基于区块链高速共识方法的物联网源端数据存储技术研究

针对物联网源端数据在传输过程中易被篡改、可信度低等痛点，结合区块链技术分布式存储、数据可溯源、不可篡改等特性，在传统的物联网数据传输方式的基础上，研究了基于区块链高速共识方法的物联网源端数据存储方式。将区块链共识节点部署在采集侧的区块链物联网关，并使用区块链对采集传感器设备进行身份认证，保证数据只能由经过区块链认证的设备上链，确保数据从源头可信。同时将区块链共识节点部署于服务器机房和物联网采集侧，保证了当采集侧区块链共识节点由于故障断开连接时，区块链网络仍能稳定运行。同时，研究并优化了区块链主节点选举方法和共识方法，以达到提高联盟链稳定性和数据传输安全性的目的，实现物联网采集数据从源头到存储全程可信、可控、可溯源。     

基于条件代理重加密的区块链医疗数据共享模型

医疗数据具有较高的私密性和敏感性，然而以往的医疗数据共享过程中往往采取中心化的集中式存储，这带来了数据隐私泄露和非法篡改的风险。针对上述问题，文中将区块链和代理重加密技术结合起来，提出基于条件代理重加密的区块链医疗数据共享模型。各级医院组成联盟区块链，采用改进的实用拜占庭共识机制选取代理节点，提高了节点达成共识的效率。借助于云服务器海量的存储能力，将患者的医疗数据存储在云服务器，联盟区块链中保存条件摘要密文，数据请求者在联盟链上进行条件搜索获取患者医疗数据，同时利用代理重加密技术实现特定数据请求者和第三方用户之间的细粒度共享。实验结果证明，基于条件代理重加密的区块链医疗数据共享模型在通信和计算开销方面更具优势。     

基于信用等级划分的医疗数据安全共识算法

在基于区块链的医疗数据共享系统中为防御恶意节点攻击并且提高共识效率,该文提出基于信用等级划分的医疗数据安全共识算法(SCA_MD).首先,在SCA_MD中,考虑由数据节点、共识节点和监管节点组成的医疗区块共识模型,提出相应的节点身份验证机制,实现快速验证.其次,提出基于海洋掠食者的自我优化信用等级划分算法(SCRD),...     

基于代理重加密的区块链数据受控共享方案

区块链以分布式共享全局账本的形式存储交易数据，数据共享难以实现隐私保护和可用性之间的平衡，现有的区块链数据共享方案在进行隐私保护的同时可用性较低，有效实现区块链数据访问权限的动态调整是一个挑战性问题.为此，本文提出基于代理重加密的区块链数据受控共享方案.首先，基于SM2构造代理重加密算法，并借此设计区块链数据受控共享方案，利用代理重加密保护交易数据隐私实现数据安全共享.其次，提出用户权限动态调整机制，区块链节点分工代理并对重加密密钥参数分割管理，实现用户访问权限确定性更新，交易数据的可见性得到动态调整.最后，安全性和性能分析表明，本方案可以在保护交易隐私的同时，实现区块链数据动态共享，并且在计算开销方面具有优势，更好地适用于区块链数据受控共享.     

网络共识区块链模型构建与实现

针对B/S架构以服务器作为中心存在安全隐患的问题,提出一种真实网络环境下共识区块链方案。方案基于网络中存在的多个节点,利用区块链去中心化机制存储交易数据,利用共识机制完成记账权校验。为了保护交易数据的隐私,方案对交易数据进行了哈希加密运算,同时,为了解决网络中不同节点数据同步的问题,根据最长区块链来更新网络中的节点。为了验证模型,使用Python语言编写仿真程序,通过flask框架搭建3个节点的Web框架。实验表明,提出方案能实现交易数据上链及多个节点数据同步,并实现网络中任何节点发送并存储数据,能有效对交易数据进行加密,可以解决B/S架构对中心节点过于依赖等问题。     

一种基于ε-greedy的领导选举方法

随着区块链的广泛部署,无人协同等延迟敏感型的应用对区块链系统的低时延需求日益提高。在协同场景下,区块链节点通常跨地域部署,节点异构性较强。在基于领导节点的拜占庭容错(Byzantine Foult Tolerant, BFT)共识协议中,不稳定的或能力较差的领导节点将导致不必要的高延迟,并降低区块链的可用性,特别是在资源有限的移动或传感器网络下。针对上述问题,提出了ε-LE,一种带有网络感知的领导选举方法,基于节点到领导节点的通信延迟测量结果,采用ε-greedy策略对领导节点进行选择,使得当前性能较优或网络中关键位置的节点具有更高概率成为领导节点,从而优化共识延迟。相较于AWARE等方法,ε-LE实现O(N)的通信复杂度,更加适用于具备线性通信复杂度的共识协议。实验结果表明,ε-LE能够选择可优化集群共识延迟的节点作为领导节点,在线性拓扑网络中实现了约21%的吞吐量提升。     

