区块链中的隐私保护技术

区块链是一种创新的应用程序模型,集成了分布式数据存储、点对点传输、共识机制、数字加密技术和其他计算机技术,具有去中心化、安全可靠和公开透明的特点。在区块链中,数字加密技术占有核心地位,用户信息以及交易数据的安全性是区块链得以推广的必要条件,密码学技术的发展推动并制约着区块链的进一步发展。本文概述了区块链基础架构,包括数据层、网络层、共识层、合约层和应用层。以比特币运行流程为例,分析区块链在隐私保护方面中仍存有在的问题,介绍这些问题现有的解决方案,其中包括混币机制、零知识证明、环签名等技术,对尚未解决的问题进行阐述,并作出展望。     

比特币平台挖矿策略及其收益综述

区块链技术是比特币平台的底层技术,由于其具有透明性、不可伪造性、不可更改性等特点,被广泛应用于虚拟货币、供应链等系统中.然而,大部分区块链平台,如比特币平台,面临包括自私挖矿在内的诸多问题,这将直接导致比特币并不安全,从而严重影响区块链的发展.自私挖矿是一种比特币挖掘策略,它是指自私矿工选择性地发布之前的隐匿的区块从而获得比诚实矿工更多的额外收益.本文在模拟诚实矿工挖矿实验基础上,重点研究自私挖矿情况下矿工的最佳相对收益.采用中心极限定理和节点状态转化图建立了两个节点分布概率模型,再运用马尔可夫随机过程和函数极值法依次求得两个模型下的最佳收益.同时设计并进行自私挖矿模拟实验,得出自私挖矿中节点算力和收益的关系,从而进一步验证模型的合理性.     

基于零知识证明的区块链钱包身份认证方案

区块链用户在不进行比特币交易的情况下,无法向他人证明自己的比特币数量.针对这一问题,利用椭圆曲线系统提出了基于零知识证明的区块链钱包身份认证方案,用户可以在不泄漏私钥任何信息和不公布公钥的前提下进行钱包地址的身份认证,从而完成比特币资产证明.该方案具有正确性和安全性,适用于拍卖、财富排名等应用场景.     

区块链安全综述

区块链技术提供了一种在开放环境中存储数据、执行交易和处理业务的新方法,具有去中心化、防篡改等优势.从以比特币为代表的1. 0时代,到以以太坊为代表的2. 0时代,区块链技术已经对金融、物联网、供应链等行业产生了革命性的影响.然而由于技术和管理等方面的问题,目前区块链技术仍面临着很多安全挑战.首先,本文从信息安全、系统安全和隐私安全3个角度讨论了恶意信息攻击、51%攻击、智能合约攻击、拒绝服务攻击等8种区块链技术面临的攻击,分析了这些攻击的原理、执行过程和破坏性.接着,从以上3个角度详细讨论了智能矿池、Securify分析工具、混合技术、零知识证明等12种区块链安全保障技术,分析了这些安全保障技术的原理、执行过程、优点和局限性.最后,对区块链技术的未来研究方向进行了展望.     

主侧链技术及其能源互联网应用综述

对主侧链技术的5种模式进行了综述,分析其中的优缺点,重点讨论主侧链技术的应用场景,并结合能源互联网领域发展的最新趋势和需求,认为能源互联网具有分布式、分散、多能源协调和金融市场化的特点,这些特征和区块链技术概念彼此一致,但很多现有研究是在简单或单一场景下对区块链应用的讨论,有必要对同一场景下、不同场景之间的各个区块链之间的交互进行讨论,以满足相应的信息交互需求.为了满足能源互联网中角色、内容和级别不同的数据和服务交互的不同需求,将侧链技术集成到能源互联网中至关重要.并以两种典型的应用场景为例,给出了侧链技术在能源领域的具体应用架构.     

区块链技术在电子商务信息安全领域的应用综述

区块链技术是近年来最受欢迎的技术之一,因其去中心化、去信任、匿名等特点,在电子商务信息安全领域有着广泛的应用.本文首先从区块链的基本原理和关键技术、应用领域、目前存在的安全隐患等几个方面介绍了区块链技术;然后从数据加密技术、基于区块链的身份认证、基于区块链的防火墙技术等几个角度阐述了区块链技术在电子商务信息安全领域的应用;最后分析了区块链技术的在电子商务信息安全领域的应用挑战,并进行了总结与展望.     

