The privacy-preserving data aggregation is a critical problem for many applications where multiple parties need to collaborate with each other privately to arrive at certain results. Blockchain, as a database shared across the network, provides an underlying platform on which such aggregations can be carried out with a decentralized manner. Therefore, in this paper, we have proposed a scalable privacy-preserving data aggregation protocol for summation on the Ethereum blockchain by integrating several cryptographic primitives including commitment scheme, asymmetric encryption and zero-knowledge proof along with the hypercube network topology. The protocol consists of four stages as contract deployment, user registration, private submission and proof verification. The analysis of the protocol is made with respect to two main perspectives as security and scalability including computational, communicational and storage overheads. In the paper, the zero-knowledge proof, smart contract and web user interface models for the protocol are provided. We have performed an experimental study in order to identify the required gas costs per individual and per system. The general formulation is provided to characterize the changes in gas costs for the increasing number of users. The zero-knowledge proof generation and verification times are also measured.


翻译:隐私保护数据聚合是许多应用中的关键问题,这些应用中多方需要私下协作以得出特定结果。区块链作为一种在网络中共享的数据库,为以去中心化方式执行此类聚合提供了底层平台。因此,本文通过集成承诺方案、非对称加密、零知识证明等密码学原语与超立方体网络拓扑,在以太坊上提出了一种可扩展的隐私保护数据聚合求和协议。该协议包含四个阶段:合约部署、用户注册、私有提交和证明验证。本文从安全性和可扩展性(包括计算、通信和存储开销)两个主要角度对协议进行了分析。文中提供了该协议的零知识证明、智能合约和网页用户界面模型。我们进行了实验研究,以确定单个用户和整个系统所需的Gas成本,并给出了通用公式来描述Gas成本随用户数量增加的变化。同时,还测量了零知识证明的生成和验证时间。

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