基于区块链技术的电子合同应用研究

随着互联网技术的日益发展,电子合同也逐渐取代了传统的纸质合同。新兴的电子合同具有高效快捷、成本低、合同管理简单方便等特点,有利于规范电子商务行为,维护市场秩序,促进电子商务领域的持续健康发展.电子合同的合理合法性,需要通过先进的科学技术,对电子合同的签署进行监督,电子合同的储存进行安全评估。本文通过对基于区块链技术的电子合同应用研究,结合了区块链技术的不可篡改性、公开透明性以及去中心化的特性,来实现基于区块链的电子合同。     

基于区块链的分布式离链存储框架设计

随着分布式存储技术的不断发展,越来越多的企业、政府机构用户将数据保存在云端,实现大数据的分布式存储和数据资源共享。区块链技术的去中心化、可追溯、不可篡改、数据一致性等特点,为解决云存储存在的隐私和安全挑战问题带来了新的契机。文章提出了一种基于区块链的分布式离链存储框架。在区块链中部署区块节点和存储节点,其中区块节点用于执行底层区块链运行机制,存储节点用于存储数据和文件,通过将区块和存储功能区分开实现了离链存储,保证了区块链的运行效率。此外,文章还提出了一个使用基于经典数据占有机制的全局交互验证方法,以确保数据文件的分布、可靠和可证明的存储。用户向区块链中添加区块(存储文件)时会触发公平挑战机制的审核机制,从而隐式验证离链存储的所有文件是否完整。     

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。     

基于区块链的电气设备管理及其应用研究

区块链的分布式、去信任、防篡改的技术特性，为构建长使用寿命电气设备的全生命周期管理提供了新的技术路径。提出了区块链的长使用寿命电气设备管理方法。该方法的核心是设备数据分级存证及其链上数据溯源管理，包括总体系统架构及上链数据结构。首先，通过深入分析长使用寿命电气设备供应链现状，构建基于区块链的电气设备全生命周期管理系统。其次，利用区块链技术的不可篡改和分布式存储特征对核心数据进行存证，构建全流程上链存证追溯体系，从而确保数据不可篡改、可追溯、可追责，以支撑电气设备标识管理、交易合同签订、节点身份管理等业务。试验阶段，以气体绝缘设备(GIS)为例进行了应用试验，验证了该方法的有效性。试验结果进一步说明了所提方法能够为电气设备自动化管理及安全保障提供有价值的参考。     

基于Augur的交易者身份管理方案研究

随着物联网应用的快速发展,其安全问题也引起越来越多的关注.由于物联网设备众多,且信任机制缺失,物联网设备安全问题日益突出.区块链技术成为可能的解决途径.利用区块链技术的安全机制,物联网可以建立一套可信的加密系统,从而维护数据的安全.为探索如何利用区块链技术解决物联网设备安全问题,一个可行的解决方案是探索区块链应用的身份管理方案.本文通过对区块链应用Augur的身份管理技术进行研究,探索区块链应用的身份管理方案以及潜在风险,并针对Augur的身份管理方案潜在风险和设计缺陷攻击提出了一个基于信誉评估的安全解决方案.该方案选取了6个信誉指标和3种信誉计算方法,为交易者选择有效市场及其他Augur交易活动提供信誉依据.最后本文利用3个指标检验3种方法针对不同用户类型的评估准确度,为评估方法的选择提供了依据.     

基于区块链的物联网可伸缩管理机制

为了解决大规模物联网（IoT）设备集中式管理的安全性和可伸缩性问题,提出一种基于区块链技术的轻量级物联网设备可伸缩管理框架。该框架采用区块链网络,在网络中部署智能合约为设备管理提供操作接口,利用设备管理器将轻量级物联网设备独立于区块链网络之外,并改进了区块链中拜占庭容错算法（PBFT）的一致性协议,增加了动态选举机制。仿真实验分别对改进共识算法的性能和机制的可伸缩性进行验证,结果表明,该机制具有良好的伸缩性,设备管理器每秒能响应约1 000次的请求。与传统PBFT算法相比,改进算法提高了交易吞吐量,缩短了交易延时,并减少了通信开销。     

