基于区块链的DIDComm公平连续密钥协商方案（BcFCKA）在自洽身份管理中的安全增强研究

《Computer Standards & Interfaces》：BcFCKA:Blockchain-based Fair and continuous key agreement for DIDComm in Self-Sovereign Identity

本文提出了一种基于区块链的公平连续密钥协商（BcFCKA）方案，针对自洽身份（SSI）中DIDComm框架缺乏完美前向安全性（PFS）、消息丢失恢复能力和连续密钥更新机制等痛点，通过智能合约实现去中心化的公平密钥更新。该方案在保证密钥预存储自由（Key Pre-storage Freedom）和抗消息丢失（Message Loss Resilience）的同时，通过BcFCX3DH实例实现了毫秒级高效密钥协商，为高安全需求的医疗健康、跨境身份认证等场景提供了可追溯、异步通信的密钥管理新范式。

　　

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系统模型

如图2所示，DIDComm系统模型包含五个核心实体：代理提供方（如欧盟委员会）、实体（个人/机构/设备）、代理（数字钱包）、中介节点以及区块链。代理提供方负责发布符合标准的代理程序，实体通过代理生成密钥对并派生DID（去中心化标识），区块链则通过智能合约（DIDSC/KASC）存储DID文档并协调密钥更新。

BcFCKA语法框架

BcFCKA被定义为一组算法集合，包含初始化（Setup）、DID生成（DidGen）、握手阶段（HandI/HandR）和更新阶段（UpI/UpR等）三大模块。该框架利用区块链的分布式账本特性，使双方代理能在无需中心服务器的前提下，实现公平可追溯的连续密钥轮转。

方案构建

基于X3DH协议构建的BcFCX3DH实例支持发送方身份认证。通过智能合约设计，该方案可灵活扩展为支持发送方匿名的模式，同时确保密钥更新的异步性和容错能力。

安全分析

形式化证明显示，BcFCX3DH在间隙计算性Diffie-Hellman（GCDH）假设下满足密钥保密性、发送方认证和完美前向保密（PFS）。非形式化分析进一步表明，该方案实现了密钥预存储自由、去中心化公平性等设计目标。

性能评估

通过功能对比与仿真实验，本方案在初始密钥建立和密钥更新环节仅需数毫秒，显著优于依赖预存储密钥或多轮交互的传统方案，尤其适用于高实时性要求的医疗物联网（IoMT）等场景。

局限性与展望

当前方案受区块链燃气费用和账本吞吐量限制，未来将探索Layer2扩容方案。此外，跨链互操作性和后量子密码（PQC）适配是下一步研究重点。

结论

BcFCKA通过区块链与密钥协商机制的深度融合，为SSI生态提供了兼具强安全性与实用性的异步通信解决方案，为健康医疗数据安全交换、跨境数字身份管理等场景奠定了技术基础。