CN113094748B - 一种基于区块链的可认证匿名电商评价机制的实现方法 - Google Patents
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Abstract
基于区块链的一种可认证匿名电商评价机制的实现方法，采用密码学技术和区块链技术解决电商交易中的信任与隐私问题。区块链中的交易存在数据区域用来记录购物信息并且交易之间可以进行前后绑定，零知识证明、聚合验证以及环签名技术使得被验证者在不泄露自身关键信息的前提下提供身份认证。通过区块链交易的输入输出相连接，该机制可以在区块链平台上构造独立的证据交易链，减少了使用区块链的成本和复杂度；电商卖家利用零知识证明和承诺机制构造用户的购物评价证据，有效地保护用户身份的隐私性。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于区块链的隐私保护机制的设计与实现方法，尤其设计一种在电商评价中基于区块链和密码学的隐私保护机制的实现方法。
背景技术
电子商务平台上的商品评价是人们在进行网络购物时的一个重要参考指标。对于如今的电商平台评价系统而言，用户提交的评价全权由电商平台或委托第三方自行管理。这给了平台或第三方篡改或伪造评价以及跟踪用户信息的可能性，对于评价的防篡改和可认证性以及保护用户隐私则构成了挑战，与此同时还存在着电商卖家与购物用户共谋提交虚假评价的情况。目前许多需要保证数据完整性的场景都用到了区块链的防篡改特性，并且存储在链上的数据具有公开透明的特点。
然而区块链存在随着数据量增长导致的可用性问题，并且将用户的信息完全在链上公开不仅会泄漏用户的隐私信息也解决不了评价的可认证性问题。所以，如何在电商平台上解决高可用性、不可篡改和可认证性问题的同时又能保证用户身份隐私性至关重要。
发明内容
本发明的目的在于解决上述电商平台用户发出购物评价过程中的评价真实性和购物用户隐私保护的问题，以及传统区块链客户端给本地存储带来巨大压力的问题，提供了一种匿名可认证的电商评价机制，通过区块链和密码学方法解决评价信息不可篡改特性，以及确保评价信息的可认证性以及保护用户信息的隐私安全，同时采用轻节点和头中继网络提高可用性。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于区块链的可认证的匿名电商评价机制的实现方法，包括如下步骤：
S100、假设参与方为购物用户B，电商卖家S，区块链平台EP，通过电商卖家，购物用户与电商平台在区块链平台上共同构建证据交易链TxChain，其中，
存储购物证据的交易构成的链称为证据交易链；证据交易链中每一个交易都是区块链平台中的交易；
S200、电商卖家初始化并维护交易链，其中，
每一个交易的证据链由根交易Root Tx唯一进行标识，由电商卖家来维护记录Root Tx；
交易链中的交易通过输入输出相连接，每一个交易的输出对应着下一个交易的输入，以此在区块链平台中唯一确定一条交易链；
S300、在一段时间内，每个购物用户针对其交易的购物证据并入所述证据交易链，其中，
所述购物证据还包括对评价的承诺与购物用户环签名公钥；
在该段时间结尾处，每个购物用户发布评价信息并给出评价证明，所述评价证明用于证明该评价拥有证据链上的一个证据，其中，
所述评价信息不存储在区块链上，其由电商平台管理；
所述评价证明包括与购物证据有关的零知识证明和对评价的环签名；
以此，购物用户在向验证者证明自己拥有链上的一个评价而不泄露其买家身份信息。
优选的，
证据交易链上的交易分为三种，分别是由S发出的电商卖家交易，由B发出的购物用户交易与EP发出的电商平台交易。
优选的，
购物证据写入阶段包含两种协作方式，分别是有两方参与的S→B→S与三方参与的S→B→EP→S。
