基于三链的艺术品区块链存证溯源模型

针对现有艺术品流通信息不透明、中心化交易权限不对称等问题,提出一种基于三链的艺术品区块链存证溯源模型.首先,针对艺术品信息单条数据量大的特点,提出基于区块链的对称可搜索加密算法,并结合星际文件系统对艺术品流通记录进行链上链下安全存储.其次,对于艺术品信息有效数据日渐增长的特点,提出基于区块链的倒排快速查询溯源算法,帮助数据用户实现快速溯源定位.同时,首次提出虚假信息联盟链存储失实艺术品流通记录,实现对虚假信息的处理.最后,实验验证了模型的大数据安全存储、快速查询溯源可行性.实验表明该模型可行,查询方法有效.     

基于区块链对溯源数据的多方共享系统

溯源可以辨别产品的真伪也可对流动人员的行动轨迹进行监控, 但由于数据存储时的安全问题很容易导致查询到虚假信息. 为了确保数据的真实性和可靠性, 我们提出了基于区块链对溯源数据的多方共享系统. 所提出的架构采用星际文件系统与区块链存储相结合的方式处理溯源数据量大的问题, 这样不仅可以大大缓解数据的存储压力还可以对链上数据施加另一层保护. 在安全问题上, 采用区块链和安全多方计算协议相结合的方法, 处理系统对外非法侵、对内横向渗透和隐私泄露的问题.     

面向主从区块链的多级索引构建方法

主从区块链是一种面向领域的、采用高效密码学原理进行大数据可信化通信及存储的新型信息处理技术.随着领域数据规模的指数级增长,现有主从区块链系统存在的查询效率低、溯源时间长等问题愈发严重.针对这些问题,提出一种面向主从区块链的多级索引构建方法（multi-level index construction method for master-slave blockchain,MSMLI）.首先,MSMLI引入权重矩阵,基于主链结构将整个主从区块链进行分片,并对各个分片进行权重赋值;其次,针对每个分片内的主区块链,提出基于跳跃一致性哈希的主链索引构建方法（master chain index construction method based on jump consistent Hash,JHMI）,输入节点关键值和索引槽位数量,输出主链索引;最后,引入布隆过滤器,改进基于列的选择函数,对各个主区块对应的从属区块链构建2级复合索引.在3种约束条件和2类数据集上的实验结果表明,MSMLI对比现有方法,平均能够缩减9.28%的索引构建时间,提升12.07%的查询效率,同时降低24.4%的内存开销...     

区块链系统的数据存储与查询技术综述

目前,以比特币和以太坊为代表的区块链系统已经日趋成熟,区块链技术成为学术界与工业界的研究热点。然而,这些区块链系统在实际应用中因数据存储模式限制而普遍面临着查询功能简单、查询性能较低等严重问题。 文中重点对区块链系统的数据存储与查询技术的研究进展进行综述与展望。首先,介绍当前流行区块链系统中使用的数据存储机制和查询处理策略。然后,详细介绍在现有区块链系统基础上扩展查询处理功能的两种方法,并从查询效率、写性能优化、存储空间占用、数据安全性和可用性5个方面对其进行对比和分析。最后,分析了未来区块链系统的查询技术发展趋势,探讨了其主要的研究方向。     

基于区块链的医药防伪溯源系统研究

为了解决目前医药防伪溯源系统中存在的中心化易篡改、存储信息不全面以及信息私密性等问题,提出了一种基于区块链的医药防伪溯源系统。此系统在超级账本（Hyperledger）的Fabric区块链平台上开发,系统环境配置有医药厂、经销商、医院3个组织,通过Go语言开发链码,采用Node.js来编写客户端程序,并结合链码中的药品溯源功能发起查询请求。最终,通过证书认证的用户账号可以实现药品信息在网页的查询,且查询响应时间的平均值为22?ms。区块链所具有的数据难以篡改、时间戳以及交易可追溯的特性能很好地应用于医药防伪溯源系统,使系统溯源功能更加完善,且消费者能得到包括药品生产信息、物流信息及使用信息在内的全部溯源信息。     

基于区块链的工业互联网数据溯源技术实现

针对工业互联网数据量大、数据关系复杂的问题,提出一种基于区块链和PROV-DM模型的数据溯源方法,该方法采用PROV-DM模型进行溯源信息记录,可描述多种工业互联网数据关系;储存结构为区块链-区块链,可减少溯源查询过程的数据计算量,提高溯源查询效率;在每个区块链都设置有智能合约,可有效保证加密解密速率。经试验,该数据溯源方法可完成数据溯源记录和溯源查询等多项功能、对数据量较大的溯源信息加密解密速率高、溯源查询效率高、吞吐量大,基本满足工业互联网数据溯源需求。因此,基于区块链和PROV-DM模型的数据溯源方法在工业互联网的实际应用中具有一定的价值。     

