基于区块链技术和综合评价的医疗器械追溯系统研究

为进一步提高医疗器械追溯系统的性能，基于区块链技术，提出一种医疗器械追溯系统。该系统通过对区块链技术的PBFT共识算法进行优化，进一步提升了算法的运行效率，将优化得到的OPBFT共识算法应用于医疗器械追溯系统，能够有效提高系统的运行效率和安全性；同时，通过从生产商、经销商和使用者三个角度对医疗器械的质量进行综合评价，为医疗器械的质量问题追溯提供了可靠依据。仿真结果表明，相较于改进前的PBFT算法，本研究提出的OPBFT算法在吞吐量和系统时延上均表现出了更加优秀的性能，吞吐量最多提升了800 Tx/s,系统时间稳定在2 s以下；将OPBFT算法应用于医疗器械追溯系统中时，系统的吞吐量保持在350 Tx/s左右，系统时延稳定在2 s～3 s,在满足系统运行的基本需求的基础上有效优化了时延。以上结果表明，通过对区块链技术进行优化，结合对医疗器械质量的综合评价，能够有效提升医疗器械追溯系统的性能。     

基于区块链技术的物联网信息共享安全机制

针对物联网（IoT）信息共享中存在的源数据易被篡改、缺乏信用保障机制以及信息孤岛问题，提出一种基于区块链技术的轻量级物联网信息共享安全框架。该框架采用数据区块链和交易区块链相结合的双链模式:在数据区块链中实现数据的分布式存储和防篡改，并通过改进的实用拜占庭容错（PBFT）机制共识算法，提升数据登记效率；在交易区块链中实现资源和数据交易，并通过基于部分盲签名算法的改进算法，提升交易效率、实现隐私保护。仿真实验部分分别针对抗攻击能力、双链的处理能力和时延进行了验证分析，结果表明该框架具有安全性、有效性和可行性，可应对现实物联网中的大部分场景。     

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。     

基于区块链溯源的包装防伪信息追溯方法

为了应对假冒伪劣产品日益增多,给消费者和厂家带来信任危机的问题,提出基于区块链溯源的包装防伪信息追溯方法,该方法利用区块链技术的不可篡改性、分布式共识和透明性,实现了商品生命周期的全程可追溯和防伪保障。为了验证该方法的可行性和效果,进行了一系列仿真实验。实验结果表明,优化后的算法在通信成本、吞吐量和延迟三个方面比PBFT效果优异,采用优化算法的包装防伪信息追溯方法能够有效的防止假冒伪劣产品的流通,提升消费者对产品的信任度。通过进一步的研究和实践,可以优化该方法,以推动商业生态系统的可持续发展。     

面向数据安全共享的区块链技术研究

为区块链技术的安全性,提出一种基于改进的PBFT算法医院区块链数据共享方法,方法首先通过改进PBFT算法的主节点选择策略,通过拥有最大T_i值的节点当选主节点,减少了与其他节点间的通信,降低了通信开销,避免出现传播延时,避免恶意节点成为主节点,再加之通过设置区块验证阶段和生成正式块的验证阈值,提高了数据共享的安全性。最后对算法的吞吐量、通信次数、交易延迟、安全性和主节点选取的优势进行了仿真分析。仿真结果表明：相较于传统PBFT算法、SG-PBFT算法,所提的改进PBFT算法TPS显著提高,交易延迟出现的概率低,改进的PBFT算法在处理大规模数据的场景中的优势明显。相对于Raft算法和Bully算法,本研究的算法的显著降低了传播延时和通信开销。本研究提出的算法为物联网区块链数据的安全识别共享提供了参考。     

DS-PBFT:一种基于距离的面向区块链的共识算法

共识算法作为区块链的核心技术,决定了区块链系统的性能.其中,PBFT是最具有代表性的一种共识算法,但它存在以下缺点:通信代价大、共识时延长.由此诞生了许多通过各种方法减小共识节点规模来提升PBFT效率的一类算法,但是它们都不是基于距离因素的,并且具有与PBFT类似的缺点.基于此,本文提出了一种基于距离的面向区块链的共识...     

