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。     

基于星火区块链的跨链机制

针对当前区块链技术飞速发展的过程中,不同区块链之间相对孤立,数据不能交互共享的问题,提出一种基于星火区块链的跨链机制.首先,对常见跨链技术和当前主流跨链项目作了分析,研究了不同技术和项目的实现原理,并总结了它们的区别和优缺点;然后,利用主子链模式的区块链架构,设计了智能合约组件、交易校验组件、交易超时组件等关键核心组件...     

跨链技术发展与应用研究进展

随着区块链技术的不断发展与创新,诞生了许多结构各异的底层技术平台。这些平台之间由于区块链的相互独立性形成了各自的价值体系,妨碍了资产流通和价值转移“,价值孤岛”现象逐渐显现。跨链技术的引入打破单一区块链的孤立性,建立区块链之间的协作共享价值网络,成为区块链整体向外拓展的桥梁纽带,为提升区块链的互操作性和可扩展性提供技术解决方案。在综述已有研究成果的基础上,阐述了跨链技术的背景、意义及研究现状;根据实现原理的不同,将跨链机制概括为外部验证、原生验证、本地验证三类并具体分析;结合国内外发展趋势选取采用不同跨链机制的跨链桥应用项目进行介绍,并对现有跨链技术和跨链桥项目进行分析与比较。总结当前跨链技术所面临的挑战,并对未来跨链技术的发展进行展望。     

基于联盟链的教育数据存储共享模型研究

随着“互联网+教育”模式的持续推进以及教育信息化2.0行动计划的颁布,教育系统内各类应用汇聚了海量教育数据,教育数据资源的安全存储以及开放共享对实现教育现代化具有重要意义。区块链的分布式容错、难以篡改等技术特性可以有效解决教育数据资源存储共享中面临的技术难题。基于此,本文介绍了区块链技术以及目前教育数据存储共享管理中存在的主要问题,并针对这些问题提出一种基于联盟链的教育数据存储共享方案。     

区块链跨链技术进展研究

随着区块链技术的发展,各种具有不同特点、适用于不同应用场景的区块链如比特币、以太坊等公有链以及私有链、联盟链大量共存.由于区块链的相互独立性,现存各区块链之间的数据通信、价值转移仍面临挑战,价值孤岛现象逐渐显现.区块链的跨链技术是区块链实现互联互通、提升可扩展性的重要技术手段.对跨链技术领域的成果进行了系统总结：首先,分析了跨链技术的需求及面临的技术难点;其次,总结了正在发展的跨链技术,并介绍了24种主流跨链技术的原理与实现思路;然后,综合分析了跨链技术存在的安全性风险,并列举了12项主要问题;最后,总结探讨了跨链技术的未来发展趋势.     

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.     

基于区块链的军事人才培养数据可信链构建

构建军队院校教育、部队训练实践、军事职业教育“三位一体”新型军事人才培养体系,是全面建成世界一流军队的重要支撑。现有的军事人才培养数据管理通常采用纸质或电子媒介等方式,存在转移交接难度大、监管难以及时到位、需要频繁统计更新等问题。区块链通过分布式的维护管理机制,调动全网的节点共同参与记录与维护,保证数据的安全、可靠和可追溯。目前区块链技术在军事人才培养数据管理方面的研究处在发展前瞻阶段,对于如何具体应用的实践设想较少。本文分析了将区块链技术用于军事人才培养数据管理的价值提升,并在此基础上设计了基于区块链技术的军事人才培养数据公共服务平台架构,为解决军事教育人才培养数据可信保障问题提供了一种可行思路。     

云边协同物联网中区块链技术的应用研究

为解决物联网终端设备集中接入性能低、安全隐患多、数据易丢失和易篡改、价值数据分享困难、数据孤岛普遍存在等问题,提出了一种基于区块链的物联网云边协同架构。将区块链和数字签名技术应用到网关组成的边缘层,在边缘层实现终端设备的分布式接入认证,通过将数字签名密文等信息存储到私有链来提高认证的可信性和安全性。将区块链和基于公证人的跨链机制应用到云端层,提高价值数据在机构内和机构间进行共享的可靠性和安全性。模拟实验结果表明,所提出的基于区块链的物联网云边协同架构对原有系统影响较小,易安装部署,可以承受DDoS等常见攻击方式,在云端进行的跨链价值数据共享的方式具有较强的实用性、适应性和可行性。     

