安全的分布式电子商务交易模式研究

论文摘要

互联网规模的迅猛增长促进了电子商务在全球范围内的蓬勃发展。但是,由于数据、计算和信任的集中,传统的集中式电子商务在性能、扩展性和安全性方面也逐渐暴露出一些问题,而对分布式电子商务的研究有助于解决这些问题。已有研究工作主要集中在分布式服务、分布式存储与搜索、P2P(对等计算)信任模型等方面,但对分布式交易模式的研究还比较缺乏；此外,已有方案普遍采用单一的体系结构,不能同时满足数据、计算和信任分布的要求。因此,本论文首先以分布式电子商务交易过程中的商品信息秘密查询、电子拍卖和公平交易问题为主攻对象,分别提出了解决方案,然后基于上述三个关键技术展开了对采用混合体系结构的分布式电子商务交易模式的研究。主要原创性工作在于以下四个方面：1.提出了一种基于硬件的私有信息检索方案：该方案通过周期性的对已访问过的数据项进行部分重组,消除了对整个数据库进行周期性重组的开销,从而提高了数据库副本的利用率,使得其计算复杂度大大低于其它所有同类方案。同时该方案也没有增大响应时间和通信复杂度,对任何规模的数据库都具有极高的实用价值。该方案能够解决商品信息查询中的隐私保护问题。2.提出了两种分布式电子拍卖方案：两种方案中,投标者都以投放出价链的方式参与投标,由其他P2P节点(协拍者)代理完成拍卖,无须在线拍卖中心的参与。其中,分布式代理公开拍卖方案类似于英式拍卖,与已有的同类协议相比,不仅能做到异步出价,而且能保护出价不被完全暴露；另一种分布式密封拍卖方案由协拍者与卖家协同计算胜出价和中标者,能够在整个拍卖生命周期中保护除中标者和胜出价之外的所有投标者和出价的隐私,与已有研究工作相比,该方案满足所有密封拍卖的安全要求,提供了更高的安全性。3.提出了一个公平签约协议和一个公平交换协议：首先完善了一个已有的公平签约协议的签约模型,分析了新模型下针对该协议可能存在的攻击,在此基础上提出了一个改进的异步、乐观的公平签约协议,该协议没有增加通信轮数,能够在新签约模型下抵抗原协议可能遭受的攻击,保证公平性；然后提出了一个步进式乐观公平交换协议,双方都能以高概率在交换过程中检测到欺骗行为,只有在最后阶段出现异常时才会求助一个门限解密组,提出的协议不基于双方相等计算能力的假设,也不依赖于单一的可信第三方来确保公平性,具有比已有的步进式公平交换协议更低的通信复杂度。4.构建了一个分布式电子商务交易模式TPSDE及其原型系统：TPSDE以商品信息的秘密查询、分布式电子拍卖和乐观的公平交易为核心,结合了已有的分布式电子商务方案的资源分布特点。在该模式下,商品基本信息在服务器间作分布,结合私有信息检索技术提供商品信息相关的隐私保护；交易过程中计算量较大的部分——电子拍卖和公平交易则在系统的对等节点间作分布,同时起到对交易信息相关的隐私保护作用。最后建立了一个分布式电子商务的原型系统,进一步验证了该模式的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的动机和意义
• 1.1.1 电子商务的概念
• 1.1.2 电子商务的发展
• 1.1.3 传统电子商务存在的问题
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 非完全分布式电子商务研究现状
• 1.2.2 P2P电子商务研究现状
• 1.2.3 现有研究工作存在的主要问题
• 1.3 论文的主要工作
• 1.4 论文的章节安排
• 第二章 相关理论基础
• 2.1 密码学基础
• 2.1.1 加密算法
• 2.1.2 单向散列函数
• 2.1.3 数字签名
• 2.1.4 公钥基础设施
• 2.2 安全多方计算理论
• 2.2.1 攻击者与通信模型
• 2.2.2 安全两方计算
• 2.2.3 安全多方计算
• 2.2.4 安全多方计算的发展
• 2.2.5 安全多方计算在电子商务中的应用
• 2.3 小结
• 第三章 基于硬件的私有信息检索
• 3.1 私有信息检索的基本概念
• 3.2 相关工作
• 3.3 采用部分重组技术的私有信息检索协议
• 3.3.1 基本模型和定义
• 3.3.2 协议描述
• 3.3.3 安全性分析
• 3.3.4 性能分析
• 3.4 小结
• 第四章 分布式电子拍卖
• 4.1 电子拍卖的基本概念
• 4.1.1 电子拍卖的分类
• 4.1.2 电子拍卖的性质
• 4.2 相关工作
• 4.3 分布式代理公开拍卖协议
• 4.3.1 协议描述
• 4.3.2 安全性分析
• 4.3.3 性能分析
• 4.4 分布式密封拍卖协议
• 4.4.1 模型与假设
• 4.4.2 协议描述
• 4.4.3 安全性分析
• 4.4.4 性能分析
• 4.5 小结
• 第五章 公平交换
• 5.1 公平交换的基本概念
• 5.1.1 公平交换的定义
• 5.1.2 公平交换的分类
• 5.1.3 公平交换的性质
• 5.2 相关工作
• 5.2.1 公平签约
• 5.2.2 步进式公平交换
• 5.3 一个公平签约协议的分析和改进
• 5.3.1 PFH协议
• 5.3.2 PFH协议分析
• 5.3.3 改进的协议
• 5.4 基于门限密码的公平交换协议
• 5.4.1 门限密码系统
• 5.4.2 模型与假设
• 5.4.3 协议描述
• 5.4.4 安全性分析
• 5.4.5 性能分析
• 5.5 小结
• 第六章 分布式电子商务交易模式及其原型系统
• 6.1 分布式电子商务交易模式
• 6.1.1 设计思想
• 6.1.2 总体框架
• 6.1.3 各组成部分说明
• 6.1.4 交易流程
• 6.2 分布式电子商务交易原型系统
• 6.3 小结
• 第七章 全文总结和未来工作
• 7.1 全文总结
• 7.2 未来工作
• 致谢
• 参考文献
• 攻博期间取得的研究成果