基于区块链的轮询系统MAC协议研究

针对网络信息传输量扩大、数据传输效率降低的问题,提出将区块链与轮询系统结合的MAC协议.首先,研究了基于区块链的轮询系统模型,并对其数据分发方式进行分析;然后,推导了门限、完全和限定K=1服务系统的平均排队队长、平均等待时间和平均循环周期的理论表达式;最后,通过Matlab将期望值与实验值进行对比分析.结果表明,随着到...     

基于CP-ABE和区块链的车联网匿名身份认证算法

车联网匿名身份认证技术是向用户提供有效服务的基础,能够保证车联网通信过程的安全性。针对现有的匿名身份认证方案在认证效率、计算开销等方面存在的不足,提出了一种基于CP-ABE和区块链的匿名身份认证算法。采用动态属性和静态属性相结合的认证策略,认证机构为车辆分配假名,实现了车联网中的细粒度匿名身份认证,减少冗余认证,提高时间效率,保护用户隐私。同时,结合区块链技术,对认证策略进行管理,防止身份认证过程中认证策略被恶意篡改。实验结果表明,该算法能够实现快速的加解密,满足车联网身份安全、高效认证的需求。     

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.     

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。     

区块链和边缘计算驱动的短波电磁频谱管理新架构

针对非合作频率竞争伴随功率竞争导致的短波电磁环境逐年恶化,结合新兴的区块链和边缘计算,提出一种短波电磁频谱管理新架构,详述了驱动其运行的三项关键程序:短波频谱数据的采集、短波频谱区块的生成、短波频谱数据的交易.提出了短波区块链的新概念,并基于联盟链设计了端-边-云的短波电磁频谱管理结构.最后,提出了该短波区块链的开放性...     

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。     

基于区块链技术的物联网信息记录安全存储

针对物联网系统中存在的信息传输安全和信息记录保护问题,结合区块链和容器技术提出一个物联网节点接入、信息记录安全存储方案,该方案利用区块链技术来保护物联网节点接入、信息记录存储,使物联网节点间信息交互的记录的真实数据保存在链下存储结构中,有效的实现了物联网节点的安全性的提升和降低了恶意攻击后取证溯源的难度.     

基于区块链和混合连续双向拍卖的分布式电力交易机制

针对分布式电力交易中缺乏有效可靠的交易机制来规范用户信用行为的问题,提出基于区块链和混合连续双向拍卖的电力交易匹配机制。混合连续双向拍卖把信用值引入到用户报价调整中,通过信用值和报价的加权平均值进行连续双向拍卖交易匹配。这种匹配机制能有效减少恶意节点对电力资源分配的影响,从而提高总体收益和用户交易积极性。同时,为了使总体利益最大化,提出基于均衡值的报价策略。然后,借助区块链实现用户间电能数字证明和费用之间的交换。最后,通过分布式电力交易模拟实验证明该交易机制的有效性。     

一种抖动窗口自适应的航空通信MAC协议QoS机制

根据面向“时敏目标”打击的航空通信系统信息传输要求,提出了一种差分服务媒质接入控制协议。协议采用多信道随机接入机制,通过信道忙闲程度自适应地调整各优先级业务的发送时延抖动窗口的方法,为各优先级业务提供差分服务。在分组排队阶段,建立了 M／G／1／K 排队模型,得到了稳定状态下发送缓冲区队列长度的概率;在分组服务阶段,建立了突发时延抖动自适应模型,得到了分组的平均服务时间;在分组传播阶段,建立了突发碰撞模型,得到了分组成功传播概率;然后推导了该协议的平均时延、传输成功率和系统吞吐量等性能指标的理论表达式,并给出了最大抖动窗口的设置原则。仿真结果表明,协议大大提高了系统重负载情况下高优先级业务的实时性和可靠性,适用于区分业务优先级且对高优先级业务的实时性和可靠性要求很高的航空通信组网系统。     

基于消息队列遥测传输协议的灌溉系统

现有物联网应用领域存在性能差、安全性低、个性化智能推送不足等问题,为此,基于消息队列遥测传输(message queuing telemetry transport,MQTT)协议、NodeMCU开发板、阿里钉钉APP,提出一种自动灌溉系统。采用高级加密标准(advanced encryption standard,AES)与MD5信息摘要算法改进MQTT数据传输协议,实现数据的安全推送与交互、作物的远程智能灌溉与数据的实时监测,既保证了数据安全稳定高速地传输,用户又能根据个性化需求和消息传递性能要求,满足农业生产中的规模化的自动灌溉作业。测试结果表明,该系统安全性强、推送成功率高,消息发送和接收时间短,系统的可扩展性强,此外开发成本方面也具有较大的优势,可以满足目前物联网发展的需求。     

基于排队论的实时以太网缓存队列优化算法

提出了基于排队论的实时以太网缓存队列优化算法.首先对数据帧在实时以太网缓存队列中的传输过程进行分析,确定了数据帧排队延时是影响网络延时的主要因素;然后根据随机过程理论得到数据帧进入缓存队列的过程符合Poisson分布.针对该分布模型,用排队论对数据帧排队延时及丢包建立基于通信损失代价的数学模型,以损失代价最小为目标函数,再利用边际法计算出目标函数取极值时的最佳队列长度.仿真实验验证了模型的准确性和优化算法的有效性.     

