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一种基于智能合约的全同态加密方法


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　　摘 要：大数据的发展使得人们越来越注重数据的价值，传统數据交易中数据不加密或采用对称方式加密。这使得数据保护、用户隐私与使用效率不可兼得。文章设计了一种基于DGHV适应智能合约的同态加密方法，使得密文可以直接进行计算，从而保护交易双方的隐私与安全。该合约可以实现同态布尔逻辑值计算、同态数值比较计算、同态长整数计算。之后给出了合同使用场景。经证明，该方法可以有效的保护数据的安全，并且可以高效的交易布尔型或整型数据。
　　关键词：区块链;智能合约;全同态加密;DGHV
　　中图分类号： TP311 文献标识码：A
　　Abstract： The development of big data makes people pay more attention to the value of data. Data in traditional data transactions is not encrypted or in symmetric encryption way. This makes data protection， user privacy， and efficiency incompatible. This paper designs a homomorphic encryption method based on DGHV using on smart contract， so that the cipher text can be directly calculated， thereby protecting the privacy and security of both parties to the transaction. The contract can implement homomorphic Boolean logic value calculation， homomorphic value comparison calculation， and homomorphic long integer calculation. The contract usage scenario is given after this article. It has been proved that this method can effectively protect the security of data， and can efficiently deal with Boolean or integer data.
　　Key words： block chain; smart contrast; full homomorphic encryption; DGHV
　　1 引言
　　当前大数据和云计算的发展使得人们越来越认识到数据的价值。大数据计算可以从数量庞大的低信息密度的数据中提取有效信息，而区块链为数据的交易提供了便利，使得数据的交易可追溯。但是数据交易的过程中会出现新的问题，如数据泄露与个人权限管理等安全问题，或是数据交易中的隐私问题。
　　数据泄漏主要分为两种，一是由于区块链本身的特点，全节点中存储着所有的数据，使得任何一个全节点都有可能泄露数据;二是数据传输的过程中存在着泄露的风险。个人权限管理是指如果用户持有一个系统无法知晓的黑名单，如何使得名单中的用户无法使用数据。还有买方不愿公开自己的交易内容等隐私问题。
　　这些问题都可以通过同态加密的方式得以解决。全同态加密（又叫隐私同态）的概念，最早由Rivest在1978年提出，他设想了一种加密方式，使得密文可以相互直接计算再解密，得到的结果与明文直接计算相同。之后全球的学者们陆续提出多种方法，但都有缺陷，如不能无限深度的计算、速度缓慢、明文空间有限等。
　　用户在使用数据的时候往往会使用数据分析的结果，并不直接使用原始数据。所以采用同态加密的方式，仅仅交易数据的运算结果，而不交易原始数据，既保护了数据所有方的数据资产，从根本上杜绝了数据泄露的可能，也使得用户的隐私得以保护。
　　因此本文在DGHV的基础上，设计了一种有同态加密功能的智能合约。智能合约具有保证加密规则安全、预设规则提供效率、便于监管和便于追踪等特点，这些特点可以更好的实现布尔值的同态运算、长整数的比较