面向区块链的数据管理中间件

作为一种去中心化的分布式账本,区块链被广泛应用于互不可信的多方之间共享数据.相比于发展多年的传统数据库,区块链存在无法支持丰富查询、对外提供查询接口单一和查询响应慢的问题.简单的组织结构和离散的存储方式是限制交易数据表达的主要原因.为了弥补现有区块链系统的不足,构建抽象模型、封装易于使用的接口以及提升查询效率是实现基于区块链的高效应用开发的主要方式.鉴于此,提出一种面向区块链的通用数据管理中间件,具有如下特征:(1)支持自定义构建数据模型,灵活地为交易数据抽象新模型;(2)提供多种数据访问接口支持丰富查询并采用同步缓存机制等优化方式提升查询效率;(3)设计提前哈希计算和异步批处理策略优化交易的延迟和吞吐.提出的数据管理中间件已集成于开源区块链CITA中,并通过实验验证其易用性与高效性.     

一种基于区块链的房屋租赁应用

为实现房屋租赁的去中心化可信交易,同时保证房屋租赁应用中房源信息的真实性,研究基于区块链的房屋租赁应用。区块链的去中心化以及防篡改特性为房屋租赁应用提供了新的设计思路。针对房源信息真实性的问题,提出物联网+智能合约的房源信息“上链”方案,该方案能够有效保证房源信息的真实性。为实现房屋租赁交易的可信管理,基于比特币交易模型提出一种适用于房屋租赁应用的交易模型,最后利用以太坊平台完成了基于区块链的可信房屋租赁应用的仿真实现。     

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。     

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.      

基于区块链技术的学籍管理系统

学籍管理是高校信息化建设的一个关键模块,也是社会认证人才的重要依据.区块链技术的出现为学籍管理系统的改进提供了一种全新的思路.区块链本质上是一种分布式记账技术,其去中心化和不可篡改的特性可以保证学籍信息的安全性和真实性.本文以区块链技术、特别是智能合约在智慧校园中的应用为切入点,提出并设计了一种去中心化的学籍信息管理方案,同时基于Fabric框架开发了一个简单的学籍管理系统原型.     

基于区块链技术的高校学生日常行为管理系统研究

高校学生日常行为管理和记录对高校思想政治工作者有重要意义.随着计算机技术的发展,人们迫切需要从技术手段来确保学生日常行为数据的真实性、完整性和安全性.目前针对学生日常行为管理系统主要采用将数据存储于数据库的中心化存储结构,这种中心化结构具有诸多安全问题:①系统健壮性不够高;②数据容易被篡改;③数据采集和维护成本较高.随着区块链技术的发展,区块链具有诸多优点:低成本;去中心化;通过技术手段确保数据安全性等诸多优点被人们所关注.利用区块链技术对高校学生日常行为管理系统给出详细设计方案,该系统可以利用区块链的特征来确保数据的真实性和有效性,为改进传统信息系统存在的安全问题提供有价值参考.     

一种基于区块链的可信捐助方法

传统捐赠平台的中心化管理导致了求助信息和捐赠信息缺乏可信度的问题。区块链具有去中心化和不可篡改的技术特征,为实现去中心化模式下的可信捐助奠定了基础。针对中心化管理模式下的慈善捐赠行业存在的问题,该文提出一种基于区块链的去中心化的可信捐助方法。针对去中心化模式下求助和捐赠数据真实性验证的问题,设计了交易的数据结构,提出了适用于该方案中对交易进行可信管理的双链结构。针对去中心化模式下求助和捐赠交易发布真实性验证问题,提出了基于区块链的求助和捐赠交易发布的真实性验证方法。最后基于以太坊实验平台,仿真实现了该可信捐助方法,仿真测试的结果证明了该方法的正确性以及可行性。     

区块链技术及其在畜产品追溯中的应用

区块链是随着比特币等加密数字货币普及而蓬勃发展的现代互联网技术,是一种全新的去中心化基础架构与分布式计算范式.区块链技术具有去中心化、不可篡改、安全性、匿名性和开放性等特点,目前已经引起金融机构、政府部门和科技企业的广泛关注.随着区块链技术的不断发展,区块链的应用范围将更加广泛.将区块链技术与畜产品安全追溯系统相结合能够降低传统追溯系统的中心化程度,保证追溯数据的完整性和真实性,最终实现畜产品供应链各环节全流程信息的安全追溯.     

