基于随机数的区块链共识机制

传统共识机制中所有背书节点参与背书,时间消耗量大,并且存在伪造及操控共识过程的可能性问题,安全性较低。为此,基于可验证随机函数在背书节点候选集中随机抽取背书节点进行背书操作,其他背书节点等候其他交易执行时被随机选举,这种随机方式使背书的过程可以并行化,能有效提升处理效率,减少共识机制的处理时间。基于数学性能分析以及构建Hyperledger fabric模型进行实验验证,结果表明优化后的共识机制交易处理速度更快,延迟时间更低,安全性更高。     

区块链技术

区块链技术源于比特币系统的底层框架,是具备去中心化、去信任化、集体维护、时序数据、可编程和不可篡改等特点的分布式存储方案,对于金融领域乃至整个宏观社会系统具有重大历史意义.区块链是由一些已经成熟的技术整合而成,数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层构成了区块链底层基础架构.区块链目前主要有公有链、联盟链及私有链3类,主流开发平台有以太坊和超级账本.本文从区块链技术定义概述出发,介绍了区块链底层基础架构,阐述了各层架构中应用的核心技术,归纳了区块链主要类别以及相应类型下的区块链应用底层开发平台,最后列举了区块链技术当下面临的主要问题,希望能够为相关研究和学习提供参考.     

一种基于投票权竞争的区块链共识机制

在区块链系统中的共识机制下,所有参与者就区块归属问题以及交易拟定的价值问题达成一致。基于锻造委员会和锻造组系统的新架构设计,提出了一种基于竞争的股权证明(CPoS)共识机制,可以在确保分权的前提下快速去除分叉。经原型机实验,可在较小的延迟内快速地完成出块和交易活动。     

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...     

基于PoC共识的区块链可靠存储系统

针对互联网环境下,各行业大量重要数据、文档、视频等电子文件安全存储的问题,提出了基于PoC共识的区块链可靠存储方案。该方案利用区块链去中心化、不可篡改等特点,结合IPFS技术共同实现在公有链上的电子文件可靠存储。对于部分主流共识机制存在的资源浪费、中心化风险的情况,方案引入了容量证明(PoC)共识机制,通过采用PoC的方式,不但具有更低的计算成本和去中心化的特性,还能减少共识带来的能源消耗,实现区块链的有效共识。安全性分析和性能测试表明,本方案能够保证数据的安全、可靠存储及查询,具有较高的运行效率。     

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。     

基于区块链和IPFS协议的数据存储系统设计

随着互联网信息量的迅猛增长和对数据存储需求的不断增加,集中式数据存储的安全风险和性能差等弱点日益突显,而去中心化存储应用可以有效解决这些问题。IPFS文件系统是一种非常有代表性的分布式存储协议。设计了一个基于区块链和IPFS协议的数据存储系统,通过在IPFS系统中存储数据和在区块链中存储文件哈希值,解决了大数据存储性能差的问题。     

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。     

基于区块链的电子投票技术研究与实现

随着互联网、通信技术以及现代密码学技术的发展,电子投票逐渐得到了社会的关注。传统电子投票系统普遍采用中心化的管理方式,存在投票数据不公开透明、用户身份被泄露的风险。基于区块链具有去中心化、不可篡改和公开透明等特点,提出一种去中心化的电子投票方案,采用非对称加密技术实现区块链环境中用户身份真实性验证机制;设计基于以太坊Token的投票权认定方法,避免重复投票,保证选票的有效性和唯一性;使用环签名技术对选票进行加密保护,实现可审计性与隐私保护共存。设计和实现了基于以太坊平台的仿真实现方案,实验表明,该方法能够满足电子投票系统数据公开透明和隐私保护的需求。     

基于模糊层次分析的区块链平台决策模型

区块链技术是未来智能革命的重要基石,随着区块链平台数量的增加,使用者将面临信息不确定性、多种标准选择困难等问题.中国区块链平台评价的相关研究较少,对其进行综合评价意义重大.为了衡量区块链平台性能,通过对比区块链平台之间的实证研究,选取了影响区块链平台是否适用的评价指标.考虑指标体系因素复杂且定性指标多,选择模糊层次分析...     

一种基于区块链PoS共识算法的改进研究

区块链共识算法保证了区块链中的区块按时间戳有序生成,算法优劣直接影响区块链系统性能.PoS共识算法是一种区块链公有链采用的主流共识算法,但生成区块的时间具有随机性,有些情况下区块间隔时间过长,不能满足商业应用场景需要;针对PoS共识算法生成区块的速度存在的性能局限,改进设计的Silkworm算法,通过智能合约对最快生成...     

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.     

基于区块链技术的数据共享系统

区块链技术具有去中心化、公开透明、全程可追溯等技术特点,为解决数据共享及智能应用提供了新的技术方向和手段,但受限于区块链的性能等因素,数据共享应用的便捷性和使用率受到影响,为此提出了一种基于区块链技术的数据共享系统应用方案。通过分析智能电网用电信息采集系统技术架构,采用云边端协同方式,保证业务应用速度及系统性能;结合工作量证明(proof of work, POW)及权益证明(proof of stake, POS)共识机制,灵活调整区块的难度系数提高区块写入速度,通过权益值、信用值及时间奖励,确定用户的记账权,激励主节点创建区块的积极性;通过可编程智能合约的设计,使用户在数据类型的调取更加便捷;通过仿真分析,验证了该系统能够满足智能电网信息系统的应用需求,并极大地保障了数据信息产生、传输、采集、存储、共享的各环节应用的全生命周期安全性。     

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...     

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．     

基于节点贡献值和信誉度的DPoS共识算法改进

针对DPoS共识算法中节点投票积极性低和恶意节点作恶的问题,提出了一种基于节点贡献值和信誉度的DPoS共识机制DPoS-NCVR,首先引入连接度概念,通过贡献值模型将系统中节点的状态和行为等因素进行量化计算得出贡献值;其次,通过特定的贡献值阈值将节点划分为不同等级,以此来标识节点的身份,进而选出代理节点进行记账;最后,引入信誉度模型,对节点行为进行奖惩,并且将屡次作恶的节点剔除系统,从而提高节点参与投票的积极性。在仿真环境下,DPoS-NCVR再进行了多次共识,与DPoS相比节点的活跃度显著提高、恶意节点占比明显减少。实验结果表明,DPoS-NCVR能有效地提高节点投票的积极性,降低节点作恶的可能性,减少恶意节点占比,增强了系统的安全性。     

基于系统动力学的区块链技术扩散机制研究

区块链技术凭借其去中心化、去信任化及不可篡改等优势,一经提出便引起了学术界和业界的广泛关注.然而区块链技术发展中也遇到了如政府监管难、行业标准化不完善及违规违法行为频发等挑战.社会各界对于区块链技术发展前景各执己见,政府提出的各类扶植与管制政策对区块链技术发展的影响及其程度尚不明确.基于此,对区块链这一典型的共性技术扩...     

基于区块链技术的财政预算执行审计框架研究

随着区块链技术的发展,得益于其去中心化、不可篡改、可追溯等优势.针对上述问题,此次研究围绕执行审计框架与共识机制进行探讨.针对对如何保证可审计性质的同时又可以约束审计方权力的问题,提出了让用户事后感知的可审计Zerocoin方案.同时针对区块链技术中的吞吐量低以及分叉现象等问题,此次研究提出基于信用值的共识协议CPC,并通过模拟实验与PBFT对比研究,研究结果表明该协议在节点数增加时吞吐量与时延性能均有提升.