区块链互操作性技术研究进展

区块链技术因其去中心化、高透明度等优良特性引领了新一代数据存储技术的发展，近年来广泛应用于社会治理、金融保险、数字版权等领域。然而，作为一个基于规范和协议的自封闭系统，区块链不同链间无法直接实现数据通信，难以满足跨领域应用的数据共享需求，区块链互操作性技术应运而生。目前，该技术的项目实例分析较少。基于区块链互操作性最新研究成果，系统性总结了近年来互操作技术的代表性方案，并归纳展望了发展前景。首先，按照通信各链的结构差异，将区块链互操作方法划分成同构扩容和异构互操作两种类型；其次，按照技术发展脉络和区块链分层架构，分别介绍两种类型的代表性方法，分析比较了各方法的实现原理和技术细节，归纳总结它们的优缺点；再次，介绍了目前已经实施的区块链互操作性项目研发进展，重点介绍其实现思路、运营模式和现状，并在吞吐量、安全性等多个指标上对比分析其性能；最后，展望了区块链互操作性技术各方向的发展趋势。     

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。     

从扩展性角度看区块链

区块链集成密码学、分布式共识、P2P网络和时间戳等技术，可实现数据一致存储、难以窜改和防止抵赖等功能，解决了开放网络中不依赖任何可信第三方的信任问题。去中心化的特性使得区块链具有广阔的应用前景，但随着应用的深入与拓展，扩展性问题已成为挖掘区块链技术潜力的一个关键挑战。区块链本质上仍是分布式系统，基于此，从分布式系统的扩展性角度对区块链的研究工作进行综述，基于链上扩展、链下扩展和跨链扩展三个方面论述了区块链可扩展的思路和方法，总结了近年来的研究成果；通过对现有解决方案的总结分析，探讨了提高区块链可扩展性所面临的问题和未来的研究趋势。     

跨链综述：机制、协议、应用与挑战

随着区块链技术及应用的不断发展，人们对区块链之间的交互需求日益增加。然而，区块链技术的孤立性和封闭性以及不同区块链之间的异构性造成了区块链的“价值孤岛”效应，这严重阻碍了区块链技术集成应用的广泛落地和良性发展。区块链跨链技术解决了不同区块链之间的数据流通、价值转移和业务协同等问题，也是提升区块链可扩展性和互操作性的重要技术手段。根据跨链技术的实现复杂性和功能丰富性程度，从三个方面分类总结了区块链跨链技术：一是基础的跨链机制，二是基于这些机制构建的跨链协议，三是提供了系统架构的跨链应用。最后，总结了跨链互操作中存在的问题，从而为区块链跨链技术的进一步研究提供了系统性理论参考。     

一体化区块链BaaS平台的设计与实现

针对区块链应用的性能和功能需求，研究了一体化BaaS平台的设计理念，提出了可支持快速联盟业务链构建的 BaaS总体架构，从高可用计算技术、应用标准以及接入规范等方面研究了BaaS平台的设计和实现方法。最后通过50条区块 链中的用户登录、数据上链和链上数据查询三个场景验证了所提方案的可行性。     

区块链隐私保护研究与实践综述

基于区块链的分布式账本，集成了非对称加密体系、P2P网络、共识算法、智能合约等多种技术，保证事务记录的一致性和不可篡改性.但是，区块链技术中的账本共享机制也带来了隐私威胁，用户身份、账户地址、交易内容等信息的隐私保护成为研究的关注点.讨论了区块链系统中的隐私威胁；着重分析了地址混淆、信息隐藏、通道隔离等3类隐私保护机制，详细介绍各类机制的原理、模型、特征及实现技术；最后探讨了实际应用中，区块链隐私保护技术在系统性能和可扩展性方面的挑战和发展方向.     

区块链即服务:下一个云服务前沿

区块链的本质是分布式账本.它作为比特币的底层技术日益被熟知,具有去中心化、开放性、自治性、信息不可篡改、匿名性的特点.区块链即服务(blockchain as a service)则是把区块链当作基础设施,并在其上搭建各种满足普通用户需求的应用,向用户提供服务.区块链即服务已成为云计算领域的研究重点.研究了区块链即服务最新的技术发展状况,结合行业研究和企业实践探索,对区块链即服务的架构以及各模块功能进行了概要设计说明,为区块链即服务的发展提供了通用架构模型.另外,分析了结合区块链即服务的云计算相关技术特点,并给出了可能的攻击模型.最后,结合行业区块链即服务的应用,对区块链即服务的技术前景进行了展望.     