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、智能合约和物联网的供应链原型系统

 为利用区块链、智能合约和物联网等新技术的优势,提高供应链信息化水平,设计开发了基于区块链、智能合约和物联网的供应链原型系统。借助物联网中的二维码、RFID和NFC实现供应链各主体数据的自动化上传;利用区块链和智能合约,完整保存了整个供应链各主体的数据,保证了数据公开透明、可追溯且不可篡改,同时兼顾了隐私数据的加密保护;并针对不同用户提供了不同程度的数据查询功能。通过这些优化和改进,使供应链系统更加自动化、更加安全可信,便于监管溯源。     

基于区块链基于区块链、智能合约和物联网的供应链原型系统

为利用区块链、智能合约和物联网等新技术的优势,提高供应链信息化水平,设计开发了基于区块链、智能合约和物联网的供应链原型系统。借助物联网中的二维码、RFID和NFC实现供应链各主体数据的自动化上传;利用区块链和智能合约,完整保存了整个供应链各主体的数据,保证了数据公开透明、可追溯且不可篡改,同时兼顾了隐私数据的加密保护;并针对不同用户提供了不同程度的数据查询功能。通过这些优化和改进,使供应链系统更加自动化、更加安全可信,便于监管溯源。     

基于区块链技术的检测信息链建设研究

产品检测中心建设中面临数据孤岛、信息安全、电子存证等难题,查询产品检测和投诉举报记录、检测中心及从业人员职业操守等信息十分不便。基于区块链技术构建了一种新型的检测中心信息链模型,研究并提出了检测信息链应用场景、构建方法和信息共享机制,保证了产品检测信息和投诉举报电子记录的真实可信和高效共享。在此基础上,基于区块链数据不可篡改、可追溯特征设计了检测信息链系统架构,能够实现检测成果版权存证、跨检测中心信息共享、检测职业操守记录、产品检测信息和社会投诉举报查询等功能。最后对因区块链使用可能带来的5大问题进行了分析讨论,为检测中心的长远建设提供了一种新的思路和参考。     

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.     

基于有向无环图的高效并行区块链

区块链系统的性能制约了它的推广应用,主要表现为交易吞吐量低、交易确认时间长和算力浪费等.针对这些问题,提出一种基于有向无环图（DAG）的区块链及其共识协议,提供区块链的并行工作模式.通过3个指针提供DAG区块的连通性;根据工作量证明（PoW）机制,将较难的区块组成一条谜题链,保证区块的有序性和系统的安全性;按照最长链原则和最难链原则,制定谜题链的共识协议.本方案充分利用了网络节点的计算资源,提高了区块链系统性能,减小了计算冗余度,节省了算力.     

基于区块链技术的财资管理系统设计与实现

针对传统财政经费、固定资产管理等国有资产管理中存在的问题,提出并实现了基于区块链技术的科研机构财资管理系统。采用Hyperledger fabric作为区块链技术底层框架,结合某科研机构具体情况,充分利用fabric支持多通道的优点,根据不同类型的资产信息设计了四个通道进行区块链底层隔离,在保障数据保密性的同时又提升了系统的访问速率。区别于传统的资产管理方式,其为审计人员、项目管理相关人员、财务等系统用户提供了一定程度的便利。     

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。     

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.     

基于区块链的公益互助系统设计

在当今互联网技术发展趋势下,公益慈善领域的发展也得到新突破。但目前大多数公益互助系统都是一个中心化系统,公益资金由第三方中心数据库保管,可信度不高。为了保障公益记录信息的信任和安全,本文结合区块链技术去中心化、防伪溯源、公开透明的特点,设计了不可篡改、安全可信的公益互助系统架构。公益互助系统主要包括上层的应用交互层和底层的区块链层。应用交互层用于实现系统功能,以及提供用户与底层区块链之间的数据转化;区块链层包括维护区块链运行的P2P网络,以及一条可追溯、防篡改的区块链。基于区块链的公益互助系统有利于增加资金流向的透明度,提高公益行为的信任度,解决公益行业的痛点问题。     

基于联盟区块链的技术交易平台研究与设计

当前我国经济形势面临大变局,科技创新如何赋能高质量发展成为关键命题,这也对技术交易平台提出了更高的要求。目前国内传统技术交易平台数据资源分散、交易过程难记录、交易结果难溯源等问题突出,难以满足现阶段技术交易市场的实际需求。而区块链技术具有去中心化、开放共识、可追溯、不可篡改等多种特征,为问题的解决提供了新思路。在背景下,本文提出了一种基于联盟区块链的技术交易平台设计方案,通过建立机构联盟链,实现跨平台技术资源数据共享。将交易数据上链存储,便于交易信息后期追溯。利用智能合约实现数据访问控制,保证数据的安全性。基于联盟链的技术交易平台能有效整合技术资源,实现参与各方的共同信任,从而提升科技成果转化效率。