优选的，
生成评价证明需要先下载链上包含同一时间段内购物证据的交易，每一位购物用户都用自己的环签名私钥和所有同一段时间内生成购物证据的购物用户的公钥来对评价进行环签名，保证评价的真实可认证性。
优选的，
验证评价证明需要先下载同一个时间段内的所有证据交易，并可利用聚合器Accumulator对评价证据进行验证。
本发明使用区块链交易存储购物用户发出过购物评价的证据，与特定的区块链平台解耦合，利用零知识证明和聚合验证技术保护用户隐私，同时利用环签名保证评价的真实性。
附图说明：
图1是本发明一个实施例中的模型示意图；
图2本发明一个实施例中的系统框架示意图；
图3本发明一个实施例中的生成购物证明的算法的示意图；
图4本发明一个实施例中的验证购物证明的算法的示意图；
图5本发明一个实施例中的证据交易链结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1至图5对本发明作进一步说明。
在一个实施例中，本发明揭示了一种基于区块链的可认证的匿名电商评价机制的实现方法，包括如下步骤：
S100、假设参与方为购物用户B，电商卖家S，区块链平台EP，通过电商卖家，购物用户与电商平台在区块链平台上共同构建证据交易链TxChain，其中，
存储购物证据的交易构成的链称为证据交易链；证据交易链中每一个交易都是区块链平台中的交易；
S200、电商卖家初始化并维护交易链，其中，
每一个交易的证据链由根交易Root Tx唯一进行标识，由电商卖家来维护记录Root Tx；
交易链中的交易通过输入输出相连接，每一个交易的输出对应着下一个交易的输入，以此在区块链平台中唯一确定一条交易链；
S300、在一段时间内，每个购物用户针对其交易的购物证据并入所述证据交易链，其中，
所述购物证据还包括对评价的承诺与购物用户环签名公钥；
在该段时间结尾处，每个购物用户发布评价信息并给出评价证明，所述评价证明用于证明该评价拥有证据链上的一个证据，其中，
所述评价信息不存储在区块链上，其由电商平台管理；
所述评价证明包括与购物证据有关的零知识证明和对评价的环签名；
以此，购物用户在向验证者证明自己拥有链上的一个评价而不泄露其买家身份信息。
在一个实施例中，
证据交易链上的交易分为三种，分别是由S发出的电商卖家交易，由B发出的购物用户交易与EP发出的电商平台交易。
在一个实施例中，
购物证据写入阶段包含两种协作方式，分别是有两方参与的S→B→S与三方参与的S→B→EP→S。
在一个实施例中，
生成评价证明需要先下载链上包含同一时间段内购物证据的交易，每一位购物用户都用自己的环签名私钥和所有同一段时间内生成购物证据的购物用户的公钥来对评价进行环签名，保证评价的真实可认证性。
在一个实施例中，
验证评价证明需要先下载同一个时间段内的所有证据交易，并可利用聚合器Accumulator对评价证据进行验证。
整个技术方案可分为三部分：购物证据记录模块，评价证明生成模块和评价证据验证模块的设计与实现。
在购物证据记录模块中有三种存放证据信息的交易类型，分别是电商卖家发出的TxS，购物用户发出的TxB和电商平台发出的TxEP。当电商平台上的一笔购物交易完成后，电商卖家S向购物用户发送一笔区块链转账交易TxS，转账数额为n。除了根交易Root Tx除外，在每一次购物证据记录中第一笔交易TxS的输入为电商卖家的区块链地址信息，输出被绑定为购物用户B的区块链地址信息(在实际中为底层区块链平台的地址哈希)，同时电商卖家将此交易发送给购物用户B。B收到交易后检查该交易在证据交易链中的合法性，若合法则生成评价的承诺值，写入区块链转账交易TxB，数额同样设定为n。区块链子交易2的输入为购物用户B的区块链地址，输出为电商卖家S的区块链地址或电商平台的区块链地址(取决于采用的协作方案)。区块链子交易TxS与区块链子交易TxB合并才可以成为一个合法的证据交易链中的交易并被区块链节点写入链中。
