基于区块链技术的无线网络通信数据聚合隐私保护算法

针对无线网络通信数据聚合过程中存在的信息安全问题,提出一种基于区块链技术的无线网络通信数据聚合隐私保护算法.应用隐私同态技术对无线网络通信数据进行初步聚合及加密处理,并应用区块链技术对聚类数据在分布式节点中的传播特性制定相关制约关系,完成数据传输的去中心化,从而实现对无线网络通信数据的隐私保护.实验测试结果验证了算法的安全性.在不影响通信开销的前提下,妥协节点的比例在30％以内,数据泄露概率始终保持在50％以下;当参与的聚合节点数比例为50％时,丢包率仍稳定在0.05％以内.     

基于积分机制的实用拜占庭容错算法优化

实用拜占庭容错(PBFT) 算法是一种广泛应用于联盟链的共识算法 ,但也存在主节点选举随 意、通信复杂度高和可扩展性差等问题 黄 为此 ,对 PBFT算法加以改进 ,提出一种结合积分机制的 PBFT优化算法—OPBFT算法 黄 首先 ,结合积分机制 ,基于节点在共识过程中的表现对其进行评 分；然后 ,根据节点积分随机选择主节点；最后 ,根据联盟链的环境对一致性协议进行优化 ,减少了一 次全网广播的过程 黄 实验结果表明 ,相较于 PBFT算法 ,OPBFT算法在共识时延和吞吐量等方面有 着更好的表现     

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。     

基于双RSA累加器的无状态交易验证方案

为了缓解区块链中不断膨胀的状态数据给节点带来的存储压力,针对以比特币为代表的UTXO模型区块链,提出基于双RSA累加器的无状态交易验证方案.该方案利用固定大小的密码学承诺取代状态数据,在保证节点能够独立验证交易的基础上,大幅降低本地存储.基于RSA累加器的特性,利用2次高效的添加操作替换了复杂的删除操作,以较少的通信开销为代价,大幅降低系统的计算开销,保证交易验证的效率.实验结果表明,该方案相比于传统的区块链拥有较高的节点存储压缩率,相比于其他无状态方案拥有固定的额外通信开销及较高的交易验证效率.     

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。     

无线网络基于距离的位置管理建模和开销分析

针对无线网络如何精确计算位置管理开销这一问题,采用嵌入式马尔科夫链作为移动模型描述移动终端在二维蜂窝网络的运动,通过建立两个连续呼叫间隔内位置更新的模型分析呼叫到达和小区驻留时间均为一般分布时基于距离的位置管理方案的位置更新次数和位置管理总开销,对无线网络进行性能评估。通过分析得到如下结论：（1）位置更新次数是距离闽值的减函数;（2）位置管理开销是距离阂值的凸函数;（3）当所选取的距离阈值较小时,位置更新开销影响位置管理开销较大;当所选取距离阈值较大时,寻呼开销影响位置管理开销较大。通过仿真分析验证了理论分析的正确性。     

基于多角色节点的区块链可扩展方案研究与设计

区块链虽然对当前各类信息技术服务的可信管理产生了积极影响,但由于其在跨链扩展、统一监管和节点隐私等方面的不足,难以满足多链应用场景下的协同与扩展。笔者提出一种基于多角色节点的区块链技术及跨链方案,监管员角色作为区块链统一管理节点,在审计节点和验证节点的协同工作下,可通过为节点设置不同角色实现子链构建,并通过部署不同策略实现子链间的跨链资产转移,以此实现区块链系统的可扩展性,基于节点角色的权限控制可支持节点间的隐私保护。实验性能测试表明:笔者方案能高效满足区块链的可扩展和可监管需求,同时兼顾节点隐私保护。     

物联网区块链中基于演化博弈的分片算法

分片技术被广泛认为是一种克服当前物联网区块链系统可扩展性限制的有效解决方案。然而,由于恶意节点随机分布以及区块链网络复杂的参数配置,如何保证分片的有效性仍具有挑战。首先,对分片区块链的性能进行建模,分析其安全性和可扩展性。其次,为减少恶意节点的聚集以及提高网络的性能,提出了一种基于演化博弈的分片选择算法来优化节点的分片决策。仿真结果表明,提出的分片算法可以使恶意节点尽可能地均匀分布于各个分片中,同时提高分片区块链的性能,进而更好地支持区块链在物联网中的应用。     

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GPU的区块链交易验签加速技术

为了提高区块链中节点的验签效率，提出基于GPU的区块链交易验签加速技术.结合CPU-GPU异构平台架构特性对交易验签过程进行分阶段优化，大幅提高SM2验签算法运行效率，同时充分利用GPU内核调用的异步性，有效降低交易验签过程的整体IO开销.考虑到GPU计算能力强而分支预测能力弱的特性，提出改进的同时多点乘算法，不仅提升了GPU验签效率，而且增加了多线程并行规模.所提方法将交易验签操作卸载至GPU处理，释放了节点被占用的CPU资源，在不修改区块链协议的情况下实现了区块链系统整体性能的提升.基于RTX3080平台和国产许可区块链Hyperchain平台进行实验，结果表明，该方法峰值验签吞吐量为4.52×10⁶次/s，集成该方法的Hyperchain平台交易吞吐量提高了15.81%，且延迟下降了6.56%.     

