOHN S， POMAROLE M， JORDAN G， et al. A fistful of Bitcoins： characterizing payments among men with no names［C］// Proceedings of the 2013 Conference on Internet Measurement Conference. New York： ACM， 2013： 127-140. 10.1145/2504730.2504747
24	ANDROULAKI E， KARAME G O， ROESCHLIN M， et al. Evaluating user privacy in Bitcoin［C］// Proceedings of the 2013 International Conference on Financial Cryptography and Data Security， LNCS 7859. Berlin： Springer， 2013： 34-51.
25	SHEN M， DUAN J， SHANG N， et al. Transaction deanonymization in large-scale Bitcoin systems via propagation pattern analysis［C］// Proceedings of the 2020 International Conference on Security and Privacy in Digital Economy， CCIS 1268. Singapore： Springer， 2020： 661-675.
26	LONG T， XU J， FU L， et al. Analyzing and de-anonymizing Bitcoin networks： an IP matching method with clustering and heuristics［J］. China Communications， 2022， 19（6）： 263-278. 10.23919/jcc.2022.06.019
27	许重建，李险峰. 区块链交易数据隐私保护方法［J］. 计算机科学， 2020， 47（3）： 281-286. 10.11896/jsjkx.190300086
	XU C J， LI X F. Data privacy protection method of block chain transaction［J］. Computer Science， 2020， 47（3）： 281-286. 10.11896/jsjkx.190300086
28	BONNEAU J， NARAYANAN A， MILLER A， et al. Mixcoin： anonymity for Bitcoin with accountable mixes［C］// Proceedings of the 2014 International Conference on Financial Cryptography and Data Security， LNCS 8437. Berlin： Springer， 2014： 486-504.
29	VALENTA L， ROWAN B. Blindcoin： blinded， accountable mixes for Bitcoin［C］// Proceedings of the 2015 International Conference on Financial Cryptography and Data Security， LNCS 8976. Berlin： Springer， 2015： 112-126.
30	GREGORY M. CoinJoin： Bitcoin privacy for the real world［EB/OL］（2013-08-22）［2022-07-21］..
31	DUFFIELD E， DIAZ D. Dash： a payments-focused cryptocurrency［EB/OL］（2018-08-23）［2022-07-21］..
32	RUFFING T， MORENO-SANCHEZ P， KATE A. CoinShuffle： practical decentralized coin mixing for Bitcoin［C］// Proceedings of 2014 European Symposium on Research in Computer Security， LNCS 8713. Cham： Springer， 2014： 345-364.
33	ZIEGELDORF J H， GROSSMANN F， HENZE M， et al. CoinParty： secure multi-party mixing of Bitcoins［C］// Proceedings of the 5th ACM Conference on Data and Application Security and Privacy. New York： ACM， 2015： 75-86. 10.1145/2699026.2699100
34	XIAO R， REN W， ZHU T， et al. A mixing scheme using a decentralized signature protocol for privacy protection in Bitcoin blockchain［J］. IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing， 2021， 18（4）： 1793-1803.
35	LU N， CHANG Y， SHI W， et al. CoinLayering： an efficient coin mixing scheme for large scale Bitcoin transactions［J］. IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing， 2022， 19（3）： 1974-1987. 10.1109/tdsc.2020.3043366
36	MIERS I， GARMAN C， GREEN M， et al. Zerocoin： anonymous distributed e-cash from Bitcoin［C］// Proceedings of the 2013 IEEE Symposium on Security and Privacy. Piscataway： IEEE， 2013： 397-411. 10.1109/sp.2013.34
37	SASSON E BEN， CHIESA A， GARMAN C， et al. Zerocash： decentralized anonymous payments from Bitcoin［C］// Proceedings of the 2014 International Symposium on Security and Privacy. Piscataway： IEEE， 2014： 459-474. 10.1109/sp.2014.36
38	van SABERHAGEN N. CryptoNote v 2.0［EB/OL］. （2013-10-17）［2022-07-21］..
39	LIU Y， LIU X， TANG C， et al. Unlinkable coin mixing scheme for transaction privacy enhancement of Bitcoin［J］. IEEE Access， 2018， 6： 23261-23270. 10.1109/access.2018.2827163
40	王晨旭，程加成，桑新欣，等. 区块链数据隐私保护：研究现状与展望［J］. 计算机研究与发展， 2021， 58（10）：2099-2119. 10.7544/issn1000-1239.2021.20210804
	WANG C X， CHENG J C， SANG X X， et al. Data privacy-preserving for blockchain： state of the art and trends［J］. Journal of Computer Research and Development， 2021， 58（10）：2099-2119. 10.7544/issn1000-1239.2021.20210804
41	CORRIGAN-GIBBS H， FORD B. Dissent： accountable anonymous group messaging［C］// Proceedings of the 17th ACM Conference on Computer and Communications Security. New York： ACM， 2010： 340-350. 10.1145/1866307.1866346
