论文研究-乐观逼进的公平交换 .pdf
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2019-08-14
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乐观逼进的公平交换
蓝天，秦志光，赵洋
电子科技大学计算机科学与工程学院，成都（610054）
E-mail：lantian1029@uestc.edu.cn
摘 要：针对电子物品交换问题，已有的乐观交换方案只能保证有条件的强公平性，逼进交
换不能保证强公平性且需要相等计算能力的假设。该文提出一个乐观逼进的公平交换协议，
该协议在正常执行过程中类似于逼进交换，无须第三方参与也无须相等计算能力的假设，且
具有相对较低的通信复杂度。在异常情况出现时，向第三方提出申诉，由第三方来协助完成
交换或者向受害方恢复秘密，从概率意义上说保证了强公平性。
关键词：公平交换；离线第三方；逼进交换；强公平性
中图分类号：TP393.08
1. 引言
电子商务中的商业交易通常可归结到用一个商品交换另一个。我们可以发现不同种类
的商业活动中有不同实例的一般性交换场景：
[1]
z 购买：用付款交换有价商品的收据；
z 签约：每一方用对合同文本的不可抵赖承诺，来交换另一方对此合同文本的不可抵
赖承诺；
z 挂号邮件：发送的邮件要交换一个送达的收据；
z 物物交换：任意有价商品交换另一个有价商品。
当一个系统包含了众多互不信任的参与者，自然就带来它是否满足所有参与者的安全
要求的问题。一个不损害诚实参与者利益的系统被认为是公平的。如果一个参与者是诚实
的，公平系统必须保证其他参与者不会从他身上获益。
公平性有强弱之分，强公平性是指，当交换过程结束后，要么交换双方都收到自己所
希望的东西，要么双方都未收到自己所希望的东西；弱公平性是指，当交换过程结束后，
要么满足强公平性，要么未收到对方东西的一方能得到对方已收到他所希望的证据，以便
未收到东西的一方能向仲裁人出示该证据，证明对方已收到自己所希望的东西。
2. 相关工作
一般将已有的公平交换协议分为三类：在线第三方协议、离线第三方协议（乐观交换协
议）和逼进交换协议。在线第三方协议的优点是可以保证强公平性，缺点主要安全性来自对
可信第三方的依赖，并且在有多个交换实例的场景里第三方成为影响效率的瓶颈，但是完全
脱离第三方的两方公平交换是不能保证强公平性的
[2]
，因此近年很多研究集中在乐观交换的
方案上。
Asokan 等人提出的乐观协议
[3]
描述了一个用四条消息进行同步签约的协议，并在文献[4]
中做了改进，提出了四条消息的异步签约协议，并且用可验证加密实现了签名的公平交换。
Bao 等
[5]
也提出使用可验证加密来做公平签名交换。这类协议在正常情况下不需要求助第三
方，只有某方出现异常行为时才会让第三方介入仲裁，所以效率高并对交换双方都是不可抵
赖的。但对于先发送的一方，强公平性只有在交换品是可恢复或可撤销的情况下（如电子货
币、支票等）能够保证，对于物物交换仍然是弱公平的。
没有第三方的逼进交换协议可进一步分为两类。一类逼进交换协议以 Shimon Even 等的
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