基于排队博弈的最优比特币交易费支付策略

在比特币交易高峰期,为使交易尽快被打包进入区块,用户需要提高交易费以竞争有限的区块空间。针对用户如何自主选择合适交易费的问题,提出了最优的交易费支付策略。首先,结合排队博弈论将交易排队竞争上链的过程建模为一个带优先权的非抢占型排队模型;然后,分析交易费对交易耗时的影响,由此给出交易耗时与交易费之间的函数关系式,并推导出用户的纳什均衡支付策略。仿真结果表明,采用最优的支付策略可以有效降低用户的总花费（等待开销与交易费的加权和）。当系统高负荷时,与不支付交易费和按拥塞度线性增加交易费这两种策略相比,所提策略的用户总花费分别降低了97%和72%。由此可见,在保证交易被尽快处理的同时,所提支付策略可以有效减少交易费支出。     

可监管的区块链匿名交易系统模型

针对现有区块链系统可追溯性与隐私保护难以兼顾的问题,设计了一种可监管的区块链匿名交易系统模型。首先,结合标识密码（IBC）和无证书公钥密码体制（CL-PKC）的优点,消除了单一IBC托管密钥带来的隐患,并在可保证安全条件下将用户交易标识与用户身份关联,从而保证了模型中的可监管性;其次,通过从网络层和应用层双层签名认证实现了隐私安全,既保证了用户交易内容和身份隐私的安全性,又确保权威机构能够根据异常交易进行追溯,从而为当下区块链匿名性和可监管性的兼容提供了一种新的思路;最后,把所提模型和自认证签名模型、多中心SM9模型及可追溯门罗币模型等进行对比,并通过计算机模拟仿真比较了所提模型和主流区块链模型的传输耗时。实验结果表明,所提模型在安全性和可追溯性上有较大优势;在相同软硬件环境下,多次传输相同大小信息时,所提模型的信息传输耗时比以太坊模型多168%,而长时间传输情况下效率差距不大;传输不同长度的信息时,所提模型的平均耗时要比以太坊模型多38%。     

基于双重拍卖的移动边缘计算任务卸载和资源分配策略

在移动边缘计算(mobile edge computing, MEC)系统中,用户的卸载策略会影响能耗和计算成本,进而影响用户效益.然而,目前多数研究未考虑边缘服务器随机分布场景中用户的卸载策略和资源请求策略对效益的影响.针对该问题,提出了一种基于改进双重拍卖算法的计算卸载和资源分配策略.首先,该策略将用户与边缘服务器之间的交互过程建模为Stackelberg博弈,并且证明了在该博弈内存在唯一纳什均衡点;其次,计算出用户对于不同服务器的卸载意愿以及计算资源请求量,并将用户与最优服务器进行拍卖;最后,采用遍历法交换上一轮拍卖中部分交易中的用户与服务器,以实现系统整体效益最优.仿真实验结果表明,与其他基准算法相比,所提算法在服务器随机分布场景下提高了33.4%的系统用户总效益,有效降低系统损失.     

基于博弈的加密货币交易市场用户决策优化分析

近年来, 随着区块链的快速发展, 加密货币种类和匿名交易的类型不断多元化. 如何在加密货币市交易类型中进行最优决策是用户关注的问题, 用户的决策目标是在确保交易被打包的前提下实现交易费用最小化和隐私最大化. 加密货币交易市场是复杂的, 不同的加密货币技术差异大, 现有的工作都是研究比特币市场, 很少有对Zcash等其他匿名币市场和用户的匿名需求的讨论. 因此提出一个基于博弈的通用加密货币交易市场模型, 通过结合用户的匿名需求运用博弈论探究交易市场和用户对于交易类型和交易费用的决策. 以最具代表性的可选隐私加密货币Zcash为例, 结合CoinJoin交易, 对交易市场进行分析, 按照交易流程模拟用户和矿工找到最佳策略的过程, 讨论区块大小、折扣因子和用户数量对交易市场和用户行为的影响. 在多种交易市场类型中对模型进行仿真实验, 并对实验结果进行深入讨论. 以三类型交易市场为例, 交易市场恶性竞价情景下, 参数设置为$plnum = 75$, $\theta {\text{ = }}0.4$, ${s_t} = 100$, ${s_{\textit{z}}} = 400$时, 100%的用户在交易市场前期(前500轮)倾向于选择CoinJoin交易, 而在交易市场中后期(1500–2000轮), 隐私敏感度低于0.7的用户中有97%倾向于选择CoinJoin交易, 隐私敏感度高于0.7的用户中有73%倾向于选择屏蔽交易. CoinJoin交易和大小在400以上的区块大小能有效缓解交易费用的恶性竞争. 所提的交易市场模型能够有效地帮助研究人员理解不同加密货币交易市场博弈, 分析用户交易行为, 揭示市场运行规律.     

