一种委员会机制的可编辑区块链方案

区块链具有去中心化、可追溯、不可篡改等特性,但其不可篡改性使得链上一些违法信息被永久保留。针对这一问题,提出基于委员会机制的可编辑区块链方案。首先,通过随机抽签算法选取委员会成员;接着,结合基于权益证明共识机制,对用户编辑请求采用投票共识的去中心化编辑策略;最后,利用变色龙哈希函数修改链上数据;此外,引入问责机制防止用户作恶,论证了该方案的安全性和收敛性。模拟实验验证,所提方案能够在去中心化的环境下高效地修改区块内容,且不影响区块链的一致性。     

基于区块链和云平台的数据共享模型

现有的数据共享模型普遍存在数据检索慢、新节点在交易验证过程中参与度不够和数据提供方须依托于效率较低的本地计算等不足。针对这些问题,提出了一种基于区块链和云平台的数据共享模型。通过平衡二叉树和默克尔树结合的方式对链上数据的哈希值排序,提高区块的检索效率;采用基于健康指数的抽签算法选取共识节点,增加新节点被选中的机会;并将数据提供方需要完成计算的过程迁移到云端完成,提高计算的效率和计算资源的利用率。与其他数据共享模型的对比分析表明,所提模型在保证数据交易安全的基础上,优化提升了数据处理的性能。     

面向物联网主从链结构的认证机制

物联网中不同系统间的认证已成为急需解决的问题，虽然通过单个区块链的分布式、去中心化的优势可以实现对物联网设备的可信访问和管理，但是区块链单链结构存在可扩展性低、吞吐量低的特点，导致设备认证效率低下。针对上述问题，提出基于主从链结构的物联网设备身份认证网络结构，引入信誉评估机制，通过选择信誉值高的共识节点并优化共识阶段，改进实用拜占庭共识(PBFT)算法，获得新的共识算法L-PBFT;设计认证智能合约，实现跨链的可信认证和可信交互。通过仿真实验对比L-PBFT算法和PBFT算法，结果表明L-PBFT的吞吐量比PBFT增加了44%,同时减少了拜占庭节点率，降低了认证请求的时延，提高了设备认证效率。     

一种面向供应链溯源应用的改进PBFT算法

针对供应链溯源存在数据造假、运力不透明等问题,将区块链技术的去中心化、数据不可篡改等特性与供应链溯源结合,提出一种改进的动态实用拜占庭容错算法(practical Byzantine fault tolerance, PBFT)。引入计分机制选取主节点,以保证网络能够识别并标记出分值较高的节点;根据区块链基础结构将供应链溯源模型架构设计为数据层、合约层、应用层3层,合约层中使用改进的动态实用拜占庭容错算法动态更新主节点,减少主节点为拜占庭节点的概率,降低网络中交易延迟;以通讯开销、交易延迟作为衡量指标,对改进算法的有效性进行实验验证。结果表明,与实用拜占庭容错算法相比,随着节点数目逐渐增多,改进算法可明显降低通讯开销与交易延迟。     

事务块认证机制与并行存储结构

采用有向无环图结构的区块链共识机制能并行执行交易,但效率与稳定性较差。因此一些共识机制采用联盟链的方式处理交易。本文设计并提出基于有向无环图的并行存储结构,通过并行存储结构实现事务块认证机制（TBCM）的共识机制,由此TBCM共识机制能有效提升联盟链整体对大量交易的并行处理能力。TBCM中采用联盟链的方式组织节点,验证节点组验证网络中生成的交易块,采用并行存储结构的网络中的同步用户不必处理整个网络的交易负载,由验证节点组并行处理网络中的区块。由此结构设计的共识机制使联盟链系统具备并行处理事务的能力,以此提高交易的实时性。TBCM拥有并行性实时交易的优势,能实现更高的稳定性和交易确认效率。     

区块链技术下的电力企业财务共享平台建设

区块链是按顺序将数据区块相连成链式结构,具有防篡改、透明性、去中心化等特征。区块链技术助推电力企业财务工作的路径主要有防篡改特征有助于保障财务数据安全,透明性特征有助于财务活动的追踪,去中心化特征有助于加强预算管理。区块链财务数据共享中心、区块链技术资源服务器、区块链技术应用服务器,以及应用界面与实时访问层,构成了区块链技术下的电力企业财务共享平台的基本架构。     

基于区块链技术的图书馆资源建设研究

信息时代的蓬勃发展给传统图书馆服务带来冲击和挑战,科学高效安全的资源建设显得尤为重要。区块链技术使得图书馆资源的收集变得更加广泛和安全。用户能更加便利地得到自己所需要的资源。区块链技术改变了传统图书馆中心化的角色,为图书馆创新和转型提供一种新思路。     

区块链技术在高校电子会计档案管理中的应用

区块链技术作为一项新兴的互联网技术,在教育行业得到了高度重视,对高校财务信息化提出了更高的要求.采用调查法,搜集、分析大量资料,依据区块链技术去中心化、非对称性、开放性的特征,着重研究了区块链技术在高校电子会计档案管理中的适用性,并在此基础上构建高校电子会计档案的可行性框架模型,以期对推动高校财务信息化发展提供参考.     

