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人工智能和区块链集成保护隐私

随着区块链和人工智能技术的广泛关注和潜在应用,两种技术融合直接产生的隐私保护技术正变得越来越重要。这些隐私保护技术不仅保护了个人的隐私,也保证了数据的可靠性和安全性。

在本文中,我们将讨论人工智能与区块链的协作如何催生众多隐私保护技术,以及它们在不同垂直领域的应用,包括去身份识别、数据加密、k-匿名和多层分布式账本方法。此外,我们还将尝试分析缺陷及其实际原因,并提出相应的解决方案。

区块链、人工智能及其集成

2008 年,中本聪推出了比特币,这是一种建立在区块链网络上的加密货币,区块链网络首次被引入世界。自推出以来,区块链就受到了广泛的欢迎,尤其是在过去几年。比特币目前的交易价值及其突破万亿美元市值大关表明区块链有潜力为该行业带来可观的收入和利润。

区块链技术主要可以根据其提供的可访问性和控制水平进行分类,公共、私有和联合是区块链技术的三种主要类型。流行的加密货币和区块链架构(如比特币和以太坊)是公共区块链产品,因为它们本质上是去中心化的,并且它们允许节点自由地进入或退出网络,从而促进最大程度的去中心化。

下图描述了以太坊的结构,它利用链表在不同区块之间建立连接。块的标头存储前一个块的哈希地址,以便在两个连续块之间建立链接。

人工智能和区块链集成保护隐私

区块链技术的发展和实施伴随着各个领域不可忽视的合法安全和隐私问题。例如,金融行业的数据泄露可能会导致重大损失,而军事或医疗系统的数据泄露可能会造成灾难性的后果。为了防止这些情况的发生,数据、用户资产和身份信息的保护一直是区块链安全研究界的一大焦点,而为了保证区块链技术的发展,维护其安全至关重要。

以太坊是一个去中心化的区块链平台,它使用多个节点协作维护共享信息分类帐。以太坊网络中的每个节点都利用 EVM 或以太坊向量机来编译智能合约,并促进通过 P2P 或点对点网络进行的节点之间的通信。以太坊网络上的每个节点都具有独特的功能和权限,尽管所有节点都可以用于收集交易并参与区块挖掘。此外,值得注意的是,与比特币相比,以太坊显示出更快的区块生成速度,领先近 15 秒。这意味着加密货币矿工有更好的机会更快地获得奖励,同时验证交易的间隔时间也大大缩短。

另一方面,人工智能或人工智能是现代科学的一个分支,专注于开发具有决策能力的机器,并能够模拟与人类能力相当的自主思维。人工智能本身就是一个非常庞大的分支,有许多子领域,包括深度学习、计算机视觉、自然语言处理, 和更多。尤其是 NLP,它是过去几年受到高度关注的一个子领域,导致了一些顶尖的法学硕士(如 GPT 和 BERT)的发展。NLP 正在走向近乎完美,NLP 的最后一步是处理可以让计算机理解的文本转换,而最近基于 GPT-4 构建的 ChatGPT 等模型表明该研究正在朝着正确的方向发展。

人工智能开发人员中非常流行的另一个子领域是深度学习,这是一种通过模仿神经元结构来工作的人工智能技术。在传统的深度学习框架中,通过训练分层网络结构来逐层处理外部输入信息,然后将其传递到隐藏层进行最终表示。深度学习框架可以分为两类:监督学习和无监督学习

人工智能和区块链集成保护隐私

上图描绘了深度学习感知器的架构,从图中可以看出,深度学习框架采用多级神经网络架构来学习数据中的特征。神经网络由三种类型的层组成,包括隐藏层、输入支付者和输出层。框架中的每个感知器层都连接到下一层,以形成深度学习框架。

最后,区块链和人工智能技术的融合,这两种技术正在跨行业和领域应用,人们对网络安全、数据安全和隐私保护的关注度越来越高。区块链与人工智能融合的应用体现在以下几个方面。

利用区块链技术记录和存储训练数据、模型的输入和输出以及参数,确保模型审计的问责性和透明度。

利用区块链框架部署AI模型,实现模型间的去中心化服务,增强系统的可扩展性和稳定性。

使用去中心化系统提供对外部人工智能数据和模型的安全访问,并使区块链网络能够获取可靠的外部信息。

利用基于区块链的通证设计和激励机制,在用户和人工智能模型开发者之间建立联系和值得信赖的互动。

区块链与人工智能技术融合保护隐私

在当前场景下,数据信任系统存在一定的局限性,影响了数据传输的可靠性。为了挑战这些限制,可以部署区块链技术来建立可靠且安全的数据共享和存储解决方案,提供隐私保护并增强数据安全性。下表列出了区块链在人工智能隐私保护方面的一些应用。

