面向版权授权交易的区块链共识机制

为实现安全高效的版权授权交易,使原创版权作品得到有效保护。针对区块链技术中的共识机制加以改进,提出一种适应可信版权登记与授权交易场景的DPOS共识机制改进方法。基于信用值和币龄进行设计,采用CES生产函数模型对节点可信程度进行衡量,减少作恶节点当选代表节点的概率;通过基于混合同余算法的随机出块策略和新型区块合法性验证策略,实现区块可信的产生与验证过程,增强共识算法安全性;增加基于出块时间的信用值奖惩机制,增大网络带宽与节点性能更好的节点成为出块节点的概率,提升系统效率。实验结果表明,改进方案可以全面提升区块链系统的安全性和效率,有效应用在版权交易领域,实现可信的版权授权交易。     

面向恶意节点攻击的车联网节点共识算法

针对车联网节点在共识过程中易受恶意节点攻击，造成区块链共识算法交易吞吐率低、交易时延长等问题，提出一种面向恶意节点攻击的车联网节点共识算法（NCCA）。NCCA将车联网网络划分若干个蜂窝单区域，通过节点的信用值分数确定可信任节点列表，并定期更新验证节点。采用票型权重不同的投票机制计算交易的投票票数，从而选择出需要进行共识的交易集。改进共识过程中区块验证的节点选择，选择高信用值验证节点完成共识。针对恶意节点攻击进行主动检测，提出一种多区域协同检测和单区域内局部检测的恶意节点二轮检测机制，对检测后的节点执行赋权和停权操作。实验结果表明，NCCA能高效检测出恶意节点，并降低性能较差节点和恶意节点对区块共识效率的影响，从而提高交易吞吐量并降低平均交易时延和平均节点通信开销，实现恶意节点攻击下的高效共识。     

基于信任值的车联网分层共识优化协议

随着车联网、5G 和人工智能技术的快速发展,智能交通成为交通技术发展趋势,车联网作为车-车、车-路信息交互平台,是智能交通信息共享和处理的基础。同时车联网安全备受关注,特别是数据安全问题,可能会造成用户隐私泄露。区块链技术的发展成为一种解决途径,但在效率、安全性等方面仍面临新挑战。随着车辆节点、信息增多,如何在车辆高速移动环境中高效完成信息共识也成为问题关键。针对上述问题,提出基于区块链及信任值的自下而上双层RSU（road side unit）链共识协议。对比几种典型的共识结构并依据实际车联网场景、符合速度、容错率以及减少通信量需求,选择自下而上双层共识结构。通过赋予每辆车信任值,并基于节点参与程度、工作完成情况及消息价值度提出组领导节点选举算法,以确保系统安全性。基于上述共识结构与算法工作,完整描述协议具体流程,分为区域划分、组领导节点选取、局部共识、领导主节点选取、全局共识、域内广播6个步骤。从安全性、通信复杂度、共识算法时延、容错率4个方面对实验进行分析。实验证明,与其他方案对比,本协议在可抵抗合谋攻击、女巫攻击等条件下,可以有效降低通信复杂度,缩短共识时延,并在安全前提下提高容错率,使更多节点参与信息共享,满足车联网场景需求。     

基于可信列表的改进拜占庭容错算法

为减少实用拜占庭容错(PBFT)算法的通信开销,现有研究主要通过选举方式在保证安全的前提下挑选少量节点参与共识,但其灵活性差、容错率低、资源耗费高。对此,通过建立信用节点列表和信用评价机制,提出一种基于可信列表的改进拜占庭容错算法(CPBFT)。仿真分析表明,较PBFT算法,CPBFT算法不仅能提高节点灵活性和容错率,还降低了约42.74%的通信带宽开销,提升了约3.12%的交易吞吐量,降低了约3.03%的时延,具有一定性能优势。     

5G网络切片在车路协同系统中的应用研究

5G低时延高可靠的网络切片在车联网行业得到广泛关注,车路协同各场景的发展演进也体现了5G应用正逐步深化。从5G灵活的网络定制能力入手,分析了车路协同发展过程以及各业务场景对网络性能的需求,并基于典型的车路协同系统架构,论述车联网业务的5G网络切片实现流程,涵盖了切片创建、切片资源调度和切片安全保障等主要内容。     