Method for evaluation of web services compatibility based on the blockchain’s consensus algorithm

In the traditional Service Oriented Architecture(SOA),evaluations of services are results from accumulated remarks, which means that they lack real-time feedbacks. In this paper, we propose an advanced architecture combined by SOA and block-chain. We take the advantage of the stable time-slot generated by the consensus algorithm to clock the service pool, making it possible to evaluate the real-time states of services. Moreover, we propose a mathematical model based on the Markov Chain to assess and predict the compatibility of a service in a time-slot. And we assess and evaluate the distribution of compatibility by bringing in four well-known consensus algorithms (Bitcoin’s PoW, PPCoin’s DPoS, Fabric PBFT, PBFT+DPoS) which generate different lengths of time-slots. The result shows that our compatibility assessment model works well and that the distribution varies with different consensus algorithms with the rankings of effects as follows: PoW,PBFT,DPoS, and PBFT+DPoS.     

D-BitBot:比特币网络双向通信的P2P僵尸网络模型

公有区块链网络（如比特币、以太坊等）具有匿名、难以被关闭的特点,被用于僵尸网络的通信模型研究中,但现有研究中的方法存在网络扩展代价高和回传通道易被溯源的问题.针对上述问题,本文提出D-BitBot,一种基于比特币网络双向通信的点对点(P2P)僵尸网络模型构建方法.该方法使用比特币测试网络作为回传信道,可有效降低数据回收的成本和网络扩展的代价,且能提高回传信道抗溯源的能力;为解决传统僵尸网络上线方式的单点故障缺陷,本文提出一种基于比特币区块链的节点上线机制;另外,为抵御路由表节点注入攻击和僵尸网络节点爬取,本文提出一种基于IP地址加盐哈希排序的节点列表交换算法.实验结果表明,在仿真环境中的D-BitBot上线率达到100%,且具有良好的鲁棒性;在节点请求和节点爬取测试中,本文所提出的算法能有效抵御路由表节点注入攻击和降低现有爬取算法的节点发现率.最后,本文基于3个不同的层面提出可能的抵御方式,并针对本文采用信道的鲁棒性对进行相应的分析和论述.     

基于蚁群优化算法的无线传感器网络跨层路由协议

针对无线传感器网络对实时性、鲁棒性及能耗平衡要求较高的特点,提出了基于蚁群算法和跨层优化的无线传感器网络路由协议ABCRO（Ant-Based＆Cross-layer Routing Optimization）。算法综合考虑各层之间的信息共享机制,将链路的通信开销和链路通信情况以数据的形式转换为网络性能优良的评估参数;通过将接纳控制网络节点机制、信息素禁忌表的双向更新、节点剩余能量信息维护及跳数更新等信息加入路由选择公式,有效增强算法的可扩展性,降低通信过程中的拥塞问题。仿真实验表明ABCRO算法能够较快的寻找出一条最优的路径,从而平衡网络能耗,降低冲突率,有效提高网络整体性能,延长网络寿命。     

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.     

基于协作交互的概率性数据包标记溯源方法

为了从根本上消除拒绝服务攻击等恶意入侵行为,保障通信软件服务器的安全,而又不会过多增加网络设备的开销,提出了一种基于协作交互三层框架结构的概率性数据包标记溯源(CPPM)方法.该算法根据当前网络中路由器的负载情况,自适应动态调整该路由器数据包标记概率和标记信息传递方式,可以用较小的网络开销快速地找到入侵源.仿真结果证明了CPPM方法的有效性和实用性.     

开放环境下一种基于两层的高效信任管理模型

在开放分布环境中,节点间的信任关系主要是通过信任模型建立的,但现有的信任模型大部分是纯分散的,存在着信任管理复杂、网络开销较大等不足．针对分布系统纯分散信任管理存在的这些问题,给出了一种基于双层的高效信任管理模型,在该模型中通过自动推荐动态服务器来组成不同的信任域,信任评价以信任域为单位,减少了系统中的网络开销,提高了系统的可扩展性．     

An efficient authentication scheme based on one-way key chain for sensor network

To strike a tradeoff between the security and the consumption of energy,computing and communication resources in the nodes,this paper presents an efficient authentication scheme based on one-way key chain for sensor network. The scheme can provide immediate authentication to fulfill the latency and the storage requirements and defends against various attacks such as replay,impersonation and denial of service. Meanwhile,our scheme possesses low overhead and scalability to large networks. Furthermore,the simple related protocols or algorithms in the scheme and inexpensive public-key operation required in view of resource-starved sensor nodes minimize the storage,computation and communication overhead,and improve the efficiency of our scheme. In addition,the proposed scheme also supports source authentication without precluding in-network processing and passive participation.     

一种高效的无线传感器网络认证方案

提出了一种基于单向密钥链的传感器网络认证方案,该方案能够提供实时认证,较好地满足了时延和存储量要求,且能有效地防止重放、假冒和拒绝服务等各种攻击,并具有低开销和可扩展性强等特点。同时,考虑到节点计算速度、电源能量、通信能力和存储空间非常有限的特点,相关的协议和算法都设计得比较简单,并避开了代价昂贵的公钥运算,因而方案的计算、存储和通信开销都较小,执行效率大大提高。此外,本方案在不排除网内处理和节点被动加入的情况下,支持数据源认证。