区块链即服务的发展现状与展望

论述区块链即服务研究现状,通过云计算和区块链技术结合方式介绍区块链即服务工作原理,根据区块链即服务面向的服务对象论述基础设计原则,以主流的区块链即服务平台分析研究基本架构。区块链即服务作为一种云服务,是区块链服务设施的云端出租网络平台,依照其租户特点使计算资源、平台资源、软件资源、硬件资源得到最大程度的共享。区块链即服务通过大容量的资源池,保障租户的业务规模可灵活弹性伸缩,租用设施可共享和独享,安全可靠运行。针对区块链即服务风险监管、技术难点、性能等问题对当前研究的不足和未来的研究方向进行分析和展望。     

区块链即服务平台关键技术及发展综述

区块链即服务是将区块链框架嵌入到云计算平台的一种新型应用方式,能够有效利用云平台提高区块链系统部署和运营的便捷性和高效性.文中主要对区块链即服务(BaaS)的关键技术和现有平台系统进行了全面的分析总结.首先介绍了BaaS的概念和平台功能,分析了 BaaS平台在提高安全性能、实现个性定制和降低开发成本等方面具有的优势;然后基于现有商业化BaaS平台详细介绍了 BaaS平台的系统架构和关键技术架构,并介绍了当前主流的BaaS平台的特性技术和功能,以及相关应用场景;最后,在整理当前BaaS平台遇到的挑战问题的同时对BaaS的未来研究方向进行了展望.     

区块链系统攻击与防御技术研究进展

区块链作为一种多技术融合的新兴服务架构,因其去中心化、不可篡改等特点,受到了学术界和工业界的广泛关注.然而,由于区块链技术架构的复杂性,针对区块链的攻击方式层出不穷,逐年增加的安全事件导致了巨大的经济损失,严重影响了区块链技术的发展与应用.本文从层级分类、攻击关联分析两个维度对区块链已有安全问题的系统架构、攻击原理、防御策略展开研究.首先,按照区块链层级架构对现有区块链攻击进行归类,介绍了这些攻击方式的攻击原理,分析了它们的共性与特性.其次,分析总结了已有解决方案的思路,提出一些有效的建议和防御措施.最后,通过攻击关联分析归纳出多个区块链攻击簇,构建了一个相对完整的区块链安全防御体系,展望了区块链技术在未来复杂服务场景下的安全态势.     

基于云计算的物流区块链共识算法研究

为解决物流企业供应链的商流、物流、资金流、信息流、服务流等信息的不可篡改性、物品可溯源性、公证防伪不可抵赖性、资金的安全性等日益迫切的问题,提出了基于云计算的物流区块链模型及区块链共识算法。分析传统物流交易流程及其交易模型存在的问题,提出利用云计算与区块链解决其存在不足的思路;根据云计算与区块链的技术特点,融合各自的优势,给出物流区块链和云物流区块链的定义,提出基于云计算的物流区块链模型。根据实用拜占庭共识算法的基本原理和云物流区块链模型,结合去中心化和不可抵赖性的要求,对物流区块链共识算法进行设计,并与原始实用拜占庭共识算法、优化MinBFT算法进行分析比较。该算法与PBFT、MinBFT、CloudPBFT等算法进行对比实验,实验结果表明该算法在节点大于3f+1时,节点越多,吞吐量越大,其吞吐量以及网络延迟时间皆优于PBFT、MinBFT、CloudPBFT等算法。因此,该算法是一种可靠而有效的,具有去中心化和不可抵赖性的物流区块链共识算法。     

面向端边云协同架构的区块链技术综述

近年随着边缘计算的兴起,边缘计算和云计算结合形成的终端边缘云(端边云)协同的层次型分布式架构尽管可在高计算能力服务、高存储能力服务和低延时服务等方面满足应用需求.但在数据安全和多方可信交互等方面仍面临很多挑战.作为一种去中心化的分布式账本技术,区块链具有数据不可篡改、不可伪造、可追溯和由多方共同维护的特点,将区块链融入到端边云架构中可以使多参与方之间进行互信的数据交互,确保数据完整和可用,但由于区块链在系统架构、隐私安全、对节点资源要求和多方共识方面的特点,其与端边云架构相融合时仍面临诸多挑战:区块链和端边云系统在架构上的不匹配使得二者难以融合;区块链账本数据透明,可能造成敏感数据泄露;区块链的全副本存储和共识过程会消耗更多端边云参与节点的资源;不同端边云场景所需的信任模型差异、终端和边缘节点资源受限和终端设备大规模接入等特点使得现有共识算法不能适应端边云的场景.针对以上问题,本文首先介绍端边云架构和区块链技术,接着讨论二者融合的可行性和优势,并整理归纳了相关研究进展;之后讨论端边云架构下区块链技术面临的技术问题;最后提出未来端边云架构下区块链技术的研究方向.     