面向车联网环境的车辆行为可信决策机制

车联网中的车辆节点收到的信息存在虚假和伪造的可能性,极大影响了车辆节点进行正确的行为决策。通过建立一种基于不确定性理论的节点信誉度混合评估模型,对信息源节点的可信程度进行评估,结合信息源节点的信誉度,建立车辆节点行为可信决策机制,该机制采用C-means算法进行信息可信评估,辅助车辆节点根据收到信息的可信与否做出相应的行为决策。仿真结果表明,该方法提高了节点可信判断的准确率,提高了车联网中车辆节点行为决策的准确率。     

区块链中基于中国剩余定理投票方案的共识机制

目前共识机制存在以下问题：1）记账权“垄断化”,即随着系统运行,记账权被一部分拥有更多资源的节点掌握,导致资源贫乏的小节点流失,影响系统安全;2）当竞选权益节点时,要遍历所有参与竞选节点的交易记录,导致共识时延快速增长。针对这些问题,提出了一种新的共识机制——CRT-PoT。首先,基于中国剩余定理（CRT）提出用于选出权益节点的投票模型CRT-Election,该模型规定竞选节点通过成功出块次数以及成功投票次数获取投票节点的投票支持,以竞争记账权。然后,基于该投票模型提出多投机制来保证小节点有更多机会竞选记账权,从而有效解决记账权“垄断化”问题;同时,保证在竞选节点数量增多时,共识时延增长速度较慢,因为该方案不需要遍历所有参与竞选节点的交易记录,共识时延只与参与竞选节点数有关,共识时延呈线性增长。最后,从理论和实验角度分析验证了与目前已有的共识机制相比,CRT-PoT不仅有效解决了记账权“垄断化”问题,同时也降低了共识时延。     

面向智能家居的区块链轻量级认证机制

5G技术为智能家居行业开拓了更大的发展空间,但安全问题也日益突出,用户身份认证作为信息安全防护的第一道关卡备受关注.智能家居系统传统的认证方法存在中心化信任挑战,且资源开销大.区块链技术因其去中心化、不可篡改等优势成为研究热点,为实现分布式智能家居系统安全认证提供了新思路.但无中心认证面临着用户与多个分布式终端认证的效率问题和用户隐私泄露问题两个方面的挑战.提出了一种基于区块链的动态可信轻量级认证机制(dynamic trusted lightweight authentication mechanism, DTL). DTL机制采用联盟链构建区块链系统,既保证了仅授权的智能家居传感器节点可加入网络,又满足分布式高效认证和安全访问需求.DTL具有以下优点:(1)针对认证效率问题,通过改进共识算法建立面向智能家居的动态可信传感设备组(DTsensorgroup,DTSG)认证机制,避免了传统的用户端与传感终端或者网关节点之间一对一的频繁认证引起的接入效率低和用户访问速率低问题,实现了轻量级认证;(2)针对用户隐私保护问题,创新性地设计了DTSG机制和零知识证明结合的认证方案,在不泄露用户...     

基于区块链的车联网安全综述

随着车联网(Internet of vehicles, IoV或vehicle to everything, V2X)技术推动汽车行业和交通行业的智能化、网联化进程加快,车联网安全问题日益严峻.区块链(Blockchain, BC)作为分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等技术的集成应用,为车联网安全提供新的解决思路.本文对基于区块链的车联网安全研究展开综述,首先汇总了现有的车联网安全威胁和防护手段;其次梳理了区块链和车联网结合的研究价值;然后分析了当前基于区块链的车联网安全关键技术;接着从通信安全、数据安全、应用安全3个角度重点阐述了现有基于区块链的车联网安全防护手段和方法,并总结了现有的基于区块链的新型车联网安全体系架构;最后展望了基于区块链的车联网安全的未来发展方向和研究重点.     

Hyperledger Fabric共识机制优化方案

针对Hyperledger Fabric使用固定背书节点处理交易所带来的安全风险和性能瓶颈问题, 提出了一种非交互、可验证的随机化背书节点优化方案. 基于“背书?排序?验证”的Hyperledger fabric共识模型, 引入背书节点候选集, 使用可验证随机函数随机抽取背书节点进行交易背书, 实现了背书节点的非交互式可验证随机选取和背书过程的并行处理. 分析和实验表明, 优化后的共识机制具有更高的安全性和更快的交易处理速度.     

