区块链共识算法的发展现状与展望

共识算法是区块链技术的核心要素,也是近年来分布式系统研究的热点.本文系统性地梳理和讨论了区块链发展过程中的32种重要共识算法,介绍了传统分布式一致性算法以及分布式共识领域的里程碑式的重要研究和结论,提出了区块链共识算法的一种基础模型和分类方法,并总结了现有共识算法的发展脉络和若干性能指标,以期为未来共识算法的创新和区块链技术的发展提供参考.     

基于区块链的游戏资产交易平台研究

区块链的去中心化、公开透明、安全可靠、不可篡改等特征给网络游戏中的资产交易提供了新的发展方向。区块链技术可以很好地解决现有游戏交易平台中存在的安全隐患。通过分析现有游戏资产交易平台现状以及存在的弊端，提出了一种基于区块链技术的游戏资产交易平台。详细介绍了区块链游戏资产交易平台中使用的关键技术：数据区块、P2P网络、数字加密技术、共识，提出总体设计架构，讲解具体交易流程和交易验证过程，最后对区块链现有技术存在的不足进行分析说明。     

区块链共识算法演进过程

基于比特币技术衍生出了大量虚拟货币,其主要特点是对于比特币共识算法的优化和共识算法模式的变革。为研究共识算法演化历程,以比特币共识机制作为切入点,从源代码层级解析了比特币共识算法工作量证明（proof of work,POW）的工作原理及其优缺点,同时分析了比特币演进产生的以太坊共识算法。在理论探讨后,利用洛伦兹曲线及基尼系数评价比特币、以太坊共识机制的实际去中心化效果;并介绍了权益证明（proof of stake,POS）、股份授权证明机制（delegated proof of stake,DPOS）、实用拜占庭容错算法（practical Byzantine fault tolerance,PBFT）的演进过程及算法原理。最后,从共识算法去中心化能力、激励机制、处理效率、分布式安全性等方面进行了比较,得到了共识算法得分表及得分雷达图,以期为未来不同场景、不同需求的区块链应用提供共识算法分析标准。     

区块链P2P网络协议演进过程

针对点对点网络协议的特点,通过阅读源代码和官方文档,对比特币（Bitcoin）、以太坊（Ethereum）以及超级账本（hyperledger fabric）三种主流区块链系统的P2P协议进行了详细研究,通过讨论区块链点对点协议在演进过程中的变化分析了不同协议的优缺点,同时提出了分析标准,给出了量化评价,以期为未来区块链网络协议的研究提供有益的启发与指导。     

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...     

区块链中区块截留攻击的研究与分析

区块截留攻击又称扣块攻击,是存在于区块链中的一种攻击方式,攻击者通过渗透进目标矿池中进行消极挖矿以达成破坏目标矿池的目的.简要介绍了挖矿机制和区块截留攻击的工作原理,总结了区块截留攻击的几种模型,并对现有的区块截留攻击模型的攻击方式和收益进行了研究,分析出其攻击效果.构造了一个在提升收益率的同时提升收益速度的区块截留攻...     

区块链技术在矿山物联网中的应用研究

针对矿山物联网中数据传输和存储过程中存在易丢失和被篡改等问题,将区块链技术应用于矿山物联网的数据传输与存储中。构建了以数据层、传输层、共识层为核心的矿山私有区块链架构;设计了基于共识模块和数据区块的矿山物联网数据传输与存储防护方案;应用实用拜占庭容错(PBFT)算法设计了数据共识过程,通过在分布式结构化P2P网络每2个节点间设置共识模块并优化P2P协议,实现了矿山数据安全性共识。测试结果表明,私有区块链的应用保证了矿山物联网数据的准确传输和可靠存储。     

比特币区块链扩容技术研究

比特币是中本聪(Nakamoto)于2008年提出的数字货币,它具有去中心化、跨国界和发行总量固定等特性,现在已经成为使用最广泛的数字货币之一.然而,比特币设计初期的一些人为限制,导致现有网络处理交易的速率十分有限,最近交易处理能力已经接近上限,交易确认时间显著增加.这不仅严重影响比特币的使用体验,进而限制使用范围,而且对比特币的设计提出更高的要求.针对比特币所面临的交易处理性能挑战,以提升区块链容量为目标对比特币展开深入研究.首先,分析比特币当前网络状态,根据比特币交易数据,统计交易延迟情况;其次,针对链上扩容方案,分析可行性,研究扩容效果;再次,针对链下扩容方案,分析作用原理,研究扩容效果;最后,分析链上/链下扩容方案优缺点,提出适应社区的可行的比特币扩容路线方案.最新比特币扩容的进展进一步证明了我们结论的正确性.     