区块链技术在教育领域的应用现状与展望

区块链本质上的去中心化和安全特性,使得其很适合于解决目前教育领域面临的困难.本文首先介绍了区块链的基本技术原理,包括区块的结构和区块链的构成、区块链技术平台的体系结构、区块链的分类、共识算法、智能合约.接着分析了目前教育领域发展的终身教育和跨地区教育的新形势,以及传统数字化教育系统面临的主要问题.然后从教育相关信息的多方共享和验证、学习过程跟踪、激励和学习路径塑造、学习评估、教育管理与决策辅助等几个方面对区块链技术在教育领域的应用现状进行了介绍和分析.最后总结了目前区块链技术应用到教育领域的主要问题,并展望了未来的发展方向.     

D-BitBot:比特币网络双向通信的P2P僵尸网络模型

公有区块链网络（如比特币、以太坊等）具有匿名、难以被关闭的特点,被用于僵尸网络的通信模型研究中,但现有研究中的方法存在网络扩展代价高和回传通道易被溯源的问题.针对上述问题,本文提出D-BitBot,一种基于比特币网络双向通信的点对点(P2P)僵尸网络模型构建方法.该方法使用比特币测试网络作为回传信道,可有效降低数据回收的成本和网络扩展的代价,且能提高回传信道抗溯源的能力;为解决传统僵尸网络上线方式的单点故障缺陷,本文提出一种基于比特币区块链的节点上线机制;另外,为抵御路由表节点注入攻击和僵尸网络节点爬取,本文提出一种基于IP地址加盐哈希排序的节点列表交换算法.实验结果表明,在仿真环境中的D-BitBot上线率达到100%,且具有良好的鲁棒性;在节点请求和节点爬取测试中,本文所提出的算法能有效抵御路由表节点注入攻击和降低现有爬取算法的节点发现率.最后,本文基于3个不同的层面提出可能的抵御方式,并针对本文采用信道的鲁棒性对进行相应的分析和论述.     

特约主编寄语

<正>近些年来,区块链技术得到了学术界和工业界越来越多的重视。区块链技术基于密码学原理,具有去中心化、防篡改、开放性、可追溯和可编程性等特征,能够在不可信的环境中不依靠权威的第三方可信机构解决多方之间的信任问题。目前区块链技术已经得到广泛的应用,并改变着诸多行业的运行规则。因此,对区块链技术及其具体应用进行研究具有重要的意义。本期邀请了来自多所知名大学与研究机构的著名学     

区块链技术研究综述

区块链技术具有匿名性、去中心化、无法篡改、无需信任的共识机制等特征,去除了各类系统应用中的诸多约束条件,为很多想法的实现提供了技术可能性.区块链技术在虚拟货币、金融科技、首次代币发行等领域发展迅速,但是其底层技术和基础理论的研究还相对落后.笔者从区块链平台的概述入手,分别从点对点（P2P）协议、共识算法、智能合约的角度描述了区块链技术目前主要的研究内容和进展情况,然后从应用的角度阐述了区块链技术的几种主要应用场景.     

Covert data transmission mechanism based on dynamic label in blockchain

The existing blockchain data covert transmission scheme is faced with the problems of poor concealment, small channel capacity and low efficiency. This paper designs a new model for separating the data embedding mechanism from the transaction filtering mechanism, and proposes a new filtering algorithm based on the address dynamic label. In this scheme,the HMAC algorithm is used to construct the special address label, so that the receiving party can effectively screen the special transaction carrying the concealed information from the massive data in the blockchain ledger, and realize the concealed data transmission in the open blockchain scenario. Simulation results show that the proposed scheme can realize the hidden transmission of data in the real bitcoin network. The concealment and efficiency of the scheme are better than those of the traditional scheme.     

区块链跨链技术发展及应用研究综述

区块链经过十多年的深入发展,已经形成了具有不同特性、适用于不同应用场景的区块链网络.由于区块链的孤立性以及链与链之间的高度异构化,因此区块链之间的数据流通、价值转移成为了阻碍区块链技术广泛落地应用的技术瓶颈.区块链的跨链技术是实现区块链互联互通、提升区块链互操作性与可扩展性的重要技术手段.针对区块链间跨链交互难的问题,...     