42	IBRAHIM M H， ALI I A， IBRAHIM I I， et al. A robust threshold elliptic curve digital signature providing a new verifiable secret sharing scheme［C］// Proceedings of the 46th IEEE International Midwest Symposium on Circuits and Systems — Volume 1. Piscataway： IEEE， 2003： 276-280.
43	BLUM M， FELDMAN P， MICALI S. Non-interactive zero-knowledge and its applications［C］// Proceedings of the 20th Annual ACM Symposium on Theory of Computing. New York： ACM， 1988： 103-112. 10.1145/62212.62222
44	CAMENISCH J， LYSYANSKAYA A. Dynamic accumulators and application to efficient revocation of anonymous credentials［C］// Proceedings of the 2002 Annual International Cryptology Conference， LNCS 2442. Berlin： Springer， 2002： 61-76.
45	SCHNORR C P. Efficient signature generation by smart cards［J］. Journal of Cryptology， 1991， 4（3）： 161-174. 10.1007/bf00196725
46	BEN-SASSON E， CHIESA A， GENKIN D， et al. SNARKs for C： verifying program executions succinctly and in zero knowledge［C］// Proceedings of the 2013 Annual International Cryptology Conference， LNCS 8043. Berlin： Springer， 2013： 90-108.
47	RIVEST R L， SHAMIR A， TAUMAN Y. How to leak a secret： theory and applications of ring signatures［M］// GOLDREICH O， ROSENBERG A L， SELMAN A L. Theoretical Computer Science： Essays in Memory of Shimon Even， LNCS 3895. Berlin： Springer， 2006： 164-186.
48	MAXWELL G. Confidential transactions［EB/OL］. ［2021-07-21］..
49	WANG Q， QIN B， HU J， et al. Preserving transaction privacy in Bitcoin［J］. Future Generation Computer Systems， 2020， 107： 793-804. 10.1016/j.future.2017.08.026
50	CHEN Y， MA X， TANG C， et al. PGC： decentralized confidential payment system with auditability［C］// Proceedings of the 2020 European Symposium on Research in Computer Security， LNCS 12308. Cham： Springer， 2020： 591-610.
51	LIU J， WU M， SUN R， et al. BMDS： a blockchain-based medical data sharing scheme with attribute-based searchable encryption［C］// Proceedings of the 2021 IEEE International Conference on Communications. Piscataway： IEEE， 2021： 1-6. 10.1109/icc42927.2021.9500966
52	GUAN Z， LU X， YANG W， et al. Achieving efficient and Privacy-preserving energy trading based on blockchain and ABE in smart grid［J］. Journal of Parallel and Distributed Computing， 2021， 147： 34-45. 10.1016/j.jpdc.2020.08.012
53	LI H， PEI L， LIAO D， et al. FADB： a fine-grained access control scheme for VANET data based on blockchain［J］. IEEE Access， 2020， 8： 85190-85203. 10.1109/access.2020.2992203
54	RIVEST R L， ADLEMAN L M， DERTOUZOS M L. On data banks and privacy homomorphisms［M］// On Data Banks and Privacy Homomorphisms. Cambridge： Academic Press， 1978： 169-179.
55	杨亚涛，赵阳，张卷美，等. 同态密码理论与应用进展［J］. 电子与信息学报， 2021， 43（2）：475-487. 10.11999/JEIT191019
	YANG Y T， ZHAO Y， ZHANG J M， et al. Recent development of theory and application on homomorphic encryption［J］. Journal of Electronics and Information Technology， 2021， 43（2）： 475-487. 10.11999/JEIT191019
56	BACK A. Bitcoins with homomorphic value （validatable but encrypted）［EB/OL］. （2013-10-01）［2022-07-21］..
57	PEDERSEN T P. Non-interactive and information-theoretic secure verifiable secret sharing［C］// Proceedings of the 1991 Annual International Cryptology Conference， LNCS 576. Berlin： Springer， 1992： 129-140. 10.1007/3-540-46766-1_9
58	MAXWELL G， POELSTRA A. Borromean ring signatures［EB/OL］. （2015-06-02）［2021-07-21］.
59	PAILLIER P. Public-key cryptosystems based on composite degree residuosity classes［C］// Proceedings of the 1999 International Conference on the Theory and Applications of Cryptographic Techniques LNCS 1592. Berlin： Springer， 1999： 223-238. 10.1007/3-540-49162-7_19
60	FUJISAKI E， OKAMOTO T. Statistical zero-knowledge protocols to prove modular polynomial relations［J］. IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics， Communications and Computer Sciences， 1999， E82-A（1）： 81-92.