Study on the network delay of periodic information in the NCS based on EPA

The network delay of the periodic messages transmission in the network control system (NCS) based on Ethernet for plant automation (EPA) is analyzed from the theoretical and experimental perspective in this paper. The composition and the characteristics of the network delay of EPA periodic messages transmission in a subnet is studied through analyzing the information transmission regularity and EPA deterministic scheduling mechanism. On this basis, the queuing delay at communication schedule management entity (EPACSME) that is the most important component of network delay is analyzed, during which the formulas for the queuing delay of periodic messages and other real time parameters are proposed. Furthermore, an experiment is developed to test each component of network delay of periodic messages transmission in a EPA subnet. According to the experimental and the theoretical analysis, the conclusion is drawn that the delay during which the periodic messages wait for the periodic messages transmission time slice is the main factor that causes considerable network delay, and improvement method is presented.     

CSMA/CA网络协议的无线区块链安全性研究

传统区块链的设计主要面向稳定且传输速率较高的有线通信环境,现有绝大部分的区块链研究都认为通信信道是完美的.随着无线接入网架构的不断演进,以数据验证为基础的区块链势必要考虑无线通信技术的影响.以基于CSMA/CA网络协议的无线局域网为例,节点在无线区块链中广播交易必须遵循MAC规则来竞争无线信道.尤为注意的是,无线信道的...     

A distributed routing algorithm based-on simplified topology in LEO satellite networks

In this paper, a distributed routing strategy based on simplified topology (DRBST) was proposed for LEO satellite networks. The topology of LEO satellite networks was simplified aiming at minimizing inter-satellite links handover number. To optimize the route based on the simplified topology, we considered not only the transmission delay but also the queuing delay and the processing delay, which were analyzed using Markov chain and determined using a novel methodology. The DRBST algorithm was simulated in a LEO satellite networks model built using OPNET. The simulation results demonstrate that the low complexity DRBST algorithm can guarantee end-to-end delay bound. Moreover, the routing protocol cost is much less than traditional algorithms.     

基于有限容量排队论的铁水包个数计算模型

将"一包到底"模式下的铁水包周转过程抽象为有系统容量限制的3个串联接近闭合的排队系统,即高炉出铁、铁水脱硫以及转炉兑铁排队系统。在此基础上,提出基于有限系统容量排队论的铁水包理论周转个数计算模型。应用该模型,对重钢新区铁水包理论周转个数进行计算,结果表明:铁水包周转到达统计平衡的时间为294min,理论周转个数为17个。研究表明,减少铁水包周转个数的关键在于优化系统容量值,实际生产中主要从改进高炉配罐制度、加强炼铁炼钢工序协调等方面采取措施,并应用模型计算相关参数为:铁水包周转时间为260min,理论周转个数为15个。     

车路协同环境下公交车队车速优化调控方法

城市公共交通系统具有服务频率高、客流需求大、运行环境复杂等主要特点,公交车辆之间串车、交叉口延误、站点延误等问题较大,严重影响了公交系统的运输效率以及服务可靠性。公交优先控制是降低公交车辆在信号控制交叉口延误的有效方法,然而当前研究主要考虑公交车辆的通行效率需求,欠缺考虑公交车辆之间的串车以及交叉口下游站点由于泊位数不足而导致的排队延误问题。本研究基于车路协同环境提出了一种公交车队运行速度调控方法,让公交车辆以协同车队的方式主动适应信号配时相位;同时,对协同车队引入准入规则,使得协同车队同时满足串车预防与下游站点停靠泊位数约束的双重要求。实例研究结果表明:该方法在显著降低信号控制交叉口公交车辆停车延误的同时,可以有效避免同一线路公交车辆的串车现象以及站点排队进站情况,实现了公交运行效率与可靠性的双重提升。     

基于马尔科夫状态转移过程的 M/ M/ m 排队模型仿真

马尔科夫链是研究排队系统的主要方法,本文在现有M/M/m排队理论和排队系统仿真理论基础上,利用Matlab建立基于马尔科夫状态转移过程的M/M/m排队模型仿真程序。仿真程序在产生初始化参数设定后,利用时钟推进法来模拟空闲服务台和繁忙服务台情况下的服务流程,最后通过M/M/m模型特征描述的仿真计算,获得平均等待时间(E[W])、平均停机时间(E[DT])、平均排队队长E[Q]、系统中的平均客户数(E[L])和可能延迟的概率(П)5项重要的特征描述。模拟次数设定为20 000次,模拟客户服务率和客户到达率相同,服务台在3～6个的排队系统,并将仿真结果与理论值以及Queue2.0的模拟结果相比较。最终结果显示E[W]、[DT]和Π3项最重要指标的仿真结果和理论值都极为相近,误差范围小,本研究将为优先权排队系统的仿真研究提供理论依据。     

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。