基于动态信任的区块链激励共识机制研究

针对实用拜占庭容错(PBFT)共识机制中主节点可能出错导致大量通信资源浪费的问题,提出一种基于信任动态激励的共识机制优化方案ITPBFT(incentive trust-PBFT).利用信任评价模型对系统内节点的共识行为进行评价,添加动态激励机制,引入节点等级机制,选取信任度高的节点作为主节点.通过对优化方案进行仿真实验和分析,验证了该机制可以有效提高共识机制的容错能力、降低共识的时间、提高系统的吞吐量并提高网络波动时的稳定性和可恢复性.该优化机制可有效提高共识的效率,避免通信资源的浪费.     

基于5G的智慧机场网络安全方案设计与安全性分析

面向智慧机场网络安全方案的实际应用需求,提出了一种基于5G的智慧机场网络安全方案。该方案分析了智慧机场5G场景的安全特点及安全需求,从统一安全管控、网络切片安全、安全监测预警、边缘计算安全、物联网感知节点安全5方面总结了当前场景下存在的安全需求痛点,并设计了基于5G的智慧机场网络安全方案,其功能组成包括面向泛在网络的5G网络统一安全管控功能、轻量化的5G网络身份认证鉴权功能、面向多业务需求的5G网络切片安全防护、基于大数据分析的5G网络安全监测预警、基于边缘计算的一体化安全防护功能、基于设备行为分析的感知节点安全防护功能,构建了集业务加密、网络安全、终端可信、身份可信、安全管控于一体的安全平台。此外,分析了现有5G认证与密钥协商（AKA,authentication and key agreement）协议中潜在的伪造基站攻击。由于缺少对SN转发的消息的真实性验证,攻击者可以冒充真实的服务网络与用户设备和归属网络进行通信,从而进行基站伪装攻击。这种攻击可能会导致智慧机场网络数据泄露,并遭遇敌手的篡改、欺骗等问题。针对智慧机场网络安全需求和5G认证与密钥协商协议的安全问题,设计了抗攻击的...     

两层市场环境中信任感知的资源交易机制

在以往建立信任团体时,假设一个节点只拥有一种类型的资源,但在实际的网格市场中,一个节点可以拥有多种资源.资源提供者有效地分配这些资源以获得收益,资源使用者为完成特定任务需要从多个节点获得多种资源.为解决此情况下信任框架的建立问题,本文将信任机制融入两层市场(资源市场和服务市场)的资源交易模型中,在改进信任团体建立方法的同时,提出了基于两层市场的资源交易机制.     

车联网中深度强化学习辅助的RAN切片和任务卸载联合优化

车联网特点包括多种业务并存、车辆高速移动、车流在时域和空域分布不匀等,使得任务卸载和资源分配面临许多挑战性问题.本文提出一种深度强化学习辅助的无线接入网(Radio Access Network, RAN)切片和任务卸载联合优化方法,目的是最大化车联网任务完成数量.设计一种多时间尺度、多维资源切片框架,为不同类型任务的卸载提供差异化服务质量(Quality-of-Service, QoS)保障.在该框架下,任务完成数量最大化问题被建模为一个带约束的长时累积优化问题.该问题被解耦为大时间尺度上的RAN切片子问题与小时间尺度上的任务调度子问题.每当一个新切片窗口到来,控制器通过一种最优化方法为切片分配频谱和计算资源.切片窗口内各个时隙的工作流调度由一种基于深度强化学习的任务调度算法决定.该算法综合考虑车速、行驶方向、基站资源等因素,可以根据网络态势变化动态地在不同基站之间分配任务,实现全网资源的高效利用.仿真结果表明,所提方案在任务完成率、环境适应性等方面优于现有典型的基准方法.     

