区块链的共识机制研究

[目的]为了更好地解决区块链点对点的通信过程中账本一致性问题.[文献范围]主要从知网、ACM、CCS等参考了四十余篇研究区块链、智能合约技术以及各种共识机制的文献.[方法]分析比较了较常见的共识算法的优缺点,进而说明了各种共识机制的应用场景,介绍了共识机制最新的研究成果并进行了比较.[结果]可见每种共识机制都有自己的优...     

区块链关键技术的研究进展

区块链是一种将时序数据以链式结构组合而成、以密码学机制保证交易数据不可篡改的分布式账本,是一种新型分布式计算模式与去中心化基础构架。区块链技术具有去中心化、建立信任关系、集体维护、交易公平和透明、不可篡改、可溯源等特征,已成为工业界和学术界的研究热点。介绍了区块链的组成元素,详细阐述了区块链的基本原理、智能合约、共识机制等关键技术,结合金融、物联网、供应链、医疗系统应用场景,讨论了其利用区块链技术的优化方向。总结了区块链技术在安全、效率、隐私保护等方面存在的不足,给出了相应的应对措施。提出了改进共识机制、匿名性和系统吞吐量的有效方法,为区块链技术的进一步发展和完善提供有益的借鉴和指导。     

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。     

2019年中国区块链发展形势展望

展望2019年,我国区块链技术与产业发展仍存在诸多瓶颈,如区块链安全问题日益突出、区块链关键技术急需突破、区块链有待与实体产业深度融合以及区块链人才缺口较大。基于此,赛迪智库提出了加强安全技术研究,构建区块链安全风险应对能力;提升自主研发实力,加速区块链核心技术突破;开展试点示范,促进区块链与实体产业深度融合;完善区块链人才培养机制,建设区块链人才队伍等对策建议。     

区块链技术综述

基于区块链整体架构介绍技术栈层级,以比特币为例分析区块链工作原理,从分布式账本的角度描述区块链账本存储模型和账本分类情况。区块链中的数据通过共识算法在全网传播、达成共识并存储。在不存在可信第三方的情况下,利用智能合约实现交易、事务及分布式应用的独立运行,保证区块链数据的完整性、安全性及合法性。同时将哈希算法与默克尔树相结合降低区块链存储空间,基于数字签名算法为区块链参与者提供匿名身份证明,并使用加解密技术进一步保护区块链数据隐私。针对区块链安全、隐私保护、钱包管理等问题对当前研究的不足和未来的研究方向进行分析和展望。     

区块链技术发展现状与展望

区块链是随着比特币等数字加密货币的日益普及而逐渐兴起的一种全新的去中心化基础架构与分布式计算范式, 目前已经引起政府部门、 金融机构、 科技企业和资本市场的高度重视与广泛关注. 区块链技术具有去中心化、 时序数据、 集体维护、 可编程和安全可信等特点, 特别适合构建可编程的货币系统、 金融系统乃至宏观社会系统. 本文通过解构区块链的核心要素, 提出了区块链系统的基础架构模型, 详细阐述了区块链及与之相关的比特币的基本原理、 技术、 方法与应用现状, 讨论了智能合约的理念、 应用和意义, 介绍了基于区块链的平行社会发展趋势, 致力于为未来相关研究提供有益的指导与借鉴.     

基于区块链的众包系统研究综述

基于区块链的众包系统可以为用户提供不依赖集中式中央平台且安全可信的交易环境。文章系统地梳理了近五年来基于区块链的众包系统的研究工作。首先,介绍了众包的概念以及区块链技术的基本原理。其次,分析了传统基于集中式中央平台的众包系统存在的问题,并针对这些问题提出基于区块链技术的解决思路。再次,从架构设计、安全隐私、共识机制、数据存储四个方面分析了基于区块链的众包系统设计所面临的问题以及对应的解决方案。最后,展望了基于区块链的众包系统领域未来的研究方向。     

区块链中攻击方式的研究

随着以数字加密货币为代表的区块链1.0技术和以以太坊为代表的区块链2.0技术的发展,区块链技术的安全性成为了研究热点问题.区块链系统的数据层、网络层、共识层、激励层、合约层与应用层均存在可被攻击者利用的漏洞.本文通过分析比特币、以太坊等平台中常见的攻击方式,提出了全新的区块链中攻击方式的分类方法.本文提出的攻击分类方法...     

基于区块链的患者在线交流模型

针对目前互联网上虚假信息盛行,患者在互联网上交流时无法保证共享信息真实性的问题,提出了一种基于区块链的患者在线交流模型,患者可以匿名与其他患者共享真实的医疗数据并进行交流.首先,使用患者的数字身份保护隐私,将患者交流所需要的医疗摘要数据上传至区块链,并且公开全部数据以供检索,可以使患者检索到需要的病例而不会定位到具体的患者;其次,为了避免授权人员的恶意上传行为,设定智能合约对数据上传进行多重身份认证,医生和患者相互制约,保证链上数据全部真实可靠;最后,改进的RAFT共识算法可以快速识别拜占庭节点从而更好地使区块链达成共识.通过实验对模型性能进行评估,结果表明该模型在保证患者隐私的前提下,可以进行医疗数据的共享,满足患者在线交流需求.     