基于STM32的样品运输环境可信监测方案研究与实现

针对基于传统物联网系统进行样品运输环境监测数据可篡改的问题,将STM32微控制器、物联网传感器与区块链结合,提出了一种适用于样品运输过程中的可信监管系统方案。STM32微控制器采用物联网传感器实时采集温度、湿度、加速度;在STM32上运行SHA-256哈希算法对传感器数据进行哈希映射,并将传感器数据与对应哈希值通过无线通信的方式分别上传至区块链节点和联网平台;用户通过区块链节点哈希值对物联网数据进行在线校验,从而实现数据可信溯源,提升了样品运输环境监测数据的可靠性。     

一种基于区块链的物联网系统架构

物联网能将计算和物理节点作为整体为我们提供服务。由于智能网络设备的广泛应用,物联网边缘节点的数量正迅速增长。在分布式环境中如何实现服务的互操作是物联网应用场景中的一个技术难点。通过使用区块链技术来建立数据信任机制,可用于支持服务的互操作。区块链技术可将验证、处理数据的行为作为交易,存储在分布式分类帐中。区块链技术在互操作上面临许多问题,比如:共识机制、区块大小及间隔的确定等诸多问题。拜占庭算法提供了一个解决一些协议造成处理时延问题,使用超级账本解决了区块的扩展性问题,选择正确的验证可解决信任问题。本文分析物联网服务的互操作性和面临的挑战,并介绍了一种集成区块链技术、面向服务的体系结构(SoA)、关键性能指标(KPIS)实现和服务选择等技术的体系架构解决方案。     

基于区块链的社会物联网可信服务管理框架

针对当前社会物联网可信服务管理中存在的中心化程度高、交易不透明和易受攻击等问题,提出了一种基于区块链的社会物联网可信服务管理框架。该框架通过区块链的去中心化特性在服务请求者和服务提供者之间直接建立信任关系,利用智能合约产生并管理新的交易,实现交易过程透明化并减少管理维护成本。同时,区块链的共识机制可用于交易验证并防范恶意攻击和篡改,减少网络攻击和恶意节点的欺骗。最后,分析了该框架在实际构建中面临的主要挑战。     

面向特种设备检验的物联网与区块链融合平台应用

针对物联网技术在特种设备领域应用中存在数据管理不透明、信息闭塞、数据造假等问题,利用区块链技术,结合物联网、大数据分析技术,研发面向特种设备检验的物联网与区块链融合技术.利用区块链去中心化、开放性、信息不可篡改等特点,将区块链技术的架构部署到现有特种设备物联网络中.同时运用大数据挖掘分析技术将有价值的数据存储在各链节点...     

区块链共识算法研究综述

区块链已广泛应用于货币金融、通信网络、信息安全、物联网、电力运行管理和社会职能管理等多个领域,但依然存在许多急需解决的问题。共识算法是区块链的核心技术之一,是区块链各节点达成一致性最为重要的底层技术,是解决区块链吞吐量太小、通信存在延迟等一系列问题的关键技术,是区块链安全运行的重要保证。文中基于区块链共识算法的设计原理,主要介绍了区块链的构成、分类、架构、上链、节点处理流程及存在的问题,重点阐述了现有PoW、PoS、DPoS、PBFT、Raft、Paxos、Ripple等共识算法设计思路、共识理论及流程,对共识算法中的共性问题,即算法优化、算法效果进行了综合概述和分析,并对区块链共识算法研究进行了展望,希望开发出更加高效、安全的共识算法。     

区块链技术在煤矿隐患管理中的应用

目前煤矿企业隐患数据一般采用中心化管理方案,该中心化方案具有数据易被篡改、难于共享、整改被动、监管滞后等问题.而区块链的去中心化、防篡改、可追溯等特点,为解决上述问题提供了新的思路,提出了一种基于区块链的煤矿隐患信息管理模型,一方面,通过改进PBFT共识模式,将系统中的节点分为共识节点和同步节点来提高共识效率;另一方面...     

