基于状态树的链上数据高效可信查询索引模型及方法

区块链技术以其去中心化，不可篡改等特性在分布式数据管理领域中逐渐得到关注。但区块链系统在数据查询处理方面存在查询功能单一、效率低以及查询可信性难以保证等问题。笔者基于以太坊状态树的设计思路，在保证索引不可篡改的前提下，提出一种全局索引结构KMPT，可一次定位目标区块，避免了遍历区块的检索过程，同时结合块内索引TMPT，实现了基于内容的高效区块链数据检索。经实验验证，相比于仅构建块内索引的方法，该索引模型在可接受的索引构建代价内极大提升了查询检索的效率和稳定性，还可同时提供查询数据存在或不存在证明，提升了查询结果的可信性。     

混合存储区块链中的时空关键字查询

混合区块链通过链上-链下的存储模式来支持供应链中多方协同的数据可信共享.针对现有时空关键字查询方法预先读取全部链下数据并采用B+树作为索引所导致的效率低下问题,提出一种混合存储区块链中的时空关键字查询方法.首先,设计按属性划分的区块链存储模型,并在区块内和区块间设计B²M-BKM两级索引结构,支持关系型查询的同时高效检索区块数据;其次,设计链上-链下时空关键字查询方法,提升查询效率.最后,在公开数据集上进行实验,验证所提出方法的有效性.     

基于区块链存储扩展的结构化数据管理方法

研究基于区块链存储扩展的结构化数据管理方法,解决目前在区块链存储方面存在的容量扩展、存储结构扩展等问题.通过节点动态组网、DHT通信协议,网络中节点仅需存储部分数据,实现数据的存储、查询管理;通过数据签名及定时验证,保障数据安全存储及查询;本地数据库存储结构化数据,扩展业务数据管理.实验结果表明,该方法实现了结构化数据的区块链存储扩展管理,充分利用了节点的网络资源,降低了节点存储压力,提升了数据存储、查询效率,进一步促进区块链应用的开发.      

基于区块链的仓单管理系统

在当前的电子仓单业务中,仓单真实性需要第三方机构背书.但机构失信导致重复质押事件时常发生,这给国家造成了巨大损失;而且数据采用集中管理方式,不公开,商品溯源困难.为了解决这两个问题,利用区块链系统高度透明、去中心化、去信任化、不可篡改的特点,设计实现了基于区块链的仓单管理系统,确保了标的仓单的准确性和真实性.在此基础上,在区块链系统上构建了倒排索引,提高了查询效率,且支持复杂查询;同时,实现了基于表述性状态传递(Representational State Transfer,REST)的微服务架构,为多方接入提供了灵活接口,也为企业已有系统的集成及Web端、移动端的实现提供了支持.     

区块链与数据库混合架构下的空间查询优化方法

空间数据与区块链相结合,能够为空间数据管理提供去中心化、安全、可信的技术支撑,但存在查询速率低下、查询方式种类单一以及脱离区块链体系等问题。针对此问题,结合空间数据库的高性能、函数种类丰富等特点,提出一种区块链与空间数据库混合架构下的空间查询优化方法。该方法把HyperledgerFabric与空间数据库进行集成,并区别于传统的链下查询方式,提出一种区块链集成空间数据库的方法,在智能合约中嵌入高效的空间操作函数,并且分布式部署数据库,从而保留区块链原有的分布式查询特点。在防篡改方面,采取哈希加盐的安全存储机制和双重验证机制来加强安全性。实验结果表明,该方法在性能和安全性方面都有优良的表现。     

区块链在精准扶贫中的应用研究

针对区块链的技术原理及应用优势进行了研究,对实际扶贫面临的具体问题进行了调查。提出了MC+n SC的精准扶贫应用模型和跳块溯源(Hop-Trace)方法,MC为一条主链,记录扶贫过程中扶贫物资和扶贫代币交易简要信息,n SC为多条次链,记录用户属性和物资属性的简要信息。该模型把用户数据、物资数据和行为数据分离成三条区块链和两种数据存储方式即文件存储和数据库存储,形成分层存储、多链协同查询的溯源方法即跳块溯源(Hop-Trace),提高精准扶贫的数据查询效率。     

基于区块链技术的钢铁企业全流程数据管理

钢铁企业全流程数据的有效管理是实现实时决策的保障.现有全流程数据管理系统中心化严重，导致容灾性和安全性弱、效率低.本文利用区块链技术，对其账户机制进行改进，设计了钢铁全流程数据管理方案.首先，描述了全流程数据管理的业务需求和难点；其次，采用实用拜占庭容错(practical Byzantine fault tolerance，PBFT)共识机制和智能合约技术，设计了基于联盟链的全流程数据管理系统结构模型；然后，针对传统区块链账户只有一种资产的弊端，提出了一种新的资产账户管理机制——多种资产账户，进而提出了相应的账户内资产转化算法和账户间资产交易算法；最后，对系统特征和效率进行了对比分析.结果表明，该系统与传统的中心化系统相比，安全性和容灾性较强，效率较高.     