61	伍前红，张键红，王育民. 简单证明一个承诺值在特定区间内［J］. 电子学报， 2004， 32（7）：1071-1073. 10.3321/j.issn:0372-2112.2004.07.004
	WU Q H， ZHANG J H， WANG Y M. Simple proof that a committed number is in a specific interval［J］. Acta Electronica Sinica， 2004， 32（7）： 1071-1073. 10.3321/j.issn:0372-2112.2004.07.004
62	SONG D X， WAGNER D， PERRIG A. Practical techniques for searches on encrypted data［C］// Proceedings of the 2000 IEEE Symposium on Security and Privacy. Piscataway： IEEE， 2000：44-55.
63	李经纬，贾春福，刘哲理，等. 可搜索加密技术研究综述［J］. 软件学报， 2015， 26（1）： 109-128. 10.13328/j.cnki.jos.004700
	LI J W， JIA C F， LIU Z L， et al. Survey on the searchable encryption［J］. Journal of Software， 2015， 26（1）： 109-128. 10.13328/j.cnki.jos.004700
64	王生玉，汪金苗，董清风，等. 基于属性加密技术研究综述［J］. 信息网络安全， 2019（9）：76-80. 10.3969/j.issn.1671-1122.2019.09.016
	WANG S Y， WANG J M， DONG Q F， et al. A survey of attribute-based encryption technology［J］. Netinfo Security， 2019（9）： 76-80. 10.3969/j.issn.1671-1122.2019.09.016
65	赵志远，王建华，朱智强，等. 云存储环境下属性基加密综述［J］. 计算机应用研究， 2018， 35（4）：961-968， 973. 10.3969/j.issn.1001-3695.2018.04.001
	ZHAO Z Y， WANG J H， ZHU Z Q， et al. Survey of attribute-based encryption in cloud storage environment［J］. Application Research of Computers， 2018， 35（4）： 961-968， 973. 10.3969/j.issn.1001-3695.2018.04.001
66	WATERS B. Ciphertext-policy attribute-based encryption： an expressive， efficient， and provably secure realization［C］// Proceedings of the 2011 International Workshop on Public Key Cryptography， LNCS 6571. Berlin： Springer， 2011： 53-70.
67	BEIMEL A. Secure schemes for secret sharing and key distribution［D］. Haifa： Technion-Israel Institute of Technology， 1996： 59-90.
68	王俊生，李丽丽，颜拥，等. 区块链技术应用的安全与监管问题［J］. 计算机科学， 2018， 45（6A）： 352-355， 382. 10.11896/j.issn.1002-137X.2018.Z6.077
	WANG J S， LI L L， YAN Y， et al. Security incidents and solutions of blockchain technology application［J］. Computer Science， 2018， 45（6A）： 352-355， 382. 10.11896/j.issn.1002-137X.2018.Z6.077
69	LI Y， YANG G， SUSILO W， et al. Traceable Monero： anonymous cryptocurrency with enhanced accountability［J］. IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing， 2021， 18（2）： 679-691. 10.1109/tdsc.2019.2910058
70	SUN S F， AU M H， LIU J K， et al. RingCT 2.0： a compact accumulator-based （linkable ring signature） protocol for blockchain cryptocurrency Monero［C］// Proceedings of the 2017 European Symposium on Research in Computer Security， LNCS 10493. Cham： Springer， 2017： 456-474.
71	LIN C， HE D， HUANG X， et al. DCAP： a secure and efficient decentralized conditional anonymous payment system based on blockchain［J］. IEEE Transactions on Information Forensics and Security， 2020， 15： 2440-2452. 10.1109/tifs.2020.2969565
72	EUN H， LEE H， OH H. Conditional privacy preserving security protocol for NFC applications［J］. IEEE Transactions on Consumer Electronics， 2013， 59（1）： 153-160. 10.1109/tce.2013.6490254
73	CHASE M， LYSYANSKAYA A. On signatures of knowledge［C］// Proceedings of the 2006 Annual International Cryptology Conference， LNCS 4117. Berlin： Springer， 2006： 78-96.
74	ANDROULAKI E， CAMENISCH J， DE CARO A， et al. Privacy-preserving auditable token payments in a permissioned blockchain system［C］// Proceedings of the 2nd ACM Conference on Advances in Financial Technologies. New York： ACM， 2020： 255-267. 10.1145/3419614.3423259
75	POINTCHEVAL D， SANDERS O. Short randomizable signatures［C］// Proceedings of the 2016 Cryptographers’ Track at the RSA Conference， LNCS 9610. Cham： Springer， 2016： 111-126.
76	GENNARO R， JARECKI S， KRAWCZYK H， et al. Secure distributed key generation for discrete-log based cryptosystems［J］. Journal of Cryptology， 2007， 20（1）： 51-83. 10.1007/s00145-006-0347-3
77	SHAO W， JIA C， XU Y， et al. AttriChain： decentralized traceable anonymous identities in privacy-preserving permissioned blockchain［J］. Computers and Security， 2020， 99： No.102069. 10.1016/j.cose.2020.102069