区块链技术与应用前瞻综述

区块链技术是一种去中心化、去信任化的分布式数据库技术方案。该数据库由参与系统的所有节点集体维护,具有去中心化、不可篡改、透明、安全等特性。区块链技术归功于比特币应用,它作为比特币的底层技术支持,是比特币系统的核心支撑。区块链技术 具有广阔的 发展前景,从关键技术、内容、原理、瓶颈、应用和前景几个方面进行介绍,对相关研究问题进行探讨。     

面向学分银行的区块链学习成果管控模型

针对学分银行模式下所存在的学习记录不透明、学分易篡改、学习成果认证和转换效率低等问题,提出一种区块链学习成果管控模型。设计模型结构并介绍相关原理,给出改进的实用拜占庭容错共识机制,以实现高效、低耗和可扩展的学习成果管控方式。通过建立学习成果认证和转换标准的智能合约,保证模型在自动化与透明环境下执行。实验结果表明,该模型能够为学分银行模式下学习成果的管理提供新的思路和技术支持。     

面向车联网切片的区块链辅助资源交易方法

5G车联网差异化的服务质量(Quality of Service, QoS)需求需要网络切片技术的辅助和多运营商协作提供资源.然而,多方参与下的车联网切片资源提供往往伴随着不信任、欺骗性攻击等问题.针对这些问题,本文提出一种基于区块链的5G车联网切片资源交易框架,目的是构建安全可信、可追溯的车联网资源交易生态.首先,设计一种基于智能合约的分布式资源交易方法,保证交易的公平性和隐私安全.然后,探索一种基于VCG拍卖的信誉评估机制,在资源交易者选择时作为参考.最后,开发一种信用感知的实用拜占庭式容错(Practical Byzantine Fault Tolerance, PBFT)共识机制.安全性分析和仿真结果表明,提出的方法可以实现安全可信的资源交易,提高节点运行效率,并且降低恶意节点参与共识的概率.     

基于区块链技术的车联网高效匿名认证方案

针对车联网（IOV）中心化认证效率低和隐私保护差的问题，提出一种基于区块链技术的高效匿名认证方案。该方案基于IOV开放、自组织、快速移动的特点，利用区块链技术防篡改和分布式的特性来完成车辆临时身份的生成和区块链存储。车辆相互通信时，通过触发智能合约实现高效匿名的双向身份认证。实验结果表明，在认证效率上，与传统公钥基础设施（PKI）认证、假名授权身份认证相比，随着验证量的增加，所提方案的匿名身份认证的时延增长较慢，效率较高；在安全性能上，所提方案中存入区块链的临时身份具有不可篡改、不可否认、可追溯等特点。所提方案中，恶意车辆身份可回溯并进行权限控制，并且，公钥密码体制和数字签名技术保证了通信数据的保密性和完整性。     

LBA：轻量级区块链架构

针对现有区块链架构在面临垂直结构型的轻量级应用时存在着结构冗余、性能不足的缺点,提出一种轻量级区块链架构(lightweight blockchain architecture,LBA).在数据层,提出按行存储机制提高数据读写效率,并增加基于MongoDB的存储方式,支持海量数据的线下隔离存储.在共识层,设计分层共识机制,将节点按事务粒度划分为决策层和执行层,减少参与共识的节点数量,提升共识效率.在网络层,提出分布式结构化网络模型,提高网络中数据的广播效率.在应用层,设计自定义事务接口,支持不同场景下的区块链系统功能定制,采用自定义的有限状态机取代图灵机,提高智能合约的可控性和降低复杂度.实验仿真结果表明,LBA架构能有效提高区块链系统中的数据存储效率、网络通信和共识效率,适用于区块链的轻量级中小型应用.     

基于区块链的供应链可信数据管理

为解决传统供应链中贸易数据潜在伪造、篡改等安全问题,提出了一种基于区块链技术的供应链可信数据管理方案.首先,以智能合约将贸易规则代码化,防范履约风险和提高贸易数据处理可信性;其次,采用ZSS04方案和抽样技术交互完成贸易数据完整性检验;再次,设计了适用于供应链的分布式共识机制,以提高贸易数据存储可信性;最后,利用区块链技术所具有的原生特性实现非可信环境下的可信数据管理.分析以及实验结果表明,该方案能够为供应链中贸易数据管理提供新的思路和技术支持.     

区块链技术与应用综述

区块链技术作为一种分布式技术,广泛应用于加密货币的基础架构,具有去中心化、不可篡改和可溯源等特性,使用非对称加密技术保证数据的安全性.区块链技术作为智慧城市的重要环节,已经不再局限于金融领域的应用,区块链技术的不断发展和更新,为区块链技术与其它传统领域相融合提供了可能性.介绍了区块链技术的相关概念和数据结构,详细讨论了...     

基于区块链的价值链上下游用电安全协同系统

在集团型制造企业价值链运行过程中,存在高峰期电力供应不足,生产用电需求得不到有效保障的问题。集团公司亟需综合考虑生产基地生产需求和用电安全的协同关系,完成精细化的价值链上下游电力调配,保障价值链安全可靠运行。设计了基于区块链的价值链上下游用电安全协同系统,采用基于智能合约的方法对价值链数据使用进行合规性保障,有效解决了集团型制造企业价值链数据共享风险问题和各生产基地价值冲突问题。系统通过完整记录生产基地的订单协同数据和生产基地用电负荷数据,为价值链上下游用电安全保障提供良好的参考及决策依据,对维持公司安全稳定运行、提升公司经济效益有着重要意义。