面向异构身份联盟风险评估模型的区块链共识机制

异构身份联盟风险评估系统普遍为中心化架构,存在单点故障、内部作恶以及用户数据控制权丢失等问题,为此提出一种基于区块链的异构身份联盟风险评估模型。该模型以属性加密技术保障数据的安全存储及用户控制权,并结合网络分片思想和聚合签名技术提出一种两级共识机制——分组和聚合签名拜占庭容错（grouped and aggregate-signaturesByzantine fault tolerance,GABFT）算法。GABFT首先利用一致性哈希算法对网络节点进行分组,然后在组内及组间采用了结合聚合签名的实用拜占庭容错（practical Byzantinefault tolerance,PBFT）算法,提高了所提模型的处理效率,降低了通信开销,同时支持节点的动态变化。最后经实验得出：与PBFT相比,GABFT将节点达成共识所需通信次数由平方级降为线性级,且吞吐量约提升2~3倍。     

基于信誉投票的PBFT改进方案

区块链作为一种去中心化、防篡改的分布式账本,其性能从根本上受共识机制效率的影响.实用拜占庭容错算法以视图切换随机选取主节点的方式会导致安全问题,且在节点较多时共识效率变低.针对这两个问题,提出了基于信誉投票的PBFT改进方案.根据节点划分机制评估节点的可靠性,动态地选取高信誉值节点来参与共识,降低恶意节点成为共识节点的...     

一种适用于车联云任务调度的轻量级区块链架构

车联云中节点的移动性、网络的动态性、通信方式的开放性和车辆的非可信性都给车联云中任务调度的安全性提出了很大的挑战.在充分考虑车联云特点的基础上引入了区块链,提出了一种适用于车联云中任务调度的轻量级区块链架构.利用路边单元(road side unit,RSU)构建区块链网络,采用改进的实用拜占庭容错(practical...     

基于树形拓扑网络的实用拜占庭容错共识算法

实用拜占庭容错算法在节点数量较多的广域网环境下存在性能瓶颈.为提高该算法的可扩展性,基于树形拓扑网络将全网范围共识拆分为若干子网范围共识;同时引入信誉模型以降低错误节点在共识过程中的影响力,提高系统的安全性、容错性与可靠性.实验结果表明:所提算法的性能明显优于原有算法,表现出良好的可扩展性,可用于大规模许可链系统.     

面向复杂应用场景的联盟链多链协同方案

针对联盟链在复杂应用场景下权限管理分散、业务扩展困难、读写集中和多合约间弱事务性的缺点,提出了一种面向复杂应用场景的联盟链多链协同方案。该方案利用区块链网关统一管理用户访问权限,避免了访问权限管理的分散;提出支持逻辑链动态伸缩的链间路由机制,简化逻辑链的管理,降低业务扩展难度;设计读写分离机制,提升逻辑链的读写性能;构造基于TCC的事务方案,满足多业务合约之间的事务性操作。实验和分析结果表明,该方案有效提高了交易吞吐量,且在业务动态扩展和多合约间事务性方面有较好的支持。     

一种基于权益代表的可扩展共识协议

区块链系统在去中心化、安全性和可扩展性达到动态平衡的难点在于高效共识机制的设计.为解决现有区块链系统中共识机制面临的安全与性能的瓶颈问题,提出了一种基于权益代表的可扩展共识协议(delegate-based scalable consensus protocol, DSCP).首先,DSCP采用分区并行共识方式来构建高性能和可拓展的区块链,并通过代理机制生成全网认可的共识区块;其次,为了提高网络分区速度和分区内的共识性能,提出了基于可验证随机函数(verifiable random function, VRF)算法的网络节点快速分区机制,设计了基于投票的分区共识算法(voting-based consensus protocol, VCP);最后,提出了新的激励和押金机制,以增强DSCP协议的安全性.实验分析表明:与现有的区块链共识协议相比,DSCP有着良好的性能优势.     