基于以太坊的改进物联网设备访问控制机制研究

当前物联网设备节点动态性强且计算能力弱,导致物联网中的传统访问控制机制存在策略判决与策略权限管理效率较低、安全性不足等问题。提出基于以太坊区块链的物联网设备访问控制机制,结合基于角色的访问控制（RBAC）模型设计智能合约。对以太坊相关特性进行分析,建立结合用户组的改进RBAC模型。设计基于以太坊区块链技术的物联网设备访问控制架构及算法,通过编写图灵完备的智能合约实现物联网设备访问控制,融合以太坊区块链MPT树存储结构与星际文件系统对访问控制策略进行存储管理。在以太坊测试链上的实验结果表明,该机制具有较高的策略判决性能与安全性。     

基于Hyperledger Fabric的生物数据安全管理

针对生物数据的特点和管理中存在的数据不可信性和安全性问题,提出了一种多链多通道结构的系统。用于联盟区块链的分布式操作系统Hyperledger Fabric技术,提出了一种多链结构,包括三条用于记录数据的区块链和一条用于记录操作内容的区块链,利用多通道实现了节点权限的划分,同时将敏感操作记录连接到了区块链上。系统地解决了生物数据中敏感数据的保密性和敏感操作的事后审计问题,实现了对生物数据的管理和操作,保证了数据的安全性和可信性。     

基于区块链的用电数据存储方案

针对智能电网用电数据存储系统中用电数据的安全问题,结合区块链共识机制、加密机制、对等网络和云存储技术,提出一种基于区块链的用电数据云存储方案,以确保用电数据的安全存储和共享.通过实用拜占庭协议,实现网络节点的共识,访问控制机制实现用电数据信息的共享,区块链存储用电数据的公共信息,并将用电数据的真实数据加密存储在数据库或云存储中,方便有效地实现敏感用户用电数据的存储和系统间的信息共享.在联盟链的环境下选取若干网络节点进行性能测试,通过安全性分析表明,该方案能安全、可靠地存储用电数据并且大大降低了网络节点的计算开销.     

基于RDMA的区块传输机制设计与实现

随着区块链技术的不断发展,区块的传输延迟成为区块链系统可扩展性的性能瓶颈。远程直接内存访问（RDMA）技术能够支持高带宽和低时延的数据传输,为低延迟区块传输提供了新的思路。因此,结合RDMA原语的特性,设计了用于区块信息共享的区块目录结构,并在此基础上设计并实现了区块传输的基本工作过程。实验结果表明,相较于基于TCP的方案,在1 MB大小的区块上基于RDMA的区块传输机制将节点间的区块传输延迟降低了44%,全网络的区块传输延迟降低了24.4%,在10 000节点规模的区块链上,区块链发生临时分叉的数量降低了22.6%。可见,基于RDMA的区块传输机制充分发挥了高速网络的性能优势,降低了区块传输延迟及临时分叉的数量,提高了现有区块链系统的可扩展性。     

BETASCO: 面向智能合约分片的联盟区块链系统

基于区块链的去中心化应用已在加密数字货币、云存储、物联网等多个领域提供健壮、可信且持久的服务, 然而区块链的吞吐能力难以满足去中心化应用日益增长的性能需求. 分片是当前主流的区块链性能优化技术, 但现有的区块链分片主要面向用户和用户之间的转账交易, 并不完全适用于以智能合约调用交易为主的去中心化应用. 针对此问题, 设计并实现面向智能合约分片的联盟区块链系统BETASCO. BETASCO为每个智能合约提供一个分片作为独立执行环境, 通过基于分布式散列表的合约定位服务将交易路由至目标智能合约所在的分片, 并通过智能合约间的异步调用机制满足跨智能合约的通信和协作需求. BETASCO通过节点虚拟化允许一个节点加入多个分片, 支持同一组节点上多个智能合约的并行执行. 实验结果表明, BETASCO整体吞吐能力可随智能合约数量的增加而线性增长, 且执行单个智能合约的吞吐能力与HyperLedger Fabric相当.     