区块链互操作技术综述

区块链技术被认为是构建价值互联网的基石,然而彼此独立的区块链系统形成了数据、价值孤岛.区块链互操作(也被称为跨链操作)是打破链间壁垒、构建区块链网络的关键技术.在区分狭义与广义区块链互操作的基础上,重新定义狭义区块链互操作,并抽象出跨链读与跨链写两类基本操作;分析总结实现狭义区块链互操作需要解决的3个关键技术问题:跨链信息传输、跨链信任传递、跨链操作原子性保障;系统梳理这3个问题的研究现状,并分别从多角度进行比较;在此基础上,从关键技术问题的角度分析具有代表性的整体解决方案;最后指出几个值得进一步探索的研究方向.     

从能源互联网到能源区块链: 基本概念与研究框架

在“双碳”目标推动下,能源产业数字化转型势在必行. 随着区块链在能源行业数字化转型应用和发展,能源区块链概念逐渐形成共识,它是区块链与能源互联网深度融合的产业新形态,可助力能源主体之间的高效协作,为绿色低碳等创新业务模式提供技术支撑与服务. 能源区块链的规模化发展离不开多层次跨链技术的突破,但能源区块链的跨链服务还面临着许多问题. 将目前能源区块链领域的研究现状分为5类,即能源区块链架构、智能合约应用、跨链技术、区块链节点管理和区块链隐私保护,针对这5个方向分别总结相关研究工作,详细梳理出各研究方案的原理、优势与不足;然后,为促进能源区块链的跨链服务安全技术的发展,根据能源区块链的现实需求,结合监管机制与共识机制提出多层次跨链协同监管的能源区块链架构;最后,总结出能源区块链跨链服务安全技术中亟待解决的问题,并提出区块链在能源领域的研究展望.

     

基于跨链的医疗数据安全共享方案

医疗机构之间的医疗数据共享对于实现跨医院诊断并促进医学研究发展有着举足轻重的作用.为了解决医疗机构之间医疗数据共享困难的问题,我们提出了一种基于跨链的医疗数据安全共享方案.采用中继链、跨链网关和数据链结合的跨链架构,结合AES和CP-ABE加密算法进行细粒度的医疗数据访问控制.同时利用可搜索加密技术实现医疗数据的安全搜索.为缓解区块链的计算存储开销,将IPFS和区块链相结合,链下存储密文,链上存储密文地址和密钥.通过安全性分析和实验证明,该方案在医疗数据安全共享方面具有可行性.     

区块链跨链技术发展及应用

随着区块链技术的不断发展与创新,大量基于区块链的应用不断诞生,如今的区块链系统大多是异构且不互联的,链与链之间无法进行直接的价值流通,这在很大程度上限制了区块链的功能拓展与发展空间.跨链技术指在不同区块链系统实例之间交换信息,并对交换的信息加以利用,实现区块链之间的互联互通和价值转移.文中首先介绍了区块链跨链技术的发展...     

基于全自主区块链的危固废智慧监管平台

“工业互联网+区块链”智慧环保平台趋于成熟,在“工业互联网+大数据”的工业环境下,工业数据面临着很多数据安全问题,借助区块链技术的“不可伪造”“全程留痕”“可以追溯”“公开透明”“集体维护”等特征为工业数据保驾护航。重点介绍危固废智慧监管平台利用区块链、物联网、GIS、人工智能等先进技术,实现产业链上各单位共享数据、协同管理,打破“信息孤岛”,提供便捷高效的可监控、可预警、可追溯、可共享服务,实现“存证不可篡改、路线全程追踪、明确企业范围、异常数据监测”,推动数字产业化。     

