区块链共识算法综述

区块链技术作为核心技术自主创新的重要突破口,在越来越多的领域带来了深刻的变革.区块链的三大核心技术分别是:密码学、共识机制和分布式网络.共识算法作为区块链技术的核心之一,对维护系统稳定运行,以及节点间的相互信任有着重要的作用.本文主要介绍了区块链共识机制发展至今的一些代表性算法,包括分布式共识、工作量证明、权益证明等共识算法,并对这些算法中存在的一些安全隐患进行了概述.     

区块链研究综述

区块链技术伴随着数字货币比特币产生,是一个具有全网一致性共识、去中心化、可编程和安全防篡改等特点的分布式数据账本,目前在数字金融货币领域的应用最为广泛。区块链技术的不断发展和更新,为其与更多领域的融合提供了可能性,可构建不同的可编程行业区块链系统。面向未来区块链技术的发展,介绍区块链技术的背景和基本框架,详细讨论区块链的关键技术:共识机制、智能合约以及安全隐私问题,研究区块链技术与5G、物联网和边缘计算的融合。对区块链技术的研究进展进行概括,重点关注跨链技术和可扩展性问题,并分析未来区块链物联网系统的发展方向。     

基于可扩展区块链的智慧城市框架

为解决智慧城市中的大数据相关隐私和安全问题,提出一种基于多链和分片技术的异构多链可扩展区块链结构,使高效的跨链事务具有高可伸缩性和可扩展性.并设计了基于可扩展区块链的智慧城市框架,该框架由物理层、通信层、平台层和应用层组成,其中通信层与可扩展区块链集成,通过内容分发协议和智能合约等区块链技术保证传输数据的安全性和隐私性.平台层中区块链分布式分类帐本数据库,安全存储交易记录.通过可扩展区块链智慧城市框架,更好地支持大规模业务应用,实现智慧城市的建设和发展.     

区块链的培育之路

互联网技术的快速发展在方便信息传递和交易行为的同时,也带来了身份识别、信息安全、交易可溯性等一系列问题,第三方中介机构的介入虽然有助于相关问题的解决,但也伴随着巨大的交易成本以及较低的运作效率.区块链技术是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式,在无法建立信任关系的互联网中,依靠密码学和分布式算法,它可以解决上述痛点,实现端到端信任与价值的低成本可靠传递,因此被誉为互联网时代最具颠覆性的技术革命之一.     

区块链技术

区块链技术源于比特币系统的底层框架,是具备去中心化、去信任化、集体维护、时序数据、可编程和不可篡改等特点的分布式存储方案,对于金融领域乃至整个宏观社会系统具有重大历史意义.区块链是由一些已经成熟的技术整合而成,数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层构成了区块链底层基础架构.区块链目前主要有公有链、联盟链及私有链3类,主流开发平台有以太坊和超级账本.本文从区块链技术定义概述出发,介绍了区块链底层基础架构,阐述了各层架构中应用的核心技术,归纳了区块链主要类别以及相应类型下的区块链应用底层开发平台,最后列举了区块链技术当下面临的主要问题,希望能够为相关研究和学习提供参考.     

基于区块链技术的供应链溯源模式创新

传统的物联网追溯系统依赖于集中式服务器 客户端模式，存在着信息采集困难、结构中心化以及信息不安全等问题。借助区块链技术的智能合约、分布式账本和共识机制等优势，提高供应链安全性和完全透明性，改善可追溯性。通过分析当下供应链溯源模式的局限性，结合区块链技术的特点和功能，确定基于区块链的解决方案来改善供应链可追溯性问题，提出基于区块链的溯源系统的体系结构设计框架和适用性应用分析流程，对提高供应链可持续性具有积极的作用。     

区块链技术在智能电网稳定控制系统中的应用

针对当前稳控系统控制模式存在工作效率低、过程难追溯、在线监管及数据更新难等问题,将区块链技术内嵌在稳控系统控制框架中.利用区块链技术优势,将稳控系统控制过程各阶段涉及的数据信息进行区块化封装及分布式控制,使得关键数据信息实现可追溯、不可篡改,进而可对全生命周期进行控制.构建了基于区块链的稳控系统管理运行、控制应用架构,给出了区块数据结构,采用了股份授权证明共识(DPOS)机制.针对目前正在进行的某稳控系统控制项目,开发了基于区块链的稳控系统管理应用平台.结果表明,在稳控系统运维管理阶段,策略文件和定值文件实现了上链存证和一致性检验等实时监管,进一步提高了稳控系统控制的智能化和自动化水平.     

