均衡评估算法对基于区块链的无线传感网节点信任管理优化

提出了一种均衡评估算法,通过在区块链中消除无线传感器网络中的恶意节点来增强信标节点之间的信任关系。首先将传感器节点信息打包生成区块,按照节点编号顺序生成区块链;接着在区块链中对每个信标节点进行基于行为、基于反馈和基于数据的信任值计算,将3个信任值加权得到每个信标节点的均衡信任值,并将均衡信任值广播给基站;最后对均衡信任值排序,把信任值较小的信标节点视为恶意节点,并将其从区块链中剔除。仿真结果显示,均衡评估算法在平均定位误差、检测精度和平均能耗等方面都有了很好的提升,同时保证了信任评估管理过程的安全性和可追溯性。     

基于信誉度的主从多链区块链共识机制

针对单一区块链系统的性能局限性、多链系统跨链共识困境以及数据分布挑战问题,该文提出了一种主从多链的共识机制。设计了2层区块链结构以构建主从多链。通过主区块链链接多条从区块链,保证了数字化资产的全局一致性,提高了区块链的性能。将信誉度评估引入基于权益证明的共识机制中,提高了交易的吞吐量。设计了多共识机制融合的联合共识机制,确保数据的一致性和不可篡改性。通过生成动态验证节点,确保节点的去中心化和防止恶意攻击。相比传统的以太坊(ETH)区块链,仿真实验结果表明每秒事务处理量(TPS)提升了约48%,拥有高权益节点的恶意行为将受到更严重的惩罚,证明了主从多链设计在应对权益粉碎攻击、贿赂攻击等方面具有安全性高、事务处理快的优势。     

融合区块链的算力网络信任评估与保障方案研究

算力网络是通过网络承载、传递泛在计算服务,实现计算、网络融合一体化的新型网络架构.为实现安全可信的算力共享,借助区块链技术,提出了融合区块链的算力网络架构,并基于该架构设计了包含用户身份认证机制、算力服务注册机制、交易机制、信誉评估机制的信任评估与保障方案.仿真结果表明,该方案可为算力网络的算力资源共享提供安全可信保障...     

基于信任模型的WSNs安全数据融合算法

为了抵御无线传感器网络内部的恶意攻击行为和故障节点的误操作行为对数据融合结果的影响,提出一种基于信任模型的多层不均匀分簇无线传感器网络安全数据融合算法.该算法基于多层不均匀的分簇网络拓扑实现安全数据融合能够有效均衡网络中节点的能耗.通过节点间的通信行为和数据相关性建立信任评估模型,并引入动态的信任整合机制和更新机制,实现簇内和簇间的信任评估,选择可信融合节点并将可信节点所收集的数据进行基于信任值加权的数据融合.仿真实验表明,该算法能够实现精确的信任评估,有效识别内部恶意攻击节点,得到的数据融合结果具有较高的精确度,实现了安全的数据融合.     

基于信任评估模型的PBFT共识算法

实用拜占庭容错(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)共识算法是确保区块链等分布式系统达成一致性的重要算法，但其仍难以应用到节点数量规模较大的网络环境，且共识过程中主节点的错误选取会导致系统通信资源的浪费。针对以上问题，文章提出基于信任评估模型的PBFT共识算法(Trust-based Practical Byzantine Fault Tolerance,T-PBFT)，首先采用聚类的方法对系统中的共识节点进行分组共识，降低通信复杂度；然后根据网络中节点历史行为进行信任度评估，选取可靠的节点作为共识小组中的主节点；组内实现共识后，再进行组间共识，确保系统中共识节点存储的数据信息达成一致。所提出的改进算法能够更好地应用于大规模区块链网络系统，并能够选择更可靠的主节点。通过仿真实验和分析得出，改进算法通信复杂度小于原算法的O(N²)，系统的吞吐量与原算法相比最高增加了17%，共识时间节省了25%。     

