基于比特币交易的区块链隐蔽通信方案

### 基于比特币交易的区块链隐蔽通信方案 #### 1. 引言 近年来，随着计算机和网络技术的飞速发展，现代网络信息传输的安全性逐渐受到关注。许多加密算法效率低下且易被破解，无法有效保障信息传输的机密性和完整性。因此，秘密信息的隐蔽通信方法成为了研究热点。 区块链作为一种分布式数据库，无需中央信任机构，就能实现多方之间开放、透明且防篡改的交易，可作为不信任用户之间具有信任的新公共通信渠道。随着区块链的发展，比特币交易成为了广泛使用的交易方式之一。比特币是一种基于P2P网络，借助加密技术实现货币发行、交易和账户管理功能的开源加密货币。其交易数据可视为新的通信渠道，区块链因其不易篡改、匿名和去中心化的特点，为信息隐藏和隐蔽通信方案提供了新思路，能让秘密信息以比特币交易的形式隐藏起来。 以往虽有研究探索如何利用比特币进行隐蔽通信，但大多需要修改比特币协议，或易被追踪和检测，限制了其实际应用。本文提出一种基于比特币交易的隐蔽通信方案，不篡改任何比特币协议，以交易金额为载体，将秘密信息通过ASCII码转换为十进制数，利用四位数值划分和乘法方法将其嵌入交易金额，实现信息的隐蔽通信。同时，通过在每次隐蔽通信后更新发送方账户地址，可进一步增强隐蔽通信的安全性。 #### 2. 相关工作 传统的隐蔽信息传输方法将隐蔽信息嵌入图片、视频或无线信道，利用网络多媒体传输机制实现隐蔽信息传递。然而，现有的信息隐藏方法和网络隐蔽信道存在带宽低、易被检测和针对性阻断等问题，限制了隐蔽信息传输的应用。 随着区块链技术和比特币交易的发展，借助比特币区块链进行秘密信息的隐蔽通信成为热门领域。2008年，中本聪提出比特币区块链概念，其具有去中心化、信息不可变、信息传播广泛、信息匿名和交易频繁等特点，为密码学和信息隐藏技术的融合提供了新思路和解决方案。 在区块链中进行隐蔽通信的简单方法是使用比特币协议中的OP_RETURN字段写入任意内容，但这种方法易被窃听者检测，导致信息泄露。为解决此问题，有研究将隐写术与区块链结合，使用LSB算法将秘密信息嵌入比特币地址，但由于隐写术的限制，每次交易只能隐藏一位秘密信息，容量和效率有限。还有研究构建了基于区块链的网络隐蔽通信模型，分析了信息分割和编码方法的影响，并设计了新的链上隐蔽数据编码方案。 然而，由于区块链的开放性和公开性，这些方案存在用户隐私威胁。许多学术研究试图通过增加匿名性来解决这些问题，如断开支付与来源的关联、使用零知识证明或盲签名等，但这些方案通常需要应用加密来保护存储的应用数据，通信效率不高。 #### 3. 提出的方案 ##### 3.1 设计框架 本方案以比特币交易金额为载体，对秘密消息进行编码并嵌入交易金额。交易双方进行比特币交易时，发送方将嵌入秘密信息的比特币金额发送给接收方，接收方解码交易金额获取隐藏信息，实现双方秘密消息的通信。整个方案可简化为三个主要步骤：消息编码、交易创建与发送、消息解码与提取。具体符号表示如下表： | 符号 | 描述 | | ---- | ---- | | M | 秘密消息 | | Enc(M) | 消息编码：将M转换为编码形式 | | Decimal(M) | 将编码信息转换为十进制形式 | | Amount(M) | 将十进制代码转换为交易金额 | | Transaction | 基于隐藏信息创建比特币交易 | | Broadcasting | 将交易广播到比特币网络 | | Transaction Receipts | 比特币交易的收据或记录 | | Dec(Amount(M)) | 将交易金额解码为二进制编码形式 | | Dec(Binary(M)) | 将二进制代码解码为原始编码形式 | 下面是该方案的流程说明： ```mermaid graph LR A[消息编码] --> B[交易创建与发送] B --> C[消息解码与提取] ``` ##### 3.2 消息编码 在嵌入秘密消息之前，需对隐藏消息进行编码并转换为十进制值。使用ASCII编码完成消息编码，ASCII（美国信息交换标准代码）是一种将每个字符映射到唯一十进制值的编码标准。例如，字符串“hello”可表示为“104, 101, 108, 108, 111”。 在本方案中，Decimal(M) = Enc(M)，其中Decimal是ASCII十进