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.     

支持多中心聚合签名的实用性拜占庭容错改进方案

为了解决区块链共识机制中验证效率偏低问题,将聚合签名方法应用于共识过程中的消息验证,改变共识过程中传统的单签名验证方式,从而降低共识过程中的验证复杂性;为了解决密钥中心权限过大问题,结合分布式密钥生成技术实现多中心的密钥授权机制,使共识节点的密钥生成不再依赖于单可信中心,从而避免密钥托管问题;以实用性拜占庭容错方案为例,构造基于多中心聚合签名的拜占庭容错共识改进方案。仿真实验表明,相对传统的实用性拜占庭容错方案,所提方案效率更高。     

可监管的工业物联网数据共享方案

针对当前工业数据共享存在中心化、监管困难和数据安全等问题,提出了一种在工业物联网环境下的安全、高效和可监管的数据共享方案。该方案引入监管机构来控制授权令牌发放,保证数据共享活动的可控性。结合门限代理重加密和区块链技术,将系统初始化和重加密任务分配给共识节点来完成,减轻系统计算开销。利用智能合约和零知识证明技术自动验证数据的有效性,保障了数据用户的权益。此外,高效的共识算法提高了区块链系统处理交易的速率。经安全性分析和性能分析表明,该方案在大规模工业数据共享场景中能更加安全高效地共享数据。     

基于改进拜占庭容错算法的区块链气象数据共享系统

针对气象数据共享程度低、数据获取途径少、中心化程度高等问题,提出一种基于改进拜占庭容错算法的区块链气象数据共享系统(BDMSS)。首先建立了BMDSS的系统框架,并基于该框架设计了系统的智能合约架构和基于共享度的区块链共识机制;其次,为规范BDMSS中的节点行为规范,提出了改进拜占庭容错算法(SD-PBFT)。仿真结果表明,SD-PBFT相对于拜占庭容错算法在带宽开销、吞吐量和时延的系统性能指标上具有更好的表现;最后,作为系统演示,考虑气象数据中的地面观探测资料共享场景,基于以太坊平台,并结合星际文件系统(IPFS)开发BMDSS,并进行初步实现与测试。     

新的基于身份的代理盲签名方案及其应用*

代理盲签名技术是指由原始签名者授权的代理签名者在不知晓待签名的消息的具体内容的情况下完成签名的技术。代理盲签名技术可以保证消息的匿名性,将签名权外放,减轻签名者的负担,同时能保证签名的安全性,常被用于电子商务,电子现金交易和电子投票方面。提出了一个新的基于身份的代理盲签名方案,论证了方案的正确性和安全性,证实了该方案具有较高的效率,并阐述了其在电子现金领域的应用,尤其是在使用移动终端进行购物方面的应用。     

Raft Consensus Algorithm Based on Credit Model in Consortium Blockchain

As one of the underlying technologies of the blockchain, the consensus algorithm plays a vital role in ensuring security and efficiency. As a consensus algorithm for the private blockchain, Raft has better performance than the rest of the consensus algorithms, and it does not cause problems such as the concentrated hashing power, resource waste and fork. However, Raft can only be used in a non-byzantine environment with a small network size. In order to enable Raft to be used in a large-scale network with a certain number of byzantine nodes, this paper combines Raft and credit model to propose a Raft blockchain consensus algorithm based on credit model CRaft. In the node credit evaluation phase, RBF-based support vector machine is used as the anomaly detection method, and the node credit evaluation model is constructed. Then the Trust Nodes List(TNL) mechanism is introduced to make the consensus phase in a creditable network environment. Finally, the common node is synchronized to the consensus node to update the blockchain of the entire network. Experiments show that CRaft has better throughput and lower latency than the commonly used consortium blockchain consensus algorithm PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance).     

基于盲签名的电子选举方案的改进

在分析Sensus电子投票系统的基础上,针对该系统的不足之处提出了相关的改进意见,并改进设计一个可用于互联网大规模投票的电子选举方案,该方案采用了阈值、盲签名、验证序列号等思想,使得本协议方案在保持了原有方案的各种优点的同时,增强了电子投票系统的安全性和公正性,并具有较高的效率,是一个实用的电子投票方案。     

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.     