应用于供应链的区块链PBFT共识算法优化

目前,区块链在供应链领域中的应用越来越受到业界的广泛关注.但由于供应链中存在大量复杂性的事务,这给可信的主节点选取工作带来了挑战.因此,在机器学习分类算法与PBFT (practical Byzantine fault tolerance)共识算法的基础上,提出一种应用于供应链的区块链PBFT共识算法优化方法.对构建供应链与区块链的集成框架进行分析,根据供应链中参与共识的节点属性特征,运用K-近邻(K-nearest neighbors)来优化PBFT共识算法的主节点选取规则.实验结果表明,对共识节点进行信任评估分类可以较好地解决因视图切换所引发的效率问题,从而提升区块链的吞吐量、时延、容错性等共识性能,具有一定的实用性,也给区块链在其他行业的应用提供了思路．     

基于主从联盟链结构的农产品供应链追溯系统方案设计

针对目前农产品供应链追溯系统存在的数据存储容量低、管理中心化、可扩展性差、参与主体隐私信息得不到保证等问题,使用Hyperledger Fabric v2.0平台设计了基于主从联盟链结构的农产品供应链追溯系统。该系统基于已构建的主从联盟链模型存储供应链的信息,利用联盟链的多通道设计方案保证了供应链各参与主体隐私信息的安全性。通过在供应链的各参与主体中部署物联网设备进行信息的采集、处理和上传,保证了供应链存储的信息无人为窜改、安全可信。同时,基于《食品安全国家标准》设计了主从链间的智能合约,用于判断各参与主体上传信息的合理性,以实现从源头保证食品的安全质量。此外,设计了分簇集群传输方法以较低的能耗上传农场中物联网设备产生的大量数据。实验结果表明,该系统可以以较低的时延构建农产品供应链,并且可以在较短时间内返回消费者查询的信息。另外,使用分簇集群传输方法可以明显降低物联网设备传输数据产生的能耗。所设计的农产品供应链追溯系统最终实现了农产品供应链的公开透明,提高了供应链信息溯源效率,增加了消费者对食品安全的信任度。     

基于云计算的物流区块链共识算法研究

为解决物流企业供应链的商流、物流、资金流、信息流、服务流等信息的不可篡改性、物品可溯源性、公证防伪不可抵赖性、资金的安全性等日益迫切的问题,提出了基于云计算的物流区块链模型及区块链共识算法。分析传统物流交易流程及其交易模型存在的问题,提出利用云计算与区块链解决其存在不足的思路;根据云计算与区块链的技术特点,融合各自的优势,给出物流区块链和云物流区块链的定义,提出基于云计算的物流区块链模型。根据实用拜占庭共识算法的基本原理和云物流区块链模型,结合去中心化和不可抵赖性的要求,对物流区块链共识算法进行设计,并与原始实用拜占庭共识算法、优化MinBFT算法进行分析比较。该算法与PBFT、MinBFT、CloudPBFT等算法进行对比实验,实验结果表明该算法在节点大于3f+1时,节点越多,吞吐量越大,其吞吐量以及网络延迟时间皆优于PBFT、MinBFT、CloudPBFT等算法。因此,该算法是一种可靠而有效的,具有去中心化和不可抵赖性的物流区块链共识算法。     

基于区块链技术的工业产品信息追溯方法仿真

为了有效解决工业产品信息追溯困难以及耗时比较长等问题,提出一种区块链技术下工业产品信息追溯方法。分析区块链技术的组成架构,改进区块链中的共识算法,通过改进共识算法降低区块链系统对节点容纳数量的限制,提升系统数据吞吐能力。通过优化处理后的区块链技术,设计基于区块链技术下的工业产品信息追溯方案,并给出详细了的工业产品信息追溯流程。通过仿真分析可知,采用所提方法能够获取更加准确的工业产品信息追溯结果,且耗时较短,可以有效保证产业信息的安全性,适用于工业产品信息追溯研究。     