基于多领导者Stackelberg博弈的分层联邦学习激励机制设计

分层联邦学习中隐私安全与资源消耗等问题的存在降低了参与者的积极性。为鼓励足够多的参与者积极参与学习任务，并针对多移动设备与多边缘服务器之间的决策问题，提出基于多领导者Stackelberg博弈的激励机制。首先，通过量化移动设备的成本效用与边缘服务器的支付报酬，构建效用函数并定义最优化问题；其次，将移动设备之间的交互建模为演化博弈，将边缘服务器之间的交互建模为非合作博弈。为求解最优边缘服务器选择和定价策略，提出多轮迭代边缘服务器选择算法（MIES）和梯度迭代定价算法（GIPA），前者用于求解移动设备之间的演化博弈均衡解，后者用于求解边缘服务器之间的定价竞争问题。实验结果表明，所提算法GIPA与最优定价预测策略（OPPS）、历史最优定价策略（HOPS）和随机定价策略（RPS）相比，可使边缘服务器的平均效用分别提高4.06%、10.08%和31.39%。     

基于联盟区块链的安全能源交易方案

目前区块链技术广泛应用于车载网、能源互联网、智能电网等领域，但攻击者可以结合社会工程学与数据挖掘算法获取用户记录在区块链网络中的隐私数据，尤其是微网中相邻能源节点之间由于博弈产生的数据更容易导致隐私的泄露。为了解决这一安全问题，基于联盟区块链技术提出一个以一对多的能源节点账户匹配机制为核心的安全能源互联网交易模型。该模型主要通过新账户的生成来防止攻击者通过数据挖掘算法从交易记录中获取能源节点的账户、地理位置、能源使用情况等隐私数据。仿真实验结合联盟链的特点、能源节点新账户生成数量、交易验证时间变化情况，给出对隐私保护性能、交易效率、安全性效率的分析结果。实验结果表明，所提模型在交易发起和验证阶段所需时间较少，具有较高的安全性，且模型能对相邻用户间的交易趋势进行隐藏。所提方案能够很好地适用于能源互联网交易场景。     

基于区块链技术的工业产品信息追溯方法仿真

为了有效解决工业产品信息追溯困难以及耗时比较长等问题,提出一种区块链技术下工业产品信息追溯方法。分析区块链技术的组成架构,改进区块链中的共识算法,通过改进共识算法降低区块链系统对节点容纳数量的限制,提升系统数据吞吐能力。通过优化处理后的区块链技术,设计基于区块链技术下的工业产品信息追溯方案,并给出详细了的工业产品信息追溯流程。通过仿真分析可知,采用所提方法能够获取更加准确的工业产品信息追溯结果,且耗时较短,可以有效保证产业信息的安全性,适用于工业产品信息追溯研究。     

基于多代理分散式控制的智能电网存储管理

在智能电网中,储能设备是实现智能电网的重要基础之一。因此,如何对储能设备进行有效的管理是必需解决的关键问题。提出了基于Agent技术的自适应学习ZIPML算法调整存储策略,同时考虑多代理学习,使得实际存储策略逐渐逼近最优存储策略。通过模拟实验验证了该自适应学习算法的有效性,电网高峰期的负荷得到有效降低,用户可以节省约6.1%的用电花费,发电所产生的CO2则可以减少6.4%。     

区块链中双重花费的研究与分析

双重花费攻击又被称为“双花”攻击，即利用比特币的数字特性用“同一笔钱”完成两次或者多次支付。首先总结了双重花费的类型，并对现有的双重花费模型进行对比，分析其具有的优缺点，然后构造了一个预挖掘双重花费模型，考虑节点在进行攻击之前就已经挖掘了一段时间，从而在进行双重花费攻击时具有块数优势。对模型的适用条件进行设置，并对模型进行求解。基于实验得到的数据，与现有模型进行对比验证所构造模型的正确性。最后基于对区块链中双重花费的研究，给出了两个抵御区块链中双重花费攻击的方法，为基于区块链的虚拟货币抵御双重花费攻击提供了一定的参考价值。     