在购物证据记录的过程中有两种方案，分别是两方协作协议和三方协作协议。其中两方协作协议如上所述仅有电商卖家和购物用户参与生成区块链交易，形成一个闭环S→B→S，可以避免两方中存在恶意攻击者。在电商卖家和购物用户双方存在共谋情况下，上述两方协作协议并不能保证链上数据的真实性，所以引入电商平台EP形成三方协作协议。在购物用户B收到电商卖家S发来的区块链交易后，B将证据写入区块链交易TxB并将输出设定为电商平台EP的地址，把TxB发给电商平台EP，EP收到交易后生成新的转账交易TxEP，数额不变为n，输出地址设定为电商卖家S，如此形成一个闭环S→B→EP→S，保证了证据交易连的安全性。
在评价证明生成模块的设计中，购物用户在每段时间结尾处给出评价与评价证明π，证明该评价拥有证据链上的一个与之相关的证据。生成评价证明阶段，购物用户需要下载属于这一段时间内交易链上的N个交易，取出这些交易中的所有公钥pk以用来配合自己持有的私钥sk对评价进行环签名得到RingSig，同时利用这部分购物用户的承诺值生成聚合器W，并针对自己的承诺值生成零知识证明Zkproof。这即是购物证据π(RingSig，w，Zkproof)，与评价一起以供验证者验证。验证者结合购物证据和链上信息进行验证。。
购物证据π说明了(1)购物用户B有发出评价的权力，(2)购物用户B只能发出这一条评价。上述两种证明在验证时都是匿名的。也就是说，验证者无法通过购物证明π将商品评价与评价证据建立对应关系。为了实现这个目标，本专利在购物证明生成模块使用了聚合机制与环签名机制的组合，以达到匿名验证的目的。
在评价证明验证模块中，为了验证评价的真实性和正确性，验证者(也即是其他的购物用户)需要获得在该评价同时段内的所有购物证据。值得注意的是为了保证这些购物证据的完整性，在获取包含购物证据的区块链交易时需要额外多获取在证据交易链中该段时间前后的两个区块链交易，以用来确保获取到该时段内的全部购物证据。然后验证者需要从电商平台EP处获得评价信息和评价证明。区块链的安全性使购物证明的安全性得到了保障。
由于区块链是分布式账本，目前从区块链上获取数据的方式有两种，分别是作为轻节点从全节点上获取数据；或在本地维护一个全节点。两种方式分别存在信任问题和存储开销问题。由于在上述设计中存在区块链交易闭环，故本专利采用链式结构。当一个新的区块链证据交易生成时，交易的输入是上一个区块链证据交易的输出，这样可以在已有的区块链平台上构造一条线性的证据交易链。此证据交易链由电商卖家发出第一个交易(也即是Root Tx)。
证据交易链构造在区块链平台上，由区块链中不同的交易相连而成，交易之间通过输入输出相连接。电商卖家维护自己的交易链，每条交易链都有自己的根交易(Root Tx)作为唯一标识。
写入交易链
本专利设计了两种协作方式将购物证据写入证据交易链。分别是两方协作S→B→S与三方协作S→B→EP→S，两种协作方式都形成区块链交易的闭环，每个闭环的交易输出均为电商卖家的区块链地址，由此可以将这些交易闭环构成证据交易链。在完成购物行为后购物用户生成商品评价，同时生成对商品评价的承诺值c。将c与环签名公钥pk一同写入证据交易链。
生成购物证据
如算法一所示，当前时间段末尾购物用户下载与在同一时间段内交易链上的N个交易(包含c和pk)，并结合承诺密钥r序列码s生成包括零知识评价证明ZkSok与聚合凭证w，零知识评价证明和聚合凭证说明该购物用户拥有且唯一拥有证据链上的一个购物证据。同时利用N个公钥pk和自己持有的私钥sk对评价信息进行环签名Sig，组成购物证明。最后将购物证明与评价信息一同提交由电商平台管理。