基于区块链的汽车供应链产品追溯系统

区块链作为新兴的分布式数据库技术,具有公开透明、不可篡改和易于追溯等特征,与供应链产品溯源具有良好的契合度。针对汽车供应链面临的缺乏信任、溯源难度大及信息共享效率低等问题,运用区块链技术,设计了基于区块链的汽车供应链产品追溯系统。选用以太坊作为系统的开发平台,设计了授权管理、信息录入、溯源转移和链上查询等功能模块,根据功能需求设计了智能合约,增加了对敏感数据的处理环节。系统中配置了原材料供应商、零部件供应商、整车厂以及分销商4个参与主体,提供了监管部门与消费者的溯源接口。通过实例对溯源系统进行展示。研究表明：区块链溯源系统与传统的溯源方式相比,产品数据的安全性和溯源效率等方面具有明显优势。     

基于联盟区块链的农产品质量安全高效追溯体系

针对农产品追溯系统中的安全和效率问题，依据区块链的去中心化安全特性，提出一种基于联盟区块链的高效解决办法。首先，通过星际文件系统（IPFS）对农产品数据进行hash转变，从而减小区块中单条事务数据量，并利用IPFS数据的不可逆原理，达到数据的初步保障；其次，建立联盟区块链模型进行数据验证，区块链数据验证的共识算法采用实用拜占庭容错（PBFT）算法来减少全网共识时间；最后，根据仿真实验中参与节点数、区块大小和网络带宽，来拟合验证交易的时间曲线，进而计算出不同带宽下的区块链交易效率，并结合数以万计的传感器参与下的农产品追溯系统的实际情况，对比区块链双链结构，给出分析结果。实验结果表明，在低于1000个验证节点的条件下，区块链最大共识时长为32 min，联盟链系统可支持35~40万条传感器数据，可适用于大范围、多数据的农产品追溯。     

基于无线射频技术品供应链溯源系统

针对传统供应链溯源系统溯源路径单一、数据共识性低,导致溯源效率低下的问题,设计一个基于无线射频技术的供应链溯源系统。首先,根据供应商和分销商的实际需求,对系统整体结构进行设计;然后在系统中加入Merkle PbiTree索引算法,在正向追溯、反向追溯、过程追溯和召回机制四个方面进行算法实现,通过该算法解决溯源路径单一的问题;然后提出改进的PBFT算法,将其应用到溯源系统中,作为共识机制。实验结果表明,提出的索引策略在进行数据溯源时所用时间最短,溯源性能更佳。对比于改进前的算法,改进后的PBFT算法在溯源系统中数据传输损耗更小,运用时间更短,可提升溯源系统的追溯效率,具备可行性和有效性。     

一种基于环签名的PBFT区块链共识算法改进方案

联盟链是一种允许授权节点加入网络的区块链,当存在网络状况不理想等状况时,会出现节点动态加入退出的问题。为此,在环签名理论、ElGamal数字签名算法与PBFT算法的基础上,提出一种基于ElGamal数字签名算法的环签名改进方案。对环签名算法进行正确性及匿名性分析,运用环签名方案改进PBFT算法的签名及验证过程,使用Fabric中的区块链性能测试框架Caliper对改进方案进行性能测试,结果表明,基于环签名方案的改进PBFT共识算法可较好地解决网络中节点动态加入退出问题,且能够达到原PBFT算法的拜占庭节点容错率,具有一定的实用性。     

面向物联网的改进PBFT共识算法

随着物联网的发展,高效的共识算法是区块链技术应用于物联网的关键.针对实用拜占庭容错(practical Byzantine fault tolerance, PBFT)算法在物联网场景中通信次数多、未考虑共识功耗、共识时延高等问题,本文提出了一种基于二分K均值算法的改进PBFT共识算法(binary K-means practical Byzantine fault tolerance algorithm,BK-PBFT).首先,获取节点地理坐标并计算节点综合评价值,通过二分K均值算法将节点划分为一个双层多中心聚类集群.然后,先在下层集群再在上层集群对区块进行PBFT共识.最后,集群验证执行并存储区块,完成共识.此外,本文证明了当节点均匀分布在每个簇时算法通信次数可以达到最少,以及通信次数最少时的最优聚类数.分析与仿真结果表明,本文算法可以有效减少通信次数、降低共识功耗和共识时延.     