适用于风电场群能量管理的区块链PBFT共识算法改进研究

随着新型电力系统的不断发展，新的能量管理方式变得越发迫切，区块链技术被广泛视为能够让能量管理的效率得到提高的关键技术。针对风电场群能量管理中场群间信息交互共享困难等问题，基于区块链理论引入信誉度机制，提出一种基于信誉度分级的实用拜占庭容错（CR-PBFT）共识算法，基于信誉度值划分节点类型，优化主节点选取方式；引入超级节点机制，以解决网络中节点动态增减和节点监督管理问题，通过优化视图切换与垃圾回收机制，减少视图切换频率和系统资源浪费。基于Hyperledger Fabric框架，对改进的CR-PBFT与传统PBFT共识算法进行吞吐量、共识时延、容错性、可扩展性等对比测试，改进的CR-PBFT算法吞吐量提升42.6%，共识时延降低51.5%，时间复杂度降低50%，在容错性和可扩展性方面具有明显优势，能更好地应用于发展更高效安全的风电场群能量管理技术。     

基于区块链的物联网应用研究综述

物联网设备数量的快速增长证明了该领域具有巨大的应用及研究价值,但其设备异构性、隐私泄露、安全漏洞及可扩展性等自身问题使得物联网系统安全面临着严峻挑战。通过结合区块链技术解决上述问题,已成为物联网领域的一大主要研究热点。分析了物联网目前所面临的风险挑战及结合区块链后的可解决方案,对近几年国内外区块链技术在物联网各领域的应用最新研究成果及与5G网络的可集成性进行了总结,分析了未来在这些领域的研究发展方向,讨论了区块链与物联网集成后面临的资源受限、计算开销大及隐私性等问题。     

基于区块链的医疗信息系统及智能合约设计

区块链技术具有去中心化、防数据篡改、可追溯和分布式存储等特性,具有十分广阔的应用前景。针对医疗系统的体系结构问题,设计一个具体的基于区块链的体系结构。从医疗信息系统的数据存储和共享的角度出发,使用区块链技术存储和管理数据,详细地讨论了区块链医疗信息系统智能合约的设计方法,并给出了一个比较具体的实现。     

基于联盟区块链和IPFS的音乐共享模型

提出一种基于联盟区块链技术和星际文件系统(IPFS)的去中心化音乐共享模型.利用区块链去中心化、不可篡改等特点,结合IPFS共同维护音乐数据的分布式可靠存储,并在联盟链场景下搭建节点进行数据验证,采用以太坊PoA共识机制避免算力挖矿,以减少全网节点共识时间,通过设计智能合约实现了安全、透明的音乐数据存储和共享.对区块链交易处理效率进行实验测试,结果表明,当出块时间为100 s时,系统吞吐量为311笔/s,具有较高的运行效率.     

运用区块链技术助推河南省数字经济发展的思考

区块链技术作为一种去中心化、以群体共识为基础的网络交互模式,被誉为"价值互联网",对于数字经济的发展有着不可估量的推动和变革作用。本文通过对河南省数字经济和区块链技术发展现状的分析,归纳当前发展区块链产业的优势和不足,探讨通过发展区块链技术和产业推动全省数字经济进步和变革的方法,从宏观方面对河南省当前区块链技术和产业的发展现状进行了摹画,思考了区块链在河南省未来的发展方向。     

刑罚变更执行共识算法研究

区块链技术为刑罚变更执行数据的真实可信提供支撑,并实现各主体间的互信和高效协同.对权威证明共识算法(proof of authority, PoA)存在的制约因素进行分析并提出一种改进的动态加权权威证明算法(dynamic weighted proof of authority, DWPoA),进行刑罚变更执行提请共识.构建联盟链,基于Tangle结构提出一种链上共识算法,进行刑罚变更执行主体间的链上共识;基于(t,n)门限签名提出一种分布式预言机链下共识算法进行链上、链下共识,并对带宽占用率和共识时长进行仿真实验,分布式预言机链下共识算法更具优势.     

基于区块链的城市停车共享之路

有限的停车资源供给和高速增长的汽车需求,已成为城市静态交通管理的主要矛盾,为了改变这种现状,运用区块链技术,提出了基于区块链的停车资源共享网络(简称停车链).构建了一个开放式、可信任的网络平台,任何停车资源都可以通过停车链共享并实现收益;设计了基于信用的共识协议(PoC),避免算力消耗,提升了分布式共识的可靠性;停车链提供了可自定义的停车相关服务;开发了停车链原型系统,验证了本方案的可行性和有效性.停车链为缓解城市停车难问题提供了新的解决思路及技术参考.     