面向合同的智能合约的形式化定义及参考实现

智能合约是区块链系统的核心组件,在现实中广泛应用.然而,目前没有关于智能合约的统一定义,在不同的区块链平台上,智能合约的实现也相差甚远.这样将影响公众对智能合约的认知,也对产业的发展造成障碍.回顾了智能合约的发展历史,梳理其概念的变化过程.归纳智能合约的本质,对现有智能合约的实现进行了分析和对比.给出了面向合同的智能合约的形式化定义,为智能合约的标准化奠定基础.提出了独立于区块链平台的、通用的智能合约实现方法.在目前广泛应用的联盟链区块链平台Hyperledger Fabric上面进行了具体实现.最后对未来工作进行了展望.     

基于区块链技术的电力物联网终端安全认证系统应用研究

电网状态全感知的目标意味着物联网技术在电网的广泛应用,大量物联网终端通过传感技术、通信技术和计算机技术接入网络。电力物联网终端分布呈现数量大、地域广、采集数据复杂的特点,容易被攻击者突破和入侵,而且传统的中心化认证存在单点失败、性能瓶颈等问题。本文基于区块链技术,研发并应用了基于终端标识符的DID数字身份、区块链多源适配的DID解析器、基于终端凭证信息的零知识证明、基于机器学习算法的设备管理等技术,设计出了一种基于区块链的电力物联网终端安全认证系统。该系统在电网内成功应用,实现了物联网设备接入认证的去中心化,降低了设备接入的网络安全风险,减少了中心化基础设施建设和维护的成本,提高了运维人员的工作效率。     

基于符号执行的智能合约漏洞检测方案

随着区块链技术的应用推广,智能合约的数量呈现爆发式增长,而智能合约的漏洞将给用户带来巨大损失。但目前研究侧重于以太坊智能合约的语义分析、符号执行的建模与优化等,没有详细描述利用符号执行技术检测智能合约漏洞流程,以及如何检测智能合约常见漏洞。为此,在分析以太坊智能合约的运行机制和常见漏洞原理的基础上,利用符号执行技术检测智能合约漏洞。首先基于以太坊字节码构建智能合约执行控制流图,再根据智能合约漏洞特点设计相应的约束条件,利用约束求解器生成软件测试用例,检测常见的整型溢出、权限控制、Call注入、重入攻击等智能合约漏洞。实验结果表明,所提检测方案具有良好的检测效果,对Awesome-Buggy-ERC20-Tokens漏洞库中70份含漏洞的智能合约的漏洞检测正确率达85%。     

基于Fabric的快速公平合同签署协议

区块链在商业交易领域的快速发展及应用,尤其是交易合同的签署对公平的需求,导致传统的单向信任模式的区块链需要更换为双向信任模式。基于已有的多种公平合同签署协议（fair contract signing protocol,FCSP）,提出一种面向Fabric区块链的快速公平合同签署协议（TFCSP）,与已有FCSP的分步多次区块上传或者简单智能合约的实现不同,TFCSP通过修改Fabric的gossip进程,由交易发起方对交易签名、接收方对块信息验证并签名再进行上传,这种多次异步签名一次上传及二次验证合约内容的方式保证了双向信任,并且大大提升了交易的效率。最后将该协议应用到保险区块链,完成其架构设计,并通过实验验证其有效性,实验结果表明,该协议在保证交易可信的前提下保持了较好的性能。     

