基于区块链的大数据交易关键技术与发展趋势

大数据时代下各类数据价值日益凸显,不同主体对大数据交易的需求也愈加迫切.传统集中式平台下的大数据交易存在用户数据被恶意采集、隐私泄露、数据被转售、数据虚假等诸多风险.一般认为,采用具有去中心化、透明性、隐私保护、不可篡改性等特点的区块链技术是解决上述大数据交易问题的一种重要途径.然而,区块链技术在大数据交易领域的应用还处于早期发展阶段,应用方案尚未成熟.对此,对目前学术界提出的多种基于区块链技术的数据交易方案进行总结,从隐私保护、数据转卖和交易公平3个角度出发,介绍使用区块链技术提升集中式数据交易的具体方法,并对各方法的优缺点进行分析;最后从隐私保护、身份认证、海量数据等方面分析"区块链+大数据交易"目前面临的挑战和未来的发展方向.     

区块链数据隐私保护:研究现状与展望

区块链作为一种分布式账本,集成了分布式共识、对等(peer to peer,P2P)网络、智能合约及密码学等技术,解决了"去中心化"的信任问题.区块链凭借其不可篡改、去中心化等特性,对社会各个领域产生了深远影响,掀起了区块链技术的研究与应用热潮.区块链技术应用场景十分广泛,其独特优势能够解决许多行业中的痛点.但是,区块链技术在应用过程中面临着数据隐私泄露的问题,极大地限制了区块链的应用范围和领域,区块链数据隐私保护方案已成为研究者关注的重点问题之一.基于数据隐私保护的基本概念,详细分析了区块链各技术要点面临的隐私泄露问题,探索并总结了当前区块链数据隐私保护的解决方案.最后,结合目前区块链数据隐私保护研究的最新进展,对未来区块链数据隐私保护的研究方向进行了展望.     

区块链系统中的分布式数据管理技术——挑战与展望

区块链是在数字加密货币的应用基础之上发展起来的一种分布式数据库技术.区块链系统具有去中心化、不可篡改、分布共识、可溯源和最终一致性等特点,这使其可以用于解决不可信环境下数据管理问题.区块链独特的数据管理功能已经成为各领域应用中发挥区块链价值的关键.本文基于对比特币、以太坊、超级账本等代表性区块链系统的研究分析,阐述区块链系统中分布式数据管理技术.首先,深入讨论区块链系统与传统分布式数据库系统之间的异同点,从分布式部署模式、节点角色、链拓扑结构等多个方面给出区块链的分类.然后,详细分析各类区块链系统所使用的数据存储结构、分布式查询处理与优化技术及其优缺点.最后,总结区块链系统的分布式数据管理技术在各专门领域应用中所面临的挑战和发展趋势.     

基于文献计量的国内区块链技术研究及应用态势分析

为分析区块链技术的发展态势,从区块链总体论文产出、区块链应用、区块链金融3个方面设计检索需求,以CNKI中检索获得的文献为样本,引入文献计量分析的方法,并使用CiteSpace软件绘制关键词共现图谱、作者合作和机构合作图谱,对数据进行直观的可视化分析。在分析中,对区块链应用的关键词按含义进行相应的分类,并通过对区块链热点关键词的追踪统计,创新性地提出热点关键词的变化快慢与研究趋势的关联关系。结果表明,区块链相关论文从2015年开始至今呈现爆发式增长,区块链在金融方面的应用与研究、区块链自身特性技术、区块链与新兴技术的结合这些方面是当前研究的热点问题。对于作者和机构在区块链研究中的合作较少,科研合作团体有待形成。未来区块链研究重点更趋向于实际应用与新兴技术的结合。     

基于区块链技术及应用的可视化研究综述

区块链技术源自比特币，是一项颠覆性的创新技术，具有十分广阔的发展前景。面对区块链平台及应用领域不断扩展的需求，引进可视化技术能够增强用户的认知能力，帮助用户从海量复杂数据中高效发现有用信息，并辅助用户的理解与决策，是区块链技术的研究前沿之一。为了深入了解基于区块链技术及应用的可视化研究，首先，介绍了区块链和可视化基础理论，并从多个维度分析了现有区块链可视化研究文献；其次，从共性关键技术出发，介绍了区块链交易处理、共识机制、智能合约和网络安全方面的可视化研究方法；同时，概述了虚拟货币、社会民生和融合创新等多个领域中区块链可视化的应用现状；最后，总结和展望了基于区块链技术及应用的可视化研究的发展趋势。     