基于区块链智能合约的应用研究综述

通过概述区块链智能合约的运作原理及应用研究现状,对现存项目和存在的问题进行分析总结.首先,基于区块链智能合约整体架构介绍合约模型及运行原理,以Ethereum、Hyperledger Fabric和EOSIO三大区块链平台为例分析智能合约部署原理并对三大平台进行对比分析.针对国内外区块链智能合约的应用研究进行归纳总结,并讨论区块链智能合约未来创新应用和发展趋势.从金融交易、物联网和医疗应用三大应用研究领域介绍了基于Ethereum和Hyperledger Fabric平台的区块链智能合约应用现状,进一步探讨了基于EOS(enter-prise operation system)的应用研究和其他应用领域研究现状.最后,从隐私、机制设计与安全、性能和形式化验证等智能合约自身存在问题及三大平台应用存在的不足对区块链智能合约的未来研究方向进行分析和展望.     

区块链技术在物联网工程中的应用研究

针对物联网工程设备管理难度大、工程维护成本高以及用户隐私易泄露等问题,研究了区块链技术的原理、技术特点,分析了区块链技术在物联网工程中的应用优势。建立基于区块链技术的物联网工程架构,提高设备管理效率,保障用户隐私安全,为物联网防伪溯源等应用提供技术支持,并对区块链技术与物联网工程相结合的发展前景进行展望。     

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.     

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.     

区块链技术及其在信息安全领域的研究进展

区块链是一种源于数字加密货币比特币的分布式总账技术,其发展引起了产业界与学术界的广泛关注.区块链具有去中心化、去信任、匿名、数据不可篡改等优势,突破了传统基于中心式技术的局限,具有广阔的发展前景.介绍了区块链技术在信息安全领域的研究现状和进展.首先,从区块链的基础框架、关键技术、技术特点、应用模式、应用领域这5个方面介绍了区块链的基本理论与模型;然后,从区块链在当前信息安全领域研究现状的角度出发,综述了区块链应用于认证技术、访问控制技术、数据保护技术的研究进展,并对比了各类研究的特点;最后,分析了区块链技术的应用挑战,对区块链在信息安全领域的发展进行了总结与展望,希望对未来进一步的研究工作有一定的参考价值.     

区块链文献主题发现及演化研究

对区块链文献进行统计及可视化研究有助于发现区块链的研究热点、研究领域和演化趋势。在中国知网检索主题为“区块链”的核心期刊论文,获取文献1 216篇,对这些文献的发文量、发文机构、作者共现、重要文献引用情况等进行统计分析,了解区块链研究现状;利用CiteSpace进行可视化分析,从关键词、时区分布等展现区块链的研究热点和演化情况;从区块链思想、核心技术和应用领域等三个维度进行讨论。研究表明：区块链文献近年呈爆发趋势,涉及学科多样化;热点主题主要集中于智能合约、金融科技、数字货币、电子政务等领域;区块链应用已经延伸到多个学科和领域,成为下一代信息革命的主要支撑技术,促进了新兴技术的融合与发展。     

基于区块链技术的身份认证研究综述

区块链技术由中本聪于2008年的白皮书中提出。作为点对点网络中的一种去中心化和分布式公共账本技术,区块链应用链接块结构来验证和存储数据,用可信共识机制来同步数据变化,为身份认证的实现提供了一种可信的技术方案。与传统集中式认证方式相比,基于区块链技术的身份认证可以在保护数据真实可靠、节点隐私安全的同时实现数据共享。文中概述了基于区块链技术的身份认证研究现状及进展。首先,从区块链的技术架构、分类以及共识算法系统地介绍了区块链的一些基本理论;然后重点介绍了口令认证技术、生物识别技术、PKI技术以及其结合区块链应用的身份认证目前的研究现状;接着从物联网、车联网、智能电网、金融、医疗等应用方面介绍了基于区块链的身份认证技术的研究进展;最后分析了区块链身份认证技术目前存在的问题,并展望了未来的发展趋势。     

