基于區塊鏈的5G隱私保護模型分析

王佐仁

摘 要：在網絡時代下，5G、大數據、物聯網等信息技術得到快速發展，互聯網呈現出新興互聯方式，不同網絡之間的交流互動逐漸增多，這也為隱私保護提出了新的挑戰。本文將簡要概述區塊鏈技術，分析基于區塊鏈技術的5G隱私保護模型，為5G網絡中基于區塊鏈的隱私保護設計提供一些建議。

關鍵詞：區塊鏈;5G;隱私保護

引言：隱私保護有多種方法，但隨著數據量的不斷增加以及數據挖掘技術的不斷發展，用戶在享受服務時的隱私很容易被一覽無余，如何繼續保護隱私不被泄露成為網絡技術發展的重要方向。

1區塊鏈技術

區塊鏈技術本質上是一種數據庫技術，通過分布式存儲、點對點傳輸和加密算法及共識機制的科學結合，創造出的一種新型應用模式。在區塊鏈中，大量的數據信息存儲在區塊之上，每一個區塊都會記錄上一個區塊產生后到當前區塊產生時的交易信息，主要包括前一區塊的哈希值、當前區塊的隨機數、時間戳及默克爾根等信息，將交易信息進行哈希處理，并利用默克爾樹結構存儲進行操作。而區塊鏈的去中心化是利用多個節點共同維護一個數據庫來實現的，其中的關鍵是讓多個節點之間保持對數據庫的一致性，即所有可信節點共同維護一個相同的區塊鏈狀態，這就會利用到共識機制來進行處理，包括激勵機制和節點選取機制。

根據應用場景不同，區塊鏈對節點也有著不同的要求，根據參與節點可分成三類，即公有鏈、聯盟鏈和私有鏈。公有鏈是一種任何節點可自由出入并讀取相關信息的區塊鏈，多用于數字貨幣和電子商務領域;聯盟鏈是一種由特定群體組織共同參與管理的區塊鏈，多用于機構間交易、結算等業務;私有鏈則是讀寫權限由某組織完全自主控制的區塊鏈，常用于防范來自內外部惡意攻擊，提供安全策略。

2基于區塊鏈的5G隱私保護模型

2.1網絡模型

在基于區塊鏈的5G共享模型中，區塊鏈網絡中的各個節點都有著三種功能，數據提供、數據需求和數據仲裁。數據提供節點通過本地設備收集數據后，再經過數據鏈建立數據索引并對網絡發布，數據索引發布時需要執行的SISC（數據存儲索引智能合約），而在網絡中出現相關的共享請求時則執行DSSC（數據共享智能合約）。數據需求節點則主要依據數據提供節點發布的數據向網絡申請數據共享，當作為數據需求節點時，在進行數據共享時就需要執行DSSC。而數據仲裁的作用就是在共享雙方存在分歧且無法解決時，由仲裁節點作為可信第三方來進行判定。當某一節點被選為數據仲裁節點時，它需要同時與數據提供節點和數據需求節點建立通信，完成仲裁。

2.2雙鏈結構

基于區塊鏈的5G網絡模型采用雙鏈結構，即索引鏈和共享鏈，索引鏈用于用戶發出需求查詢所需數據，共享鏈則用來記錄整個共享流程，兩者基于一個網絡的相同節點實現共識，在物理層面上相對獨立。索引鏈主要面向數據提供方，為數據提供方的數據發布提供一個隱私且可證明安全的分布式數據庫。在數據提供方發布數據時，可以直接上傳當前數據的索引目錄，并附加若干條數據實例。共享鏈服務于數據提供和數據需求雙方，作用是為兩者提供一個可驗證、可溯源的共享平臺。在數據需求方發起共享請求后，會將本地生成的分析模型作為交易輸入，連同數據需求方的公鑰地質、信息共享到區塊鏈網絡之中，網絡驗證確認數據的合法性后，數據提供方會進入網絡模型，將交易輸出結果返回給區塊鏈，再次經過驗證后就會成為一筆交易[1]。

2.3安全模型

安全模型的作用是關注數據在整個共享周期的隱私安全，由于攻擊可能來源于內外部，這就需要網絡模型具備四種安全因素。一是控制共享數據的訪問，共享數據的訪問由數據提供者決定，對數據有著絕對的控制權;二是數據共享的隱私保護，在共享階段，共享雙方的身份和信息都應受到隱私保護;三是共享數據的完整性，在共享傳輸過程中，網絡模型和安全呢模型應當都具備可認證性及不可否認性，也就是在傳輸過程中不能盡心改動，對數據共享結果不可否認;四是協同抵抗攻擊，在共享過程中共享雙方能夠一同抵抗多個攻擊方發起的工具。

2.4保護協議

基于雙鏈結構的5G數據隱私保護協議，本模型采用智能合約，也就是SISC和DSSC來提高數據共享的安全性，將SISC和DSSC分別部署在索引鏈與共享鏈之上。為了保證區塊鏈去中心化的有效性，數據需求方首先通過SISC搜索與需求有關的數據，在數據需求方與數據提供方建立通信并申請共享授權的基礎上，再由數據需求方提供交易。基于區塊鏈的5G隱私保護協議需要滿足三點約束，第一是在同一時刻一個數據提供方僅與一個數據需求方進行數據共享;第二是數據需求方本地的網絡模型和數據提供方執行模型所消耗的計算時間不在隱私保護的考慮范圍內;第三是數據提供方一旦提供數據索引并上傳，隱私保護協議將認定數據本身不存在錯誤。當雙方對于自己得到服務產生異議或是對受到的結果產生質疑時，可向隱私保護模型申請仲裁，并由仲裁機制來判定雙方行為。其中產生的質疑或異議應當是針對隱私保護協議中某個環節存在的問題，比如某個可信節點無法通過數據共享獲得數據信息這類情況，不能對數據本身的錯誤提出仲裁請求[2]。

2.5性能分析

基于區塊鏈的5G隱私保護模型可以保證共享記錄無法被篡改，并確保數據的可追溯性，雙鏈結構以及智能合約的構建形成自動執行規避隱私共享的機制，在保護數據共享安全的基礎上，也提升了數據隱私的保護效果。對于數據提供方而言，此模型基于區塊鏈技術的去中心化架構，可以有效避免集中存儲帶來的安全隱患，并保證數據安全由提供方控制，可以將自身數據價值最大程度發揮，且不用擔心隱私泄露。在數據共享過程中，區塊鏈的開放透明也能吸引更多數據需求者的參與，有效保護雙方的數據隱私。

結論：區塊鏈技術發展和應用是我國網絡安全發展的主要方向，將區塊鏈與5G結合成為網絡數據共享的主流趨勢。通過分析區塊鏈技術，并建立基于區塊鏈技術的5G隱私保護模型，運用雙鏈結構和智能合約為區塊鏈提供更為安全的隱私保護方案，滿足用戶對數據安全和隱私安全的需求。

參考文獻：

[1]喬康. 面向5G物聯網數據共享的區塊鏈關鍵技術研究[D].戰略支援部隊信息工程大學，2020.

[2]許丹丹，張云勇，張道琳，等.5G時代區塊鏈發展趨勢及應用分析[J].電信科學，2020，36（03）：117-124.