一种基于物联网及区块链的去中心化数据管理系统

为解决传统烟草行业缺少物料管理数据留痕导致的物料无法追溯问题,在研究区块链中智能合约及IoT技术基础上提出了一种基于物联网及区块链的去中心化数据管理系统。系统由三个主要组件组成,包括IoT客户端网络、智能合约和安全模块。实现利用区块链技术防止数据信息被篡改,利用数据加密等特性存储数据。通过物联网技术实现物料从采购到出库...     

基于区块链的数字版权存证系统模型研究

传统基于第三方中心机构的版权登记存在效率低、成本高和隐私保护性差等问题,针对这些问题,将区块链与环签名技术运用于版权保护领域,提出一种基于区块链的数字版权存证系统模型。构建了基于联盟链的数字版权存证系统架构,利用区块链的去中心化、不可篡改和可追溯等特性保证存证的信息真实可信;对环签名技术进行改进,并利用改进的环签名技术保护创作者身份隐私;对PBFT算法进行改进,提升系统效率和可靠性。经分析与实验表明,该模型能降低版权登记经济成本,防止用户身份信息被非法获取,且具有良好的性能与安全性。     

基于区块链技术的粮食产品溯源系统模型研究

文章提出了一种去中心化的粮食产品溯源系统模型,该系统模型的建设主要分为两部分:一是使用Java语言设计溯源系统模型前端;二是采用区块链技术,建设粮食产品信息数据共享后台。其中,利用区块链技术的不可伪造、全程留痕、可以追溯、公开透明和集体维护等特点,把粮食产品信息数据建成一个共享的、不可更改的“电子账本”;利用Java语言具有面向对象、可移植性好、安全性高的特点,设计溯源系统模型的前端,包括消费者、监管者、粮食产品供应链各方、系统管理员四大溯源功能模块。     

基于双层架构的溯源许可链共识机制

区块链中的区块按照时间历史顺序进行排列,同时通过数据加密技术以及共识机制使区块链具有不可篡改性,这使产品溯源成为区块链的重要应用场景。选择产品信息追溯技术要考虑技术的可行性同时要考虑产品以及生产者的市场属性,这使许可链代替公有链成为产品信息溯源的重要部署方式。现有研究成果中对溯源许可链的研究多停留在机制设计和框架建构上,少有对适用于产品信息溯源的共识算法进行研究。在技术工程实践过程中,联盟链中多选用实用拜占庭容错（PBFT,practical byzantine fault tolerance）作为溯源链的共识机制（如超级账本项目 Hyperledger）,但随着参与节点数量的增加,溯源链的运行效率明显下降,延迟时间明显提高,致使多数项目依然处于实验阶段。基于此,提出基于双层架构的溯源许可链共识机制（DLPCM）。首先将参与者在垂直维度上化分为两层,其次在不同层次上根据区块链的不同部署方式采用不同的共识机制,最后对该共识机制下的溯源信息查询机制进行介绍,为基于许可链的溯源系统的开发和设计提供了重要借鉴。     

应用于食品追溯体系的区块链架构设计

在互联网+、大数据等冲击下,传统的食品安全监管手段面临着产品信息来源广、产品数据可靠性差、可用数据鉴别困难等问题,急需新的信息化手段为有效监管提供技术支撑。重点研究区块链技术在构建食品安全监管追溯体系中的应用。利用区块链网络的特点,有效整合涉及食品安全的各个参与主体数据,为监管机构提供实时、可靠、不可篡改的产品信息。针对食品追溯体系的特点,具体分析用户层、应用系统层、接入层以及区块链平台技术特点,探讨全量数据与上链数据、数据一致性维护机制、接入层监听和轮询机制、区块链共识算法和智能合约等问题。最后对当前技术条件下在食品追溯体系中推广应用区块链存在的问题进行了探讨。