区块链数据保密查询的不经意传输协议

在区块链数据存储与查询过程中,由于区块链的透明性和公开性,全网所有用户均有可能获取查询者的数据信息,存在泄漏查询者隐私数据的风险。采用区块链链上-链下存储思想,设计区块链数据存储模型,引入代理重加密机制,将存储者加密后的数据分布式存储在链下,将存储者发送的索引信息和Merkle树根哈希值存储在链上,确保了数据的完整性、可靠性和可验证性,并减少了区块链数据对存储资源的占用。利用椭圆曲线加密算法设计区块链数据保密查询的不经意传输协议,使得全网所有用户均无法获取查询者的数据信息,保护了区块链数据传输过程中查询者的隐私。分析结果表明,该协议中查询者完成一次区块链上的不经意传输仅需2n+2k+2次椭圆曲线乘法运算,相比于现有不经意传输协议具有存储空间小、计算复杂度低等优势,并且在相同长度的密钥下具有更高的安全性。     

面向区块链溯源的链下扩展存储方案

在基于区块链的供应链管理溯源系统中,由于区块链技术是一种基于分布式的系统,对于区块链中存储的数据所有节点都会进行备份,如果直接把溯源数据存储在链上,这会导致数据占用大量内存,增加溯源系统维护成本和降低系统响应速度的问题。因此提出一种链下扩展存储方案,该方案首先利用SHA-256哈希算法的单向性对明文数据进行哈希运算得到哈希值,然后采用SM2加密算法产生的私钥对哈希值进行签名,保证信息上传者身份的可靠,最后把哈希值和签名值通过智能合约保存在区块链中,明文数据和其哈希值与签名值在区块链上存储的地址则存储在数据库中。通过结合中心化存储和区块链技术各自的优势,既可以保证溯源数据不可被篡改又可以有效减少区块链网络中溯源数据所占内存的大小。最后,在所提方案的基础上,对溯源系统进行详细设计并采用以太坊区块链平台对其进行实现。     

存储容量可扩展区块链系统的高效查询模型

区块链技术是目前计算机领域的研究热点,其实现了去中心化,并且能够安全地存储数字信息,有效降低现实经济的信任成本.提出一种区块链存储容量可扩展模型的高效查询方法——ElasticQM.此查询模型由用户层、查询层、存储层和数据层这4个模块组成.在用户层,模型将查询结果缓存,加快再次查询相同数据时的查询速度;在查询层,模型采用容量可扩展区块链模型的全局查询优化算法,增加了查询超级节点、查询验证节点和查询叶子节点这3种节点角色,提高了查询效率;在存储层,模型改进了区块链的容量可扩展模型ElasticChain的数据存储过程,实现了存储的可扩展性,并减少了占用的存储空间;在数据层,提出一种基于B-M树的区块链存储结构,并给出了B-M树的建立算法和基于B-M树的查找算法,基于B-M树的存储结构,区块链会在进行块内局部查找时提高区块链的查询速度.最后,通过在多节点不同数据量的区块链中查询的实验结果表明,ElasticQM查询方法具有高效的查询效率.     

基于双区块链及物联网技术的防伪溯源系统

在产品安全日益重要的今天,传统的产品溯源系统依旧存在着中心化存储、数据可信度低、数据易窜改及责任人定位困难等问题。区块链技术凭借其分布式存储、链式结构、不可窜改和高容错性等特点,能在信息的搜集、存储和共享等过程中实现数据溯源功能,并借助物联网技术保证区块链源头数据的真实可靠,以实现对产品信息的实时跟踪。基于此,提出了使用双区块链和物联网技术的产品防伪溯源系统,分析了该溯源系统的安全性并通过仿真实验验证了该系统的可行性,对区块链技术和产品安全领域的进一步结合提供了参考和借鉴。     

基于联盟链的物联网动态数据溯源机制

物联网动态数据安全保护的重点是拒绝非授权用户的篡改,实现对物联网动态数据操作的过程留痕和追踪溯源.为解决大量物联网设备产生的动态数据安全存储与共享问题,建立了物联网动态数据存储安全问题的数学模型,提出了用于实现操作实体多维授权与动态数据存储的双联盟链结构,设计了基于验证节点列表的共识算法,给出了一种基于联盟链的动态数据溯源机制优化方案.进行了分析及实验,物联网操作实体个数小于106,操作实体授权特征值位数取64时,攻击者篡改授权的概率几乎为0,验证了所提方案具有较强的抵抗双重输出攻击、重放攻击及隐藏攻击的能力,能够有效杜绝攻击者对物联网动态数据的篡改、伪造等非授权访问操作,具有较好的应用价值.     

