上一篇文章介绍了区块链系统的固有属性以及额外需要的安全属性。在本文中，我们将详细讨论一些可以利用的技术，以提高未来区块链系统的安全性和隐私性。这篇文章有两个目标。首先，它将为非安全专家提供一个切入点，以便更好地了解区块链技术的安全和隐私属性。其次，它将帮助专家和研究人员探索区块链的前沿安全和隐私技术。我们将介绍七种主流的安全技术，其中三种将在本文中进行展示。

正如之前提到的，比特币区块链并不能保证用户的匿名性 [1]：交易使用的是假名地址，可以被公开验证。因此，任何人都可以通过对用户交易时使用的地址进行简单分析，将该笔交易与用户的其他交易关联起来。更糟糕的是，当交易地址与用户的真实身份相关联时，可能会导致交易信息泄露。因此，混合服务是为了防止用户的地址被关联。混合，从字面上看，是指用户间数字货币的随机交换。因此，对于观察者来说，他们的货币所有权是模糊不清的。然而，这种混合服务并不保证货币免受盗窃攻击。本文我们描述了两个混合服务，并分析了它们的安全和隐私属性。

Mixcoin。Mixcoin 是由 Bonneau 等人 [2] 在 2014 年提出的，它提供比特币等加密货币的匿名支付。为了防御被动攻击，Mixcoin 扩展了匿名集，允许所有用户同时进行混币。为了防御主动攻击，Mixcoin 提供了类似于传统通信混合的匿名性。此外，Mixcoin 使用问责机制来检测盗窃行为，这使得用户能够理性地使用 Mixcoin 而不会通过调整激励机制来窃取比特币。

CoinJoin。CoinJoin[3] 在 2013 年被提出，作为比特币交易的另一种匿名化方法，采用联合支付的机制。假设一个用户想进行一笔交易，需要找到另一个也想进行交易的用户，然后他们在一次交易中通过协商共同付款。通过联合支付，大大降低了在一次交易中将输入和输出关联起来的几率，也避免了追踪特定用户资金流动的确切方向。CoinJoin 要求用户与希望加入支付的人协商交易。第一代提供这种功能的混合服务使用的是中心化服务器，并要求用户相信服务运营商不会窃取或允许他人窃取比特币。然而，中心化服务仍有泄露用户隐私的风险，因为他们会保留交易日志并记录所有联合支付的参与者，从而引发一些担忧。

一些签名方案本身就具有为签名者提供匿名的能力，我们称这种签名方案为匿名签名 [4]。在匿名签名方案中，组签名和环签名是较早提出的，也是两个最重要和最典型的匿名签名方案。

组签名。组签名作为一个密码学方案最初于 1991 年提出 [5]。给定一个组群体，任何成组员都可以通过使用私钥为整个组进行匿名签名，任何拥有公钥的组成员都可以检查和验证生成的签名，并确认某个组成员的签名是用来对信息进行签名的。签名验证的过程中，除了组成员的身份外，没有透露任何关于签名者的真实身份。组签名有一个群组管理员，负责管理添加组成员，处理纠纷事件，包括揭示初始签名者。在区块链系统中，我们还需要一个权威组织来创建和撤销群组，并动态地添加新成员到群组中，删除 / 撤销一些参与者在群组中的成员资格。由于组签名需要一个群组管理者来设置群组，所以组签名适合于联盟链。

环签名。环签名 [6] 也可以通过用户组中任何成员的签名来实现匿名。“环签名 " 这一术语源于环形结构的签名算法。如果很难确定小组中的哪个成员使用他 / 她的密钥对信息进行签名，那么环签名就是匿名的。环签名与组签名有两个主要的不同之处：首先，在环签名方案中，签名者的真实身份在发生争议时不会被暴露，因为在环签名中没有群组管理员。第二，任何用户都可以自己组建一个“签名环”，而不需要额外设置。因此，环签名更适用于公链。环签名的典型应用之一是 CryptoNote[7]，它采用了环签名来隐藏交易的发送者地址之间的联系。更确切地说，CryptoNote 将发送者的公钥与其他几个密钥构建在一起，这样就无法识别真正发送（签署）了该交易的用户。由于使用了环签名方案，如果签名环的成员数量是 n，那么攻击者能够猜中交易发送者的概率即为 1/n。

同态加密。同态加密是一种强大的密码学原语。它可以直接在密码文本上进行某些类型的计算，并确保在加密数据上进行的操作，在解密计算结果时，将产生与明文上相同操作后完全一致的结果。
开发者可以使用同态加密技术在区块链上存储数据，而区块链的属性没有明显变化。这确保了区块链上的数据将被加密，解决了与公共区块链相关的隐私问题。同态加密技术的使用提供了隐私保护，并允许随时访问公共区块链上的加密数据，用于审计和其他目的，如管理员工支出。以太坊智能合约对存储在其区块链上的数据提供同态加密，以实现更合理的管制和更好的隐私保护。

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参考：
[1]https://bitcoinmagazine.com/guides/is-bitcoin-anonymous
[2]Joseph Bonneau, Arvind Narayanan, Andrew Miller, Jeremy Clark, Joshua A. Kroll, and Edward W. Felten. [n.d.]. Mixcoin: Anonymity for Bitcoin with Accountable Mixes. 486–504.
[3]Gregory Maxwell. 2013. CoinJoin: Bitcoin privacy for the real world. Retrieved from bitcointalk.org.
[4]Yang G, Wong D S, Deng X, et al. Anonymous signature schemes[C]//International Workshop on Public Key Cryptography. Springer, Berlin, Heidelberg, 2006: 347-363.
[5]Chen L, Pedersen T P. New group signature schemes[C]//Workshop on the Theory and Application of of Cryptographic Techniques. Springer, Berlin, Heidelberg, 1994: 171-181.
[6]Herranz J, Sáez G. New identity-based ring signature schemes[C]//International Conference on Information and Communications Security. Springer, Berlin, Heidelberg, 2004: 27-39.
[7]Nicolas van Saberhagen, Johannes Meier, Antonio M. Juarez, and Max Jameson. 2012. CryptoNote Signatures.