基于 DID 的可验证随机函数的量子安全混合区块链系统与 NTRU 可链接环签名

在本研究中，我们提出了一个安全的、基于智能合约的可验证随机函数（VRF）模型，以解决现有系统的不足。随着量子计算的出现，传统的公钥密码学面临潜在漏洞。为了增强我们 VRF 的鲁棒性，我们采用后量子 Ring-LWE 加密来生成伪随机序列。考虑到这种方法的计算强度以及相关的链上 Gas 成本，我们提出了一种 VRF 系统的混合架构，使链上和链下能够以可扩展且安全的方式进行通信。为了确保链下计算（例如 Ring-LWE 加密）的有效性和完整性，我们采用了 NTRU 格上的量子安全可链接环签名方案，以及带有安全密钥封装机制（KEM）的委托密钥生成（DKG）。我们的去中心化 VRF 采用多方计算（MPC）和基于区块链的去中心化标识符（DID），确保了增强随机性和安全性的集体努力。我们通过近似估计整体时间和空间复杂度，展示了所提出的 VRF 模型的安全性和隐私优势。我们还评估了 VRF MPC 模型的熵，并概述了其 Solidity 智能合约集成。本研究还提供了一种生成和验证 VRF 输出证明的方法，该方法最适用于需要随机性和验证的场景。最后，使用 NIST SP800-22 随机性测试套件，我们在 11 项标准测试中取得了 97.73% 的总体通过率和总计 176 项测试中 0.5459 的平均 p 值，展示了令人满意的结果。