区块链激励机制在车联网领域的应用研究综述

近几年区块链成为解决车联网中安全问题的热门选择，产生了大量基于区块链的车联网解决方案。然而区块链部分节点由于激励不足不愿参与区块验证或共享意愿较低，导致车联网仍存在隐私泄露和信任缺失等安全问题。介绍了基于区块链的车联网解决方案的研究现状以及激励机制在物联网和车联网领域最主要的三种应用场景，从奖励类型角度划分了区块链激励机制在车联网领域的应用，并对每种激励在节点参与水平、提高效率、降低能耗、隐私安全和节点信任五方面做了全面对比，从区块链激励层面讨论了现阶段车联网面临的挑战以及未来研究方向，为未来加强基于区块链的车联网提供更多激励与安全层面的支持。     

DPoS区块链共识机制的改进研究

针对委托权益证明(delegated proof of stake,DPoS)共识机制存在恶意节点相互勾结以及权益分配不合理的两大问题,提出了一种改进方案.首先,引入RBF神经网络模型,根据节点在整个区块链上工作表现的历史数据和相关属性计算综合信任值,使得通过综合信誉值选举出的节点更加权威可信;同时,加入基于动态博弈的信誉激励机制,增加了节点恶意攻击的成本,使得共识节点的出块更加安全.其次,利用沙普利值对节点权益进行合理划分,使得节点的权益得到了分散,增强了"去中心化"程度,降低了"财阀统治"的可能性.实验结果表明,改进后的DPoS共识机制能够有效抵御"腐败攻击",增强了系统的稳定性和安全性,具有潜在的应用价值.     

基于区块链的5G物联网数据共享方案

海量的物联网数据拥有巨大价值,而现有基于云的数据共享机制,面临单点故障、内部泄露等问题,无法确保用户数据的安全共享。为实现高效可信的数据共享,利用区块链技术,提出了基于区块链的5G物联网数据共享方案。该方案首先设计了数据共享框架和数据共享流程;然后基于闪电网络方案,提出了面向物联网数据共享的链下交易机制。实验分析表明,基于区块链的5G物联网数据共享方案具有较强的抗攻击能力;基于闪电网络的交易机制,能够大幅提高交易吞吐量、降低交易时延。     

PBFT共识算法性能分析

众所周知,共识机制是区块链的核心,是区块链实现分布式存储的关键。随着各种区块链共识机制地出现,基于共识机制的优化方法也相继被提出,主要从优化共识过程以及控制共识节点的数量入手,解决共识机制吞吐量低、高时延、高资源等问题。然而,许多基于共识机制的优化缺乏理论的分析,也没有提及关键参数会影响共识机制的性能。为此,文中将以实用拜占庭算法(Practical Byzantine Fault Tolerance Algorithm, PBFT)、基于分组的实用拜占庭算法(Practical Byzantine Fault Tolerant Algorithm Based on Group, G-PBFT)以及基于分组和信誉的实用拜占庭算法(Practical Byzantine Fault Tolerant Algorithm Based on Clustering and Reputation, GR-PBFT)为例,构建三者的数学模型,进行性能分析。根据交易吞吐量、交易失败概率、区块认证失败概率和通信复杂度等性能指标进行对比。仿真结果表明：在同等节点数量下,G-PBFTD、GR-PBFT算法...     

基于信任的双层可拓展共识协议

共识机制作为区块链技术的核心,决定了区块链系统的性能、可拓展性和安全性.针对当前区块链的性能、可拓展性问题以及维护系统安全所采用的激励机制成本高的问题,提出一种基于信任的双层可拓展共识协议(Trust-based Dual-layer Scalable Consensus Protocol,TDSCP).首先,通过结构化网络设计了双层协同的信任模型和共识算法,其中,信任模型根据节点信任值决定其能否获得生成区块的权利,避免了高昂的挖矿代价;其次,通过分区内双层共识算法提高共识效率,拓展了参与共识的节点数量,避免了系统中心化问题;最后,结合可验证随机函数和多级图划分算法对节点进行分区,可有效防止恶意节点聚集,减少跨分区交易的数量.实验结果表明,TDSCP提高了区块链系统的可拓展性,其分区内算法共识时延较低,且分区方法明显减少了跨分区交易的数量.     

基于信用分级的PBFT共识算法改进方案

针对现有实用拜占庭容错算法（PBFT）在联盟链应用场景下存在扩展性差,通信开销大,效率低等问题,提出了一种基于信用分级的拜占庭容错共识算法,即CLBFT （Credit-Layered Byzantine Fault Tolerance）.在PBFT基础上,制定节点信用积分规则.提出一种基于信用等级划分的机制,把节点划分成4类,增强可信节点的主动性,减少异常节点的参与,达到系统良好运行的目的.实验结果表明,在长期运行状态下,CLBFT明显减少了通信开销,提高了系统效率.