一种区块链的云计算电子取证模型

提出了一种区块链的云计算电子取证模型,设计基于Merkle Tree的证据保全及改进的共识算法,实现云计算环境下的去中心化电子取证,防止任何参与方,包括取证调查者、云服务提供商、用户等对取证信息的共谋篡改.实验结果表明,该模型能够有效地对电子证据信息进行保全和验证,保障取证数据的完整性和时效性.     

基于代理重加密的区块链学生档案管理系统设计研究

伴随着信息技术的高速发展和高等教育的普及,传统的中心化高校学生档案管理平台已经不能满足日益增长的需求,数字化档案系统建设已经成为一种必然趋势。传统的中心化档案管理系统存在数据容易被篡改、数据不一致、数据共享难等问题。针对这些问题,区块链技术去中心化和去信任的特性基本解决了目前数字化档案所存在的安全和信任问题,但是可用性较差、扩展性不强,并且当电子档案遭到破坏后无法恢复,难以满足档案数据共享的实际要求。本文提出一种基于代理重加密的区块链档案数据共享模型,并在此基础上设计实现了一种基于代理重加密的区块链学生档案管理系统,性能分析表明系统在加密和解密阶段的计算开销相对较小,而且执行效率相对较高,在档案数据共享场景具备一定的优势和实用性。     

具有隐私保护的车联网空间众包任务分配方法

为了解决传统车联网空间众包中集中式空间众包服务器不可信和易遭受攻击给用户隐私带来极大威胁的问题,提出区块链架构下具有隐私保护的车联网空间众包任务分配方法. 基于区块链技术,设计分布式可信的车联网空间众包系统. 采用多密钥全同态加密算法实现任务分配,支持对不同车辆用户 (密钥) 的密文数据进行任务分配,降低隐私泄露的可能性. 实验分析表明,采用该方法能够有效地保护用户隐私信息,任务分配的计算时间开销与现有研究方法相比下降了34.3%,提高了任务分配的效率.     

Preliminary research on the blockchain protocol in satellite broadcasting network environment

Low throughput has been the biggest obstacle to large-scale blockchain applications. During the past few years, researchers have proposed various schemes for improving the systems’ throughput. However, due to the inherent inefficiency and defects of the Internet, especially in data broadcasting tasks, these efforts have all proved unsatisfactory. In this paper, we propose a novel blockchain protocol which utilizes the satellite broadcasting network instead of the traditional Internet for data broadcasting and consensus tasks. An automatic resumption mechanism is also proposed to solve the unique communication problems of satellite broadcasting. Simulation results show that the proposed algorithm has a lower communication cost and can greatly improve the throughput of the blockchain system. Theoretical estimation of a satellite broadcasting enabled blockchain system’s throughput is 6 000 000 TPS with a satellite bandwidth of 20 Gbps.     

算力网络中一种新颖的看门狗故障检测协议

算力网络(Compute First Networking, CFN)是最新的分布式框架, 可根据计算负载和网络状态为边缘计算智能地分配计算资源。它要求实时了解本地或远程计算资源的可用状态。本文首次提出集中式故障检测协议CFN-Watchdog (简称为Watchdog), 它可以很好地满足CFN的要求并及时回收故障所占用的资源。然后, 从理论上分析各种参数(如检测阈值、任务处理时间和网络延迟)对Watchdog性能的影响。大量的仿真实验验证了本文提出的协议的有效性和理论模型的准确性。这项研究有助于边缘计算的参数优化配置和设计更好的故障检测协议。     

