将链上信任扩展至链下——基于可信执行环境（TEE）的可信区块链数据采集
密码学与安全
2022-01-04 v2
摘要
区块链在严格的密码学假设和严谨的安全性证明之上构建了一个安全环境。它使得链上交互能够实现可追溯性、透明性和问责制等可信属性。然而，当前区块链的可信性仅局限于链上，对物理的链下环境造成了“信任鸿沟”。这是由于缺乏一种能够实时且一致地真实反映物理世界的方案。这种缺失阻碍了区块链在现实世界中的进一步应用，尤其是安全敏感型应用。在本文中，我们提出了一种将区块链信任从链上扩展至链下的方案，并以可信疫苗运输为例。我们的方案包括：1）一个基于可信执行环境（TEE）的可信环境监控系统，该系统使用 Arm Cortex-M33 微控制器构建，通过可信传感器持续感知疫苗箱内部并生成防伪造数据；2）一个一致性协议，以真实、实时一致、连续且容错的方式将环境状态数据从 TEE 系统上传至区块链。我们的安全性分析表明，任何对手都无法在不被捕获的情况下以任何方式篡改疫苗。我们开展了一项实验以记录疫苗运输箱中在运输过程中的内部状态，结果表明所提出的系统在本地感知与处理上的平均延迟为 84 ms，随后感知数据传输至区块链并在链上可用的平均延迟为 130 ms。
引用
@article{arxiv.2106.15934,
title = {Extending On-chain Trust to Off-chain -- Trustworthy Blockchain Data Collection using Trusted Execution Environment (TEE)},
author = {Chunchi Liu and Hechuan Guo and Minghui Xu and Shengling Wang and Dongxiao Yu and Jiguo Yu and Xiuzhen Cheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.15934},
year = {2022}
}