基于专利视角的全球区块链技术发展分析

正区块链源自比特币(Bitcoin)底层技术,由中本聪(Satoshi Nakamoto)于2008年首次提出,即在去中心化的点对点网络中,基于非对称加密算法和共识机制等原理,记录携带时间戳、并由集体维护交易数据的防篡改分布式数据库。区块链具有去中心化、开放性、自治性、信息不可篡改及匿名性等特征,主要解决交易的信任和安全问题。区块链是数字经济社会中不可或缺的信息基础设施,通过点对点可信的方式组织数据资产的流通和交易,实现跨行业、跨机构的业务流程优化,赋能产业数字化升级,助力政府和各类社会机构运营和治理能力提升。     

基于区块链的农产品可信检测数据存储方法

针对现阶段农产品质量检测数据的可信存取,以及数据的高吞吐量、低事务处理延时问题。本文提出了一种基于区块链的农产品可信检测数据链上链下分类存储方法。首先根据区块链的去中心化、不可篡改、带时间戳特性,将敏感的小文件检测数据存储在区块链,为其提供存储授信支持;其次将非敏感的大文件数据存储至链下数据库,从而缓解将整个检测记录链上存储所带来数据的高吞吐量;最后利用布隆过滤器的哈希函数快速判断查询元素是否在指定数据集中,来提高链上检测数据的查询效率。为了验证该方法的查询效率,本文比较了在同一区块链数据存储环境下的有或者无布隆过滤器的两套实验方案。结果表明,前者的链上数据查询速度要高于后者,因此,本文提出的方法能够为农业产品检测数据提供一个有效、可信的存取途径。     

基于联盟区块链的分布式能源交易认证模型

针对分布式能源在交易认证中的数据安全问题,提出一类基于联盟链的分布式能源交易认证模型,通过区块链权益证明、数据加密、时间戳和分布式共识的方法优化了传统能源的交易模式,以分布式共享账本的方式解决了交易数据过于中心化的问题,并运用数据分离的方法在一定程度上保护了交易各方的私有数据,提高了分布式能源交易数据安全性、信息透明度和自动化认证水平.仿真实验验证了模型的有效性.     

基于零知识证明的区块链隐私保护算法

为了更好地解决在区块链中完成交易时所存在的隐私问题,在Paillier加密算法的基础上,提出了一种既能够对交易数据加密又能够支持零知识证明的区块链隐私保护算法.首先在应用端生成交易后的密文和零知识证明过程中所需要的证据,然后在智能合约端利用证据对交易结果进行合法性校验.基于联盟链中的Fabric平台,分别使用32和64 bit的交易数据对其进行测试,结果表明:所提算法不仅可以保护用户在区块链中完成交易时的隐私,而且具有较高的运行效率.     

基于有向无环图的高效区块链共识算法

针对传统区块链共识算法存在效率低和大量资源浪费的问题, 提出一种使用基于ID分类的有向无环图数据结构取代传统区块链链式数据结构的算法, 解决了 传统区块链项目无法在短时间内确认大量交易的问题. 该算法使用基于ID分类的有向无环图数据结构能更简单地达成共识, 适用于多用户在同一时间进行交易确认. 该共识算法与传统区块链项目相比能在更短的时间内确认交易, 从而可节省大量的硬件资源, 且提升区块链对交易的处理效率.     

基于有向无环图的高效区块链共识算法

针对传统区块链共识算法存在效率低和大量资源浪费的问题, 提出一种使用基于ID分类的有向无环图数据结构取代传统区块链链式数据结构的算法, 解决了 传统区块链项目无法在短时间内确认大量交易的问题. 该算法使用基于ID分类的有向无环图数据结构能更简单地达成共识, 适用于多用户在同一时间进行交易确认. 该共识算法与传统区块链项目相比能在更短的时间内确认交易, 从而可节省大量的硬件资源, 且提升区块链对交易的处理效率.     