面向私募股权的区块链服务系统设计

为了保护私募股权项目信息的隐私性,且达到追踪交易的目的,结合区块链技术构建管理平台.区块链技术底层使用的加密算法可以为股权项目信息提供隐私保护,智能合约可以提供交易自动化功能.区块链技术在应用过程中产生并发性不高的问题,结合微服务思想,基于以太坊设计区块链服务平台,对区块链相关服务进行功能拆分.将底层的区块链服务平台通过容器化技术构建,并考虑容器状态参数为反馈指标,设计适合该场景的区块链负载均衡算法,实现高可用高并发的效果.     

区块链服务网络的构建机理与技术实现

联盟链技术是我国区块链发展和应用的主阵地.传统联盟链应用存在底层技术平台异构、应用技术门槛高、成链成本大、运维监管难等瓶颈问题,限制了区块链技术与应用发展.提出一种区块链公用基础设施——区块链服务网络(blockchain-based service network, BSN)的构建机理,阐述BSN的技术架构和实现机制. BSN已于2020年4月在中国正式商用,能够显著降低区块链开发、部署、运维、互通和监管成本,有利于区块链技术向企业、政府、行业等领域推广应用,为我国新型智慧城市建设和数字经济发展提供了可信可控的公用基础设施和服务载体.     

基于区块链机制的云计算环境下服务组合策略的研究

云计算环境下服务组合具有规模大、复杂性高、失效类型多以及资源动态变化等特征,因此安全、可信的服务组合方案是云环境下海量服务资源灵活部署、按需提供的最大挑战。首先对区块链共识机制、智能合约及可编程特征进行深入分析,类比服务组合特征与流程,基于服务层次覆盖网络SON（service overlay networks）理论提出一种可信度和可靠性更为突出的以区块链为底层基础设施的服务组合体系架构;此外,考虑区块链共识机制带来的安全策略,借鉴智能合约的功能与作用,提出了跨服务覆盖层的基于链路预测生存时间及服务强度最优策略的高效服务路径生成算法;进一步地,设计了带有单点信任度及交互紧密度指标的可信服务质量模型ToS(trust of service),以及该ToS驱动下的服务路径选择算法。仿真结果表明,基于区块链机制的服务组合实现策略大大提升了组合服务执行的成功率及可用性。     

面向智慧水务平台的区块链BaaS关键技术

传统水务数据大多以中心化管理模式为主,但是数据权益涉及到水务集团、设备生产商和保险公司等.在此前提下,数据是否可信,数据传输和存储过程中是否被篡改成为利益涉及方痛点问题与面临的挑战.针对上述问题和挑战,本文结合区块链技术去中心化、不可篡改、可追溯的特性,提出了一种智慧水务区块链BaaS(Blockchain as a Service,区块链即服务)的构建思路和方法,较好地解决了水务数据所面临的可信度低问题.对BaaS服务关键技术:(1)BaaS服务体系架构;(2)智能水表健康数据分布式账本数据模型和Merkle二叉树验证模型;(3)基于双缓冲队列和多区块链节点接入的关键技术,进行了较为详细的阐述.     

区块链原理及其核心技术

随着第一个去中心化加密货币系统——比特币系统自2009年上线成功运行至今,其背后的区块链技术也受到广泛关注.区块链技术独有的去中心化、去信任的特性,为构建价值互联平台提供了可能.在比特币白皮书中,区块链的概念十分模糊,而现有的一些介绍区块链的文章中,也多从抽象层次进行介绍,对于更深入的后续研究提供的帮助十分有限.本文首先将区块链技术从具体应用场景中抽象出来,提取出其五层核心架构,并就其中数据、网络、共识三层基础架构作详细说明.这三层架构包含了区块链系统中的三大核心技术:密码学、共识算法、网络.文中介绍这三种技术的研究现状,能够使读者迅速了解区块链技术的发展状况,并能根据自己的需要进行深入阅读.最后,介绍了区块链目前的应用现状和技术展望.     

基于Kubernetes的Fabric链码管理及高可用技术

区块链即服务（BaaS）平台的核心在于如何将区块链网络部署在云计算平台上。Fabric部署可以按照组件启动时间分为静态组件和动态链码两部分,而链码部署是Fabric云化最核心、最复杂的部分。因为Fabric本身没有针对Kubernetes开发接口,所以业界当前的方案均是通过一系列辅助技术实现链码部署,而这些方案并没有将链码随静态组件一起纳入到Kubernetes管理环境中。针对当前BaaS方案存在的问题,主要做了如下几项工作：1）比较全面地研究了底层基础设施,尤其是生产环境下的高可用性Kubernetes平台;2）设计并实现了Fabric在Kubernetes上的云化部署,尤其是链码部分通过一个全新的容器控制插件实现了对Kubernetes在代码级别上的支持,并完成了将链码纳入Kubernetes环境管理的目标;3）用函数计算服务来管理Fabric链码的部署,从而实现了一个全新的链码执行模式,即从“启动-等待-调用-等待”的模式改变为“启动-调用-退出”的模式。上述在Fabric云化部署尤其是链码部署管理方面的工作,对基于Fabric和Kubernetes的BaaS平台优化有一定的参考价值。     

基于教育区块链与无证书签名的身份认证方案

针对当前教育资源共享安全性低和身份认证困难的问题, 提出了一种区块链技术与无证书签名相结合的可跨域身份认证方案, 将无证书签名技术的高安全性、无密钥托管问题等优点应用到区块链的分布式网络中, 实现了身份认证过程中用户安全、跨域认证、恶意用户可追溯、注册信息不可篡改. 首先, 基于教育区块链与无证书签名的身份认证方案是建...     