面向联盟链的分布式公证人跨链模型

针对联盟链扩展能力差、互操作性差、存储资源浪费等问题,借助原有公证人跨链机制研究了一种去中心化的分布式公证人跨链模型。从各个局部链中推选节点组为分布式公证人链——全局链,将全局链作为跨链媒介提升模型的去中心化程度;以JMeter工具对系统的延迟和吞吐量进行测试,并从理论角度对系统存储空间利用率以及安全性进行分析;将所提出的跨链模型用于医疗健康领域,验证了该模型的可行性。     

双共识混合链跨异构域身份认证方案

针对目前基于区块链的身份认证方案存在节点性能损耗严重的问题,提出一种基于双共识混合链的跨异构域身份认证方案。采用多因子分析方法对基于综合性能的Raft共识算法进行优化,实现了对节点综合性能的合理评估;选出综合性能优异的节点作为跨域节点,可避免因跨域节点性能不佳而引起的系统故障。该方案结合实用拜占庭容错共识机制并引入监督节点,增强了认证系统的拜占庭容错能力,解决了因恶意节点导致的域内错误认证问题。利用SM9广播密码算法对认证过程中的通信数据进行加密,实现了系统的双向认证和保密通信,确保了系统的安全性。实验表明：该方案的双共识认证机制相较于单一共识认证机制,具有较强的拜占庭容错能力和较高的吞吐量,不但能使系统更加安全稳定,而且减少了单对单加解密计算操作,降低了系统的计算开销和时间开销。     

一种结合BLS签名的可拜占庭容错Raft算法

针对Raft算法中的拜占庭容错问题,提出结合BLS签名的拜占庭容错(Raft Byzantine fault tolerance, RBFT)算法.首先,利用BLS签名实现阈值签名,将投票过程转化为阈值签名过程,并将该过程与Raft算法的AppendEntries消息和RequestVote消息结合,尽可能地减弱容错过程对共识效率的影响;其次,通过增量哈希引入安全状态,保证了日志的不可篡改性;接着引入客户端对Leader节点的动态监控,以避免拜占庭Leader节点消极反馈的发生,进一步保证了算法的活性;最后,由本地多节点仿真实验表明:RBFT算法有效提升了数据吞吐量和可拓展性,并降低了交易延迟.     

基于联盟链的微电网身份认证协议

目前,微电网电力交易存在着身份认证协议不安全、交易中心化、数据无法追踪溯源、节点之间缺乏共识等问题,而区块链具有分布式存储、去中心化、数据不可篡改等优势.为此,基于联盟链的微电网身份认证协议,将区块链应用于微电网的身份认证以解决上述问题.首先,使用零知识证明解决了新节点的身份认证问题.其次,将其ID写入Merkle树并在整个联盟链中广播,利用区块链可以保证数据不被篡改的原理确保了数据的安全性和可追溯性,解决了传统电力交易的中心化、数据存储不安全、电力交易无法追踪溯源等问题.最后,凭借着瑞波共识协议所具有的安全高效的优势有效地解决了节点之间的共识问题.通过方案对比可知:该方案采用的零知识证明在身份认证中具有计算开销小及瑞波共识机制算法具备共识速率快的优点.经过安全性分析及性能分析可知:该方案在解决微电网的身份认证安全性问题的同时又能保证节点的运行性能最优.     

物联网中区块链技术的应用与挑战

随着物联网技术的快速发展和广泛应用,分布式网络环境下的身份验证、数据隐私、网络安全等问题变得更加重要,而这些问题可以通过引入区块链技术来得到有效解决.该文简述了区块链的基本概念,介绍了区块链在物联网中的应用场景,并对当前一些相关工作的成果进行了综述;介绍了针对物联网场景下区块链底层技术的研究以及区块链物联网所面临的问题与挑战,希望能对未来区块链物联网的研究有一定的参考价值.     

一种面向区块链溯源的高效查询方法

针对现有区块链溯源系统查询效率较低以及引入外部数据库会面临数据篡改的风险问题,提出了一种面向区块链溯源的高效查询方法。首先结合布隆过滤器与Merkle树提出BMerkle树,进而形成一种新的区块结构,以便快速检索交易是否存在,同时查找存在交易的具体内容。然后在区块链外部添加索引构建一种优化的跳表结构hot_skiplist,可实现区块的快速定位;基于区块访问次数动态调整索引层级,进一步提高访问次数频繁区块的查询效率。最后通过实验验证了该方法能在保证区块链数据不可篡改的情况下有效提高溯源查询效率。     

