[论文解读] A blockchain-based pattern for confidential and pseudo-anonymous contract enforcement

Nicolas Six, Claudia Negri-Ribalta+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 22, 2021

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 19被引用 6

一句话总结

本文提出了一种基于区块链的模式，通过将敏感的业务逻辑和数据存储在链下，同时利用链上的智能合约通过哈希值和签名锚定审计记录，实现对法律合同条款的保密且伪匿名的强制执行。该方法通过链下法律合同、链上智能合约与业务流程引擎之间的绑定，确保了数据保密性、参与者伪匿名性以及法律可执行性，该方法已在实际的冷藏货物运输用例中得到验证。

ABSTRACT

Blockchain has been praised for its capacity to hold data in a decentralized and tamper-proof way. It also supports the execution of code through blockchain's smart contracts, adding automation of actions to the network with high trustability. However, as smart contracts are visible by anybody on the network, the business data and logic may be at risk, thus companies could be reluctant to use such technology. This paper aims to propose a pattern that allows the execution of automatable legal contract clauses, where its execution states are stored in an on-chain smart-contract and the logic needed to enforce it wraps it off-chain. An engine completes this pattern by running a business process that corresponds to the legal contract. We then propose a pattern-based solution based on a real-life use case: transportation of refrigerated goods. We argue that this pattern guarantees companies pseudonymity and data confidentiality while ensuring that an audit trail can be reconstituted through the blockchain smart-contract to identify misbehavior or errors. This paper paves the way for a future possible implementation of the solution described, as well as its evaluation.

研究动机与目标

• 解决企业因数据保密性和隐私顾虑而对在法律合同中采用区块链技术的犹豫不决问题。
• 在不将敏感业务逻辑或数据暴露于区块链的情况下，实现安全且合规的合同条款执行。
• 通过在区块链上存储关键事件和哈希值的不可篡改记录，确保合同执行的法律可执行性与可审计性。
• 在保持业务流程执行可验证可追溯性的同时，保护参与者的伪匿名性。
• 为以隐私保护方式将法律合同与区块链技术集成，提供可复用的架构模式。

提出的方法

• 该模式将链下的智能法律合同（SLC）与链上的区块链智能合约（BSC）绑定，以实现敏感数据与公共可见性的解耦。
• 业务流程执行由链下引擎管理，其在执行法律合同逻辑的同时，仅在区块链上存储加密哈希值或签名。
• 通过结合链上BSC的状态变化与链下数据，重建审计记录，确保合同执行的可验证可追溯性。
• 通过避免在区块链上直接暴露参与者身份来保护伪匿名性，并通过高实例数量或私有区块链等策略缓解推理攻击风险。
• 通过使用私有区块链或高实例数量，降低业务流程实例被重新识别的风险。
• 假设预言机和中介是可信的或受策略管控，以防止恶意行为对数据完整性造成破坏。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在保护业务数据和逻辑机密性的前提下，于区块链上强制执行法律合同条款？
• RQ2 在基于区块链的合同强制执行系统中，如何保持参与者的伪匿名性？
• RQ3 如何通过链上与链下数据源重建可验证的审计记录，以支持争议解决？
• RQ4 哪些架构模式能够将法律合同、智能合约与业务流程绑定，以确保合规性与可信度？
• RQ5 预言机操纵或区块链推理攻击会对数据保密性与系统完整性构成何种威胁，以及如何加以缓解？

主要发现

• 所提出的链上/链下智能合约绑定模式成功将敏感业务数据与逻辑与公共区块链的可见性解耦，有效保护了机密性。
• 通过避免直接暴露参与者身份，维持了伪匿名性，且通过高实例数量或私有区块链等缓解策略，降低了推理攻击风险。
• 通过在链上存储哈希值与签名，实现了不可篡改的审计记录，结合链下数据可重建，支持法律争议解决。
• 该模式通过在区块链上锚定关键执行状态，同时保留链下法律逻辑的表达能力，确保了合同条款的法律可执行性。
• 通过策略强制与适当地使用私有区块链，有效缓解了恶意预言机与中介带来的风险。
• 该模式的实现已在GitHub上公开发布并处于实施阶段，证明了其在现实世界部署中的可行性。