人工智能和区块链集成保护隐私

通过加强这些技术的实施和集成,可以显着提高当前数据信任系统的保护能力和安全性。

数据加密

传统上,数据共享和数据存储方法很容易受到安全威胁,因为它们依赖于集中式服务器,这使得它们很容易成为攻击者识别的目标。这些方法的脆弱性导致了数据被篡改、数据泄露等严重的并发症,而在目前的安全需求下,仅靠加密方法不足以保证数据的安全,这是出现这种现象的主要原因。基于人工智能与区块链融合的隐私保护技术。

我们来看一个基于区块链的隐私保护联邦学习方案,旨在改进Multi-Krum技术,并将其与同态加密相结合,实现密文级别的模型过滤和模型聚合,可以在维护隐私保护的同时验证本地模型。该方法采用Paillier同态加密技术对模型更新进行加密,从而提供额外的隐私保护。Paillier 算法的工作原理如图所示。

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去识别化

去标识化是目前常用的一种方法,通过将数据与数据标识符分离,对数据中用户的个人识别信息进行匿名化处理,从而降低数据被追踪的风险。存在一个基于许可区块链技术构建的去中心化人工智能框架,该框架使用上述方法。AI框架本质上是将个人识别信息与非个人信息有效分离,然后将个人识别信息的哈希值存储在区块链网络中。所提出的人工智能框架可用于医疗行业,共享患者的医疗记录和信息,而无需透露他/她的真实身份。如下图所示,拟议的人工智能框架使用两个独立的区块链来处理数据请求,其中一个区块链网络存储患者的信息以及数据访问权限,而第二个区块链网络捕获请求者提出的任何请求或查询的审计跟踪。因此,患者仍然对其医疗记录和敏感信息拥有完全的权限和控制权,同时在网络上的多个实体内实现安全可靠的数据共享。

多层分布式账本

多层分布式账本是一种具有去中心化属性和多个层次结构的数据存储系统,旨在最大限度地提高效率,并确保数据共享过程的安全并增强隐私保护。DeepLinQ是一种基于区块链的多层去中心化分布式账本,通过启用受隐私保护的数据隐私来解决用户对数据隐私和数据共享的担忧。DeepLinQ通过采用按需查询、访问控制、代理预留、智能合约等多种技术,利用区块链网络共识机制、完全去中心化、匿名性等特点来保护数据隐私,兑现了承诺的数据隐私。

K-匿名

K-匿名方法是一种隐私保护方法,旨在对数据集中的个体进行定位和分组,每个组中至少有K个具有相同属性值的个体,从而保护个体用户的身份和隐私。K-匿名方法是所提出的可靠交易模型的基础,该模型促进能源节点和电动汽车之间的交易。在该模型中,K-Anonymity 方法有两个功能:首先,它通过使用 K-Anonymity 技术构造统一请求来隐藏电动汽车的位置,从而隐藏或隐藏汽车所有者的位置;其次,K-匿名方法隐藏用户标识符,使攻击者无法选择将用户与其电动汽车关联起来。

评估与情况分析

本节我们将对近年来提出的十种利用区块链与人工智能技术融合的隐私保护系统进行综合分析和评估。评估重点关注这些提出的方法的五个主要特征,包括:权限管理、数据保护、访问控制、可扩展性和网络安全,并讨论了其优点、缺点和潜在的改进领域。人工智能和区块链技术融合产生的独特功能为新想法和增强隐私保护的解决方案铺平了道路。作为参考,下图显示了用于得出区块链和人工智能技术结合应用的分析结果的不同评估指标。

人工智能和区块链集成保护隐私

权限管理

访问控制是一种安全和隐私技术,用于根据预定义的规则、指令集、策略来限制用户对授权资源的访问,从而保护数据完整性和系统安全。存在一种智能隐私停车管理系统,它利用基于角色的访问控制或 RBAC 模型来管理权限。在该框架中,每个用户被分配一个或多个角色,然后根据角色进行分类,以便系统控制属性访问权限。网络上的用户可以利用自己的区块链地址来验证自己的身份,并获得属性授权访问。

访问控制

访问控制是隐私保护的关键基础之一,根据组成员身份和用户身份来限制访问,以确保只有授权用户才能访问他们被允许访问的特定资源,从而保护系统免受不必要的攻击。强制访问。为了确保有效且高效的访问控制,框架需要考虑多种因素,包括授权、用户身份验证和访问策略。

