《電子技術應用》
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面向去中心化身份的隐私保护多方授权方案
网络安全与数据治理
牟翰翔，万长胜
东南大学网络空间安全学院
摘要： 针对现有去中心化身份方案在多方授权中难以兼顾隐私保护与协议兼容性的问题，提出一种支持匿名认证的去中心化多方授权方案。该方案基于双线性配对构造，采用紧凑多重签名实现高效授权，利用零知识集合成员证明实现用户向授权机构的匿名身份验证。为解决协议兼容性问题，设计了交互式可验证表达结构，将零知识证明参数封装于W3C标准凭证中。安全性证明表明该方案在随机预言机模型下满足不可伪造性与匿名性。理论与实验分析表明，方案生成的最终凭证大小恒定，系统开销具备良好的可扩展性。
中圖分類號：TP309.7文獻標志碼：ADOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2026.03.001
中文引用格式：牟翰翔，萬長勝. 面向去中心化身份的隱私保護多方授權方案［J］.網(wǎng)絡安全與數(shù)據(jù)治理，2026，45（3）：1-9.
英文引用格式：Mu Hanxiang，Wan Changsheng. Privacypreserving multiparty authorization scheme for decentralized identity
［J］.Cyber Security and Data Governance，2026，45（3）：1-9.
Privacy-preserving multi-party authorization scheme for decentralized identity
Mu Hanxiang，Wan Changsheng
School of Cyber Science and Engineering, Southeast University
Abstract： To address the challenge that existing decentralized identity schemes struggle to balance privacy protection and protocol compatibility in multiparty authorization, a Decentralized Multiparty Authorization Scheme with Anonymous Authentication (DMSAA) is proposed. Constructed based on bilinear pairings, the scheme employs compact multisignatures to achieve efficient authorization and utilizes zeroknowledge set membership proofs to realize anonymous identity verification from users to authorities. To resolve protocol compatibility issues, an "Interactive Verifiable Presentation" structure is designed to encapsulate zeroknowledge proof parameters within W3C standard credentials. Security analysis demonstrates that the scheme satisfies unforgeability and anonymity under the random oracle model. Theoretical and experimental analyses indicate that the size of the final authorization credential generated by the scheme is constant, and the system overhead exhibits good scalability.
Key words : decentralized identity; multi-party authorization; anonymous authentication; multi-signature; zero-knowledge proof

引言

隨著Web 3.0的發(fā)展，去中心化身份(Decentralized Identity, DID)已成為構建用戶主權數(shù)字生態(tài)的基石。W3C發(fā)布的DID核心規(guī)范［1］和可驗證憑證(Verifiable Credentials, VC)數(shù)據(jù)模型［2］為這一生態(tài)提供了標準化技術支撐。在DID架構中，用戶遵循自主主權身份原則［3］，通過去中心化標識符自主管理身份，擺脫了對中心化身份提供商的依賴。然而，隨著應用場景向金融資產(chǎn)管理、醫(yī)療數(shù)據(jù)共享等高價值領域延伸，單一的身份認證已難以滿足需求，多方授權機制變得至關重要。例如，Tan等人［4］指出，訪問敏感病歷往往需同時獲得患者、醫(yī)生及醫(yī)院的共同授權；在去中心化金融中，多重簽名被廣泛用于防止單點私鑰泄露導致的資產(chǎn)損失［5］。Squicciarini等人［6］與Kinkelin等人［7］的研究也表明，細粒度的多方訪問控制是保障分布式協(xié)作環(huán)境安全性的關鍵機制。

盡管基于角色的訪問控制(RoleBased Access Control,RBAC)模型［8］已被廣泛研究，但在去中心化環(huán)境下實現(xiàn)多方授權仍面臨嚴峻的隱私挑戰(zhàn)。區(qū)塊鏈的透明性及共識機制的公開特性［9］使得交易數(shù)據(jù)對全網(wǎng)可見，引發(fā)了廣泛的隱私擔憂［10］。傳統(tǒng)的比特幣多簽合約要求公開所有參與者的公鑰，直接暴露了授權方的社交關系與行為模式。此外，現(xiàn)有的DID認證體系如DIDAuth缺乏對匿名成員資格證明的原生支持，難以滿足Sun等人［11］提出的在復雜交互中保護用戶身份元數(shù)據(jù)的需求。

針對上述挑戰(zhàn)，現(xiàn)有研究提出了一些解決方案，但仍存在局限性。在隱私憑證方面，BBS+簽名［12］和CamenischLysyanskaya (CL)簽名［13］雖然支持屬性的選擇性披露，但這類非交互式零知識證明(NIZK)在處理動態(tài)集合成員證明時效率較低，且生成的證明尺寸通常較大?；谀藸枠涞姆桨福?4］雖然通用，但其證明尺寸隨集合大小呈對數(shù)增長，不適合高頻交互場景。在多方授權方面，基于Schnorr的MuSig方案［15］雖然支持高效密鑰聚合，但要求簽名者在線且必須披露公鑰；基于BLS的方案［16］雖支持非交互聚合，但容易受到流氓密鑰攻擊［17］，且同樣缺乏對簽名者身份的匿名保護。一些方案嘗試利用屬性基加密［18］或環(huán)簽名［19］來保護隱私，但往往難以在審計性［20］與計算效率之間取得平衡。

為了解決上述隱私保護與協(xié)議效率之間的矛盾，本文提出了一種具有匿名認證能力的去中心化多方授權方案(Decentralized Multiparty Authorization Scheme with Anonymous Authentication, DMSAA)。本文的主要貢獻總結如下：

(1) 構建了融合交互式匿名認證與多方授權的通用安全模型。形式化定義了涵蓋用戶、注冊機構、授權機構和服務提供者四方實體的系統(tǒng)架構及交互流程，并給出了匿名性和不可偽造性的嚴格安全博弈定義，為該領域的后續(xù)研究提供了理論框架。

(2) 設計了基于雙線性配對的DMSAA方案。創(chuàng)新性地將緊湊多重簽名方案與基于簽名的零知識集合成員證明協(xié)議有機融合并進行方案構造。同時，針對W3C標準非交互式驗證流程的兼容性問題，設計了交互式可驗證表達(Interactive Verifiable Presentation, iVP)結構，將零知識證明參數(shù)封裝其中，實現(xiàn)了隱私協(xié)議與DID生態(tài)的無縫集成。

(3) 實現(xiàn)了常數(shù)級通信開銷與嚴謹?shù)陌踩宰C明。在隨機預言機模型下，通過混合論證法將方案的安全性嚴格歸約到計算困難問題上。理論與實驗分析表明，本方案生成的最終授權憑證大小為常數(shù)級，顯著降低了鏈上存儲成本和驗證開銷，適用于存儲受限的分布式環(huán)境。


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作者信息：

牟翰翔，萬長勝

(東南大學網(wǎng)絡空間安全學院，江蘇南京211189)

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