基于区块链的可信制造供应链溯源框架设计

针对传统制造业供应链管理信息不透明、数据流易窜改以及追溯能力不足等导致的供应链组织间缺乏信任、机会成本增加的问题,利用区块链技术设计了可信制造供应链溯源框架（trusted manufacturing supply chain traceability,TMSCT）。首先,设计了一种主从链协作机制,帮助用户在保护隐私的同时进行可信合作;其次,通过链上链下存储模式减轻分布式节点的存储压力;此外,基于布隆过滤器与Merkle树构建B-Merkle 树,以快速判断当前区块是否包含目标数据。实验结果表明,B-Merkle树可以有效降低查询请求的平均处理时延,所提框架在数据存在性判断、隐私保护、灵活性和缓解节点存储压力方面相比现有解决方案具有更好的表现。     

基于区块链的RFID大数据安全溯源模型

近年来,区块链技术不断发展,受到了广泛重视,被普遍视为解决数据安全问题的重要工具。RFID大数据是物联网中重要数据的来源,对数据的安全性要求也非常高。数据溯源追踪是RFID物联网技术的重要应用领域之一,目前广泛应用于农牧产品原产地追溯、工业生产的原材料和零配件追溯,以及消费品防伪等方面。区块链在改善大数据溯源安全性方面 发挥着重要作用。文中提出了一种基于区块链技术的RFID大数据溯源安全模型,并在RFID大数据的追踪溯源过程中应用区块链技术,形成了多方参与且信息透明、共享、保真的溯源链;在RFID溯源物品的生产、加工、销售等多个环节建立区块链账本,建立起RFID大数据的溯源全程链式路径,路径直达终端使用者,从而实现RFID大数据的溯源安全管理。     

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。     

选举供应链：基于区块链的供应链自治框架

区块链与供应链的结合应用是近几年的热门研究课题。区块链的数据可溯源、防篡改、分布式存储等优点可以为供应链提供较好的数据安全保障,而区块链自身的自治属性也为供应链自治提供了可能。区块链的自治主要依赖于共识机制,然而现有共识机制难以实现对供应链自治的良好支持。针对上述问题,提出一种基于委托权益证明（DPoS）的选举型共识机制,并在此基础上构建了一个基于区块链的供应链自制框架：选举供应链（ESC）。在ESC中,先根据节点参与的智能合约活动计算其信用分,然后从博弈论的角度分析ESC下节点的活跃度和信用分数对其权益的影响。最后,通过定理证明与仿真实验验证了该机制对节点具有良好的激励作用,能有效抑制理性节点支付的最大交易费用,且抑制的力度会随着代表数量的增加而增大。     

基于区块链的电子文件流转设计与实现

针对互联网生态下电子文件流转中文件没有统一登记、对文件去向没有跟踪、流转过程不规范等问题,提出了基于区块链的电子文件流转方案。首先,采用区块链中联盟链的多中心化体系,提出基于区块链的电子文件流转系统设计目标与设计架构。然后,借助云存储平台进行电子文件存放来实现文件的上传功能,通过将文件的所有权转换数据加盖时间戳,使流转过程连续、关联、可追溯且诚实可信,实现了基于区块链的电子文件流转系统。通过数据库调用完成数据存取,实现了基于区块链的电子文件流转系统的数据同步和追溯。最后,提出了电子文件所有权转换、查询的智能合约,这种合约通过读取文件标识来实现对文件内容的验证和保护。安全性分析和性能测试表明,该方案与现有的文件流转系统相比更具安全性,增强了流转信息的可信度,同时智能合约的执行时间较短,使得系统具有更好的可靠性和可溯源性。     

基于区块链的电子文件流转设计与实现

针对互联网生态下电子文件流转中文件没有统一登记、对文件去向没有跟踪、流转过程不规范等问题，提出了基于区块链的电子文件流转方案。首先，采用区块链中联盟链的多中心化体系，提出基于区块链的电子文件流转系统设计目标与设计架构。然后，借助云存储平台进行电子文件存放来实现文件的上传功能，通过将文件的所有权转换数据加盖时间戳，使流转过程连续、关联、可追溯且诚实可信，实现了基于区块链的电子文件流转系统。通过数据库调用完成数据存取，实现了基于区块链的电子文件流转系统的数据同步和追溯。最后，提出了电子文件所有权转换、查询的智能合约，这种合约通过读取文件标识来实现对文件内容的验证和保护。安全性分析和性能测试表明，该方案与现有的文件流转系统相比更具安全性，增强了流转信息的可信度，同时智能合约的执行时间较短，使得系统具有更好的可靠性和可溯源性。     

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。