一种可提升用户匿名性的离线电子支付方案

提出一种新的具有可提升用户匿名性的离线电子支付方案。用户都可以根据交易时间、计算及通信开销，选择提高其匿名性，还可以从SA代理那里获取面额较小的电子现金用于支付，解决了电子现金的“找零”问题。与其他支付协议相比，该协议还可以恢复因计算机崩溃或文件误删而丢失的电子现金，而且能够防止重复花费、窃听、篡改和高手段的犯罪。     

基于BLS聚合签名技术的平行链共识算法优化方案

目前,平行链的每个共识节点均需发送各自的共识交易到主链上以参与共识,这导致大量的共识交易严重占用主链的区块容量,并且浪费手续费。针对上述问题,利用平行链上的共识交易具有共识数据相同签名不同的特点,结合双线性映射技术,提出一种基于BLS聚合签名技术的平行链共识算法优化方案。首先,用共识节点对交易数据进行签名;然后,用平行链各节点通过点对点（P2P）网络在内部广播共识交易并同步消息;最后,由Leader节点统计共识交易,且当共识交易的数量大于2/3时,将对应的BLS签名数据聚合并发送交易聚合签名到主链上进行验证。实验结果表明,所提方案与原始平行链共识算法相比能够有效解决平行链上共识节点重复发送共识交易到主链的问题,在减少对主链存储空间的占用的同时节省交易手续费,只占用主链存储空间4 KB并且只产生一笔0.01比特元（BTY）的交易手续费。     

基于纳什谈判的共享经济区块链网络PoS共识传播博弈分析

针对共享经济中的信任问题,利用区块链技术搭建基于PoS(权益证明)共识机制的共享经济区块链网络,实现去信任化和去中心化.在Po S共识机制中,区块链用户提供交易费用,从而激励矿池招募验证者进行区块传播验证,区块链用户与矿池都能从更多的验证者数量中获益,但验证者越多,双方付出的成本越高.首先,从纳什谈判的角度研究共享经济区块链网络PoS共识机制中区块链用户与矿池的利益冲突问题,在交易费用与验证者数量之间进行权衡,构建纳什谈判博弈模型;然后,证明区块链用户与矿池的纳什谈判博弈模型中纳什谈判解的存在性和唯一性,得到区块链用户和矿池的最优决策;最后,通过数值算例分析通信成本和验证者数量对区块链用户和矿池的最优决策以及效用的影响.研究结果表明:区块链用户与矿池都能从较低的通信成本中获益;纳什谈判博弈模型能够有效解决共享经济区块链网络中用户与矿池的利益冲突,提高网络效率.     

Regulating an M/G/1 queue when customers know their demand

Customers do not necessarily join a queue at a socially optimal rate. Hence, queueing systems may call for regulation. For customers in an M/G/1 unobservable (not necessarily FCFS) queue and homogeneous with respect to waiting costs and service rewards, we show how queueing systems can be regulated by imposing an entry fee, a holding fee (based on time in the system), or a service fee (based on the required service time) when customers know their service requirements. We start with a unified approach and state the socially optimal fees. We show that customers are always worse off under a flat entry fee in comparison with holding and service fees. As for holding vs. service fees, the answer depends on the queueing regime and/or the service length itself. For example, under FCFS, service fees are preferred by all. Details are given on some common service regimes. We also review the case where customers know only the common distribution of service times, but not their actual requirements.     

区块链闪电网络实证分析:拓扑、发展和收费策略

比特币闪电网络作为最广泛使用的支付通道网络之一,自其2016年提出就引起了广泛关注.支付通道网络是一种用以解决区块链可扩展性问题的Layer-2技术.在支付通道网络中,参与者只需在区块链上提交开通和关闭支付通道的Layer-1事务,就可以在链下完成多笔支付交易.这一工作机制既避免了等待每笔交易被验证的时间耗费,同时也节省了交易费用.然而,由于闪电网络投入使用的时间较短,以往的相关研究都是基于有限的、闪电网络仍处于快速发展时期的数据,缺乏必要的时效性.为了填补这一空白,全面了解闪电网络的拓扑结构及其发展趋势,基于更新至2020年7月、具有高时效性的数据,采用图分析的方法描述闪电网络静态和动态的特征.同时对网络中节点进行聚类分析,并从聚类结果中得到了一些结论.此外,通过比较链上和链下的交易费用,对闪电网络的收费机制作了更进一步的研究.     