源网荷全景同步测量系统分布式主站的设计与实现

源网荷全景同步测量系统（Full-View Synchronized Measurement System ,SYMS）实现了对高比例电力电子化的新型电力系统的全方位实时检测。SYMS 主站作为测量数据的接收与分析平台,其数据处理能力对保障SYMS稳定运行与应用效果具有重要意义。然而,由于数据类型多、装置数量激增、数据分析过程复杂,集中式架构的主站难以保证同步相量数据处理的实时性与可靠性。因此,本文提出一种适用于SYMS系统的分布式主站设计方法,并进行了实现。首先,该方法分析了SYMS不同测量装置的通信方式,提出并建立了基于开源相量数据集中器（Open Source Phasor Data Concentrator, OpenPDC）的多源异类数据适配器,并设计实现了基于HAProxy的主站前置服务器的负载均衡集群;其次,针对主站数据在线分析延时高的问题,设计并开发了基于流处理框架的Storm适配多语言、多时间窗算法的分布式计算方式,进一步搭建了包含前置数据平台与在线应用平台的SYMS分布式主站;实际系统测试结果表明,与集中式架构相比,所提架构在实际运行中可有效均衡负载,利用分布式方式提高运算速度,针对多类型实时测量数据具有更强的并发处理能力与更短的处理延时,并有效监测系统的异常状态。可为新型电力系统特性分析、建模、闭环控制等应用提供数据基础与应用平台。     

Algorithm for encrypted search with forward secure updates and verification

Recent advances in cloud computing are further pushing forward the development of the technique known as searchable encryption. However, existing encrypted search schemes mainly consider a centralized setting, where a search is conducted in a traditional client-server model. How to apply searchable encryption schemes to an untrusted distributed setting like the blockchain environment remains to be explored. Meanwhile, the advanced security property like forward security is posing new challenges that traditional technologies are no longer sufficient to cope with. In this work, we explore the potential of the blockchain technique and propose a novel dual index structure for forward-secure encrypted search with dynamic file updates. We show how to synthesize this design strategy in the context of blockchain-based storage systems and achieve both optimal search and update complexity. We also propose a verification scheme to verify the correctness of search results and customize an encrypted on-chain checklist to achieve strong data protection and lower the blockchain overhead. We implement the prototype on a Redis cluster and conduct performance evaluations on the Amazon Cloud. Extensive experiments demonstrate the security and efficiency of the design.     

多区块链环境下的连接查询优化算法

为了提高多区块链间的连接查询处理效率,提出多区块链环境下的连接查询优化算法. 该方法在传统的多区块链模型中增加语义信息,构建语义多区块链模型,为多区块链间的连接查询提供基础. 基于该模型,参考分布式数据库的索引结构,提出多区块链间的连接索引结构,将多条区块链进行属性连接,提高连接计算的效率,减少数据传输的通信代价. 在此基础上,提出多链连接查询优化算法,提升多区块链连接查询的效率. 最后,在2个真实公开的数据集上进行实验. 结果表明,多区块链间的连接索引结构稳定;与传统的直接进行连接查询的操作相比,多区块链连接查询优化方法简化了查询处理过程,通过访问连接索引直接获取查询结果,减少了本地计算负载和网络开销,提高了查询效率.     

论网格计算与云计算的关系

网格是继互联网之后出现的一种新型网络计算平台,其目的是为用户提供一种全面共享,包括软件、硬件、数据以及网页在内的各种资源的基础设施。云计算作为一种全新的网络服务方式,将传统的以桌面为核心的任务处理转变为以网格为核心的任务处理,充分利用互联网以满足预先设定的处理任务。二者有相似之处,如计算的并行与合作的特点,但在资源聚合、资源共享、任务执行、对待异构服务侧重等方面存在差别。     

基于区块链的D2D辅助的MEC资源共享架构

随着终端设备智能化发展与设备到设备（D2D）通信技术的逐渐应用,终端设备可以通过直连链路进行资源共享.为提升网络边缘整体服务能力,提出了一种基于区块链的D2D辅助的多接入边缘计算资源共享架构（BD-MEC）.在BD-MEC下,综合考虑时延、能耗和支付开销等因素,设计了一种基于博弈论的多用户卸载方案,以满足不同用户的服务需求.其次,针对拒绝服务或付款等恶意行为,提出了一种基于智能合约的资源共享协议与争议事件处理方法,利用区块链来强制共享双方遵守资源共享协议,以实现安全的资源共享.仿真结果表明,BD-MEC能有效地降低计算任务的时延、能耗和支付开销.     

基于备用边缘节点的居民区用电任务卸载优化策略

为了实现有序用电,保证居民区配电系统安全性,将通信领域的任务卸载概念拓展并应用于居民区信息管理中,提出基于边缘计算的居民区用电信息管理系统和计算任务的优化卸载策略. 阐明边缘计算的相关定义,从移动边缘计算场景中拓展任务卸载的概念,并在居民区用电信息管理模型中增加备用边缘节点角色. 提出基于任务卸载的管理框架及流程,并对居民区用电设备产生的计算任务进行分析,通过建立计算模型和多用户博弈模型,求解纳什均衡,得到最优任务卸载决策. 用算例验证备用边缘节点的必要性以及所提策略相较于传统计算模式的优越性,为万物互联时代的居民区用电信息管理中的数据处理环节带来新的思路和方法.