An anonymous blockchain transaction scheme based on SM9

国密SM9是一种我国自主设计的标识密码算法. 杨亚涛和安浩杨等人分别基于SM9标识密码提出了可证明安全的区块链隐私保护方案, 实现了区块链交易发送方的地址隐私保护. 然而, 相比现有公钥密码体制下的区块链匿名交易技术, 它们均无法保护交易接收方的地址隐私, 且不支持可链接性和不可诽谤性. 因此, 本文提出了一种新的基于国密SM9标识密码的区块链匿名交易方案, 通过可链接环签名和密钥派生机制同时保护交易双方的地址隐私. 设计了基于SM9的定长可链接环签名算法, 结合零知识证明技术, 在保证交易发送方地址隐私的前提下, 具有签名长度与环成员数无关的优势; 借鉴分层密码的思想, 设计了两层的SM9签名密钥派生结构, 保证了交易接收方的地址隐私; 在随机谕言机模型中证明了本文方案的安全性, 包括不可伪造性、匿名性、不可诽谤性和可链接性等性质. 最后, 理论分析和实验结果表明, 与现有方案相比, 本文方案在隐私增强的前提下, 签名生成和验证算法计算开销未明显增加, 签名长度缩短约6.8\%. 在以太坊实验平台上进行了原型实现, 结果表明, 本文方案的运行时间为秒级, gas消耗低于区块gas上限, 具有实用性.