基于交易构造和转发机制的区块链网络隐蔽通信方法

针对现有存储型区块链网络隐蔽通信方案存在含密交易多副本、永久存储的问题,以及现有时间型方案隐藏容量低的问题,提出了一种基于交易构造和转发机制的区块链网络隐蔽通信方法。首先发送方借助交易构造机制创建无效交易,并将秘密信息嵌入其中,再利用交易转发机制向邻居节点发送无效交易,形成隐蔽通信信道模型,使含密交易在节点间传播且不存于区块链账本中,达到信息隐蔽安全传输的目的。实验结果表明,传输容量高于现有方案,单次通信时间减少至2.5 s。     

基于深度学习的区块链数据分片峰值聚类算法

为了提高物联网区块链数据挖掘能力,需要进行数据优化聚类处理,提出基于深度学习的区块链数据分片峰值聚类算法.采用异构有向图分析方法进行物联网区块链数据存储结构设计,结合特征空间重组技术进行物联网区块链数据结构重组,提取物联网区块链数据的关联信息特征量,采用语义相关性融合的方法进行区块链数据特征提取和自适应调度,对提取的物联网区块链数据特征量进行模糊聚类处理,采用模糊C均值聚类方法进行物联网区块链数据的网格分片峰值聚类和属性分类识别,采用深度学习方法进行数据聚类过程中的分片峰值融合和聚类分析,实现区块链数据分片峰值聚类.仿真结果表明,采用该方法进行区块链数据分片峰值聚类的收敛性较好,误分率较低,自适应学习能力较强.     

区块链上基于云辅助的密文策略属性基数据共享加密方案

针对云存储的集中化带来的数据安全和隐私保护问题,该文提出一种区块链上基于云辅助的密文策略属性基(CP-ABE)数据共享加密方案。该方案采用基于属性加密技术对加密数据文件的对称密钥进行加密,并上传到云服务器,实现了数据安全以及细粒度访问控制;采用可搜索加密技术对关键字进行加密,并将关键字密文上传到区块链(BC)中,由区块链进行关键字搜索保证了关键字密文的安全,有效地解决现有的云存储共享系统所存在的安全问题。该方案能够满足选择明文攻击下的不可区分性、陷门不可区分性和抗串联性。最后,通过性能评估,验证了该方案的有效性。     

区块链上基于云辅助的密文策略属性基数据共享加密方案

针对云存储的集中化带来的数据安全和隐私保护问题,该文提出一种区块链上基于云辅助的密文策略属性基(CP-ABE)数据共享加密方案.该方案采用基于属性加密技术对加密数据文件的对称密钥进行加密,并上传到云服务器,实现了数据安全以及细粒度访问控制;采用可搜索加密技术对关键字进行加密,并将关键字密文上传到区块链(BC)中,由区块链进行关键字搜索保证了关键字密文的安全,有效地解决现有的云存储共享系统所存在的安全问题.该方案能够满足选择明文攻击下的不可区分性、陷门不可区分性和抗串联性.最后,通过性能评估,验证了该方案的有效性.     

基于区块链的白盒化光网络故障检测

针对白盒化通信网设备异常检测问题,提出了基于区块链的白盒化光网络故障检测方案。首先,设计了面向数据收集的区块链架构和基于区块链的数据收集与存储方案;然后,又设计了基于自编码器的数据异常检测算法;最后,将自编码器模型部署至区块链共识设备中,形成完整的基于区块链的异常检测机制。实验结果表明：在不同设备的采集数据下,所提方案可以快速实现数据上链存储,且能准确、快速地识别设备的异常数据,实现网络设备的实时异常检测。     

基于节点可信度的改进PBFT算法

本文主要是对区块链的核心技术—共识算法进行深入了解,在联盟链中难以避免会有恶意节点的存在,在节点达成共识的过程中,恶意节点将会散布不实信息,影响数据的一致性。本文对区块链防作弊技术进行研究,提出了一种基于节点可信度的NRPBFT(node-reliability-based PBFT consensus algorithm)共识算法,利用节点的可信度将所有的节点分成普通节点和共识节点,提高了共识的效率,降低了主节点作恶的可能性。     

基于区块链的电子政务数据共享设计研究

区块链技术提供了链上数据不可篡改、共享可查的链上记录等能力,提供了多方信任和数据共享机制。因此,区块链技术可以实现各个政府部门之间的数据共享访问验证。为此,针对“一网通办”电子政务数据共享的需求,深入的对区块链技术进行研究,将电子政务数据存储在区块链上,采用主链和子链的分层架构来增强了权限管理、安全控制等机制,基于Hyperledger Fabric1.4来设计的,并对智能合约和区块链的存储的核心模块的开发进行阐述。     

基于动态分组的主流区块链PoS共识算法研究

共识算法是区块链技术的核心,其应用直接关系到该技术的上链质量和效率。在共识算法中,一旦权益最高的节点出现问题,容易造成上链停滞。为此,研究了基于动态分组的主流区块链PoS共识算法。选择节点影响因素并进行量化和标准化,利用层次分析法计算每个节点影响因素的权重,将影响因素量化值与权重相乘得到节点重要性,通过与阈值对比,实现节点的动态分组。将分组结果加入PoS机制中,对区块数据打包,在见证人节点的广播下,获得其他节点的共识,完成区块认证和上链。结果表明：在所研究算法应用下,资源消耗量更小、容错概率更大、共识时延更少,能够有效提高区块链技术的应用效果。