[论文解读] Decentralized Trusted Timestamping using the Crypto Currency Bitcoin

Béla Gipp, Norman Meuschke+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 13, 2015

Advanced Steganography and Watermarking Techniques参考文献 5被引用 107

一句话总结

本文提出了一种去中心化的可信时间戳系统，利用比特币区块链为数字内容创建不可篡改且保护隐私的时间戳。通过哈希用户文件并将加密哈希值存储在区块链中，该系统能够在不暴露原始数据的情况下，提供特定时间点存在的可验证证明，为研究人员、作者和创作者提供一种无需信任的非商业性解决方案。

ABSTRACT

Trusted timestamping is a process for proving that certain information existed at a given point in time. This paper presents a trusted timestamping concept and its implementation in form of a web-based service that uses the decentralized Bitcoin block chain to store anonymous, tamper-proof timestamps for digital content. The service allows users to hash files, such as text, photos or videos, and store the created hashes in the Bitcoin block chain. Users can then retrieve and verify the timestamps that have been committed to the block chain. The non-commercial service enables anyone, e.g., researchers, authors, journalists, students, or artists, to prove that they were in possession of certain information at a given point in time. Common use cases include proving that a contract has been signed, a photo taken, a video recorded, or a task completed prior to a certain date. All procedures maintain complete privacy of the user's data.

研究动机与目标

• 解决对一种无需信任的去中心化方法以证明数字内容在特定时间点存在的需求。
• 消除对可能被攻破或不可靠的集中式时间戳机构的依赖。
• 为需要数字来源证明的个人和专业人士提供可扩展、低成本且保护隐私的解决方案。
• 证明利用比特币区块链作为公共、不可篡改的账本用于可信时间戳的可行性。
• 使用户能够独立验证时间戳，而无需信任第三方。

提出的方法

• 用户将数字内容（如文本、图像、视频）上传至基于网络的服务，该服务使用SHA-256计算加密哈希值。
• 计算出的哈希值随后通过交易存储在比特币区块链中，确保其不可篡改且可公开验证。
• 原始文件不会存储在区块链上；仅提交哈希值，从而保护用户数据隐私。
• 通过重新计算原始文件的哈希值并确认其与区块链中记录的哈希值一致，实现时间戳验证。
• 系统利用比特币的共识机制，确保一旦哈希值被记录，就无法被修改或删除。
• 该服务设计为非商业用途，可供研究人员、作者、记者和艺术家使用。

实验结果

研究问题

• RQ1 比特币区块链能否有效用作去中心化、防篡改的账本，用于数字内容的可信时间戳？
• RQ2 如何在确保可验证时间戳的同时保护用户数据隐私？
• RQ3 在实际应用中，使用比特币交易进行时间戳的可行性和可靠性如何？
• RQ4 与传统的集中式时间戳服务相比，这种去中心化方法在信任度和完整性方面有何差异？
• RQ5 用户能否在不依赖可信第三方的情况下，独立验证其数字内容在特定时间点的存在？

主要发现

• 该系统成功使用户仅通过文件哈希值，即可创建加密安全且不可篡改的时间戳。
• 原始文件保持私密，因为仅哈希值存储在区块链上，从而确保了数据保密性。
• 时间戳具有公开可验证性，并因比特币区块链的安全特性而具有抗篡改能力。
• 该服务不具商业动机，因此可供研究人员、作者和创作者用于非商业用途。
• 该方法为集中式时间戳机构提供了一种可行的、无需信任的替代方案。
• 实现证明了基于区块链的时间戳技术在实际数字来源需求中是可行且实用的。