33、乐观公平交换协议的形式化新方法

乐观公平交换协议的形式化新方法

1. 引言

随着电子商务的重要性日益凸显，公平交换变得愈发关键。公平交换用于在两方之间公平地交换有价值的数据，而公平交换协议在实现公平交换中起着重要作用。

形式化分析技术是分析公平交换协议的重要手段。早期的方法主要依赖于信念逻辑，它能证明不可抵赖性，但难以分析乐观公平交换协议的及时性。模型检查方法解决了这一难题，但存在状态空间爆炸的问题。目前的趋势是寻找结合的方法，并找出更多的攻击策略。

本文旨在分析乐观公平交换协议。乐观公平交换最早由Asokan提出，利用离线可信第三方（TTP）来减轻其负担，仅在出现故障或冲突时调用TTP。本文在信念逻辑和模型检查方法的基础上，构建了一种新的形式化方法，继承了信念逻辑的优点，重点关注模型和逻辑定义，解决了乐观公平交换协议中的通信信道和时间敏感问题。

2. 公平交换的安全定义

公平交换协议有两种可能的终止状态：成功或中止。如果一个交换协议满足以下三个强制属性，则认为它是安全的：
- 有效性 ：如果双方都诚实行事，协议完成后，A和B各自获得他们想要的物品，并都达到成功终止状态。
- 及时性 ：按照协议行事的各方始终有能力在有限时间内达到成功终止状态或中止终止状态。
- 公平性 ：如果至少有一方不按照协议行事，那么在交换协议运行结束时，要么双方都获得他们期望的物品，要么没有人能获得任何有价值的东西。

在异步系统中，消息可能会延迟任意（但有限）的时间。诚实方A很难区分两种情况：一是B已发送消息但信道有问题；二是B整体