可信激励算法对区块链移动节点共识优化研究

节点可移动的物联网应用区块链时将节点称为区块链移动节点,区块链移动节点存在通信连通时间较短、算力和存储能力不足等问题导致网络达成共识时安全性和吞吐量较低.提出一种可信激励算法对共识过程进行优化,首先区块链移动节点接收共识所需信息完成初始化;其次每个区块链移动节点生成判决块,判决块包含对验证消息的投票结果、自身的可信因子和判决块的生成时间,根据判决块中在相邻区块链移动节点组成的集群中选出中继节点,中继节点传播验证消息到下一个集群,并产生区块存储在边缘服务器,一个中继为一跳,当跳数大于网络阈值跳数时完成共识;最后根据激励机制对节点奖励或惩罚,并按激励情况更新节点的行为标识反馈到共识.仿真结果表明,与应用在同样网络情况的PoET和PoS算法相比,可信激励算法在保证了一定的吞吐量情况下,有效降低验证消息验证失败率提高了共识安全性,更适合节点可移动的物联网网络.     

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.     

基于通信时延分组的改进实用拜占庭容错算法

【目的】为解决实用拜占庭容错算法(practical Byzantine fault-tolerant algorithm, PBFT)通信复杂度高、共识时延高等不足,提出节点间通信时延分组的改进实用拜占庭容错算法(grouping PBFT,GPBFT)。【方法】首先将区块链系统节点进行分组,依据最少网络通信次数确定分组数;然后计算各组节点间平均通信时延进行组内节点筛选,确定组内节点数;最后以共识成功率、失败率和节点历史行为评估参数为变量计算节点信誉值,监督节点共识行为,减少异常节点的参与。【结果】通过基于Hyperledger Fabric平台的区块链系统进行仿真试验,结果表明：与PBFT相比,GPBFT平均时延降低57.86%、平均吞吐量提高55.04%,通信复杂度数量级由平方级降低为对数级。【结论】GPBFT可满足多节点场景下区块链复杂通信的高时效性需求,解决了行业区块链系统大规模节点的需求问题。     

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.     

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。     

稳定度激励算法对移动区块链节点的共识优化研究

在基于移动节点的区块链系统中，节点速度与位置的变化以及节点本身的可信度会影响共识节点选取和区块验证时的稳定性，存在产生恶意节点选取和区块验证共谋．本文提出一种稳定度激励算法，在节点选取方面，根据节点可信度和质量因子计算各个节点的稳定度，并选取稳定度超过阈值的节点成为候选节点，再从中选取稳定度较高的节点生成区块；在区块验证方面，利用节点的稳定度关联节点收益，通过计算节点的验证延迟与收益，并迭代节点收益约束计算延时需求和激励奖励的最优解，激励其余高稳定度的候选节点加入区块验证．仿真结果表明，在基于移动节点的区块链系统中，与MWSL和TSL两种算法进行比较，稳定度激励算法能够提高恶意节点的检测成功率和验证区块的正确概率，提高了区块链共识的稳定性．     

局部对称算法在区块链分布式存储中的优化

提出一种局部对称算法,将区块链系统中的节点划分为多个节点子集,每个节点子集生成一个私钥对数据进行加密,将加密后的数据分布存储于节点子集的节点中.利用局部对称算法将哈希值和私钥分别设为全局秘密和局部秘密,用局部秘密对数据区块进行加密并将结果分布存储于节点子集的节点中,用基于中国剩余定理秘密共享的分布式存储方案对私钥和哈希值进行有效存储,达到降低存储成本和通信成本的目的.仿真结果表明,对比减存储算法和单节点故障算法,局部对称算法在区块链分布式存储中的存储成本和通信成本更低.     

一种面向区块链的优化PBFT共识算法

区块链技术具有去中心化,数据不可篡改和数据透明等特点,使得该技术的应用领域不断扩展,但目前应用于区块链系统的共识算法存在着资源浪费和共识效率较低等问题,限制了区块链技术的发展.针对此问题,基于实用拜占庭容错算法(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT),算法的基本思想,提出了一种优化的共识算法.该算法引入积分机制,根据节点积分挑选参与共识的节点,以降低网络中的通信开销;在不存在拜占庭节点的情况下,优化PBFT算法的一致性协议;引入升降级机制,动态更新参与共识的节点集合,以保证算法在大部分时间内都执行优化一致性协议.实验结果表明:与PBFT算法相比,本文提出的共识算法将共识过程的时间复杂度从O(N~2)下降到O(N),有效降低了网络中的通信开销,平均时延从55ms降到37ms,平均吞吐量从342TPS提升到677TPS.     