用于联盟链的布隆过滤器优化

布隆过滤器常用于联盟链Hyperledger Fabric状态数据库LevelDB的读性能优化,但布隆过滤器本身存在误报现象,且LevelDB只能对布隆过滤器进行统一配置而无法自适应调整。为此,提出一种单元化的部分计数式布隆过滤器（partial counting Bloom filter,PCBF）构造方案,设计可并行计算的元素插入与查询机制并结合双重哈希及非加密哈希来实现快速插入与查询;基于开启过滤器单元与访问次数构建排序字符串表优先级,使用时间片轮询算法对过滤器单元进行自适应调整,实现了资源的合理分配。实验结果表明： PCBF具有较高的插入效率,并能减少20%左右的误报数量,适用于联盟链的高并发场景。     

区块链物联网融合：研究现状与展望

区块链与物联网飞速发展,并在技术层面和应用层面开始走向融合。为帮助区块链物联网融合领域的科研工作者更好地分析把握热点和趋势,广泛调研了该领域的相关研究文献,并将这些文献分类后综述。该文还详细对比了国内外同行在该领域的研究工作,客观阐述了这些研究工作的优势与不足。最后,结合文献调研成果展望了区块链物联网融合研究的发展趋势。     

基于区块链的消息中间件技术研究

消息中间件是实现信息系统信息共享的基础设施,传统的消息中间件通常采用集中服务的方式实现,依赖于可信的消息中心。区块链可以实现去中心化的数据一致性,并确保信息不可篡改。由此,本文基于区块链设计了一种消息中间件架构,可以实现去中心化的信息共享,保护用户的数据隐私。     

基于区块链的图书侵权记录存证平台

针对越来越频繁的音频阅读图书内容对图书构成侵权行为而未能及时有效存证的困境,提出一种以区块链技术对图书版权侵权记录进行自动存证的方案.首先,将网络爬取的音频信息进行处理,与图书内容查重比对后将结果存入私有区块链结构;其次,在基于工作量证明共识的基础上设计实现了复杂度可行的共识算法;最后,结合密码学的摘要信息认证与数字签名验证机制对区块数据进行安全性检查.系统测试结果验证了平台的效率和可靠性.     

基于区块链的精准扶贫数据保护方案

针对目前数据管理中普遍存在的中心化存储、防篡改性弱、可追溯性差、缺乏安全有效的共享渠道等问题,借助区块链技术的去中心化、不可篡改等特性研究了一种基于区块链的精准扶贫数据保护方案.以个人档案的形式记录扶贫数据,依托智能合约和星际文件系统等技术使数据以数字档案形式进行新增、更新、验证、共享.将公有链和联盟链结合,以锚定数据...     

基于区块链的高校校际联盟图书资源共享系统

针对高校图书馆资源共享建设中存在的信息孤岛、重复建设、资源利用率低等问题,提出基于区块链技术构建校际联盟图书资源共享系统,通过智能合约定制校校双方、多方之间灵活多变的图书租借策略,周期性完成租借清算;通过API接口与校内图书管理系统进行无缝对接,实现链上租借流程的自动化和可追溯。该系统利用区块链技术的信任构建优势,完善高校图书馆之间的共享模式,提高了图书资源利用的边际效应,可有效激发高校图书共享的内生动力。     

基于一种混合算法的分类规则挖掘

在分析决策树算法及遗传算法的基础上,提出了一种将两种算法结合起来挖掘分类规则的新方法.实验证明,它不仅解决了数据挖掘中的“碎片”问题,同时还提高了分类的准确率.     

基于多链融合的粮食供应链溯源系统

区块链因具有不可篡改、群体共识、全程可追溯等特点而广泛应用于存证确权、商品溯源、协同共享等应用场景。基于区块链的粮食溯源难点在于粮食从种植、收储、加工、物流所涉及的供应链条比较长,追溯困难,并且同一供应链上企业之间的企业资源计划（enterprise resource planning, ERP）系统并不互通,企业自治ERP系统难以与区块链对接。本文基于联盟链与私有链融合提出了一种多链粮食供应链溯源系统（multi-blockchain food supply chain traceability, MBFST）,企业间通过联盟链开展业务协作,企业内部基于私有链记录信息流转;设计了私有链与联盟链的跨链交互协议,根据溯源ID实现联盟链与私有链的交互与映射;通过私有数据集合等数据隔离机制,确保供应链企业私有数据的隐私保护。通过对原型系统的设计与实现,结果显示,MBFST能够实现粮食供应链企业间的全链条精准溯源,确保链上链下溯源信息的全程可追溯;通过Hyperledger Fabric的Node-SDK对系统的性能和吞吐量进行测试,实验结果显示,MBFST在压力测试中查询每秒事务处理量（tr...