Contact tracing has been proven an effective approach to control the virus spread in pandemics like COVID-19 pandemic. As an emerging powerful decentralized technique, blockchain has been explored to ensure data privacy and security in contact tracing processes. However, existing works are mostly high-level designs with no sufficient demonstration and treat blockchain as separate storage system assisting third-party central servers, ignoring the importance and capability of consensus mechanism and incentive mechanism. In this paper, we propose a light-weight and fully third-party free Blockchain-Driven Contact Tracing framework (BDCT) to bridge the gap. In the BDCT framework, RSA encryption based transaction verification method (RSA-TVM) is proposed to ensure contact tracing correctness, which can achieve more than 96\% contact cases recording accuracy even each person has 60\% probability of failing to verify the contact information. Reputation Corrected Delegated Proof of Stake (RC-DPoS) consensus mechanism is proposed together with the incentive mechanism, which can ensure timeliness of reporting contact cases and keep blockchain decentralized. A novel contact tracing simulation environment is created, which considers three different contact scenarios based on population density. The simulation results demonstrate the effectiveness, robustness and attack resistance of RSA-TVM and RC-DPoS in the proposed BDCT.


翻译:事实证明,联系追踪是控制在COVID-19大流行等传染病中传播病毒的有效方法,作为一种新兴的强大分散技术,已经探索了链条,以确保在联系追踪过程中的数据隐私和安全,然而,现有的工程大多是高层次设计,没有足够演示,并且将链条作为单独的储存系统处理,协助第三方中央服务器,忽视协商一致机制和奖励机制的重要性和能力;在本文件中,我们提议建立一个轻量和完全第三方自由的链条联系追踪框架,以弥补差距;在BDCT框架内,提议采用RSA加密交易核查方法(RSA-TVM),以确保联系追踪正确性,这可以达到96个以上的接触案例,记录准确性,甚至每个人都有60个概率无法核实联系信息; 与奖励机制一道,提出对Stract(RC-DPS)的校正授权证明(RC-DPS)共识机制,以确保报告接触案例的及时性,并保持阻隔段分散;在BDC-DVS拟议攻击的三种不同的接触假设情景; 模拟结果显示RS-DR-DR-D的抗力和RED的可靠性。

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