区块链扩展技术现状与展望

近年来,区块链技术引起广泛关注,其作为一种分布式账本技术,由于具备开放性、透明性和不可篡改性,已经被应用到诸多领域.但随着用户数量和访问需求的大幅增加,现有区块链体系结构可扩展性不足导致的性能瓶颈,制约了区块链技术的应用和推广,如何解决可扩展性问题已成为学术界和工业界关注的热点.对已有的区块链扩展方案进行分析和总结.首先,介绍区块链基本概念和可扩展性问题的由来,定义可扩展性问题并提出衡量可扩展性的指标.其次,给出分类框架,将现有方案按网络扩展、链上扩展、链下扩展3大类进行介绍,通过对不同的区块链可扩展性方案进行分析,比较各自的技术特点并归纳优缺点.最后,对亟待解决的开放性问题进行讨论,展望区块链技术未来趋势.     

区块链隐私保护研究综述

区块链技术的核心特征是“去中心化”和“去信任化”,作为分布式总账技术、智能合约基础平台、分布式新型计算范式,可以有效构建可编程货币、可编程金融和可编程社会,势必将对金融及其他领域带来深远影响,并驱动新一轮技术变革和应用变革.但是区块链技术在提高效率、降低成本、提高数据安全性的同时,也面临严重的隐私泄露问题,得到研究者的广泛关注.将介绍区块链技术架构,定义区块链技术中身份隐私和交易隐私的概念,分析区块链技术在隐私保护方面存在的优势和不足,并分类描述现有研究中针对区块链隐私的攻击方法,例如交易溯源技术和账户聚类技术;然后详细介绍针对区块链网络层、交易层和应用层的隐私保护机制,包括网络层恶意节点检测和限制接入技术、区块链交易层的混币技术、加密技术和限制发布技术,以及针对区块链应用的防御机制;最后,分析了现有区块链隐私保护技术存在的缺陷,展望了未来发展方向.此外,还讨论针对恶意使用区块链技术的监管方法.     

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。     

轻量级区块链技术综述

传统的区块链技术为了保证交易账本的全网共识和不可篡改性,要求矿工节点具有强大的计算能力和足够的存储空间,这就限制了资源受限的设备加入区块链.近几年,区块链技术已经拓展到金融经济、医疗健康、物联网、供应链等多个领域,但是这些应用场景存在大量算力弱、存储容量低的设备,这给区块链的应用带来了巨大挑战.为此轻量级的区块链技术应运而生.从轻量级计算和轻量级存储两方面出发,总结当前轻量级区块链的研究现状,对比分析各个方案的优缺点.最后展望未来轻量级区块链的发展.     

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。     

一种基于门限签名的区块链共识算法

针对区块链应用于物联网环境下的特点和要求,分析了目前广泛应用于联盟链的实用拜占庭容错算法（PBFT）的弊端以及目前应用于共识网络中的门限签名算法存在的普遍问题,提出改进的共识算法。首先,新共识机制将网络中的节点分组用部分节点的两两通信代替所有节点的两两通信减少通信量;其次,将组合公钥的思想引入到门限签名中,减少了通信量与计算量;最后,在节点之间引入信用分机制,优化视图切换协议。仿真结果表明,新提出的共识算法在数据吞吐量以及通信时延方面有了明显的提升,并且得到了通信量最低时的最佳分组方式。     

区块链分片技术综述

区块链作为分布式账本的关键技术之一,其去中心化、可匿名、不可篡改的特性受到学术界和工业界的青睐,被广泛应用于金融、数字货币、公共服务等领域。分片技术作为区块链扩容的主流方式之一,能够在不降低区块链去中心化程度的同时实现高性能的链上扩容,从而解决区块链可拓展性不足以及吞吐量较低的问题。介绍近年来出现的分片技术以及相关协议,总结分片技术的关键理论与方法,从分片配置、重配置、片内共识协议、跨片共识协议、状态存储等方面对分片技术方案进行对比,归纳不同分片方案在网络分片、交易分片、状态分片等设计中存在的优势和不足。同时,阐述一些经典分片技术在性能和实现方式上的特点,对许可区块链和无许可区块链、片内共识协议、跨片共识协议、准入性方案、状态分片方式等进行分析和概述。在此基础上,从分片内、分片间以及系统层级的角度总结分片技术当前所面临的困境和挑战,并对该领域的发展前景及未来研究方向加以展望。     

基于身份密码系统和区块链的跨域认证协议

随着信息网络技术的快速发展和网络规模的持续扩张,网络环境中提供的海量数据和多样服务的丰富性和持久性都得到了前所未有的提升.处于不同网络管理域中的用户与信息服务实体之间频繁交互,在身份认证、权限管理、信任迁移等方面面临一系列安全问题和挑战.本文针对异构网络环境中用户访问不同信任域网络服务时的跨域身份认证问题,基于IBC身...