基于区块链的5G隐私保护模型分析

王佐仁

摘 要：在网络时代下，5G、大数据、物联网等信息技术得到快速发展，互联网呈现出新兴互联方式，不同网络之间的交流互动逐渐增多，这也为隐私保护提出了新的挑战。本文将简要概述区块链技术，分析基于区块链技术的5G隐私保护模型，为5G网络中基于区块链的隐私保护设计提供一些建议。

关键词：区块链;5G;隐私保护

引言：隐私保护有多种方法，但随着数据量的不断增加以及数据挖掘技术的不断发展，用户在享受服务时的隐私很容易被一览无余，如何继续保护隐私不被泄露成为网络技术发展的重要方向。

1区块链技术

区块链技术本质上是一种数据库技术，通过分布式存储、点对点传输和加密算法及共识机制的科学结合，创造出的一种新型应用模式。在区块链中，大量的数据信息存储在区块之上，每一个区块都会记录上一个区块产生后到当前区块产生时的交易信息，主要包括前一区块的哈希值、当前区块的随机数、时间戳及默克尔根等信息，将交易信息进行哈希处理，并利用默克尔树结构存储进行操作。而区块链的去中心化是利用多个节点共同维护一个数据库来实现的，其中的关键是让多个节点之间保持对数据库的一致性，即所有可信节点共同维护一个相同的区块链状态，这就会利用到共识机制来进行处理，包括激励机制和节点选取机制。

根据应用场景不同，区块链对节点也有着不同的要求，根据参与节点可分成三类，即公有链、联盟链和私有链。公有链是一种任何节点可自由出入并读取相关信息的区块链，多用于数字货币和电子商务领域;联盟链是一种由特定群体组织共同参与管理的区块链，多用于机构间交易、结算等业务;私有链则是读写权限由某组织完全自主控制的区块链，常用于防范来自内外部恶意攻击，提供安全策略。

2基于区块链的5G隐私保护模型

2.1网络模型

在基于区块链的5G共享模型中，区块链网络中的各个节点都有着三种功能，数据提供、数据需求和数据仲裁。数据提供节点通过本地设备收集数据后，再经过数据链建立数据索引并对网络发布，数据索引发布时需要执行的SISC（数据存储索引智能合约），而在网络中出现相关的共享请求时则执行DSSC（数据共享智能合约）。数据需求节点则主要依据数据提供节点发布的数据向网络申请数据共享，当作为数据需求节点时，在进行数据共享时就需要执行DSSC。而数据仲裁的作用就是在共享双方存在分歧且无法解决时，由仲裁节点作为可信第三方来进行判定。当某一节点被选为数据仲裁节点时，它需要同时与数据提供节点和数据需求节点建立通信，完成仲裁。

2.2双链结构

基于区块链的5G网络模型采用双链结构，即索引链和共享链，索引链用于用户发出需求查询所需数据，共享链则用来记录整个共享流程，两者基于一个网络的相同节點实现共识，在物理层面上相对独立。索引链主要面向数据提供方，为数据提供方的数据发布提供一个隐私且可证明安全的分布式数据库。在数据提供方发布数据时，可以直接上传当前数据的索引目录，并附加若干条数据实例。共享链服务于数据提供和数据需求双方，作用是为两者提供一个可验证、可溯源的共享平台。在数据需求方发起共享请求后，会将本地生成的分析模型作为交易输入，连同数据需求方的公钥地质、信息共享到区块链网络之中，网络验证确认数据的合法性后，数据提供方会进入网络模型，将交易输出结果返回给区块链，再次经过验证后就会成为一笔交易[1]。

2.3安全模型

安全模型的作用是关注数据在整个共享周期的隐私安全，由于攻击可能来源于内外部，这就需要网络模型具备四种安全因素。一是控制共享数据的访问，共享数据的访问由数据提供者决定，对数据有着绝对的控制权;二是数据共享的隐私保护，在共享阶段，共享双方的身份和信息都应受到隐私保护;三是共享数据的完整性，在共享传输过程中，网络模型和安全呢模型应当都具备可认证性及不可否认性，也就是在传输过程中不能尽心改动，对数据共享结果不可否认;四是协同抵抗攻击，在共享过程中共享双方能够一同抵抗多个攻击方发起的工具。

2.4保护协议

基于双链结构的5G数据隐私保护协议，本模型采用智能合约，也就是SISC和DSSC来提高数据共享的安全性，将SISC和DSSC分别部署在索引链与共享链之上。为了保证区块链去中心化的有效性，数据需求方首先通过SISC搜索与需求有关的数据，在数据需求方与数据提供方建立通信并申请共享授权的基础上，再由数据需求方提供交易。基于区块链的5G隐私保护协议需要满足三点约束，第一是在同一时刻一个数据提供方仅与一个数据需求方进行数据共享;第二是数据需求方本地的网络模型和数据提供方执行模型所消耗的计算时间不在隐私保护的考虑范围内;第三是数据提供方一旦提供数据索引并上传，隐私保护协议将认定数据本身不存在错误。当双方对于自己得到服务产生异议或是对受到的结果产生质疑时，可向隐私保护模型申请仲裁，并由仲裁机制来判定双方行为。其中产生的质疑或异议应当是针对隐私保护协议中某个环节存在的问题，比如某个可信节点无法通过数据共享获得数据信息这类情况，不能对数据本身的错误提出仲裁请求[2]。

2.5性能分析

基于区块链的5G隐私保护模型可以保证共享记录无法被篡改，并确保数据的可追溯性，双链结构以及智能合约的构建形成自动执行规避隐私共享的机制，在保护数据共享安全的基础上，也提升了数据隐私的保护效果。对于数据提供方而言，此模型基于区块链技术的去中心化架构，可以有效避免集中存储带来的安全隐患，并保证数据安全由提供方控制，可以将自身数据价值最大程度发挥，且不用担心隐私泄露。在数据共享过程中，区块链的开放透明也能吸引更多数据需求者的参与，有效保护双方的数据隐私。

结论：区块链技术发展和应用是我国网络安全发展的主要方向，将区块链与5G结合成为网络数据共享的主流趋势。通过分析区块链技术，并建立基于区块链技术的5G隐私保护模型，运用双链结构和智能合约为区块链提供更为安全的隐私保护方案，满足用户对数据安全和隐私安全的需求。

参考文献：

[1]乔康. 面向5G物联网数据共享的区块链关键技术研究[D].战略支援部队信息工程大学，2020.

[2]许丹丹，张云勇，张道琳，等.5G时代区块链发展趋势及应用分析[J].电信科学，2020，36（03）：117-124.