区块链应用研究进展

 区块链是基于去中心化的分布式账本技术,可以实现业务活动数据的隐私保护、安全存储及不可抵赖证明。自2009年产生以来,区块链技术逐渐被人们认可并在各行业得到重视和研究。本文总结了区块链的特点、技术,对区块链进行了应用、发展阶段及创业团队分类,对区块链与云计算的关联关系进行了分析。对区块链在世界各国及不同产业的应用研究现状以及目前区块链的学术研究进展进行了综述分析。结果表明,区块链在不同应用领域得到了广泛的探索,然而尚未形成成熟的可以推广的产品,学术研究多数为特点及价值分析,一些学者开发了具体领域的处于测试状态的区块链产品。区块链将颠覆传统的数据库体系及业务交互体系,成为“互联网+”时代信用建设的技术体系保障。     

去中心化是区块链的精髓所在

正毋庸置疑,区块链技术已经成为当前的热门话题和创新领域,除了很多来自比特币领域的极客和创业团队以外,也日益引发很多大机构的热切关注和深入参与布局。简言之,比特币的具体实现方式就是区块链技术诞生地,作为一种分布式共享账本,有着可靠、透明、可追踪、不可更改及数字资产化等特点。如下图所示,区块链的应用研究当前主要集中在诸如智能合约、数字货币、记录存证和数字证券化等领域。与此同时,区块链技术和思想带来了大量的讨论和争鸣,面对很多人对于去中心化思想在区块链技术中是非必     

基于区块链的高校学生管理信息化建设研究

区块链技术的发展为高校学生管理提供了新的思路。区块链以其分布式、去中心化、智能合约、透明性、无需第三方、可信任、不可篡改、集体维护等良好的技术特性取代了以往信息技术的人为因素影响,为学生管理的信息化建设提供了美好的未来图景。该文根据区块链的种种优良特性,简述其在学生信息化建设过程中的作用和优势,并提出运用区块链技术创新高校学生管理需要注意的问题和若干建议。     

区块链技术在粮食安全方面的应用进展

随着计算机技术的应用与扩展,区块链技术在粮食安全方面的研究和应用也取得了丰硕成果.区块链具有可追溯、难篡改、透明度高、安全性强的技术特性,将区块链技术应用在粮食安全方面,不仅可以优化传统粮食产业供应链溯源体系,也为粮食质量安全监控和预警、信息安全管理提供技术支持.本文简要介绍了区块链技术,梳理了区块链技术在粮食安全方面的研究与应用进展,总结了区块链+物联网、区块链+大数据及区块链+人工智能等新兴互联网技术在粮食安全方面产生的积极作用,提出了区块链技术发展中的阻碍和未来发展趋势,希望能对区块链在粮食安全方面应用提供参考.     

一种基于区块链PoS共识算法的改进研究

区块链共识算法保证了区块链中的区块按时间戳有序生成,算法优劣直接影响区块链系统性能.PoS共识算法是一种区块链公有链采用的主流共识算法,但生成区块的时间具有随机性,有些情况下区块间隔时间过长,不能满足商业应用场景需要;针对PoS共识算法生成区块的速度存在的性能局限,改进设计的Silkworm算法,通过智能合约对最快生成...     

基于区块链的电力数据资产化及交易系统设计

在传统的中心化数据交易系统中,电力数据类的敏感数据存在因可复制而易被滥用等问题.为此,设计了基于区块链技术的电力数据资产化及交易系统.利用区块链技术的密码算法、多中心对等架构、分布式多方共识协议,使参与记录数据交易信息的多方实体仅需通过对区块链技术的信赖建立多方信任关系.该系统以超级账本项目的 Fabric联盟链为框架,借助区块链的技术特性实现了电力数据交易业务的安全、透明、可追溯、不可篡改,并加入了监管机制.该系统实现了应用层 Web 服务的开发,便于使用.对该系统在一台设备上模拟多节点部署进行测试,结果表明,该系统在前后端级联后运行正常,满足设计需求,维护成本低,安全性提升.相较于传统数据交易系统,基于区块链的电力数据资产化及交易系统展现了综合的功能和安全优势.