元宇宙技术体系构建与展望

元宇宙是一个脱胎于现实世界，又与之平行、并相互影响的数字虚拟世界。其连接虚拟和现实，丰富了人的感知体验，延展了人的创造力，带来了人类社会发展的更多可能性。元宇宙是人类想象与现实技术条件之间的耦合，依赖人机交互、人工智能、区块链、物联网等新技术的系统集成与综合应用。通过对元宇宙概念及其关键支撑技术的梳理和分析，将多种技术归纳在一个技术栈下，构建了包含8类技术的元宇宙“BIGCHINA”技术体系，一定程度上突破了从单一技术视域分析的局限，从而对了解当前元宇宙技术整体发展现状和未来趋势具有一定的借鉴意义。     

区块链在量子时代的机遇和挑战

区块链是随着数字加密货币而逐渐兴起的一种全新的去中心化基础架构。以区块链为底层技术的应用范畴早已超越数字加密货币,延伸到了金融、经济、科技和政治等各个领域。与此同时,具有重大科学意义和战略价值的量子科技正在迅速发展,在即将到来的量子时代,区块链将面临量子科技带来的前所未有的机遇和挑战。主要体现为:一是强大的量子计算对区块链密码体系造成极大威胁,二是在区块链中应用量子科技能有效提高系统的安全性。分析了量子计算攻击区块链的不同方式,指出量子科技赋能区块链的发展现状和趋势。“区块链+量子计算”的交叉融合研究具有重大的现实意义,量子区块链必将成为未来高新技术产业的研究热点。     

物联网区块链中基于演化博弈的分片算法

分片技术被广泛认为是一种克服当前物联网区块链系统可扩展性限制的有效解决方案。然而,由于恶意节点随机分布以及区块链网络复杂的参数配置,如何保证分片的有效性仍具有挑战。首先,对分片区块链的性能进行建模,分析其安全性和可扩展性。其次,为减少恶意节点的聚集以及提高网络的性能,提出了一种基于演化博弈的分片选择算法来优化节点的分片决策。仿真结果表明,提出的分片算法可以使恶意节点尽可能地均匀分布于各个分片中,同时提高分片区块链的性能,进而更好地支持区块链在物联网中的应用。     

一种可自定义金额的数字货币去中心化混淆方案

区块链是随比特币等数字货币兴起的一种全新的去中心化架构,具有去信任化的特点.在区块链中用假名来提供匿名性,然而研究表明这种匿名并不安全,通过交易图谱分析可以发现不同假名间的关联性,找到同一用户的假名,破坏匿名性.通过地址的混合可以解决这一问题.本文提出了一种去中心化的混币方法,通过分析证明,该方法能有效地保障用户的隐私...     

Mechanism for proof-of-reputation consensus for blockchain validator nodes

A mechanism for proof-of-reputation consensus for blockchain validator nodes is proposed to deal with existing blockchain consensus mechanism's lack of evaluation of validator node's reputation and the inability to effectively prevent Byzantine behaviors. First, an interactive indicator is designed for validator nodes to represent their contribution in the blockchain network, which will be used as the reputation benchmark of validator nodes. Second, another reliability indicator is designed for validator nodes from the aspects of online time and the number of valid blocks, which will be used as the weight of the reputation improvement of validator nodes. Finally, the reputation of validator nodes of the current round is comprehensively calculated, and a set of producing validators of the current round is selected based on the reputation ranking. Experimental results show that the proof of reputation consensus mechanism has certain advantages in dealing with malicious and lazy behaviors, and that it can also reduce the impact of capital and energy consumption on the blockchain consensus mechanism while ensuring the validity of the credit evaluation.     

基于区块链技术的私募股权众筹平台变革及展望

针对当前互联网股权众筹平台存在的发展问题,本文尝试探讨提出基于区块链技术的优化思路,多维度重构股权众筹平台,打造全产业链解决方案.即搭建点对点数字化资产交易基础设施,基于联盟链技术建立区块链资产交易网络,运用博弈论模型构建互信机制,运行基于区块链的分布式股权交易系统协议,让股权交易相关参与方均加入统一的区块链联盟、资产网络和服务生态圈,合理重构股权众筹与交易平台的技术架构、系统功能和业务流程,把众筹项目的业务流程和规则编制成智能合约代码,把代码、数据与项目状态全部记录在区块链上,从技术层面合理解决股权所有权唯一性、第三方系统连接、快速权益登记与确权、不可篡改的权益转移、记账即结算、数据安全和隐私保护等需求,支持提升股权交易流程效率,从数天缩短到几分钟.     

基于区块链的分布式激励架构研究

区块链因其去中心化、开放性、不可篡改、匿名性等特征,被应用于激励机制中解决权威欺骗或信任缺失问题.然而,现有基于区块链的激励机制设计存在一些设计缺陷或评估缺失等问题.为解决以上问题,本文提出了一种基于区块链的分布式激励架构,为激励机制设计提供指导和评估依据.将激励机制视为区块链中的交易,从付款流向、付款方式、付款金额3...