基于预分析的实时事务处理

实时数据库系统中事务可能有实时限制（典型地为截止期），事务超过截止期可能给系统带来灾难性后果，这就要求系统能对事务的执行进行预分析与预安排，传统事务处理由于事务执行过程中的多种不确定因素（数据I／O，页面缺失，事务之间的各种相关性等），事务执行具有动态不可预报性，提出了一种事务预分析处理的三段法，数据说明阶段的静态预分析提取事务静态信息；初始动态预分析阶段构造事务的“影了事务”，并在适当的时机调度影子事务执行，以保证事务操作之前所需数据已在内存，事务执行时动态预分析阶段构造事务的相关性，为事务执行的结构，行为及时间正确性提供统一的实现机制，事务执行具有更好的可预报性，从而事务能更好地满足截止期。     

具有隐私保护的安全电子交易协议

电子交易的普及在给用户带来便利的同时,其在交易支付中所暴露出的隐私保护和安全性问题也受到不同程度的挑战。针对此问题,提出一个安全的电子交易协议。协议中,优化后的签密算法可保证交易的安全性;同时支付服务商具有去匿名性功能,可以在保护用户隐私的基础上进行追责。经性能分析,本协议在提高通信性能的基础上,满足消息的机密性和不可否认性、购买者的匿名性和可追踪性以及电子交易的公平性。     

基于人工免疫的比特币快捷交易异常检测模型

电子货币交易最重要的问题是双重花费（双花攻击）,比特币预防双花攻击的策略是等待六个确认块（约1 h）,难以适用于快捷支付领域,默认替代策略是等待交易信息传播到卖主的钱包,这无法有效地预防双花攻击。针对比特币快捷交易中双花攻击的检测问题,提出了一种基于人工免疫的比特币快捷交易异常检测模型。在每个传统比特币节点中加入免疫检测模块进行抗原提取,并利用检测器进行异常检测,在威胁控制中心动态演化检测器并分发免疫疫苗以便有效地进行防御。实验结果证明,此检测模型能够有效地检测并预防比特币快捷支付中的双花攻击。     

第三方互联网支付平台的盈利分析

针对我国第三方互联网支付平台要在盈利的前提下发展, 就合理的定价策略进行了建模讨论。该建模方法基于产业组织理论的双边市场理论, 运用了实际数据帮助判定平台的市场结构为垄断, 并结合目前国内平台的实际收费情况即只收取用户手续费和对商户采取两部收费, 分析得出当一系列的内生变量增加时, 平台都会趋向于向商户收取更多的手续费, 而减少用户的手续费和商户的注册费; 最后对定价策略的完善提出了建议。     

基于XGBoost的以太坊交易智能定价模型

以太坊采用交易收费的策略来保证计算资源的合理利用,而由于涉及智能合约的交易消耗计算资源差别较大,引入Gas机制。以太坊用户在发起交易时需自主设置Gas总量和Gas价格,而矿工基于利益最大化的原则,优先选择Gas价格高的交易。Gas价格设置高则打包时间短,反之则时间长。由于交易的价格由交易发起者自主确定,这使得需要打包的交易的Gas价格可能相差较大,因而交易共识时间难以掌握。因此,现有的交易机制并不能平衡交易Gas成本和共识时间之间的冲突。为了解决上述问题,对以太坊交易机制进行了研究,分析影响Gas价格的因子,通过网格搜索算法对极端梯度增强模型（extreme gradient boosting,XGBoost）进行参数优化,构建基于XGBoost的以太坊交易智能定价模型,将该模型用于交易Gas价格预测中。通过搭建节点接入以太坊网络获取交易数据作为实验数据,实验结果表明,ETH_XGB模型能够帮助用户平均节省约72.5%的交易成本,交易成功率在92%,相较于原机制提高17.1%。