数字身份技术是物联网应用的一种新兴方法,可以提供安全可靠的访问控制,并确保数据和设备隐私。该方法提出使用一系列基于密码原语和数字身份技术或DIT的访问控制策略来保护无人机、云服务器和地面站服务器(GSS)等实体之间的通信安全。一旦实体注册完成,凭证就会存储在内存中。下表总结了框架中的缺陷类型。

人工智能和区块链集成保护隐私

数据保护

数据保护是指数据加密、访问控制、安全审计、数据备份等措施,确保用户的数据不被非法访问、篡改或泄露。在数据处理方面,可以采用数据脱敏、匿名化、数据隔离、数据加密等技术来保护数据免遭未经授权的访问和泄露。此外,同态加密、差分隐私保护、数字签名算法、非对称加密算法、哈希算法等加密技术可以防止非授权用户的非法访问,保证数据的机密性。

网络安全

网络安全是一个广泛的领域,涵盖不同的方面,包括确保数据的机密性和完整性、防止网络攻击以及保护系统免受网络病毒和恶意软件的侵害。为了保证系统的安全、可靠、保密,需要采用一系列安全的网络架构和协议以及安全措施。此外,分析和评估各种网络威胁并提出相应的防御机制和安全策略对于提高系统的可靠性和安全性至关重要。

人工智能和区块链集成保护隐私

可扩展性

可扩展性是指系统处理大量数据或增加用户数量的能力。在设计可扩展的系统时,开发人员必须考虑系统性能、数据存储、节点管理、传输等几个因素。此外,开发者在保证框架或系统的可扩展性的同时,还必须考虑系统的安全性,防止数据泄露、数据泄露等安全风险。

开发人员设计了一个符合欧洲通用数据保护规则或 GDPR 的系统,将隐私相关信息和艺术品元数据存储在链外的分布式文件系统中。艺术品元数据和数字通证存储在OrbitDB数据库存储系统中,该系统使用多个节点存储数据,从而确保数据安全和隐私。链下分布式系统分散了数据存储,从而提高了系统的可扩展性。

人工智能和区块链集成保护隐私

情况分析

人工智能和区块链技术的融合开发了一个重点关注保护用户隐私、身份和数据的系统。尽管AI数据隐私系统仍面临网络安全、数据保护、可扩展性、访问控制等挑战,但在设计阶段结合实际考虑综合考虑和权衡这些问题至关重要。随着技术的进一步发展和进步,应用范围的扩大,利用人工智能和区块链构建的隐私保护系统将在未来受到更多关注。根据研究成果、技术手段和应用场景,可分为三类。

利用区块链和人工智能技术在物联网或物联网行业中的隐私保护方法应用。

隐私保护方法在利用区块链和人工智能技术的智能合约和服务中的应用。

利用区块链和人工智能技术提供隐私保护的大规模数据分析方法。

第一类技术重点关注人工智能和区块链技术在物联网行业隐私保护的实施。这些方法使用人工智能技术来分析大量数据,同时利用区块链网络的去中心化和不可变的特性来确保数据的真实性和安全性。

第二类技术侧重于融合人工智能和区块链技术,通过利用区块链的智能合约和服务来增强隐私保护。这些方法将数据分析和数据处理与人工智能结合起来,并使用区块链技术来减少对可信第三方的依赖,并记录交易。

最后,第三类技术侧重于利用人工智能和区块链技术的力量,在大规模数据分析中实现增强的隐私保护。这些方法旨在利用区块链的去中心化和不变性特性来确保数据的真实性和安全性,同时人工智能技术确保数据分析的准确性。

结论

在本文中,我们通过讨论人工智能和区块链技术的相关方法论,并评估了这些隐私保护技术的五个主要特征,讨论了如何同步使用人工智能和区块链技术来增强隐私保护技术的应用。此外,我们还讨论了当前系统的现有局限性。基于区块链和人工智能的隐私保护技术领域仍存在一些需要解决的挑战,例如如何在数据共享和隐私保护之间取得平衡。关于如何有效融合人工智能和区块链技术能力的研究正在进行中,以下是可用于集成其他技术的其他几种方法。

边缘计算

边缘计算旨在通过利用边缘和物联网设备的力量来处理私有和敏感的用户数据,从而实现去中心化。由于人工智能处理必须使用大量计算资源,因此使用边缘计算方法可以将计算任务分配到边缘设备进行处理,而不是将数据迁移到云服务或数据服务器。由于数据在更靠近边缘设备本身的地方进行处理,因此延迟时间显着减少,网络拥塞也随之减少,从而提高了系统的速度和性能。

多链机制

多链机制有可能解决单链区块链存储和性能问题,从而提高系统的可扩展性。多链机制的融合,有利于基于不同属性和隐私级别的数据分类,从而提高隐私保护系统的存储能力和安全性。

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