78	KAAFARANI A EL， GHADAFI E， KHADER D. Decentralized traceable attribute-based signatures［C］// Proceedings of the 2014 Cryptographers’ Track at the RSA Conference， LNCS 8366. Cham： Springer， 2014： 327-348.
79	GHADAFI E. Efficient distributed tag-based encryption and its application to group signatures with efficient distributed traceability［C］// Proceedings of the 2014 International Conference on Cryptology and Information Security in Latin America， LNCS 8895. Cham： Springer， 2015： 327-347.
80	BARKI A， GOUGET A. Achieving privacy and accountability in traceable digital currency［EB/OL］. （2020-12-17）［2022-07-21］..
81	BALDIMTSI F， LYSYANSKAYA A. Anonymous credentials light［C］// Proceedings of the 2013 ACM SIGSAC Conference on Computer and Communications Security. New York： ACM， 2013：1087-1098. 10.1145/2508859.2516687
82	YUEN T H. PAChain： private， authenticated & auditable consortium blockchain and its implementation［J］. Future Generation Computer Systems， 2020， 112： 913-929. 10.1016/j.future.2020.05.011
83	AU M H， SUSILO W， MU Y. Constant-size dynamic k-TAA［C］// Proceedings of the 2006 International Conference on Security and Cryptography for Networks， LNCS 4116. Berlin： Springer， 2006： 111-125.
84	CAMENISCH J， CHAABOUNI R， SHELAT A. Efficient protocols for set membership and range proofs［C］// Proceedings of the 2008 International Conference on the Theory and Application of Cryptology and Information Security， LNCS 5350. Berlin： Springer， 2008： 234-252.
85	LIN C， HE D， HUANG X， et al. PPChain： a privacy-preserving permissioned blockchain architecture for cryptocurrency and other regulated applications［J］. IEEE Systems Journal， 2021， 15（3）： 4367-4378. 10.1109/jsyst.2020.3019923
86	ISLAM S H， KHAN M K， AL-KHOURI A M. Anonymous and provably secure certificateless multireceiver encryption without bilinear pairing［J］. Security and Communication Networks， 2015， 8（13）： 2214-2231. 10.1002/sec.1165
87	HO T H， YEN L H， TSENG C C. Simple-yet-efficient construction and revocation of group signatures［J］. International Journal of Foundations of Computer Science， 2015， 26（5）： 611-624. 10.1142/s0129054115500343
88	RIVINIUS M， REISERT P， RAUSCH D， et al. Publicly accountable robust multi-party computation［C］// Proceedings of the 2022 IEEE Symposium on Security and Privacy. Piscataway： IEEE， 2022： 2430-2449. 10.1109/sp46214.2022.9833608
89	曹雪莲，张建辉，刘波. 区块链安全、隐私与性能问题研究综述［J］. 计算机集成制造系统， 2021， 27（7） 2078-2094.
	CAO X L， ZHANG J H， LIU B. Review on security， privacy， and performance issues of blockchain［J］. Computer Integrated Manufacturing Systems， 2021， 27（7）： 2078-2094.
90	SAHA S， MALLICK S， NEOGY S. Privacy-preserving healthcare data modeling based on sensitivity and utility［J］. SN Computer Science， 2022， 3（6）： No.482. 10.1007/s42979-022-01372-x
91	MASHAHDI S， BAGHERPOUR B， ZAGHIAN A. A non-interactive （t， n）-publicly verifiable multi-secret sharing scheme［J］. Designs， Codes and Cryptography， 2022， 90（8）： 1761-1782. 10.1007/s10623-022-01082-8
92	VEUGEN T. Secure multi-party computation and its applications［C］// Proceedings of the 2022 International Conference on Innovations for Community Services， CCIS 1585. Cham： Springer， 2022： 3-5.
93	孙浩，毛瀚宇，张岩峰，等. 区块链跨链技术发展及应用［J］. 计算机科学， 2022， 49（5）： 287-295. 10.11896/jsjkx.210800132
	SUN H， MAO H Y， ZHANG Y F， et al. Development and application of blockchain cross-chain technology［J］. Computer Science， 2022， 49（5）： 287-295. 10.11896/jsjkx.210800132
94	PEREZ A J， ZEADALLY S. Secure and privacy-preserving crowdsensing using smart contracts［J］. Computer Science Review， 2022， 43： No.100450. 10.1016/j.cosrev.2021.100450
95	HOANG T T， DURAN C， SERRANO R， et al. Trusted execution environment hardware by isolated heterogeneous architecture for key scheduling［J］. IEEE Access， 2022， 10： 46014-46027. 10.1109/access.2022.3169767
96	SHENG G， QIAN Q， ZHANG R， et al. A privacy-preserving identity authentication scheme based on the blockchain［J］. Security and Communication Networks， 2021， 2021： No.9992353. 10.1155/2021/9992353

