基于可信执行环境的跨智能合约执行方法研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文

摘要

智能合约是运行于分布式、公开透明的区块链上的一种可编程应用。然而，现

有的智能合约系统缺乏对隐私保护的支持，这使得许多隐私敏感的数据应用无法在

其中安全地部署。同时，为了充分利用隐私数据的价值，智能合约系统需要支持跨

合约事务，以允许隐私数据在不同的合约之间共享使用。因此，需要研究跨智能合

约执行的隐私保护方法，以满足隐私敏感的合约应用需求。

为了解决上述问题，提出了基于可信执行环境的跨智能合约执行方法。借助可

信执行环境技术，使用可信硬件保护智能合约执行的完整性与数据机密性，为智能

合约系统提供隐私保护支持。其次，为充分利用隐私数据在合约系统的价值，提出

了细粒度的合约提交机制，为跨合约事务提供原子性与一致性保证。利用基于细粒

度的并发控制来确保提交的跨合约事务彼此不冲突，并对事务的执行结果进行签名，

以确保所有合约都被正确提交。最后，为增强系统的可用性，缓解可信执行环境节

点的单点故障问题，提出了一种计算节点的密钥管理协议。在该协议中，非活动节

点使用英特尔的远程身份认证后，可以从在线的合约计算节点中获取所需的密钥信

息，从而支持计算节点的动态加入。

在通用可组合框架下系统的协议证明了其安全性。并对系统进行性能测试。实

验结果表明，相较于以太坊网络，该系统显著提高了所支持合约计算的复杂程度，

在相同系统吞吐量的情况下，系统能够支持比标准以太坊执行时间多2-3个数量级

的合约计算。此外，该系统的链上存储开销和共识节点计算开销均处可接受的程度，

这意味着该系统能够在实际应用中发挥重要的作用。

关键词：区块链；可信执行环境；链下执行

I

华中科技大学硕士学位论文

Abstract

Smartcontractsareprogrammableapplicationsthatrunonadistributed,publicly

transparentblockchain.However,existingsmartcontractsystemslacksupportforprivacy

protection,makingitdifficulttosecurelydeploymanyprivacy-sensitivedataapplications.

Additionally,inordertofullyleveragethevalueofprivacydata,smartcontractsystems

needtosupportcross-contracttransactionstoallowprivacydatatobesharedandused

acrossdifferentcontracts.Therefore,researchisneededonprivacyprotectionmethodsfor

cross-contractexecutionofsmartcontractstomeettheneedsofprivacy-sensitivecontract

applications.

Toaddresspotentialprivacyissuesinsmartcontractexecution,weproposeacross-

contractexecutionmethodbasedontrustedexecutionenvironmenttechnology.First,This

methoddelegatesthecomputationofthesmartcontracttotrustedexecutionenvironment

nodestoachievedataprivacyprotectioninsmartcontractcomputation.Secondly,it

providesa