区块链系统的存储可扩展性综述

区块链是在比特币的基础上发展起来的一种分布式数据库，凭借其去中心化、可溯源、不可篡改等特点引起了学术界和工业界的广泛关注。然而当区块链技术应用于实际的应用场景时，随着节点数量和数据量的急剧增长，出现了低吞吐率、难以扩展等问题。在实际的应用场景中，难以扩展问题抑制了区块链技术的真正落地。重点对区块链技术的存储可扩展性进行总结与展望。首先，介绍了区块链技术的基础知识和数据结构，分析了现阶段区块链技术所面临的存储可扩展性问题；其次，从第0层扩容方案、链上扩容方案和链下扩容方案3个技术层面阐述了不同扩容方案的原理、实现方法、研究现状以及优缺点；最后，分析了目前区块链扩容方案所存在的挑战，并为下一步区块链的研究工作提供了方向。     

区块链在供应链应用中的研究现状与挑战

供应链在发展过程中面临许多挑战，包括如何保证产品溯源过程中信息的真实可靠性以及溯源系统的安全性、物流运输过程中产品的安全性，以及中小企业融资过程中的信任管理等。区块链的去中心化、不可篡改、可追溯性等特点为供应链管理提供了高效的解决办法，但在实际实施过程中存在一些技术挑战。为研究区块链技术在供应链中的应用，对一些典型的应用进行讨论与分析。首先简要介绍了供应链的概念及目前面临的挑战；其次阐述了区块链在信息流、物流以及资金流这三个供应链领域中面临的问题，并对相关解决方案作了对比分析；最后对区块链在供应链实际应用中面临的技术挑战加以总结，对未来的应用进行展望。     

基于区块链的应用系统开发方法研究

本文从区块链的技术层面及应用层面分析其特征,并给出区块链的分类。挖掘区块链的设计需求,针对区块链的一致性和可扩展性的应用需求进行深入分析。对区块链的应用系统开发方法及区块链建模进行研究,提出了账户区块链（account blockchain,简称ABC）和交易区块链（trading blockchain,简称TBC）的双链设计模型。对智能合约进行深入剖析,提出了链上代码并行执行模型应用原则。最后对区块链应用技术进行总结和展望。     

区块链激励机制在车联网领域的应用研究综述

近几年区块链成为解决车联网中安全问题的热门选择，产生了大量基于区块链的车联网解决方案。然而区块链部分节点由于激励不足不愿参与区块验证或共享意愿较低，导致车联网仍存在隐私泄露和信任缺失等安全问题。介绍了基于区块链的车联网解决方案的研究现状以及激励机制在物联网和车联网领域最主要的三种应用场景，从奖励类型角度划分了区块链激励机制在车联网领域的应用，并对每种激励在节点参与水平、提高效率、降低能耗、隐私安全和节点信任五方面做了全面对比，从区块链激励层面讨论了现阶段车联网面临的挑战以及未来研究方向，为未来加强基于区块链的车联网提供更多激励与安全层面的支持。     

BPVis:面向DPoS区块链网络安全态势感知的可视化系统

基于委托权益证明(delegated proof of stake, DPoS)的区块链网络因其出色的性能表现而备受开发人员关注,进而对其区块链网络的安全与稳定性提出了更高的要求。为满足对于区块链网络监控与分析的的需求,根据DPoS共识机制实际应用过程中的分析,提出了面向DPoS区块链网络安全态势的可视分析方法。建立了节点稳定性与网络稳定性量化方法、网络价值预测模型,针对节点地理位置分布、网络价值走势、节点与网络整体稳定性演化以及细节查看等方面设计了多个可视化视图,面向区块链网络安全态势分析实现了交互式可视化系统,支持从多个角度对区块链网络进行探索。最后通过案列分析与用户评估验证所提方法与系统的有效性与实用性,结果表明所提方法能更好地协助使用者分析区块链网络安全态势。     

区块链公链应用的典型安全问题综述

区块链作为互联网金融的颠覆性创新技术,吸引学术研究和工程应用领域广泛关注,并被持续推广应用到各种行业领域中.以公有链为代表的区块链系统具有弱中心化、信任共识、平台开放、系统自治、用户匿名、数据完整等特点,在缺乏集中可信的分布式场景中实现可信数据管理和价值交易.但区块链作为新兴信息技术,由于自身机制和周边设施不够完善、用户安全观念不够成熟等原因,也面临安全威胁和挑战.本文首先介绍了区块链技术,回顾其面临的安全风险;其次以比特币和以太坊两个典型系统为例,剖析了针对面向代币交易和应用的区块链系统的各类安全威胁以及应对方法;接着分析了钱包交易所等区块链周边设施和区块链用户的安全隐患;最后对文中安全问题进行了分类总结,提出可行技术线路和防御方法,展望当前区块链安全的研究热点和发展趋势.