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．     

区块链与环签密结合的电子证据认证加密方案

由于电子证据存在易篡改、易伪造等问题,电子证据的真实性判定成为证据法理论中的难点之一.针对这一难点问题,基于区块链技术构建一个电子证据分布式存储方案解决传统中心化存储所面临的非法删除与篡改等问题,从而实现电子证据的分布式信任机制.此外,为了防止电子证据在链上共享时泄露给非授权用户,需要对其进行加密操作,同时为了防止证据...     

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.     

联合分布算法对区块链分片的稳定性分析优化研究

在基于Hyperledger Fabric架构的区块链网络中,可以通过分片来提高吞吐量.在分片之前,需要预先评估每个委员会的失败概率,以获得更稳定的分片方案.本文提出了一种联合分布(JD)算法.首先,对于预分片方案中的节点,根据预分片方案中的委员会数量进行随机抽样,然后得到每个委员会中节点的超几何分布;其次,根据节点的超几何分布计算每个委员会中恶意节点的概率,并根据这些概率构建所有委员会的联合分布函数;最后,根据各委员会的联合分布函数,计算整个分片方案的失败概率和失败年数,实现区块链分片的稳定性评估.仿真结果表明,通过计算Wilson置信区间验证了计算失败概率的准确性,与RapidChain的分片稳定性分析算法和Hoeffding边界算法相比,联合分布(JD)算法可以更好地估计区块链分片的稳定性.     

基于门限多重盲签名的电子选举方案

电子选举正在逐步取代传统的投票选举活动,要使其得到普遍的应用,关键在于如何设计出一种安全的电子选举协议。现提出了一种基于（t,n）门限多重盲签名的电子选举方案,方案中的加密解密和数字签名方案均采用ElGamal算法。     

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.     

An anonymous authentication scheme withstanding the conspiracy attack

A novel anonymous authentication scheme is proposed based on the ring signature. In the scheme, the private key and the the freely chosen anonymity set are used to achieve anonymous authentication. In terms of the threshold sharing, a group of t members jointly implement threshold tracking. In order to improve the security of tracking, message recovery equation is used to verify and recover data leaked by the user. Compared with Liu et al’s scheme, the proposed scheme can resist conspiracy tracking and has less computational cost. On the premise of the discrete-logarithm-based assumption put forth by Lysyanskaya, Rivest, Sahai, and Wolf (LRSW) and Diffie-Hellman (DDH) assumption, the scheme is proved to meet the demands of anonymous authentication. The scheme has broad application prospects in many fields such as ad hoc network, electronic voting, and so on.     

基于零知识证明的匿名投票方案

针对现有电子投票与问卷调查系统中公正性与匿名性这两项最根本需求,提出了运行于以太坊上的智能合约投票方案。方案满足可信、透明的要求,剥离了对可信第三方的依赖。随后进一步结合零知识证明与数字签名技术,实现了方案的匿名性。通过合理设计算术电路及智能合约,该方案可满足一人一票或一人多票的应用场景。通过安全性分析,本方案完全满足业界对电子投票方案公认的各种要求,加之相关代码已完整开源,为后续移植及具体应用提供了借鉴与参考。     

基于离散对数问题的盲数字签名改进方案

盲数字签名在电子选举协议、安全电子支付等领域应用广泛.针对已有离散对数盲数字签名方案的缺陷,基于求解离散对数问题的困难性,提出了一个改进型盲数字签名方案,可以同时满足盲数字签名的正确性、匿名性、不可伪造性和不可追踪性等特性要求.     

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.     

可选择关联和可转换的环签名方案研究

环签名因其无条件匿名性被广泛应用于匿名认证、匿名电子投票等特殊应用中,为了避免重复投票,需要验证两次签名之间是否存在关联性,当需要揭秘签名者的匿名身份时,环签名需要转换成普通签名。为实现这两个功能,文献[15]提出了一个可选择链接可转换的环签名方案。但该方案在环签名生成阶段,签名者需要使用环中其他成员的私钥x_i,而其他成员的私钥是保密的,不能独立计算A_i,继而签名者一人无法完成环签名的生成和算法的可转换验证。本文针对文献[15]的不足,提出了一个可选择关联和可转换的环签名方案。与同类方案相比,本文方案不仅具有强匿名性和选择关联性,还具有较小的计算开销。