应用于食品追溯体系的区块链架构设计

在互联网+、大数据等冲击下,传统的食品安全监管手段面临着产品信息来源广、产品数据可靠性差、可用数据鉴别困难等问题,急需新的信息化手段为有效监管提供技术支撑。重点研究区块链技术在构建食品安全监管追溯体系中的应用。利用区块链网络的特点,有效整合涉及食品安全的各个参与主体数据,为监管机构提供实时、可靠、不可篡改的产品信息。针对食品追溯体系的特点,具体分析用户层、应用系统层、接入层以及区块链平台技术特点,探讨全量数据与上链数据、数据一致性维护机制、接入层监听和轮询机制、区块链共识算法和智能合约等问题。最后对当前技术条件下在食品追溯体系中推广应用区块链存在的问题进行了探讨。     

区块链系统的数据存储与查询技术综述

目前,以比特币和以太坊为代表的区块链系统已经日趋成熟,区块链技术成为学术界与工业界的研究热点。然而,这些区块链系统在实际应用中因数据存储模式限制而普遍面临着查询功能简单、查询性能较低等严重问题。 文中重点对区块链系统的数据存储与查询技术的研究进展进行综述与展望。首先,介绍当前流行区块链系统中使用的数据存储机制和查询处理策略。然后,详细介绍在现有区块链系统基础上扩展查询处理功能的两种方法,并从查询效率、写性能优化、存储空间占用、数据安全性和可用性5个方面对其进行对比和分析。最后,分析了未来区块链系统的查询技术发展趋势,探讨了其主要的研究方向。     

企业级区块链技术综述

在传统跨机构交易的企业应用中,各个机构都是独立记录己方的交易数据,机构间数据的差异会引起争议,通常需要人工对账或中介机构来解决,因而增加了结算时间和交易费用.区块链技术实现了交易数据在写入前共识验证、写入后不可篡改的分布式记账,可信地保证了多机构间的数据一致性,避免了人工对账和中介机构.区块链是一种去中心化、不可篡改、可追溯、可信的、多方共享的分布式数据库,企业级区块链是节点加入需经许可的适用于企业级应用的区块链技术.结合Hyperledger Fabric,Corda和Quorum等企业级区块链平台,提出了企业级区块链的系统架构;从交易流程、区块链网络、共识机制、区块链数据、智能合约、隐私保护几方面阐述了企业级区块链的原理与技术;针对企业级区块链的现状,总结了当前的研究挑战与未来的发展趋势.     

基于区块链的RFID大数据安全溯源模型

近年来,区块链技术不断发展,受到了广泛重视,被普遍视为解决数据安全问题的重要工具。RFID大数据是物联网中重要数据的来源,对数据的安全性要求也非常高。数据溯源追踪是RFID物联网技术的重要应用领域之一,目前广泛应用于农牧产品原产地追溯、工业生产的原材料和零配件追溯,以及消费品防伪等方面。区块链在改善大数据溯源安全性方面 发挥着重要作用。文中提出了一种基于区块链技术的RFID大数据溯源安全模型,并在RFID大数据的追踪溯源过程中应用区块链技术,形成了多方参与且信息透明、共享、保真的溯源链;在RFID溯源物品的生产、加工、销售等多个环节建立区块链账本,建立起RFID大数据的溯源全程链式路径,路径直达终端使用者,从而实现RFID大数据的溯源安全管理。     

区块链存储可扩展性研究进展

区块链是一种结合分布式共识、加密、时间戳等方法,在不依赖任何第三方中心化机构的情况下,实现点对点交易、协调以及协作的技术.近几年,区块链技术的不断发展引起了产业界和学术界的极大兴趣.但是,区块链的存储可扩展性问题,提高了区块链设备的门槛,成为了区块链应用落地的瓶颈.本文介绍了区块链的基本原理和存储模型,分析了当前区块链所面临的存储问题;然后,针对区块链存储可扩展性问题,从链下存储和链上存储2种技术路线出发,论述了主要的解决方案的原理与思路;最后,总结了提高区块链存储可扩展性的技术研究进展,指出了当前解决方案所面临的问题,为未来的研究工作提供了方向.     

区块链在供应链管理中的应用综述

供应链管理面临诸多挑战：保证产品信息的完整性、真实性和透明度;上下游企业之间的信任管理;企业交互过程中的隐私保护等等。而伴随区块链技术的问世,其为供应链的诸多挑战提供了完美的解决方案,但是依旧存在一些挑战。该文对区块链在供应链管理中的应用进行了系统化的综述分析;论述了当前供应链管理的技术与实施面临的问题,在此基础上分析了传统解决方案的不足以及区块链技术的相关优势。系统阐述了当前区块链主流的应用框架与原理,比较各个技术之间的差异。对不同行业的供应链进行了系统的分析,全面阐述了近年来区块链在不同行业供应链管理中的解决方案,并对不同解决方案的优缺点进行了系统化的分析与比较,重点分析区块链在不同行业的系统中的所发挥的功能与优势,以对区块链在供应链管理中的应用发展提供指南。     