方案	结构	不可链接性	盗窃风险	抗DoS攻击	抗Sybil攻击
可问责的混币方案^［28］	中心化	部分	中	高	高
盲币^［29］	中心化	√	中	高	高
联合混币^［30］	去中心化	部分	低	低	低
达世币^［31］	去中心化	部分	中	高	高
基于解密混合网的混币方案^［32］	去中心化	√	低	低	低
安全多方混币方案^［33］	去中心化	√	低	高	高
基于去中心化分布式签名的混币方案^［34］	去中心化	√	低	高	高
面向大规模比特币交易的高效混币方案^［35］	去中心化	√	低	高	高

方案	结构	不可链接性	盗窃风险	抗DoS攻击	抗Sybil攻击
可问责的混币方案^［28］	中心化	部分	中	高	高
盲币^［29］	中心化	√	中	高	高
联合混币^［30］	去中心化	部分	低	低	低
达世币^［31］	去中心化	部分	中	高	高
基于解密混合网的混币方案^［32］	去中心化	√	低	低	低
安全多方混币方案^［33］	去中心化	√	低	高	高
基于去中心化分布式签名的混币方案^［34］	去中心化	√	低	高	高
面向大规模比特币交易的高效混币方案^［35］	去中心化	√	低	高	高

技术名称	优点	缺点
零币^［36］	匿名性强	不支持精确值支付，计算和存储开销大，验证时间长
零钞^［37］	支持精确值支付，匿名性强	依赖可信第三方，交易效率低，计算和存储开销大
基于环签名和一次性公钥的电子货币系统^［38］	具有不可链接性和不可追踪性	匿名性强度取决于环成员数量
基于环签名的交易混合方案^［39］	具有不可链接性	交易金额须保持一致