验证购物证据
如算法而所示，验证者取得固定时间段内交易链上的N个交易(包含承诺值c和公钥pk)，从电商平台处取得上一阶段的购物证明，包括环签名信息，零知识评价证明和聚合凭证，结合购物评价对购物证明进行验证。
证据交易链
如图4所示为交易链结构图，交易链上的每个交易都是是区块链平台中的交易，用区块链交易的输入输出绑定成以Root Tx为唯一标识的证据交易链。其中电商卖家交易存储每一次购物的购物信息，购物用户交易存储购物证据，电商平台交易存储对此次购物的认证。
综上所述，本发明提出了一种基于区块链的可认证匿名电商评价机制的实现方法，采用密码学技术和区块链技术解决电商交易中的信任与隐私问题。区块链中的交易存在数据区域用来记录购物信息并且交易之间可以进行前后绑定，零知识证明、聚合验证以及环签名技术使得被验证者在不泄露自身关键信息的前提下提供身份认证。根据现有的区块链平台标准设计了匿名购物评价证据和证据信息交易链，以及三种不同的区块链交易。利用区块链平台的不可篡改特性，保证该购物评价机制的公开性和透明性；通过区块链交易的输入输出相连接，该机制可以在区块链平台上构造独立的证据交易链，减少了使用区块链的成本和复杂度；电商卖家利用零知识证明和承诺机制构造用户的购物评价证据，有效地保护用户身份的隐私性；设计了两种协作方案防止共谋，保证了评价机制的安全性；同时，该机制采用证据上链而购物评价链下存储的方式，解决了利用区块链的可用性问题。此外，聚合验证技术的使用令验证者在验证购物评价证据时可以一次性验证固定数量的购物评价证据而无须逐个验证，提高了验证的效率。
Claims (5)
1.一种基于区块链的可认证的匿名电商评价机制的实现方法，包括如下步骤：
S100、设置参与方为购物用户B，电商卖家S，区块链平台EP，通过电商卖家，购物用户与电商平台在区块链平台上共同构建证据交易链TxChain，其中，
存储购物证据的交易构成的链称为证据交易链；证据交易链中每一个交易都是区块链平台中的交易；
S200、电商卖家初始化并维护交易链，其中，
每一个交易的证据链由根交易Root Tx唯一进行标识，由电商卖家来维护记录RootTx；
交易链中的交易通过输入输出相连接，每一个交易的输出对应着下一个交易的输入，以此在区块链平台中唯一确定一条交易链；
S300、在一段时间内，每个购物用户针对其交易的购物证据并入所述证据交易链，其中，
所述购物证据还包括对评价的承诺与购物用户环签名公钥；
在该段时间结尾处，每个购物用户发布评价信息并给出评价证明，所述评价证明用于证明该评价拥有证据链上的一个证据，其中，
所述评价信息不存储在区块链上，其由电商平台管理；
所述评价证明包括与购物证据有关的零知识证明和对评价的环签名；
以此，购物用户在向验证者证明自己拥有链上的一个评价而不泄露其买家身份信息。
2.如权利要求1所述的实现方法，其中，
证据交易链上的交易分为三种，分别是由S发出的电商卖家交易，由B发出的购物用户交易与EP发出的电商平台交易。
3.如权利要求1所述的实现方法，其中，
购物证据写入阶段包含两种协作方式，分别是有两方参与的S→B→S与三方参与的S→B→EP→S。
4.如权利要求1所述的实现方法，其中，
生成评价证明需要先下载链上包含同一时间段内购物证据的交易，每一位购物用户都用自己的环签名私钥和所有同一段时间内生成购物证据的购物用户的公钥来对评价进行环签名，保证评价的真实可认证性。
5.如权利要求1所述的实现方法，其中，
验证评价证明需要先下载同一个时间段内的所有证据交易，并可利用聚合器Accumulator对评价证据进行验证。
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