“区块链+政务服务”的发展路径研究

近来各级地方政府掀起了区块链技术开发的热潮,为了避免地方政府在将区块链技术应用于政务服务过程中重蹈传统电子政务所出现的重复投资,信息孤岛等问题,须打破传统理念束缚,从顶层设计角度进行“区块链+电子政务”的系统规划,重构电子政务服务系统。本研究首先分析了当前我国电子政务存在的问题及其原因,在此基础上创新性提出:采用“1+N”的模式开发“区块链+电子政务”的系统应用,系统性地解决了电子政务信息孤岛的问题。同时优化政务信息项目申请的审核流程,以避免电子政务信息项目的重复投资。     

基于区块链的水利数据共享平台开发与应用研究

针对水利政务各部门存在业务纵向独立,跨部门数据共享与业务协同困难等问题,为提升水利政务办事效率与群众满意度,研究并实现一种基于区块链技术的水利数据共享平台。利用区块链分布式共享、不可篡改等特性,将水利数据去中心化存储;采用应用服务与数据管理分离的架构模型与一致性访问接口,解决各水利应用间的数据共享问题;结合智能合约与数字签名技术,实现数据访问与共享的去信任化和智能化。该研究已应用于围绕电子采砂证照的水利数据共享场景中,应用分析表明：平台可实现水利数据去中心化存储与访问,实现水利数据的跨部门安全可信共享,提高水利政务协同工作效率,研究成果可为各地方、 部门和层级间政务数据的安全互通起示范作用。     

语义区块链研究综述

区块链因具有去中心化、不可窜改、可追溯、集体维护、可编程和安全可信等特点,已应用于金融、物联网、供应链与物流链管理、数字资源版权管理等行业,但因缺乏链间互操作、无法索引查询等问题,极大制约了它的深入应用.语义Web技术和区块链技术融合产生的语义区块链技术,有望解决这些相关问题.为方便研究者系统地了解语义区块链的研究现状和发展趋势,对语义区块链技术进行了综述.首先,分析了区块链对语义Web技术的需求、语义区块链的优点;然后,分析和总结了语义区块链的研究和应用现状,包括区块链本体的设计、区块链数据的语义描述、语义数据的存储、智能合约的语义化、语义区块链的相关应用;最后,对语义区块链的主要研究方向进行了展望.     

可编辑区块链的研究现状与挑战

区块链是一种去中心化和不可篡改的数据库,不仅能有效解决需要第三方介入所引发的信任问题,还能保证应用执行过程公平公正。然而,不可篡改性限制了区块链的许多应用。例如,不同机构需要删除区块链上存储的非法数据或对旧数据进行编辑。因此,如何设计一种可编辑的区块链,对链上数据进行合法编辑是拓展区块链应用的一个重要问题。本文旨在对当前主流的可编辑区块链方案进行系统性调查和分析。首先,总结了这些方案提出的时间脉络和编辑操作的统一流程,针对编辑共识、编辑处理和编辑证明三个重要环节,分别从编辑操作的种类、编辑所属权、编辑涉及的链结构、编辑对象粒度、编辑过程使用的数据结构和编辑共识技术六个不同角度对典型方案进行了细粒度分类。其次,概括了每个方案的核心思想、新颖之处和优缺点,并对方案涉及的密码学原语、常用技术和共识机制等重要组成部分进行了全面回顾,包括变色龙哈希函数、秘密共享、委员会选取、激励惩罚机制、工作量证明、权益证明等。再次,根据身份管理、物联网和外包的不同场景需求,分类讨论了几个利用可编辑区块链技术的最新应用方案,以及区块链可编辑功能所产生的潜在价值。最后,指出了目前方案有待完善或尚未解决的问题,这些问题将提供新的研究方向、拓展区块链的应用场景、加速区块链与更多领域结合、促进区块链技术的发展。     

基于有向无环图的区块链技术综述

区块链技术已广泛应用于金融、公共服务、物联网、网络安全、供应链等多个领域,但传统单链结构的区块链在吞吐量、交易确认速度和可扩展性方面存在不足,导致其在一些短时高并发量数据场景中难以落地应用。基于有向无环图（DAG）的区块链技术因其具有交易并发确认功能、吞吐量高、可扩展性强等优势受到研究者广泛关注。通过分析研究现有DAG区块链的发展和演化过程、评估方法、优化方向以及应用场景,探索DAG区块链在落地应用中的可行性。阐述主流DAG区块链的研究现状,比较传统区块链与DAG区块链的优势与不足,并分析现有区块链属性评估方法,总结DAG区块链评估结果。在此基础上,从交易确认速度、系统吞吐量、系统安全性、存储结构等方面对比现有DAG区块链的优化方法,介绍DAG区块链在数据管理、基于边缘计算和联邦学习的数据共享以及面向访问控制和隐私保护的数据安全等场景中的应用情况,并指出当前研究中存在的主要问题和挑战,对未来的研究方向进行展望。     