技术名称	优点	缺点
零币^［36］	匿名性强	不支持精确值支付，计算和存储开销大，验证时间长
零钞^［37］	支持精确值支付，匿名性强	依赖可信第三方，交易效率低，计算和存储开销大
基于环签名和一次性公钥的电子货币系统^［38］	具有不可链接性和不可追踪性	匿名性强度取决于环成员数量
基于环签名的交易混合方案^［39］	具有不可链接性	交易金额须保持一致

方案	优点	缺点
机密交易^［48］	支持密文验证	占据较大存储空间，交易接收者无法解密输出密文
基于Paillier加密算法的隐私交易^［49］	支持密文验证，交易双方都可解密各自密文	计算开销大，占据较大的存储空间
基于twisited ElGamal加密算法的隐私交易^［50］	支持密文验证，加解密效率高	需要一定的验证开销
基于区块链和属性基可搜索加密的医疗数据保护方案^［51］	支持密文检索和数据的安全存储，避免单点故障	计算开销随属性增多而线性增长，仅支持单一关键字搜索
基于区块链和属性基加密的隐私保护能源交易^［52］	实现对交易数据的细粒度访问控制	计算开销随属性增多而线性增长
基于区块链的车用自组织网络数据细粒度访问控制方案^［53］	提供分布式的、细粒度的数据共享服务	易导致数据冗余，增加区块链存储负担

Survey on privacy-preserving technology for blockchain transaction

区块链交易隐私保护技术综述

RichHTML

PDF

Knowledge

Abstract

Cite this article

share this article

Figures/Tables 8

References 96

Related Articles 15

Recommended Articles

Metrics

方案	优点	缺点
可追踪的门罗币^［69］	隐私保护能力强，可追踪交易双方身份	计算开销大
基于区块链去中心化条件匿名支付系统^［71］	可监管、假名管理方便	未消除交易前后之间的关联性
隐私保护下可审计的代币系统^［74］	可审计、隐私保护能力强	计算开销和通信开销大
基于标签公钥加密算法的隐私保护框架^［77］	多方监管	未能保护交易接收者身份
可追溯、可转让和可分割的数字货币系统^［80］	实现了数字货币和现实货币互换	通信开销大
可认证且可审计的联盟链^［82］	可审计、隐私保护能力强	计算和存储开销大、验证时间长、交易效率低
面向加密货币的隐私保护的许可链架构^［85］	数据的公开透明和机密性	对验证节点可信度要求高