PieBridge：一种按需可扩展的跨链架构

区块链由于其去中心、可溯源等特性,已被广泛应用于数字货币、供应链金融、智慧医疗等不同领域. 随着应用需求的不断拓宽,各独立区块链协作以构建更广泛价值互联网的需求日益增强,因而迫切需要研究跨链技术. 然而当前区块链生态规模不断扩大、丰富,异构/同构区块链间的互联互通需求也随之快速增长. 而现有跨链研究无法应对架构可扩展性与跨链需求多样性方面的挑战. 针对上述问题,基于“按需建域”的理念,提出一种按需可扩展的跨链架构PieBridge,并提出了一套4层跨链交互协议栈,解耦跨链传输、验证、事务与应用,满足不同跨链应用在隐私、安全、性能等方面的差异化需求. 同时实现了PieBridge原型系统,并通过建模分析与实验证明了PieBridge的可扩展性以及其对差异化跨链交互需求的灵活支持.

     

基于区块链+隐私计算的数据要素跨域安全流通体系

数据作为新型生产要素，其安全合规的流通方式是目前研究的重点，探究基于“区块链+隐私计算”的数据要素跨域安全流通，从数据要素跨域安全流通体系的设计出发，分别在数据要素产权、数据要素流通交易、数据要素收益分配、数据要素安全治理四方面提出建设思路。为解除“用数据”与“保护数据”的矛盾，研究设计基于区块链+隐私计算的技术架构与数据要素跨域安全流通网络，在保护数据隐私的前提下挖掘数据价值，最终实现数据要素的跨域安全流通。未来发展还应通过“技术+管理”的双创新来促进数据要素市场的健康发展。     

基于区块链的医疗数据共享模型设计

医疗数据对患者有着重要的作用,有助于患者的跨机构就医。为了安全高效地共享医疗数据,提出了一个以患者为中心的医疗数据共享模型。利用区块链技术构建可信的网络环境;使用变色龙哈希函数连接区块,实现数据的可编辑性。患者的医疗数据全部存储于一个区块中,消除了数据的碎片化。通过医疗数据共享模型,可以实现医疗数据安全高效地共享。     

主从链下的物联网隐私数据跨域安全共享模型

为了解决各个信任应用域之间的跨域安全问题,保证隐私数据的跨域共享,利用区块链技术构建了基于主从链的隐私数据跨域共享模型。首先构建了主从链,并提出基于主从链的跨域共享模型架构;设计了基于智能合约的跨域访问机制,并基于跨域访问机制提出了面向隐私数据的跨域安全共享方案;最后,对模型的稳定性、吞吐量、存储开销等方面进行了实验及对比分析。实验结果表明,该模型同最新的单链跨域模型相比,吞吐量提升了270 TPS左右,节点的平均CPU负载和平均内存开销分别下降了24%和64%;同现有多链跨域模型相比,节点的平均CPU负载和平均内存开销分别下降了15%和20%,为物联网隐私数据的跨域安全共享提供了一种有效方法。     

MPB技术在科研管理信息系统的应用研究

复相区块链技术,简称MPB(Multiple Phase Blockchain),是一种在区块链的链式结构中利用不对称迭代Hash加密算法形成复数Warp链,从而实现链状结构的网笼化的计算机数据技术.由于其对线性结构的翘曲链接特性,可以实现多个高度相关项目在一条冗长区块链上的多相翘曲链接.本文主要应用该技术的这一特性,将MPB技术与科研管理技术相结合,实现一种跨平台、跨领域、高效、透明、可追溯、不可篡改的项目全过程管理技术.     

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...     

区块链在车联网数据共享领域的研究进展

车联网中实现高效、安全的共享数据对智慧交通的发展具有重要意义.将区块链技术与车联网相结合,在促进车联网数据共享和隐私保护改善方面都有巨大的潜力,但仍然存在区块链技术如何保证车联网数据安全共享的问题.针对这一问题,对区块链和车联网技术融合的最新研究与车联网数据共享的应用进行了系统的整理和分析.首先,总结归纳传统车联网数据...