基于区块链技术的公共卫生管理模式创新研究

针对当前在公共卫生管理领域的存在的医疗资源配置不均衡、医疗项目资金管理不规范、物资追溯系统不健全、指挥决策系统尚未实现全国互联互通和信息共享等问题,结合区块链技术具有去中心化、不可篡改、交易透明、可追溯性、匿名性、自治性的特征,提出了区块链推进药品、食品防伪溯源,区块链推进医疗资源管理与调控,区块链推进公共卫生政务公开,区块链推进公共卫生数据共建共享,区块链推进公共卫生事件危机管理等应用前景。分析了区块链技术应用需要解决的诸多问题:核心技术的攻关、政府部门的协调、参与方的协作、基础设施的建设、专业人才的培养和机制体系的建立。     

区块链密码学隐私保护技术综述

近年来,数据隐私问题日益明显,如何在区块链中实现有效的隐私保护是研究热点。针对区块链在隐私保护上的研究现状与发展态势,阐述了区块链在交易地址、预言机以及智能合约上的隐私保护方法,归纳出区块链在基本要素防护上的隐私策略。基于国内外高水平文献梳理分析了特殊密码学原语、后量子密码学两类区块链密码学防护方法及使用场景,综述其研究思路,并给出属性基加密、特殊数据签名、同态加密、安全多方计算、零知识证明、格密码等适用于区块链隐私保护的密码学技术的优缺点,得出区块链应用的隐私防护离不开密码学技术支持的结论。针对区块链隐私保护技术,从基本要素防护和密码学防护两个方面进行了分析,总结出仅从区块链的应用层、合约层出发难以有效解决隐私问题,还需要利用各类密码学技术根据需求和应用场景的不同进行优势互补。根据区块链隐私加密技术发展现状,从区块链基本要素防护和基于密码学的防护展开叙述。从内生性基本要素安全和外生性密码学隐私安全两个角度出发,先研究基本要素隐私防护,再深入分析区块链隐私密码学防护技术。在对应防护措施中以技术联合实际应用发展,考虑技术时效性的同时,衡量其隐私处理方面的优劣势以及潜在价值。展望了未来区块链隐私保护技术的发展方向,说明了需要重点解决的问题。     

元宇宙中区块链的应用与展望

元宇宙是虚拟数字世界与真实物理世界无缝融合的新生态,近来引发了各界的广泛关注。区块链、人工智能、虚拟现实/增强现实及传感技术、移动通信及泛在计算等各种新型互联网技术愈发成熟,使元宇宙的进一步发展成为可能。关于元宇宙的研究主要涉及产业项目、基础设施、关键技术、隐私安全等方面,这些研究虽然涉及区块链技术,但未具体指出区块链应用于元宇宙的优势及具体应用方式。区块链技术不仅可以为元宇宙提供开放自由的去中心化环境,而且可以为其提供公平合理的数字资产分配机制。主要从区块链赋能元宇宙中数字身份和数字资产管理的角度出发,分析了元宇宙的发展历程和特征,讨论了元宇宙发展所需核心技术及面临的挑战。同时研究了区块链的关键技术,并从区块链的本质特征及与其他技术融合优势两个方面对区块链应用于元宇宙做可行性分析。进一步提出元宇宙生态体系架构,重点详细分析了基于区块链的自我主权身份管理模型、区块链-非同质化通证（NFT,non-fungible token）工作流程及其在元宇宙中的应用。结合区块链和元宇宙的最新研究进展,从基础设施、通信和计算资源管理机制、监管与隐私保护以及区块链可扩展和互操作性4个方面指出区块链应用于元宇宙将面临的挑战和未来的研究方向。     

基于区块链的数字货币发展现状与展望

数字货币(Digital currency)作为区块链技术迄今为止最典型也最成功的应用, 得益于区块链分布式共识与去中心化信任的技术优势, 也促使了区块链技术与经济活动的深度融合, 并由此改变了数字社会的组织方式. 近年来, 无论是在基础理论研究方面, 还是在实践应用发展方面, 数字货币均呈现出了蓬勃向上的态势. 本文从技术创新、机制设计以及风险监管三个角度梳理了数字货币的主要研究问题, 详细阐述了基础支撑技术、隐私保护技术、共识机制、激励机制、币值机制、发行机制、风险分析、监管考量等方面的研究进展、存在问题及应用现状, 并展望了未来重点研究方向, 致力于为数字货币领域的研究提供有益借鉴.