[1]	Tingwei CHEN, Jiacheng ZHANG, Junlu WANG. Random validation blockchain construction for federated learning [J]. Journal of Computer Applications, 2024, 44(9): 2770-2776.
[2]	Xiaoling SUN, Danhui WANG, Shanshan LI. Dynamic ciphertext sorting and retrieval scheme based on blockchain [J]. Journal of Computer Applications, 2024, 44(8): 2500-2505.
[3]	Baoyan SONG, Junxiang DING, Junlu WANG, Haolin ZHANG. Consortium blockchain modification method based on chameleon hash and verifiable secret sharing [J]. Journal of Computer Applications, 2024, 44(7): 2087-2092.
[4]	He HUANG, Yu JIN. Cloud data auditing scheme based on voting and Ethereum smart contracts [J]. Journal of Computer Applications, 2024, 44(7): 2093-2101.
[5]	Jiao LI, Xiushan ZHANG, Yuanhang NING. Blockchain sharding method for reducing cross-shard transaction proportion [J]. Journal of Computer Applications, 2024, 44(6): 1889-1896.
[6]	Lipeng ZHAO, Bing GUO. Blockchain consensus improvement algorithm based on BDLS [J]. Journal of Computer Applications, 2024, 44(4): 1139-1147.
[7]	Meihong CHEN, Lingyun YUAN, Tong XIA. Data classified and graded access control model based on master-slave multi-chain [J]. Journal of Computer Applications, 2024, 44(4): 1148-1157.
[8]	Gaimei GAO, Jin ZHANG, Chunxia LIU, Weichao DANG, Shangwang BAI. Privacy protection scheme for crowdsourced testing tasks based on blockchain and CP-ABE policy hiding [J]. Journal of Computer Applications, 2024, 44(3): 811-818.
[9]	Haifeng MA, Yuxia LI, Qingshui XUE, Jiahai YANG, Yongfu GAO. Attribute-based encryption scheme for blockchain privacy protection [J]. Journal of Computer Applications, 2024, 44(2): 485-489.
[10]	Yiting WANG, Wunan WAN, Shibin ZHANG, Jinquan ZHANG, Zhi QIN. Linkable ring signature scheme based on SM9 algorithm [J]. Journal of Computer Applications, 2024, 44(12): 3709-3716.
[11]	Deyuan LIU, Jingquan ZHANG, Xing ZHANG, Wunan WAN, Shibin ZHANG, Zhi QIN. Cross-chain identity authentication scheme based on certificate-less signcryption [J]. Journal of Computer Applications, 2024, 44(12): 3731-3740.
[12]	Keshuo SUN, Haiying GAO, Yang SONG. Multi-authority attribute-based encryption scheme for private blockchain over public blockchain [J]. Journal of Computer Applications, 2024, 44(12): 3699-3708.
[13]	Peng FANG, Fan ZHAO, Baoquan WANG, Yi WANG, Tonghai JIANG. Development， technologies and applications of blockchain 3.0 [J]. Journal of Computer Applications, 2024, 44(12): 3647-3657.
[14]	Yifan WANG, Shaofu LIN, Yunjiang LI. Highway free-flow tolling method based on blockchain and zero-knowledge proof [J]. Journal of Computer Applications, 2024, 44(12): 3741-3750.
[15]	Ziqian CHEN, Kedi NIU, Zhongyuan YAO, Xueming SI. Review of blockchain lightweight technology applied to internet of things [J]. Journal of Computer Applications, 2024, 44(12): 3688-3698.