多维适配算法对区块链节点可信授权的优化研究

区块链技术可解决物联网传统访问控制方案中管理集中、数据易丢失等问题,实现分布式、安全性高的访问控制,但容易忽视建立动态灵活的访问控制机制的重要性,当节点被破坏时无法自动捕捉网络的动态信息,并相应地调整其授权策略.本文设计了一种基于属性的物联网访问控制机制,具有辅助授权的信任和声誉系统,提出多维适配算法(MDAA),首先利用一个公有区块链和私有侧链,将敏感信息和公共数据分开存储,服务消费节点注册属性,服务提供节点定义访问门限策略;接着信任和声誉系统逐步量化网络中每个节点的信任和声誉评分,当服务消费节点发起访问请求后,智能合约验证服务消费节点是否满足访问门限策略要求的属性和信任声誉阈值,都满足则获得访问权限;最后依据节点间交互作用定期更新节点的信任和声誉评分,实现动态验证和授权.仿真结果表明,与TARAS算法、DADAC算法相比,MDAA支持双向信任评估,具有较好的算法收敛性,在确保授权安全的同时减少了处理访问控制的延迟,具有适用性.     

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.     

区块链关键技术及其应用研究进展

区块链采用密码学、共识算法、点对点通讯等技术构建了分布式的信任基础,实现链上数据的防篡改和可追溯等功能。区块链技术是金融科技领域的重要技术创新,已在数据共享、电子存证、消息溯源等领域应用,与此同时大规模节点通讯引发的性能和可扩展性等问题也限制了区块链应用的进一步发展。本文从区块链基本概念入手,分别对区块链中的关键技术,包括密码学与分布式账本、共识机制、智能合约、可扩展性技术等进行详细分析;介绍了区块链技术的主要应用,并指出区块链技术发展和应用中面临的挑战。     

基于主观逻辑的区块链信息能力评估信任模型

分析了区块链的技术特点和工作原理,结合分布式网络节点,参考信息能力评估体系,研究这些方法的实现原理、复杂性,总结其合适的环境和优缺点,提出了基于主观逻辑的区块链信息能力评估信任模型(ETMBCIC-SL).该模型引入Jøsang的主观逻辑来检测区块链记账行为,以解决检测区块链权限控制的动态可信问题,通过独立观点和依赖观点2个方面检测信息能力.仿真结果表明,该模型具有较高的完备性、准确性和实时性.     

基于工业互联网的产品全生命周期信息追溯研究

针对工业互联网产品信息追溯问题,提出一种基于区块链的工业互联网产品追溯系统.首先引入可拓学原理中的转换桥方法解决低层区块链数据采集的表示异构问题;其次采用改进的拜占庭算法建立共识,以此保证区块链节点的一致性;最后以C语言和以太坊geth区块链作为基础,对该区块链追溯系统进行开发,并给出部分信息追溯展示和区块链数据防伪验...     

一种基于可验证秘密共享的区块链共识算法

共识算法对保证区块链的安全性和效率起着至关重要的作用,Raft算法作为一种强一致性、去中心化、高可用的分布式共识算法,被广泛应用在联盟链及私有链中.针对Raft算法在Leader节点选举过程中存在虚假投票及缺少拜占庭容错的问题,利用可验证秘密共享提出了一种基于可验证秘密共享的Raft共识算法,该算法通过可验证秘密共享的...     

一种识别和追踪恶意匿名评价者的信任模型

针对现有信誉系统中为了激励和保护节点提供诚实可靠的信誉反馈值,而引入的匿名评价机制存在难以识别恶意节点的诋毁和共谋等攻击问题,提出了一种保护诚实评价者并能识别和追踪恶意节点的匿名评价信任模型.该模型中节点基于可验证随机函数生成的评价标签对交易对象进行匿名评价,隐藏了交易过程中真实身份;模型引入贝叶斯评价信息过滤算法识别恶意评价标签,对超过恶意评价次数门限值的评价标签,模型基于可验证密钥共享机制自动暴露其真实身份并对其所有评价进行追踪.仿真试验及分析表明,该信任模型能够有效抵御匿名恶意节点攻击,相比已有的同类型的信任模型较大程度地提高了节点信任累加值的准确度.