Increasing awareness of privacy-preserving has led to a strong focus on anonymous systems protecting anonymity. By studying early schemes, we summarize some intractable problems of anonymous systems. Centralization setting is a universal problem since most anonymous system rely on central proxies or presetting nodes to forward and mix messages, which compromises users' privacy in some way. Besides, availability becomes another important factor limiting the development of anonymous system due to the large requirement of additional additional resources (i.e. bandwidth and storage) and high latency. Moreover, existing anonymous systems may suffer from different attacks including abominable Man-in-the-Middle (MitM) attacks, Distributed Denial-of-service (DDoS) attacks and so on. In this context, we first come up with a BlockChain-based Mix-Net (BCMN) protocol and theoretically demonstrate its security and anonymity. Then we construct a concrete dynamic self-organizing BlockChain-based MIX anonymous system (BCMIX). In the system, users and mix nodes utilize the blockchain transactions and their addresses to negotiate keys with each other, which can resist the MitM attacks. In addition, we design an IP sharding algorithm to mitigate Sybil attacks. To evaluate the BCMIX system, we leverage the distribution of mining pools in the real world to test the system's performance and ability to resistant attacks. Compared with other systems, BCMIX provides better resilience to known attacks, while achieving low latency anonymous communication without significant bandwidth or storage resources.

中文翻译：

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BCMIX：基于区块链的动态自组织混合匿名系统

对隐私保护意识的提高导致了对保护匿名的匿名系统的强烈关注。通过研究早期方案，我们总结了匿名系统的一些棘手问题。中心化设置是一个普遍问题，因为大多数匿名系统依赖中心代理或预设节点来转发和混合消息，这在某种程度上损害了用户的隐私。此外，由于对额外的额外资源（即带宽和存储）和高延迟的大量需求，可用性成为限制匿名系统发展的另一个重要因素。此外，现有的匿名系统可能遭受不同的攻击，包括可恶的中间人 (MitM) 攻击、分布式拒绝服务 (DDoS) 攻击等。在这种情况下，我们首先提出了一个基于区块链的 Mix-Net (BCMN) 协议，并从理论上证明了其安全性和匿名性。然后我们构建了一个具体的动态自组织基于区块链的 MIX 匿名系统（BCMIX）。在系统中，用户和混合节点利用区块链交易及其地址相互协商密钥，可以抵抗中间人攻击。此外，我们设计了一种 IP 分片算法来缓解 Sybil 攻击。为了评估 BCMIX 系统，我们利用现实世界中矿池的分布来测试系统的性能和抵御攻击的能力。与其他系统相比，BCMIX 对已知攻击具有更好的弹性，同时无需大量带宽或存储资源即可实现低延迟匿名通信。然后我们构建了一个具体的动态自组织基于区块链的 MIX 匿名系统（BCMIX）。在系统中，用户和混合节点利用区块链交易及其地址相互协商密钥，可以抵抗中间人攻击。此外，我们设计了一种 IP 分片算法来缓解 Sybil 攻击。为了评估 BCMIX 系统，我们利用现实世界中矿池的分布来测试系统的性能和抵御攻击的能力。与其他系统相比，BCMIX 对已知攻击具有更好的弹性，同时无需大量带宽或存储资源即可实现低延迟匿名通信。然后我们构建了一个具体的动态自组织基于区块链的 MIX 匿名系统（BCMIX）。在系统中，用户和混合节点利用区块链交易及其地址相互协商密钥，可以抵抗中间人攻击。此外，我们设计了一种 IP 分片算法来缓解 Sybil 攻击。为了评估 BCMIX 系统，我们利用现实世界中矿池的分布来测试系统的性能和抵御攻击的能力。与其他系统相比，BCMIX 对已知攻击具有更好的弹性，同时无需大量带宽或存储资源即可实现低延迟匿名通信。此外，我们设计了一种 IP 分片算法来缓解 Sybil 攻击。为了评估 BCMIX 系统，我们利用现实世界中矿池的分布来测试系统的性能和抵御攻击的能力。与其他系统相比，BCMIX 对已知攻击具有更好的弹性，同时无需大量带宽或存储资源即可实现低延迟匿名通信。此外，我们设计了一种 IP 分片算法来缓解 Sybil 攻击。为了评估 BCMIX 系统，我们利用现实世界中矿池的分布来测试系统的性能和抵御攻击的能力。与其他系统相比，BCMIX 对已知攻击具有更好的弹性，同时无需大量带宽或存储资源即可实现低延迟匿名通信。