[论文解读] An Auditability, Transparent, and Privacy-Preserving for Supply Chain Traceability Based on Blockchain

Bora Buğra Sezer, Selçuk Topal+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 18, 2021

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 22被引用 4

一句话总结

本文提出了一种基于区块链的供应链可追溯性框架，通过智能合约和密码学技术确保可审计性、透明性和隐私保护。通过利用数字签名和零知识证明，该系统使利益相关方能够仅通过单一产品ID验证产品声明，同时保护敏感数据，实现无需依赖中心化机构的实时、防篡改可追溯性。

ABSTRACT

Traceability and auditability are key structures that are vital in supply chain management and construction. However, trust is the most important aspect of customers in these systems. Also, we have to rely on third parties to trade in centralized systems. Although current exist frameworks for these solutions in the supply chain, these have work poor traceability and lack of real-time information, and especially lack of privacy-preserving. In this paper, we propose a privacy-preserving framework for supply chain traceability that using smart contracts. Development processes, model implementation, and smart contracts are presented in detail and we show cryptographic techniques in these technologies to address the aforementioned. Finally, thanks to traceability and auditability, customers and other parties can view with a single product ID and also verified with digital signature the claims of the actors in the system.

研究动机与目标

• 解决集中式供应链系统中信任缺失和隐私保护不足的问题。
• 克服现有可追溯性框架的局限性，例如实时数据访问性差和隐私保护不足。
• 设计一种去中心化系统，确保端到端可审计性和透明性，同时不暴露敏感业务数据。
• 将数字签名和零知识证明等密码学原原子集成到智能合约中，实现安全且可验证的可追溯性。
• 使客户和审计人员仅通过产品ID和密码学生证即可验证供应链声明。

提出的方法

• 该框架使用许可型区块链以不可篡改的方式记录供应链事件。
• 通过实现智能合约，自动化并强制执行供应链各参与方之间的可追溯性规则。
• 使用数字签名对供应链参与者所作声明进行认证和验证。
• 采用零知识证明（ZKPs）在不泄露敏感信息（如交易金额或供应商身份）的情况下验证数据完整性。
• 为每个产品分配一个唯一ID，该ID映射其在区块链上的完整历史记录，实现全面可追溯性。
• 密码学技术在确保数据机密性的同时，为授权方维持可验证性和可审计性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在去中心化环境中，如何实现供应链可追溯性的透明性与隐私保护并重？
• RQ2 哪些密码学机制可在不暴露敏感业务数据的前提下确保可审计性？
• RQ3 如何利用智能合约实现供应链声明的无信任验证？
• RQ4 零知识证明在基于区块链的供应链系统中能在多大程度上增强隐私保护？
• RQ5 单一产品ID是否能够在保护机密性的同时，实现跨多个参与方的完整、可验证可追溯性？

主要发现

• 所提出的框架通过单一产品ID和密码学生证，实现了基于实时、端到端的可追溯性。
• 数字签名确保所有供应链参与者所作声明均真实且防篡改。
• 零知识证明可在不披露底层敏感信息的情况下验证数据完整性，从而保护隐私。
• 系统通过透明、不可篡改的区块链账本实现可审计性，该账本仅对授权方开放。
• 智能合约自动化并强制执行可追溯性规则，减少对第三方中介的依赖。
• 将密码学技术集成到智能合约中，确保了供应链中安全性和可验证性的统一。