基于区块链的远程证明模型

远程证明是构建可信网络的核心。但是,当前的远程证明模型仅面向有中心的网络,存在网关中心化、决策单点化的问题,并不适用于去中心的场景。针对去中心分布式网络环境中计算节点无法进行远程证明的问题,借鉴区块链的思想,提出了一种基于区块链的远程证明模型(Remote Attestation Based on blockchain,RABBC),并重点描述了模型框架、区块链核心结构和协议过程。分析表明,RABBC具有去中心化、可追溯、匿名、不可篡改的安全特性,并具备较高的效率。     

基于区块链网络的医疗记录安全储存访问方案

针对在当前医疗系统中医疗记录授权流程繁琐、记录分享效率低下和身份验证困难问题，提出一种结合区块链技术与密码学的非对称加密技术的方法，将非对称加密技术的安全性高、多方协作简单等特性应用到区块链技术构成的点对点网络中，实现医疗记录跨域分享的可追踪、数据的不可篡改和身份验证的简化。首先，基于区块链技术的不可篡改性结合非对称加密技术，设计了文件同步合约和授权合约，其分布式储存优势保证了用户医疗信息隐私。其次，跨域获取合约的设计能够有效验证数据分享双方身份以及提高身份验证效率，不需要第三方公证机构便可安全过滤非合法用户。仿真实验结果显示，所提出的方案相比传统使用云计算方法解决医疗记录分享问题的方案，在数据防盗窃、多方身份验证和节约系统开销方面有明显优势。该方案对利用区块链的去中心化、可审计等优点解决数据分享过程中的安全问题提供了参考，为解决数据跨域分享、跨域身份验证问题提供了借鉴思路。     

基于区块链的云制造系统内可信资源调度方案

针对目前云制造系统中存在的各参与主体间信任问题以及资源调度效率问题,研究了将区块链技术应用于云制造系统中.首先,阐述了区块链技术应用于云制造系统的意义,提出了一种基于区块链技术的云制造系统;其次,设计了基于智能合约的制造资源调度方式,构建制造成本最小、时间最短、合格率最高的资源调度模型并用差分进化算法进行求解;最后,进行实验仿真.结果表明,基于区块链技术的智能合约内进行资源调度方法在保证了系统内各参与主体间相互信任的同时,有效地提高了云制造系统的资源调度效率和资源调度方案的优越性.     

区块链技术发展现状与展望

区块链是随着比特币等数字加密货币的日益普及而逐渐兴起的一种全新的去中心化基础架构与分布式计算范式, 目前已经引起政府部门、 金融机构、 科技企业和资本市场的高度重视与广泛关注. 区块链技术具有去中心化、 时序数据、 集体维护、 可编程和安全可信等特点, 特别适合构建可编程的货币系统、 金融系统乃至宏观社会系统. 本文通过解构区块链的核心要素, 提出了区块链系统的基础架构模型, 详细阐述了区块链及与之相关的比特币的基本原理、 技术、 方法与应用现状, 讨论了智能合约的理念、 应用和意义, 介绍了基于区块链的平行社会发展趋势, 致力于为未来相关研究提供有益的指导与借鉴.     

基于区块链的虚拟电厂模型研究

新能源技术和互联网技术推动了电力系统由智能电网向能源互联网进化,未来能源互联网将以分布式能源作为主要的一次能源。虚拟电厂技术能够聚合分布式能源并建立虚拟电力资源交易,逐步成为分布式能源高渗透情况下的核心并网技术。针对以实时电价为驱动的未来能源互联网,结合区块链这一安全、透明、去中心化的分布式计算范式,建立基于区块链的虚拟电厂模型,通过区块链的激励机制将虚拟电厂协调控制手段和分布式能源独立并网行为有机联动,从而实现高效的分布式调度计算。仿真实验表明,所提模型满足能源互联网中分布式能源高渗透率、高自由度、高交易频率、高响应速度的并网需求。     

云计算的发展与应用

采用文献分析的方法简述了云计算的定义、特点和工作原理;介绍了实现云计算的相关核心技术的研究现状,包括虚拟化技术、海量数据分布式存储技术、海量数据管理技术、编程模型;对已有的几个较有代表性的云计算系统进行了介绍并指出了当前云计算系统面临的挑战,以期为下一步的研究指明方向。