网格数据管理互操作机制研究

针对不同网格之间数据管理互操作存在的问题,分析了数据网格中间件SRB(Storage Resource Bro-ker)和ChinaGrid中的数据管理模型,同时讨论了SRB和ChinaGrid两者之间实现数据互操作存在的难点,提出了一套基于接口的网格数据互操作机制,并建立了相应的接口模型.该模型采用接口映射和副本管理策略,有效屏蔽了不同网格的数据操作接口,为用户提供了统一的逻辑数据视图和操作模式,保证了数据文件的有效性和一致性.该接口模型具有灵活性高、兼容性强和扩展性好等优点;通过这套接口机制可以实现China-Grid和采用SRB的数据网格之间的互操作.     

基于CITA区块链的纠删码分片存储实现

O (n) O (1)摘要:区块链系统采用全复制的数据存储机制,为每个节点保留整个区块链的完整副本,系统扩展性差.同时由于区块链系统中拜占庭节点的存在,导致传统分布式系统中使用的分片方案不能被直接应用于区块链系统中.本文结合纠删码和拜占庭容错算法,使每个区块的存储消耗由降到,增强了系统的可扩展性.本文还提出了对区块数据进行划分的方法,在降低存储冗余的同时减小对查询效率的影响.提出了无需网络通信的编码块存储方法,降低了系统存储和通信开销.还提出了区块链节点加入和退出的动态重编码方法,既保证系统的稳定性,又降低了系统重编码开销.最后,在开源区块链系统CITA上实现,并通过充分的实验,证明系统可扩展性、可用性和存储效率提升.     

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.     

异构Redis集群大规模评论数据存储负载均衡设计

大规模评论数据的存储与查询性能对构建于其上的各类应用的快速响应具有重要影响.同时,异构计算环境中各计算节点性能呈现差异,如何充分开采各节点的计算和存储性能,优化大规模评论数据的存储与查询性能,是一个关键挑战.基于Redis集群的数据管理优势,首先提出了一种同构环境下基于卡槽存储平衡的大规模评论数据存储模型;然后论证了卡槽数目与节点查询效率的关系,以"负载与访问性能相平衡"的原则分配卡槽,进一步设计了异构环境下的集群节点负载计算和存储分配方法,充分开采了异构Redis集群中不同节点的性能.实验结果表明,提出的存储模型具有很好的存储平衡效果,提升了集群的整体查询效率.     

基于区块链的供应链金融数据存证模型

在供应链体系中,金融数据是企业能否获得融资的重要数据.然而现有的供应链体系采用中心化的管理模式,供应链中各参与方之间信息不对称,数据可能遭到篡改,如何搭建一个可信数据存证平台成了巨大的挑战.针对这一问题,提出基于区块链的供应链金融数据存证模型,为供应链各方提供可信数据.首先,结合星际文件系统对供应链金融关键数据进行链上链下存储,减轻区块链大文件存储负担,提高存储效率;其次,提出双链架构,并设计智能合约实现链上数据存储和访问;最后,在联盟链平台搭建模型,验证所提模型的有效性和效率.实验结果表明,该模型存储效率较高,适用于供应链金融数据存证场景.     

区块链多链防伪溯源模型设计与系统实现

为了解决烟草供应链各环节数据海量异构、企业间信息壁垒高筑、追溯数据可信度低、监管乏力等问题，运用超级账本（Hyperledger Fabric）构建烟草区块链多链追溯系统，设计多链数据存储与监管模型，利用多链结构实现追溯数据共享与隐私数据隔离；应用Raft共识算法，制定背书策略，并通过设计智能合约实现消费者追溯及监管部门精准监管；同时开发追溯系统去中心化应用（DAPP），便于用户使用.为验证追溯系统可行性，利用Caliper对区块链多链追溯系统进行性能测试.在网络性能方面，区块链网络吞吐量稳定维持在150 tps；在可信度方面，区块链交易成功率100%；在合约效率方面，写入吞吐量稳定在150 tps，查询最低延时稳定在0.01 s，平均延时0.026 s.结果表明：该系统满足实际应用性能要求，能实现消费者防伪溯源、监管部门精准监管的需求.     

面向Fabric的跨链可行性方法研究

随着区块链技术不断地发展,Fabric框架已成为目前最主流的联盟链框架。面对不同业务需求,区块链研发人员往往为不同的应用场景构建不同的区块链,这种单链架构的业务链面临业务复杂、吞吐率低、拓展难等风险,跨链技术能帮助简单业务链完成互操作从而实现复杂的业务功能。本文综合分析了目前主流跨链技术的优缺点,提出了基于中继链与跨链中间件的跨链模型,并在此模型下基于跨链协议、背书策略交易证明、跨链事务管理实现Fabric跨链智能合约互操作。经过实验与性能分析表明本文提出的方法是可行的。