基于联盟链的电力数据资产交易平台

【背景】国家电网在电力数据管理应用方面存在数据孤岛和价值孤岛的综合问题。【目的】可以借助区块链技术设计一种电力数据资产交易平台,使得电力数据可以跨部门、跨机构有偿共享。【方法】本文基于以太坊区块链技术,提出了基于智能合约的身份管理随机验证模型,采用了更适合于联盟链的POA共识机制作为链上节点的数据一致性方案,提出了基于区块链监听账户的周期性同步机制,使用了基于B+树的数据访问权追踪机制。【结果】基于以上方法,开发了基于联盟链的电力数据资产交易平台,实现了多验证节点参与的身份认证管理,避免了单点信任依赖造成的共谋作恶问题,兼顾了电力数据交易场景下共识过程的高效率与高安全性,解决了区块链在大量读操作场景下的效率低下问题,说明了访问权溯源追踪效率的综合性能优势。     

Evidence Mechanism of Power Dispatching Instruction Based on Blockchain

With the development and application of energy Internet technology, the collaborative interaction of “source network, load and storage” has become the development trend of power grid dispatching. The large-scale access of renewable energy on the load side, the unified management of adjustable loads, and the participation of multiple parties in energy operations have put forward requirements for the safety, credibility, openness, and transparency of the load dispatching environment. Under the environment of carbon emission reduction, the paper proposed an architecture of the scheduling data blockchain, based on the in-depth study of blockchain. Moreover, smart contracts are used to realize the application scenario of load dispatching instruction evidence on the blockchain. The content and storage mode of scheduling instruction evidence on blockchain are studied. And different storage modes are adopted according to the actual needs. And the smart contract system realizes the evidence generation of power dispatching instruction. This is the basis for the normal circulation of power dispatching instruction evidence. The research significance of this paper is highlighted as follows. The data and information generated in the power dispatching process are stored as evidence. On the one hand, it can provide a basis for settlement between power production and dispatching companies and power users. On the other hand, it can prepare for distributed transactions in the power grid under the environment of carbon emission reduction.     

EDALoCo: Enhancing the accessibility of blockchains through a low-code approach to the development of event-driven applications for smart contract management

Blockchain is a cutting-edge technology based on a distributed, secure and immutable ledger that facilitates the registration of transactions and the traceability of tangible and intangible assets without requiring central governance. The agreements between the nodes participating in a blockchain network are defined through smart contracts. However, the compilation, deployment, interaction and monitoring of these smart contracts is a barrier compromising the accessibility of blockchains by non-expert developers. To address this challenge, in this paper, we propose a low-code approach, called EDALoCo, that facilitates the development of event-driven applications for smart contract management. These applications make blockchain more accessible for software developers who are non-experts in this technology as these can be modeled through graphical flows, which specify the communications between data producers, data processors and data consumers. Specifically, we have enhanced the open-source Node-RED low-code platform with blockchain technology, giving support for the creation of user-friendly and lightweight event-driven applications that can compile and deploy smart contracts in a particular blockchain. Additionally, this platform extension allows users to interact with and monitor the smart contracts already deployed in a blockchain network, hiding the implementation details from non-experts in blockchain. This approach was successfully applied to a case study of COVID-19 vaccines to monitor and obtain the temperatures to which these vaccines are continuously exposed, to process them and then to store them in a blockchain network with the aim of making them immutable and traceable to any user. As a conclusion, our approach enables the integration of blockchain with the low-code paradigm, simplifying the development of lightweight event-driven applications for smart contract management. The approach comprises a novel open-source solution that makes data security, immutability and traceability more accessible to software developers who are non-blockchain experts.     

区块链智能合约交易并行执行模型综述

以太坊等区块链采用串行方式执行区块中的智能合约交易,虽能严格保障执行后节点间区块链状态的一致性,但这已成为目前制约区块链吞吐率的一个重要瓶颈.因此,采用并行方法优化智能合约交易的执行逐渐成为工业界和学术界关注的重点.总结了区块链智能合约并行执行方法的研究进展,提出了一个研究框架,该框架以智能合约并行执行的阶段为视角,凝练出4种智能合约并行执行模型,即基于静态分析的并行执行模型、基于动态分析的并行执行模型、节点间并行执行模型和分治并行执行模型,然后描述了每种模型下典型的并行执行方法.最后,对交易依赖图和并发控制策略等影响并行执行的因素进行了讨论,并提出了未来可研究的方向.